10测量系统分析(上).

质量管理学–第十章 测量系统分析 准确度和精密度示例：

两个仪器测量一个0.250英寸的真实值。仪器A测量为
0.248英寸，而仪器B测量为0.259英寸。
仪器A的相对误差为（0.250-0.248）/0.250=0.8% 仪器B的相对误差为（0.259-0.250）/0.250=3.6%
因此，仪器A比仪器B相对准确。偏离真实值的程度小。
时间
基准值
偏倚
基准值
偏倚
宽度变差（Width variation）
观测平均值 范围较低的部分
观测平均值 范围较高的部分
质量管理学–第十章 测量系统分析 重复性和再现性

重复性(repeatability)

重复性又称为设备变差（EV）(equipment variation)，是 指在可重复条件下测量的精度，即个人使用同样设备多次 测量时出现的偏差，说明设备的准确度和精确度。 重复性的最佳术语为系统内变差，包括设备内变差。
公差下限 公差上限
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ Ⅱ 目标值 图3
Ⅰ
质量管理学–第十章 测量系统分析 3.2 对过程控制决策的影响

对于过程控制，希望能知道：过程是否受控、过程均值是 否对准目标值、过程能力是否可接受。
如果测量系统变差过大，会导致做出错误决策：一是将普通原因（偶 因）判为特殊原因（异因），二是将特殊原因（异因）判为普通原因 （偶因），三是过低估算过程能力指数。
真实值
(a)既不准确也不精密
4 3 2 1 0
真实值
(b)精密但不准确
4 3 2 1 0
真实值
(c)准确但不精密
(d)既准确又精密
质量管理学–第十章 测量系统分析 分辨力\分辨率\有效分辨率\分级数（ndc）

分辨力（Discrimination）：
分辨力又称最小的可读单位，最小刻度限值。
企业希望提高测量系统分析MSA能力的职业人士
包括：班组长、工段长、线长、品管员、车间主任、生产 课长、工艺工程师、生产助理、生产主管、质量主管等。
质量管理学–第十章 测量系统分析 3.1 对产品控制决策的影响

在产品控制中，如测量系统不能满足要求，其影响是导致 做出错误判断，即：将合格品判为不合格品（一类错误， 图1），或将不合格品判为合格品（二类错误，图2）
分辨率（Resolution）：参见分辨力 测量系统探测，并如实显示被测特性微小变化的能力。


有效分辨率（Effective Resolution）：
考虑整个测量系统变差时的数据分级大小叫有效分辨率。 基于测量系统变差的置信区间，来确定该等级的大小。

通过把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据 分级数（ndc）。对于有效分辨率，该ndc的标准（在97% 置信水平）估计值为：ndc = 1.41[PV/GRR]。
测量系统分析。此观点是不正确的，两者作用不相同。

1.检定或校准解决的是某量具是否合格的问题 2.测量系统分析解决的是，某测量系统能否用于判断产品 合格或判断生产过程是否稳定。 MSA手册的目的是为评价测量系统的质量提供指南，主要

关注的是能对零件进行重复测量的测量系统。
质量管理学–第十章 测量系统分析 10.2 术语
即非相同个人使用同样设备测量同样部件时出现的偏差，

说明了测量过程对于操作者和环境的稳健程度。

评价人变差(AV)：由不同的评价人
操作者B
操作者C 操作者A 再现性
多次使用同一个测量仪器，测量同一 零件的同一特性时获得的测量变差。
质量管理学–第十章 测量系统分析 GRR或量具R&R

GRR或量具R&R
质量管理学–第十章 测量系统分析 10.1 引言

数据的应用
按照“基于事实的决策方法”进行决策，关键就是：这些 数据反映的是否是“事实”，即数据的质量是否高？
无论何时观测到偏差，都有 一部分来自测量系统的误差 。有些是系统性误差，其他 是随机误差
1.过程的监视和测量
2.过程参数逻辑关系的确定

LSL
测量过程的分布
USL
产品公差上限
OR
图1
LSL OR
图2
USL
质量管理学–第十章 测量系统分析 将测量判断划分为三个区间，如图3：

Ⅰ区：坏零件总判为坏，Ⅱ区：可能做错误判断，Ⅲ区： 好零件总判为好。为了正确判断，可以有两个选择： 一是改进生产过程：减少过程变差，没有零件落在Ⅱ区。 二是改进测量系统：减少测量系统变差，从而减小Ⅱ区， 让所有零件落在Ⅲ区，可使错误决定的风险降至最低。
(Gage Repeatability & Reproducibility) 一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。 GRR变差等于系统内和系统间变差之和。 GRR方差 = 系统内方差 + 系统间方差 即： GRR方差 = 设备变差（EV）+ 评价人变差(AV): GRR变差忽略了环境和零件的因素，只考虑了人、量具、 测量方法对测量系统（MS）的影响。 GRR计算公式：
基准

位置变差（Location variation）
偏倚
观测平均值
质量管理学–第十章 测量系统分析 稳定性、线性（Linearity）：


稳定性（Stability）： 是偏倚随时间变化的统计受控； 又称漂移。
基准值 线性（Linearity）： 测量系统预期操作量程范围内偏倚误差值的差别。
质量管理学–第十章 测量系统分析 基准值（Reference Value）：
基准值（Reference Value）：
被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的，用于进行 比较的基准或标准样本：

一个基于科学原理的理论值或确定值；


一个基于某国家或国际组织的指定值；
一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作所产生的 一致同意值；
数据的质量
测量值与真值越接近，数据质量越高
通常用测量系统的偏移和方差，表征数据的质量。
——计量型数据：无限可分的数据，通常用计量型量具测得。 ——计数型数据：有限可分的数据，通常用计数型量具测得。
质量管理学–第十章 测量系统分析 检定或校准：能不能替代测量系统分析？

计量型数据质量：均值与真值（基准值）之差；方差大小 计数型数据质量：对产品产生错误分级的概率 有人认为，量具定期检定或校准就够了，不必进行麻烦的


R & R ( EV ) ( AV )
2
2
质量管理学–第十章 测量系统分析 10.3 测量过程变差及其对决策的影响

测量系统的统计特性
理想的测量系统在每次使用时，只产生“正确”的测量结 果，每次测量结果总应该与一个标准相一致。
一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零 偏倚和对所测的任何产品错误分类为零概率的特性。 但是，具有这样理想统计特性的测量系统几乎不存在。 一个测量系统的质量经常用其多次测量数据的统计特性来 确定。测量系统的质量，并非分辨率越高越好。 因为分辨率越高，对环境的要求越苛刻。如果表面粗糙度 达不到要求，高分辨率也没有意义。
质量管理学–第十章 测量系统分析 准确度和精密度

准确度(accuracy)
准确度指仪器的实际测量值（通常为平均值）与待测量 值的真实值的接近程度，即实际测量值偏离真实值的程度。 缺乏准确度反映了测量系统的偏差，如：仪器没有校准、 出现磨损，或操作者使用不当等。

精密度(precision)
精密度是指几个在相同条件下独立测试所得结果的相似 程度，即重复测量的偏差。偏差小的测量设备比偏差大的 测量设备更精确。精确程度不高，来自于设备内在的随机 变异，如部件间的摩擦。
质量管理学
第三版
第十章 测量系统分析（重点）
下篇 质量工具与方法
经济管理学院 黄霖
质量管理学–第十章 测量系统分析 学习目标 本章教学点
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6
引言 术语
ISO10012 测量管理体系 测量过程和设备的要求
(测量系统分析MSA手册)
测量过程变差及其对决策的影响 测量系统分析的基础 测量系统分析的实践 计数型测量系统的分析



质量管理学–第十章 测量系统分析 期望的统计特性应包括：

⑴ 足够的分辨率和灵敏度。
通常按1∶10法则，表明仪器分辨率把过程变差（公差） 分为十份或更多。这是选择量具的实际最低起点。
⑵ 测量系统应该是统计受控制的。



这可称为统计稳定性，且最好用控制图法评价。
⑶ 对于产品控制，测量系统变异性与公差相比应很小。 依据产品特性的公差来评价测量系统。

假设每个仪器测量三次。仪器A的测量值分别是： 0.248，0.246，0.251； 仪器B的测量值分别是：0.259，0.258，0.259。 因此，仪器B比仪器A相对精密。重复测量的偏差小。

质量管理学–第十章 测量系统分析 准确度和精密度的比较
4
3 2 1 0
测量值
真实值
4
3 2 1 0
测量值
质量管理学–第十章 测量系统分析 3.2 对过程控制决策的影响
3.5
3.0
观测的CP值
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
10% 30% 50% 70% 90%
%GRR
实际的CP值
3.0

如：在采购生产设备时使用的（高等级）测量系统的GRR为10%，且 实际过程Cp为2.0的情况下，在采购时观测过程Cp将为1.96。 这一过程是在生产中用生产量具研究时，如果生产量具的GRR为30% ，且实际过程Cp仍是2.0，那么观测的过程Cp为1.71。