5测量系统培训教材

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u
5）计算可重复性标准偏差（参考量具研究，极差 法， 如下）：
ζr重复性（标准偏差）=（最大值-最小值）/d2 *
TV= ±6δ TV表示过程总变差 这里d2*可以从附录C中查到，g=1,m=n
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n
6)如果GRR研究可用（且有效），重复性标准偏 差计算应该以研究结果为基础。

n n
确定偏倚的t统计量： u 偏倚=观测测量平均值(4)-基准值 均值的标准偏差 ζb= ζr / n 统计量 t= 偏倚 / ζb
5
测量的概念
基本术语

测量：赋值(或数)给具体的事物,以表示它们之间在某一特性上
的关系.
量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的
装置，包括用来测量合格／不合格的装置。
测量系统： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、
软件以及操作人员的集合。
6
测量系统的概念
所有对正确反映所测量的对象特性有影响的因素都属 于测量系统一部分 方法/程序
测量人自身 的变差
量具的变差
测量人之间 的变差
人与零件交 差
重复性
校准
稳定性
线性
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数据变差的来源
称菜的过程
测量到的过程变差
没有两个土豆 过程实际的 的重量是一样 变差 的 样本间的变 差 测量人自身 的变差 不同的人用 同一个秤对 同一个土豆 称重的差异 测量的变差 为什么卖家 和买家秤的 结果会不同？ 人与零件交 互作用变差
2 2
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n n
举例-偏倚 一个制造工程师在评价一个用来监控生产 过程的新的测量系统。测量装置分析表明 没有线性问题，所以工程师只评价了测量 系统偏倚。在已记录过程变差基础上从测 量系统操作范围内选择一个零件。这个零 件经全尺寸检验测量以确定其基准值。而 后这个零件由领班测量15次。
40
偏倚 Bias
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理想的测量系统
理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确 ”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准 值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统， 应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分 类为零概率的统计特性。
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测量系统的统计特性
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量： Discrimination 分辨力(ability to tell things apart) ; Bias 偏倚; Repeatability 重复性; Reproducibility再现性 ; Linearity 线性 ; Stability 稳定性 。
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位置和宽度
标准值 位置 位置
寬度
寬度
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测量系统所应具有的特性：
n
测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变
差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可 称为统计稳定性； 测量系统的变异必须比制造过程的变异小； 变异应小于公差带；
n n n
n
测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一 般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者 的十分之一； 测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真 的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差 带两者中的较小者。
n
常见的量具R&R分析是其中的一种试验型式。
28
计量型测量系统研究 -指南
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稳定性 Stability
稳定性 Stability：对同一零件的测量值在不 同时间上的漂移。
偏倚
时间
偏倚
基准值
30
确定稳定性的指南
n
进行研究
u
u u
u
1）取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果该 样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数据生产零件 ， 指定其为稳定性分析的标准样本。对于追踪测量系统稳定性 ，不需要一个已知基准值。 具备预期测量的最低值，最高值和中程数的标准样本是较理 想的。建议对每个标准样本分别做测量与控制图。 2）定期(天,周)测量标准样本3~5次，样本容量和频率应该基 于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、要求 的修理，测量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在不同 的时间读数以代表测量系统的实际使用情况，以便说明在一 天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。 3）将数据按时间顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上。
确定偏倚----作图法
样本 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 测量值 5.8 5.7 5.9 5.9 6.0 6.1 6.0 6.1 6.4 6.3 6.0 6.1 6.2 5.6 6.0 基准=6.0 偏倚 -0.2 -0.3 -0.1 -0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.4 0.3 0.0 0.1 0.2 -0.4 0.0
观测的平均值 有偏倚 无偏倚
基准值
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重复性（Repeatability)
重复性是由一个评价人，采用 一种测量仪器，多次测量同一 零件的同一特性时获得的测量 值变差。
重复性
20
再现性(Reproducibility)：
再现性是由不同的评价人，采 用相同的测量仪器，测量同一 零件的同一特性时测量平均值 的变差。 (人的变差)
量具的变差
测量人之间 的变差
过程长期的 过程短期的 变差 变差 月复一月，土 即使一个藤上 豆在发生着变 的土豆的重量 异 也是不一样的
重复性
校准
稳定性
线性
同一个人用 称对公称的差 随着岁月流逝， 称一斤准，称 秤还称得准吗？ 五斤准吗？ 同一个秤对 异 同一个土豆 称重的差异 11
计量型数据测量系统的分析
偏倚 测量值
测量值
真值
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确定偏倚指南—独立样本法
偏倚
n
进行研究
u
测量系统 的平均值
基准值
u
1）获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。 如果得 不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，指定其为 偏倚分析的标准样本。在工具室测量这个零件n≥10次，并计算 这n个读数的均值。把均值作为“基准值”。 可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数的标准样 本是理想的。完成此步后，用线性研究分析数据。
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分辨力（率）
n
n
定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6ζ (标 准偏差)的十分之一。
10
T
30
15
稳定性(Stability)：
稳定性
时间2
稳定性：是测量系统在某 持续时间内测量同一基准 或零件的相同特性时获得 的测量值的总变差。
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测量系统的评定
第一阶段：
明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二 个目的： 1）确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进 行。 2）发现那种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以 决定其使用的环境要求。
第二阶段： 目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续 具有恰当的统计特性。
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7）如果0落在围绕偏倚值1-α置信区间以内，偏倚 在α水平是可接受的。
偏倚- ［ d2 ζb /d2*t(r,1-a/2)］ ≤0≤偏倚+ ［ d2 ζb /d2*t(r,1-a/2)］
这里d ，d *和v可以在可以从附录C中查到， g=1,m=n， 在标准 t 中可查到Df。 u 所取的α 水平依赖于敏感度水平，而敏感度水平 被用来评价/控制该（生产）过程的并且与产品/ （生产）过程的损失函数（敏感度曲线）有关。 如果α 水平不是用默认值.05（95﹪置信度）则 必须得到顾客的同意。
测量系统分析
ISO/TS16949之MSA第四版培训教材
主 讲: 闫 磊
1
概 要
n n
n
测量系统分析的意义和目的； 测量系统分析的定义： 测量系统、量具、测量、测量 过程； 测量系统分析的基础知识： 1）、测量系统的统计特性： 偏倚、重复性、再现性、稳定 性、线性、分辨力 2）、理想的测量系统 3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和 准备
r b
测量值
15
6.0067
.22514
.05813
基准值= 6.00, α=.05,g=1, d2*=3. 55333
t 统计量 测量值 .1153 df 显著t值 (2尾) 2.206 偏倚 95﹪偏倚置信区间 低值 .0067 -0.1183 高值 .1319
10.8
43
因为0落在偏倚置信区间（-0.1185，0.1319)内,工程
3
测量误差
n
测量误差
Y = x
=
+
ε
測量值
真值(True Value)+測量誤差
戴明說沒有真 值的存在
一致
4
测量系统分析的目的
n
n
运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差 （测量误差），了解变差的来源。从而确定一个测 量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
时间
人
软件
量具 夹具
环境
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测量系统的组成
人 操作人员 量具/测量设备/工装 被测的材料/样品/特性 操作方法、操作程序
测量
系统
机 料 法 环
工作的环境
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测量系统分析
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数据变差的来源
一个典型的过程
零件 输入 过程 输出 输入 测量过程 Process 输出 • 测量值 • •
测量到的过程变差
过程实际的 变差 样本间的变 差 测量的变差