测量系统分析(MSA)2

一．稳定性：

1．定义：稳定性——测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。

2．使用均值和极差控制图，该控制图可提供方法以分离影响所有测量结果的原因产生的变差（普通变差）和特殊条件产生的变差（特殊

原因变差）。凡信号出现在控制值外点均表现“失控”或“不稳定”。

3．研究：绘出标准（样件）重复读数X或R，图中失控信号即为需核准测量系统的标志。

4．操作要领：必须仔细策划控制图技术（如取样时间、环境等），以防样本容量、频率等导致失误信号。

5．稳定性改进

①从过程中排除特殊原因——由超出的点反应。

②减少控制限宽度——排除普通原因造成的变差。

图2测量系统特性图

二．偏倚

1．定义：偏倚——测量结果的观察平均值与基准的差值。

2．操作方式：

①对一件样件进行精密测量。

②由同一评价人用被评价单个量具测量同一零件至少十次。

③计算读数平均值。

④偏倚=基准值-平均值

3．产生较大偏倚的原因

①基准误差

②磨损的零件

③制造的仪器尺寸不对

④测量错误的特性

⑤仪表未正确校准

⑥评价人使用仪器不正确。

三．重复性

1．定义：重复性——由一个评价人采用一种测量器具，多次测量同一零件的同一特性时获得的差值。

2．测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。重复性可用极差图显示测量过程的一致性。

3．重复性或量具变差的估计：

σe=5.15×R/d2

d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。

5.15——代表正态分布的90%的测量结果。

四．再现性

1．定义：再现性——由不同评价人采用相同测量器具测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

2．测量过程的再现性表明评价人的差异性是一致的。若评价人变异存在，则每位评价人所有平均值将会不同，可采用均值图来显示。

3．估计评价人标准偏差

σo=5.15×R o/d2

d2——常数（查表得）与零件数量、试验次数有关。

5.15——代表正态分布的90%的测量结果。

R o=R MAX-R MIN

由于量具变差影响该估计值，必须通过减去重复性来纠正

校正过的再现值=√〔5.15×R o/d2〕-〔（5.15σe）2/nr〕n—零件数量

r—试验次数

五．线性

1．定义：线性——在量具预期的工作X围内，偏倚值的差值。

2．非线性的原因：

①测量系统上限和下限没有正确校准。

②最大和最小值校准量具的误差

③磨损的仪器

④仪器固有的设计特性

3．线性计算

y=b+ax

a=〔∑xy-(∑x·∑y/n)〕/〔∑x2—（∑x）2/n〕

b=∑(y/n)—ax〔∑(x/n) 〕

六．零件间变差

1.在均值图中可看出零件间的变差

图3重复性极差控制图

图4零件评价人均值图

对每一位评价人来说，子组平均值反映出零件间的差异，由于零件平均值的控制限值以重复性为基础，而不是零件间的变差，所以许多子组平均值在限值以外，如果没有一个子组平均值在这些限值以外，则零件间变差隐蔽在重

复性中，测量变差支配着过程变差。从上图中可以看出，由于只有30%或少于一半的平均值在限值外，本例中的测量系统不足以检测出零件间变差。

2．测量系统标准偏差估计：

σm=√(σe2+σo2)

σe——量具标准偏差（重复性）

σo——评价人标准偏差（再现性）

零件间标准偏差：

σp=√(σt2-σo2)

σt——总过程变差标准偏差

σt=√(σp2+σm2)

σp=(5.15/d2)R P=2.08R P (假如为5个零件)

R P=R MAX-R MIN ——样品平均值极差

d2=2.48

第二节测量系统研究的准备

一．计划和准备

1．选择方法：直接观察或量具研究等

2．确定评价人、样件及重复读数的数量

3．评价人应从日常操作者中挑选4．样品必须从过程中选取并代表其整个工作X围5．仪器的分辨力应为特性的预期过程变差的

1/10。(或公差1/3)确定

操作规X。

二．读数统计独立性的保证1．随机测量

2．读数应取至最小刻度的一半.

3．应了解研究工作重要性且仔细认真人员操作.

4．评价人应用相同方法来获取读数。

第三节计量型测量系统研究指南

一．确定稳定性指南

1.对各种样本单独测量并作控制图。

2．定期（天、周）测量基准样品3～5次。

3．在X-R或X-S控制图中标绘数据。

4．确定每个曲线控制限并按标准曲线图判定失控或不稳定状态。

5．计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统重复性是否适用。

二．确定偏倚指南

1．独立样本法

①选取一个处于中间值的产品作为“基准值”

②让一位评价人以普通方法测量该零件10次

③计算10次读数的平均值

④计算偏倚：

偏倚=观察平均值-基准值

偏倚%=偏倚/过程变差

过程变差=6σ极差σ按

2．图表法：用X-R控制图

①选取一个处于中间值的产品作为“基准值”

②从图表中计算X值