测量系统分析培训资料
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重复性和再现性与公差 的百分比
－－公差百分比
%R & R meas 100 Total
重复性和再现性与总过程 偏差的百分比
－－调查百分比
Contribution
2 MS
2 total
测量系统的方差与总
过程方差的百分比
－－贡献百分比
量具相对于规范的测量能力；量具相对于过程偏差的测量能力
测量系统分析
2 Re producibility
测量系统 (Meas.System )
重复性
再现性
测量系统分析
两个组成部分
16
测量系统分析
精确性
－重 复 性
在相同条件下，重复检查同一物体，产 生相同结果的量具的能力。
或 者...
在相同条件下，对同一物体进行重复测 量所得的误差。 同一测量者 同样的设备 同样的工件 同样的环境的条件
+2.575
99%
5.15
5.15 标准误差包含了正态分布的 99%。
在分子中使用2.575 gage (即5.15/2 = 2.575)
公差= USL – 平均值 或 平均值 - LSL
总是使用历史 平均值
测量系统分析
23
连续变量Gage R&R练习
你 被 指 定 为 ** 公 司 的 检 验 员，你 的 第 一 个 工 作 是 确 定 某 物 料 的 长 度 在 规 范 限 内。为 此 ,你 必 须 完 成 GR&R 研 究 以确信你的量具可用于需要的测量。
Gage R&R 分析使您能够：
确定测量误差是否很小，相对产品规范或过程误差来说是否可以接受 确定您是否对数据的“质量”充满信心 分析测量仪器是否具有适当的分辨率 如果测量误差不可接受，将注意力重点放在需要改进的方面
测量系统分析
您的测量系统是否好得足以让您放心收集数据？ Gage R&R 分析给您答案。
22
计算连续数据的%GR&R
Gage R&R占公差的百分比(%GR&R) 的
%GR&R = ---5-.-1--5-----g-a-g-e-x 100 %
Tolerance
在这里：
gage = 测量误差
公差 = USL - LSL USL = 规范上限 LSL = 规范下限
对于单边限制
-2.575
19.26
Operator
0.030200 0.15553
14.81
测量系统分辨率(精度):
------测得最小变化范围的能力。
测量系统的精度(分辨率)须比被测量要求精度 高一个数量级，即如果要求被测量精度是0.001， 测量仪器的精度要求须是0.0001。亦即测量系统应 该至少能测出上下规格限间距的1/10 。
例如LSL是5mm，USL是10mm，极差是5mm，测量 设备应至少0.5mm的刻度。
在6σ项目中，测量系统分析的主要目 的是确定项目中所使用的数据是否可靠。
测量系统分析还可以： • 评估新的测量仪器。 • 将两种不同的测量方法进行比较。 • 对可能存在问题的测量方法进行评估。 • 确定并解决测量系统误差问题。
测量系统分析
3
测量是任何6σ项目的基础
6σ方法建立在这样一种思想上：基于数据的决策。用于 决策过程的数据必须是可靠的。基于不可靠数据的决策 与无数据支持的决策没有什么差别。
VarComp (of VarComp)
Total Gage R&R
0.004437 10.67
Repeatability
0.001292 3.10
Reproducibility 0.003146
Operator
0.000912
Operator*PartID 0.002234
Part-To-Part
测量系统分析
11
准确性
测量的准确性是测量所得的平均值与真实值的差别。
真实值 参考标准
平均值
－系统误差或偏移
真实值 偏移
测量系统分析
观察的平均 值
12
线性
在测量设备范围内，测量值大小不一样。
例 1:
例 2:
绿带课程总效果 10--最好!
9 --好极! 8 --特别好! 7 --极好! 6 --很好! 5 --较好 4 --好 3 --一般 2 --较差 1 --很差
Operator*PartID 18 0.10367 0.005759 4.4588 0.00016
Repeatability 30 0.03875 0.001292
Total
59 2.24912
测量系统分析
30
连续变量测量系统分析
结果显示2：
Gage R&R
%Contribution
Source
17
精确性
－再 现 性
在不同的测量人员下测量同一物体得到相同
结果的能力。或 者
不同条件下测量结果的误差。 不同的测量人员 相同的设备 相同的测量工件 相同的环境条件
2 Re producibility
2 Operator
2 Operator*Part Interacton
测量系统分析
再现性也有两个组成部分
什么是测量仪器？ - 用来进行测量的任何仪器
什么是检验员(或者鉴定人)？ - 使用测量仪器进行测量的个人或装置
测量系统分析
5
有关测量数据的常见问题
测量系统：不仅指量具。
测量系统包括: 人（及其培训）、过程 （测量程序）、设备
（量具或测量工具）、系统的控制点、及所有这些因素的相互作用。
测量总方差:
2
18
测量者与工件的关系
• 对所有工件，不同的测量者都会产生差异； •测量者的差异根据测量工件的不同而不同。
Overall Length
1
1 3
3
3
2
2
2 1
part 1 part 2 part 3
测量系统分析
•对某一工件，不同的测量者可能有相 似的测量值（工件2） •对另一工件（工件3）不同的测量者 的测量值有显著的差别。
测得的温度
非线性
线性Biblioteka Baidu
40
30
非线性
20
10
10 20 30 40
实得温度
测量系统分析
13
稳定性
测量系统的分布( and 2) 长期应该保持稳定。 没有漂移，突然偏移循环等。 利用控制图进行评估。
测量系统分析
采用长期的测量设备计划以维持稳定性...
14
校准
对比一个已知的真实值检查测量系统; 或相对于一个已知的标准调整量具以至读数 正确。
Gage R&R for Measure
Two-Way ANOVA Table With Interaction
Source
DF SS
MS
F
P
PartID
9 2.05871 0.228745 39.7178 0.00000
Operator
2 0.04800 0.024000 4.1672 0.03256
第5章 测量系统分析
测量系统分析
1
主要内容
1. 确认并理解测量误差的组成因素。 2. 借助Minitab，运用方差分析法(ANOVA)
进行连续数据的Gage R&R分析。 3. 借助Minitab进行离散数据的Gage R&R分析。 4. 确定测量系统的准确性和精确性。
测量系统分析
2
测量系统分析的目的
某物料长度的规范是：45 ± 5 mm.
用 记 录 表 及 提 供 的 测 量 工 具, 2-3 个Z检 验 员 测 量 每 个 样 品 2 次 (随 机 次 序 )并 且 记 录 结 果 ,然 后 在Minitab中 做 GR&R。
测量系统分析
准备与你的同学共享结果!
24
连续变量测量系统分析
Part # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
etc.
Length
堆积数据：把所有工件放在1列， 所有测量者放在第2列，测量结 果放在第3列。
这意味着如果有: 10个工件 3个测量者 2次重复测量
则每个工件编号将重复6次。
26
连续变量测量系统分析
Minitab: Stat > Quality Tools > Gage R&R Study(Crossed)…
测量系统分析
27
连续变量测量系统分析
输入： •部件序数列 •操作员数据列 •测量数据列
采 用 ANOVA 法
测量系统分析
28
见下页
连续变量测量系统分析
5.15 * P/T
2 MS
5.15* MS
USL LSL USL LSL
测量系统分析
29
连续变量测量系统分析
结果显示1：
Gage R&R Study - ANOVA Method
3. 任何观测数据的误差，都是部件的实际误差和测 量系统误差的总和。
测量系统分析
7
测量系统分析计划
1. 确定数据的类型 2. 确定误差的来源 3. 样本选择 4. 数据收集 5. 数据分析
测量系统分析
8
连续变量测量系统分析
分 辨 率?
OK 偏 移?“准确性” OK (居中性---均值)
线 性?
OK 稳 定 性?
所有的测量系统需要校准: 1. 校准时可参考量具制造者的建议。 2. 定期对操作员培训考核。 3. 相关软件。
测量系统分析
15
精确性
(重复性和再现性)
精 确 性－描述了测量系统的误 差：
可重复性－ 偏差由量具本身造成； 可再现性－ 偏差由测量者的技巧造成。
2 R&R
2 Re peatability
0.037164
7.56 2.19 5.37 89.33
贡献百分比：
<1％可接受； <10％可考虑； >10％不可接受。
Total Variation
0.041602 100.00
测量系统分析
31
连续变量测量系统分析
结果显示3：
StdDev Study Var %Study Var %Tolerance
1
2
3
因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
部件 A 部件 B
A = 2.25 B = 2.00
1
2
3
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差 异要小，部件将产生不同的测量结果。
测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%。
测量系统分析
10
测量系统分辨率最高原则
1
Precision to Tolerance Ratio---P/T
Minitab
显示:－> %Tolerance
2
Precision to Total Variation Ratio---P/TV
%Study Var
3
%Contribution
%Contribution
P / T 5.15 * meas Tolerance
19
连续变量 测量系统分析
测量系统分析
20
连续变量测量系统分析
数据收集原则
1. 2~3个测量者。 2. 10个待测工件。 3. 每一个测量者应测量所有工件2-3次。 4. 使用代表整个过程误差的工件。 5. 随机取样是非常重要的。
测量系统分析
21
连续变量测量系统分析
测量系统的能力--－3个重要指数
Oper
Trial1 Trial2
Oper
Trial1
Trial2
Oper
Trial1
Trial2
测量系统分析
25
Minitab要求数据排成3列...
Part # 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 1 1 2 2
etc.
测量系统分析
Oper 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2
校 准?
OK “精确性” (R&R) (离散性---方差)
测量系统分析
9
测量仪器分辨率
测量仪器分辨率 可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。
看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器 分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。
部件 A 部件 B
A = 2.0 B = 2.0
4
有关测量数据的常见问题
什么是测量？ - 将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进行的比较
为什么我们需要测量数据？ - 我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。 我接受这件产品吗？ 过程是很好，还是需要进行调整？
我们对测量数据有什么期望？ - 准确性 ……数据必须告诉我们真相！ - 重复性 ……重复测量必须产生同样的结果！ - 再现性 ……结果不应该受检验员的影响
= 2
总的观察方差 过程方差
+ 2
测量系统方差
收集数据 的能力!
测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程
测量系统分析
6
有关测量数据的常见问题
1. Gage R&R 分析是用来分析测量系统的方法，目 的是确定测量某种东西时出现的波动(误差)的大 小和类型。
2. 将“测量系统”看作是会给测量数据带来额外误 差 的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的 测量过程。
Source
(SD)
(5.15*SD) (%SV)
(SV/Toler)
Total Gage R&R
0.066615 0.34306
32.66
22.87
Repeatability
0.035940 0.18509
17.62
12.34
Reproducibility 0.056088 0.28885
27.50
－－公差百分比
%R & R meas 100 Total
重复性和再现性与总过程 偏差的百分比
－－调查百分比
Contribution
2 MS
2 total
测量系统的方差与总
过程方差的百分比
－－贡献百分比
量具相对于规范的测量能力；量具相对于过程偏差的测量能力
测量系统分析
2 Re producibility
测量系统 (Meas.System )
重复性
再现性
测量系统分析
两个组成部分
16
测量系统分析
精确性
－重 复 性
在相同条件下，重复检查同一物体，产 生相同结果的量具的能力。
或 者...
在相同条件下，对同一物体进行重复测 量所得的误差。 同一测量者 同样的设备 同样的工件 同样的环境的条件
+2.575
99%
5.15
5.15 标准误差包含了正态分布的 99%。
在分子中使用2.575 gage (即5.15/2 = 2.575)
公差= USL – 平均值 或 平均值 - LSL
总是使用历史 平均值
测量系统分析
23
连续变量Gage R&R练习
你 被 指 定 为 ** 公 司 的 检 验 员，你 的 第 一 个 工 作 是 确 定 某 物 料 的 长 度 在 规 范 限 内。为 此 ,你 必 须 完 成 GR&R 研 究 以确信你的量具可用于需要的测量。
Gage R&R 分析使您能够：
确定测量误差是否很小，相对产品规范或过程误差来说是否可以接受 确定您是否对数据的“质量”充满信心 分析测量仪器是否具有适当的分辨率 如果测量误差不可接受，将注意力重点放在需要改进的方面
测量系统分析
您的测量系统是否好得足以让您放心收集数据？ Gage R&R 分析给您答案。
22
计算连续数据的%GR&R
Gage R&R占公差的百分比(%GR&R) 的
%GR&R = ---5-.-1--5-----g-a-g-e-x 100 %
Tolerance
在这里：
gage = 测量误差
公差 = USL - LSL USL = 规范上限 LSL = 规范下限
对于单边限制
-2.575
19.26
Operator
0.030200 0.15553
14.81
测量系统分辨率(精度):
------测得最小变化范围的能力。
测量系统的精度(分辨率)须比被测量要求精度 高一个数量级，即如果要求被测量精度是0.001， 测量仪器的精度要求须是0.0001。亦即测量系统应 该至少能测出上下规格限间距的1/10 。
例如LSL是5mm，USL是10mm，极差是5mm，测量 设备应至少0.5mm的刻度。
在6σ项目中，测量系统分析的主要目 的是确定项目中所使用的数据是否可靠。
测量系统分析还可以： • 评估新的测量仪器。 • 将两种不同的测量方法进行比较。 • 对可能存在问题的测量方法进行评估。 • 确定并解决测量系统误差问题。
测量系统分析
3
测量是任何6σ项目的基础
6σ方法建立在这样一种思想上：基于数据的决策。用于 决策过程的数据必须是可靠的。基于不可靠数据的决策 与无数据支持的决策没有什么差别。
VarComp (of VarComp)
Total Gage R&R
0.004437 10.67
Repeatability
0.001292 3.10
Reproducibility 0.003146
Operator
0.000912
Operator*PartID 0.002234
Part-To-Part
测量系统分析
11
准确性
测量的准确性是测量所得的平均值与真实值的差别。
真实值 参考标准
平均值
－系统误差或偏移
真实值 偏移
测量系统分析
观察的平均 值
12
线性
在测量设备范围内，测量值大小不一样。
例 1:
例 2:
绿带课程总效果 10--最好!
9 --好极! 8 --特别好! 7 --极好! 6 --很好! 5 --较好 4 --好 3 --一般 2 --较差 1 --很差
Operator*PartID 18 0.10367 0.005759 4.4588 0.00016
Repeatability 30 0.03875 0.001292
Total
59 2.24912
测量系统分析
30
连续变量测量系统分析
结果显示2：
Gage R&R
%Contribution
Source
17
精确性
－再 现 性
在不同的测量人员下测量同一物体得到相同
结果的能力。或 者
不同条件下测量结果的误差。 不同的测量人员 相同的设备 相同的测量工件 相同的环境条件
2 Re producibility
2 Operator
2 Operator*Part Interacton
测量系统分析
再现性也有两个组成部分
什么是测量仪器？ - 用来进行测量的任何仪器
什么是检验员(或者鉴定人)？ - 使用测量仪器进行测量的个人或装置
测量系统分析
5
有关测量数据的常见问题
测量系统：不仅指量具。
测量系统包括: 人（及其培训）、过程 （测量程序）、设备
（量具或测量工具）、系统的控制点、及所有这些因素的相互作用。
测量总方差:
2
18
测量者与工件的关系
• 对所有工件，不同的测量者都会产生差异； •测量者的差异根据测量工件的不同而不同。
Overall Length
1
1 3
3
3
2
2
2 1
part 1 part 2 part 3
测量系统分析
•对某一工件，不同的测量者可能有相 似的测量值（工件2） •对另一工件（工件3）不同的测量者 的测量值有显著的差别。
测得的温度
非线性
线性Biblioteka Baidu
40
30
非线性
20
10
10 20 30 40
实得温度
测量系统分析
13
稳定性
测量系统的分布( and 2) 长期应该保持稳定。 没有漂移，突然偏移循环等。 利用控制图进行评估。
测量系统分析
采用长期的测量设备计划以维持稳定性...
14
校准
对比一个已知的真实值检查测量系统; 或相对于一个已知的标准调整量具以至读数 正确。
Gage R&R for Measure
Two-Way ANOVA Table With Interaction
Source
DF SS
MS
F
P
PartID
9 2.05871 0.228745 39.7178 0.00000
Operator
2 0.04800 0.024000 4.1672 0.03256
第5章 测量系统分析
测量系统分析
1
主要内容
1. 确认并理解测量误差的组成因素。 2. 借助Minitab，运用方差分析法(ANOVA)
进行连续数据的Gage R&R分析。 3. 借助Minitab进行离散数据的Gage R&R分析。 4. 确定测量系统的准确性和精确性。
测量系统分析
2
测量系统分析的目的
某物料长度的规范是：45 ± 5 mm.
用 记 录 表 及 提 供 的 测 量 工 具, 2-3 个Z检 验 员 测 量 每 个 样 品 2 次 (随 机 次 序 )并 且 记 录 结 果 ,然 后 在Minitab中 做 GR&R。
测量系统分析
准备与你的同学共享结果!
24
连续变量测量系统分析
Part # 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
etc.
Length
堆积数据：把所有工件放在1列， 所有测量者放在第2列，测量结 果放在第3列。
这意味着如果有: 10个工件 3个测量者 2次重复测量
则每个工件编号将重复6次。
26
连续变量测量系统分析
Minitab: Stat > Quality Tools > Gage R&R Study(Crossed)…
测量系统分析
27
连续变量测量系统分析
输入： •部件序数列 •操作员数据列 •测量数据列
采 用 ANOVA 法
测量系统分析
28
见下页
连续变量测量系统分析
5.15 * P/T
2 MS
5.15* MS
USL LSL USL LSL
测量系统分析
29
连续变量测量系统分析
结果显示1：
Gage R&R Study - ANOVA Method
3. 任何观测数据的误差，都是部件的实际误差和测 量系统误差的总和。
测量系统分析
7
测量系统分析计划
1. 确定数据的类型 2. 确定误差的来源 3. 样本选择 4. 数据收集 5. 数据分析
测量系统分析
8
连续变量测量系统分析
分 辨 率?
OK 偏 移?“准确性” OK (居中性---均值)
线 性?
OK 稳 定 性?
所有的测量系统需要校准: 1. 校准时可参考量具制造者的建议。 2. 定期对操作员培训考核。 3. 相关软件。
测量系统分析
15
精确性
(重复性和再现性)
精 确 性－描述了测量系统的误 差：
可重复性－ 偏差由量具本身造成； 可再现性－ 偏差由测量者的技巧造成。
2 R&R
2 Re peatability
0.037164
7.56 2.19 5.37 89.33
贡献百分比：
<1％可接受； <10％可考虑； >10％不可接受。
Total Variation
0.041602 100.00
测量系统分析
31
连续变量测量系统分析
结果显示3：
StdDev Study Var %Study Var %Tolerance
1
2
3
因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
部件 A 部件 B
A = 2.25 B = 2.00
1
2
3
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差 异要小，部件将产生不同的测量结果。
测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%。
测量系统分析
10
测量系统分辨率最高原则
1
Precision to Tolerance Ratio---P/T
Minitab
显示:－> %Tolerance
2
Precision to Total Variation Ratio---P/TV
%Study Var
3
%Contribution
%Contribution
P / T 5.15 * meas Tolerance
19
连续变量 测量系统分析
测量系统分析
20
连续变量测量系统分析
数据收集原则
1. 2~3个测量者。 2. 10个待测工件。 3. 每一个测量者应测量所有工件2-3次。 4. 使用代表整个过程误差的工件。 5. 随机取样是非常重要的。
测量系统分析
21
连续变量测量系统分析
测量系统的能力--－3个重要指数
Oper
Trial1 Trial2
Oper
Trial1
Trial2
Oper
Trial1
Trial2
测量系统分析
25
Minitab要求数据排成3列...
Part # 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 1 1 2 2
etc.
测量系统分析
Oper 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2
校 准?
OK “精确性” (R&R) (离散性---方差)
测量系统分析
9
测量仪器分辨率
测量仪器分辨率 可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。
看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器 分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。
部件 A 部件 B
A = 2.0 B = 2.0
4
有关测量数据的常见问题
什么是测量？ - 将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进行的比较
为什么我们需要测量数据？ - 我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。 我接受这件产品吗？ 过程是很好，还是需要进行调整？
我们对测量数据有什么期望？ - 准确性 ……数据必须告诉我们真相！ - 重复性 ……重复测量必须产生同样的结果！ - 再现性 ……结果不应该受检验员的影响
= 2
总的观察方差 过程方差
+ 2
测量系统方差
收集数据 的能力!
测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程
测量系统分析
6
有关测量数据的常见问题
1. Gage R&R 分析是用来分析测量系统的方法，目 的是确定测量某种东西时出现的波动(误差)的大 小和类型。
2. 将“测量系统”看作是会给测量数据带来额外误 差 的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的 测量过程。
Source
(SD)
(5.15*SD) (%SV)
(SV/Toler)
Total Gage R&R
0.066615 0.34306
32.66
22.87
Repeatability
0.035940 0.18509
17.62
12.34
Reproducibility 0.056088 0.28885
27.50