MSA测量系统分析与Minitab

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● 用来获得测量结果的整个过程。
Gage R&R
2: 测量数据的质量
数据的类型 –计量型数据 –计数型数据
如何评定数据的质量 –测量结果与“真值”的差越小越好(bias) –用多次测量的统计结果来进行评定(variance)
Gage R&R
计量型数据的质量 –均值与真值(基准值)之差 –方差的大小
计数型数据的质量 –对产品特性产生错误分级的概率
低质量数据最普遍的原因之一就是变差太大,变差一般都是 由于测量系统及其环境相互作造成的。
Gage R&R
3:测量结果-数据的用途
测量数据通常有那些用途?
● 用于判断产品是否合格.
● 用于分析生产过程。 ● 用于确定两个或多个变量之间是否有显著关系
Gage R&R
0.04 -1.38 0.88 0.14 -1.46 -0.29 0.02 -0.46 1.77 -1.49 -0.11 -1.13 1.09 0.20 -1.07 -0.67 0.01 -0.56 1.45 -1.77 -0.15 -0.96 0.67 0.11 -1.45 -0.49 0.21 -0.49 1.87 -2.16
测量过程变差对决策的影响: ● 对产品决策的影响 ● 对过程决策的影响
Gage R&R
对产品决策的影响
下限
上限

第II型错误:漏判,将不合格的判断成合格的
下限
上限

第I型错误:误判,将合格的判断成不合格的
Gage R&R
对产品决策的影响
产品控制:判断产品合格与否
公差下限



公差上限
Ⅰ Ⅱ
I区: 坏零件总是判为坏的, II区: 可能做出潜在错误的判断, III区:好零件总是判为好的。
Gage R&R
测量系统分析的目的
测量系统分析的目的是什么?
●测量系统分析的目的是确定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
Gage R&R
1:测量系统
● 用来对被测量特性定量测量或定性评价的仪器或量具、 标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的 集合;
零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于 5才可接受
Gage R&R
.28 .279 .2794
.28 .282 .2822
直尺 卡尺 千分尺
.28 .282 .2819
.28 .279 .2791
Gage R&R
在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题:
● 测量系统必须显示足够的灵敏性。 ● 测量系统必须是稳定的,这意味着在可重复条件下,测量 系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可 称为统计稳定性且最好用图形法评价。 ● 统计特性(误差)在预期的范围内一致,并足以满足测量 的目的(产品控制或过程控制)。
● 一个评价人使用同一测量仪器,对同一零件的某一特性 进行多次测量下的变差 ● 是在确定的和已知条件下,连续多次测量中的变差 ● 通常被称为EV-设备变差 ● 量具(设备)能力和潜能 ● 系统内变差
Gage R&R
重复性指同一 人使用同一测量工具对同一对
象(产品)的同一特性进行多次测量中产生 的变差。
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
部件A 部件B
A=2.25 B=2.00
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。
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。
Gage R&R
测量系统的有效分辨率(discrimination)
● 要求不低于过程变差或允许偏差(tolerance)的十分之一 ● 零件之间的差异必须大于最小测量刻度 ● 不同数据分级(ndc)的计算:
B
Inspector A
Inspector B Inspector C
A 那个的再现性好?
Gage R&R
造成再现性误差的潜在原因
● 零件之间(抽样样本):使用相同的仪器、操作者和方 法测量A、B、C零件类型时的平均差异
。 ● 仪器之间:在相同零件、操作者和环境下使用A、B、C
仪器测量的平均值差异。注意:在这种情况下,再现性 误差通常还混有方法和/或操作者的误差。
● 标准之间:在测量过程中,不同的设定标准的平均影响。
Gage R&R
● 方法之间:由于改变测量点密度、手动或自动系统、归 零、固定或夹紧方法等所造成的平均值差异。
● 评价人(操作者)之间:评价人A、B、C之间由于培训、 技巧、技能和经验所造成的平均值差异。推荐在为产品 和过程鉴定和使用手动测量仪器时使用这种研究方法。
进行测量的总变异来监 视可用时间走势图进行
参考值
分析
Gage R&R 线性(Stability)
线性:量具在正常工作量程内偏倚值的变化量。 –测量仪器的线性是指该装置的整个工作范围内的准 确度
尺寸1
尺寸N
Gage R&R
7:测量过程变差对决策的影响
生产过程中的测量结果通常有两个用途: ● 产品控制:判断产品合格与否 ● 过程控制:判断生产过程是否稳定
零件、评价人、零件与评价人之间的相互作用,以及量 具造成的重复误差。
Gage R&R
均值-极差法
均值—极差法: ● 是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的评估值
的研究方法。
● 与极差法不同,它可以将测量系统的变差分成两个部分: 重复性 再现性
● 不能确定他们两者之间的交互作用。
Gage R&R
5:测量过程变差源
测量过程中的变差源有那些?
S 标准 W 工件(如,零件) I 仪器 P 人/程序 E 环境
SWIPE
Gage R&R
6:测量系统变差类型
根据变差的来源和特点,可分为:
●位置变差(准确度): 偏倚,稳定性和线性;
●宽度变差(精确度): 重复性和再现性。
Gage R&R 偏倚(BIAS)
0.64 -0.58 1.27 0.64 -0.84 -0.21 0.66 -0.17 2.01 -1.31
0.08 -0.47 1.19 0.01 -0.56 -0.2 0.47 -0.63 1.80 -1.68 0.25 -1.22 0.94 1.03 -1.20 0.22 0.55 0.08 2.12 -1.62 0.07 -0.68 1.34 0.2 -1.28 0.06 0.83 -0.34 2.19 -1.50
● 不同评价人使用相同量具,测量一零件的某一特性 的测量平均值的变差 ● 对产品和过程评估时,变差可能是评价人、环境或方法 ● 通常被称为AV-评价人变差 ● 系统之间(条件)的变差
Gage R&R
再现性指不同的人在对同种特性进行测量时产 生的变差
Master Value
Inspector A Inspector B Inspector C
4:测量过程
● 测量:给具体事务赋以数值,以表示它们之间关于特 定特性的关系。 ● 赋值过程定义为测量过程,而赋予的值定义为测量值。 测量结果由一个数字和一个标准的测量单位构成。测量 结果是测量过程的输出。应将测量看成一个制造过程, 它产生数据作为输出。

设备 材料 方法
测量 过程
数据
环境
输入
输出
Gage R&R
平均值
Xa Ra
Xb Rb
Xc Rc X
RP
Gage R&R
R Ra
Rb
Rc
/评价人
R
X DIFF Max X
Min X
*UCLR R
D4
*2次试验D4=3.27,3次试验D4=2.58。UCLR代表了单个极差的控 制限。 将那些超出控制限的点圈出,识别原因并纠正。使用与开始时 相同的评价人及单位重复这些读数,或除去某些值并从保留的
Gage R&R
课程内容安排
一:MSA(测量系统分析)简介 二:GR&R 三:GR&R示例,使用Minitab作GR&R分析
Gage R&R
课程目标
到本课程结束时,学员应能:
• 知道为什么要做测量系统分析 • 理解GR&R • 了解使用Minitab作GR&R.
Gage R&R
一:MSA介绍
Measurement Systems Analysis
意识、疲劳
Gage R&R
● 环境内部:对温度、湿度、振动、清洁的小幅 度波动
● 缺乏稳健的仪器设计或方法,一致性不好 ● 量具误用 ● 失真(量具或零件)、缺乏坚固性 ● 应用—零件数量、位置、观测误差(易读性、
视差)
Gage R&R
再现性:
测量过程中由于正常条件改变所产生的测量均值的 变差。或在一个稳定环境下,应用相同的测量仪器和 方法,相同零件不同人之间测量值均值的变差
Gage R&R
二: GR&R
Gage R&R
过程变差剖析
过程变差观测值
实际过程变差
测量误差
长期 过程变差
短期 过程变差
抽样产生 的变差
量具变差
操作员造 成的变差
重复性
准确度
稳定性
线性
再现性
“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源
Gage R&R
重复性:
在确定的测量条件下,来源于连续试验的普通原因 随机变差。或由一个评价人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。
Gage R&R
3 测量,让三个测量人对10个样品的某项特性进行测量, 每个样品每人测量三次,将数据填入表中。试验时要遵循 以下原则:
●盲测原则1:对10个样品编号,每个人测完第一轮后, 由其他人对这10个样品进行随机的重新编号后再测, 避免主观偏向。 ●盲测原则2:三个人之间都互相不知道其他人的测量 结果。 4 结果分析
Gage R&R
为了最大限度地做出正确的判断,可以有两个选择:
● 改进过程:减少生产过程的变差,不生产在 Ⅱ区的零件。
● 改进测量系统:减少测量系统变差从而减少Ⅱ 区,所有零件将在Ⅲ区。
Gage R&R
公差下限



改进测量系统
公差下限



公差上限
wenku.baidu.comⅠ Ⅱ
公差上限
Ⅰ Ⅱ
Gage R&R
测量系统的变差过大: ● 将普通原因判为特殊原因 ● 将特殊原因判为普通原因 ● 过低估算过程能力指数
判定准则
Gage R&R
评价人/ 试验#
A
1
2
3
均值
极差
B
1
2
3
均值
极差
C
1
2
3
均值 极差 零件均值
零件
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0.29 -0.56 1.34 0.47 -0.8 0.02 0.59 -0.31 2.26 -1.36
0.41 -0.68 1.17 0.5 -0.92 -0.11 0.75 -0.20 1.99 -1.25
Master Value
A
B
那个的重复性好?
Gage R&R
造成重复性变差的可能原因:
● 零件内部(抽样样本):形状、位置、表面光度、锥度、 样本的一致性
● 仪器内部:维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保 养不好
● 标准内部:质量、等级 ● 方法内部:作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密
度的变差 ● 评价人内部:技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、
Gage R&R
GR&R
一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估 计。GR&R变差等于系统内和系统间变差之和。
Gage R&R
计量型测量系统的GR&R分析
Gage R&R
GR&R分析的三种方法
极差法:短期方法,快速的近似值
均值—极差法:长期方法,将变差分解为重复性和再现 性。
ANOVA分析法:标准的统计技术,可将变差分为四类:
测量结果的平均值与参考 值的差异
参考值是一个预先认定的 参考标准. 该标准可用更 高一级测量系统测量的平 均值来确定(例如:高一级 计量室)
参考值
观测平 均值
Gage R&R
稳定性(Stability)
在一段时间内,测量结果 的分布无论是均值还是标
时间
准偏差都保持不变和可预 测的
通过较长时间内,用被监 视的量具对相同的标准或 标准件的同一特性
均值-极差(X-R)法是确定测量系统的重复性和再现 性的数学方法,主要步骤如下: 1 选择3个测量人(A, B,C)和10个测量样品(典型)。
●测量人应有代表性,代表经常从事此项测量工作的QC 人员或生产线人员 ●10个样品应在过程中随机抽取,可代表整个过程的变 差,否则会严重影响研究结果。 2 校准量具
Gage R&R
测量系统变差对过程能力计算的影响
70%
60%
50%
40%
30% 10%
Gage R&R
8:测量仪器分辨力
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。 (测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的 十分之一)
Gage R&R
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。
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