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IATF16949認證-測量系統MSA
時(shí)間:2019-12-04 16:52:00 來(lái)源: 作者:
一、何謂測量系統
定義：是對測量單元進(jìn)行量化或對被測的特性進(jìn)行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境及假設的集合。也就是說(shuō)，用來(lái)獲得測量結果的整個(gè)過(guò)程。
由這個(gè)定義可以將測量過(guò)程看作一個(gè)制造過(guò)程，其產(chǎn)生的輸出就是數值(數據)。這樣看待一個(gè)測量系統是很有用的，因為這樣讓我們明白已經(jīng)說(shuō)明的所有概念、原理、工具，這在統計過(guò)程控制中早已被證實(shí)它們的作用。
檢驗本身就是一個(gè)過(guò)程。
二、為什么要對測量系統進(jìn)行分析
l測量數據的質(zhì)量：
數據的質(zhì)量取決于多次測量的統計特征：偏倚及變差。
高質(zhì)量數據——對某一特定特性值進(jìn)行多次測量的數值均與該特性的參考值“接近”。
低質(zhì)量數據——測量數據均與該特性的參考值相差“很遠”。
理想的測量系統——零偏倚、零變差。
理想的測量系統不存在，為什么?
由于測量系統變差源：標準、人員（評價(jià)人、）儀器（量具）、工作件（零件）、程序（方法）、環(huán)境的作用結果，使得觀(guān)測到的過(guò)程變差值與實(shí)際的過(guò)程變差值不相等。
例如：Cp測為2，Cp實(shí)必須大于或等于1.79時(shí)，才得到Cp觀(guān)為1.33只有在測量過(guò)程沒(méi)有任何變差源作用時(shí)，Cp觀(guān)=Cp測，這是不可能的。
再比如：
當R&R為10%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.96
當R&R為 30%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.71
當R&R為 60%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.28
可以看出，Cp觀(guān)由1.96到1.28之間的區別就是由于測量系統的不同所造成的。
為此，我們要對測量系統進(jìn)行分析，要識別測量系統的普通原因和特殊原因，以便采取決策措施，使測量系統的變差減小到最小程度，使得測量系統觀(guān)測到的過(guò)程變差值盡可能接近和真實(shí)地反映過(guò)程的變差值。這就要求，測量系統的最大（最壞）的變差必須小于過(guò)程變差或規范公差。
三、對測量系統分析要分析什么
前面我們談到，數據的質(zhì)量取決于處于穩定條件下進(jìn)行操作的測量系統中，多次測量的統計特征：偏倚和變差。
為此，我們引伸出如下一些術(shù)語(yǔ)：
1、位置變差
l偏倚：觀(guān)測到的測量值的平均值與參考值之間的差值。
l準確度：與真值（或參考值）“接近”的程度。
l穩定性：別名：漂移。
隨時(shí)間變化的偏倚值
l線(xiàn)性：在量具正常工作量程內的偏倚變化量。
2、寬度變差
l精確度：每個(gè)重復讀數之間的“接近”程度。
l重復性（設備變差）：E、V
一個(gè)評價(jià)人、同一種儀器、同一零件的某一特性，在固定的和已定義的測量條件下，連續（短期內）多次測量中的變差。
l再現性（評價(jià)人變差）：A、V
不同評價(jià)人、同一種儀器、同一零件的某一特性的測量平均值的變差。
lGRR或量具的重復性和再現性：是重復性和再現性的聯(lián)合估計值。
l測量系統能力：短期評估，是對測量誤差合成變差的估計
2 2 2
б能力=б偏倚（線(xiàn)性）+бR＆R
*短期的一致性和均勻性（重復性誤差）被包含在能力評價(jià)中。
l測量系統性能：性能量化了合成測量誤差的長(cháng)期評估。
2 2 2 2
б性能 = б能力 +б穩定性+б一致性
*測量量程內長(cháng)期的一致性和均勻性包含在性能評價(jià)之中。
3、對測量系統的五性分析
位置變差
寬度變差
l偏倚
l穩定性
l線(xiàn)性
l重復性
l再現性
對測量系統研究分析可供：
——接受新測量設備的標準
——兩個(gè)測量裝置的比較
——測量設備維修前后的比較，計算過(guò)程變差及生產(chǎn)過(guò)程可接受性的水平
————繪制量具性能曲線(xiàn)
四、如何分析測量系統的“五性”
評價(jià)一個(gè)測量系統需考慮：
l具有足夠的分辨力和靈敏度。
10比1規則：測量設備要能分辨出公差或過(guò)程變差的至少十分之一以上。
l測量系統必須是穩定的，應處于統計受控狀態(tài)，計測量系統中的變差只能由普通原因造成。
l統計特性在預期的范圍內一致，并滿(mǎn)足測量目的：
△ 為了產(chǎn)品控制，測量系統地變差必須小于規范限值
△ 為了過(guò)程控制，測量系統地變差應該能小于制造過(guò)程變差，并能證明具有有效的解析度。
計量型測量系統研究——指南
1、 確定偏倚得指南——獨立樣件法
1) 取得一個(gè)樣件，并且建立起與可追溯到相關(guān)標準的參考值。如果不能得到這參考值，選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)件，并將他指定為偏倚分析的基準件。在計量實(shí)驗室里測量該零件n≥10次，并計算這n個(gè)讀值的平均值作為“參考值”。
2) 讓一個(gè)評價(jià)者以正常方式測量樣件≥10次。
3) 結果分析——圖示法
畫(huà)出這些數據相對于參考值的直方圖并評審，用專(zhuān)業(yè)知識確定是否出現異常，分析特殊原因，找出異常點(diǎn)。如正常，可繼續分析。
當n<30時(shí)，對任何的解釋或分析，要特別注意。
結果分析——數值法
4) 計算n個(gè)讀值的平均值
?。?br /> 5) 計算重復性標準差（б重復性或稱(chēng)бr）
б重復性 = max（xi）—min（xi）
d2*
式中：d2*可以從d2*表中查到，此時(shí)，g=1，m=n
6) 計算偏倚
偏倚=觀(guān)測到的平均測量值（）－參考值
7) 計算平均值的標準誤差бb
бb =бr/
8) 確定偏倚的t統計值
?。簦狡校襜
9) 確定置信度，一般要求為95%（即=0.005）
偏倚－d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*≤０≤偏倚＋d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*
如果0落在偏倚值附近的１－置信度界限內，則偏倚在水準上是可接受的。
式中：Ｖ、d2、d2*可以從d2*表中查到。
tv,1-a/2可以利用標準分ｔ布表中查到.
五. 對測量系統進(jìn)行研究分析了怎么辦
與其他所有過(guò)程一樣，測量系統受隨機的和系統的變差來(lái)源影響。這些變差是由普通原因和特殊（無(wú)次序的）原因造成的。為了提高測量數據的質(zhì)量，必須使測量系統變差盡可能減小，重要的是識別變差來(lái)源，消除和降低變差源的影響。
針對測量系統的“五性”研究分析，識別影響“五性”的變差源。
1. 造成過(guò)大的偏倚的原因;
l 儀器需要校準
l 儀器、設備或夾具磨損
l 基準的磨損或損壞
l 不適當的校準或調整
l 儀器質(zhì)量不良
l 線(xiàn)性誤差
l 使用了錯誤的量具
l 同的測量方法——作業(yè)準備、技巧
l 測量的特性不對
l 變形（量具或零件）
l 環(huán)境——溫度、濕度、振動(dòng)、清潔
l 錯誤的假設，應用的常數不對
l 應用——零件的數量、位置、操作者技能、疲勞、觀(guān)測誤差（易讀性、視差）
在校準過(guò)程所使用的測量程序（如：使用“基準”），應該盡可能地與正常操作的測量程序一致。
2、造成不穩定的可能因素有：
l 儀器需要校準，縮短校準周期
l 儀器、設備或夾具的磨損
l 正常的老化或磨損
l 維護保養不好——空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔
l 基準的磨損或損壞，基準的誤差
l 不適當的基準或調整
l 儀器質(zhì)量不好——設計或符合性
l 儀器缺少穩健的設計或方法
l 不同的測量方法——作業(yè)準備、夾緊、技巧
l 變形（量具或零件）
l 環(huán)境變化——溫度、濕度、 振動(dòng)、清潔
l 錯誤的假設，應用的常數不對
l 應用——零件數量、位置、操作者技能、疲勞、觀(guān)測誤差（易讀性、視差）
3、造成線(xiàn)性誤差的可能原因有：
l 儀器需要校準，縮短校準周期
l 儀器、設備或夾具的磨損
l 維護保養不好——空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔
l 基準的磨損或損壞，
基準的誤差——最小/最大
l 不適當的校準（沒(méi)有涵蓋操作范圍）
l 儀器質(zhì)量不好——設計或符合性
l 儀器缺少穩健的儀器設計或方法
定義：是對測量單元進(jìn)行量化或對被測的特性進(jìn)行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境及假設的集合。也就是說(shuō)，用來(lái)獲得測量結果的整個(gè)過(guò)程。
由這個(gè)定義可以將測量過(guò)程看作一個(gè)制造過(guò)程，其產(chǎn)生的輸出就是數值(數據)。這樣看待一個(gè)測量系統是很有用的，因為這樣讓我們明白已經(jīng)說(shuō)明的所有概念、原理、工具，這在統計過(guò)程控制中早已被證實(shí)它們的作用。
檢驗本身就是一個(gè)過(guò)程。
二、為什么要對測量系統進(jìn)行分析
l測量數據的質(zhì)量：
數據的質(zhì)量取決于多次測量的統計特征：偏倚及變差。
高質(zhì)量數據——對某一特定特性值進(jìn)行多次測量的數值均與該特性的參考值“接近”。
低質(zhì)量數據——測量數據均與該特性的參考值相差“很遠”。
理想的測量系統——零偏倚、零變差。
理想的測量系統不存在，為什么?
由于測量系統變差源：標準、人員（評價(jià)人、）儀器（量具）、工作件（零件）、程序（方法）、環(huán)境的作用結果，使得觀(guān)測到的過(guò)程變差值與實(shí)際的過(guò)程變差值不相等。
例如：Cp測為2，Cp實(shí)必須大于或等于1.79時(shí)，才得到Cp觀(guān)為1.33只有在測量過(guò)程沒(méi)有任何變差源作用時(shí)，Cp觀(guān)=Cp測，這是不可能的。
再比如：
當R&R為10%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.96
當R&R為 30%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.71
當R&R為 60%時(shí)，Cp實(shí)為2，Cp觀(guān)為1.28
可以看出，Cp觀(guān)由1.96到1.28之間的區別就是由于測量系統的不同所造成的。
為此，我們要對測量系統進(jìn)行分析，要識別測量系統的普通原因和特殊原因，以便采取決策措施，使測量系統的變差減小到最小程度，使得測量系統觀(guān)測到的過(guò)程變差值盡可能接近和真實(shí)地反映過(guò)程的變差值。這就要求，測量系統的最大（最壞）的變差必須小于過(guò)程變差或規范公差。
三、對測量系統分析要分析什么
前面我們談到，數據的質(zhì)量取決于處于穩定條件下進(jìn)行操作的測量系統中，多次測量的統計特征：偏倚和變差。
為此，我們引伸出如下一些術(shù)語(yǔ)：
1、位置變差
l偏倚：觀(guān)測到的測量值的平均值與參考值之間的差值。
l準確度：與真值（或參考值）“接近”的程度。
l穩定性：別名：漂移。
隨時(shí)間變化的偏倚值
l線(xiàn)性：在量具正常工作量程內的偏倚變化量。
2、寬度變差
l精確度：每個(gè)重復讀數之間的“接近”程度。
l重復性（設備變差）：E、V
一個(gè)評價(jià)人、同一種儀器、同一零件的某一特性，在固定的和已定義的測量條件下，連續（短期內）多次測量中的變差。
l再現性（評價(jià)人變差）：A、V
不同評價(jià)人、同一種儀器、同一零件的某一特性的測量平均值的變差。
lGRR或量具的重復性和再現性：是重復性和再現性的聯(lián)合估計值。
l測量系統能力：短期評估，是對測量誤差合成變差的估計
2 2 2
б能力=б偏倚（線(xiàn)性）+бR＆R
*短期的一致性和均勻性（重復性誤差）被包含在能力評價(jià)中。
l測量系統性能：性能量化了合成測量誤差的長(cháng)期評估。
2 2 2 2
б性能 = б能力 +б穩定性+б一致性
*測量量程內長(cháng)期的一致性和均勻性包含在性能評價(jià)之中。
3、對測量系統的五性分析
位置變差
寬度變差
l偏倚
l穩定性
l線(xiàn)性
l重復性
l再現性
對測量系統研究分析可供：
——接受新測量設備的標準
——兩個(gè)測量裝置的比較
——測量設備維修前后的比較，計算過(guò)程變差及生產(chǎn)過(guò)程可接受性的水平
————繪制量具性能曲線(xiàn)
四、如何分析測量系統的“五性”
評價(jià)一個(gè)測量系統需考慮：
l具有足夠的分辨力和靈敏度。
10比1規則：測量設備要能分辨出公差或過(guò)程變差的至少十分之一以上。
l測量系統必須是穩定的，應處于統計受控狀態(tài)，計測量系統中的變差只能由普通原因造成。
l統計特性在預期的范圍內一致，并滿(mǎn)足測量目的：
△ 為了產(chǎn)品控制，測量系統地變差必須小于規范限值
△ 為了過(guò)程控制，測量系統地變差應該能小于制造過(guò)程變差，并能證明具有有效的解析度。
計量型測量系統研究——指南
1、 確定偏倚得指南——獨立樣件法
1) 取得一個(gè)樣件，并且建立起與可追溯到相關(guān)標準的參考值。如果不能得到這參考值，選擇一件落在生產(chǎn)測量范圍中間的生產(chǎn)件，并將他指定為偏倚分析的基準件。在計量實(shí)驗室里測量該零件n≥10次，并計算這n個(gè)讀值的平均值作為“參考值”。
2) 讓一個(gè)評價(jià)者以正常方式測量樣件≥10次。
3) 結果分析——圖示法
畫(huà)出這些數據相對于參考值的直方圖并評審，用專(zhuān)業(yè)知識確定是否出現異常，分析特殊原因，找出異常點(diǎn)。如正常，可繼續分析。
當n<30時(shí)，對任何的解釋或分析，要特別注意。
結果分析——數值法
4) 計算n個(gè)讀值的平均值
?。?br /> 5) 計算重復性標準差（б重復性或稱(chēng)бr）
б重復性 = max（xi）—min（xi）
d2*
式中：d2*可以從d2*表中查到，此時(shí)，g=1，m=n
6) 計算偏倚
偏倚=觀(guān)測到的平均測量值（）－參考值
7) 計算平均值的標準誤差бb
бb =бr/
8) 確定偏倚的t統計值
?。簦狡校襜
9) 確定置信度，一般要求為95%（即=0.005）
偏倚－d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*≤０≤偏倚＋d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*
如果0落在偏倚值附近的１－置信度界限內，則偏倚在水準上是可接受的。
式中：Ｖ、d2、d2*可以從d2*表中查到。
tv,1-a/2可以利用標準分ｔ布表中查到.
五. 對測量系統進(jìn)行研究分析了怎么辦
與其他所有過(guò)程一樣，測量系統受隨機的和系統的變差來(lái)源影響。這些變差是由普通原因和特殊（無(wú)次序的）原因造成的。為了提高測量數據的質(zhì)量，必須使測量系統變差盡可能減小，重要的是識別變差來(lái)源，消除和降低變差源的影響。
針對測量系統的“五性”研究分析，識別影響“五性”的變差源。
1. 造成過(guò)大的偏倚的原因;
l 儀器需要校準
l 儀器、設備或夾具磨損
l 基準的磨損或損壞
l 不適當的校準或調整
l 儀器質(zhì)量不良
l 線(xiàn)性誤差
l 使用了錯誤的量具
l 同的測量方法——作業(yè)準備、技巧
l 測量的特性不對
l 變形（量具或零件）
l 環(huán)境——溫度、濕度、振動(dòng)、清潔
l 錯誤的假設，應用的常數不對
l 應用——零件的數量、位置、操作者技能、疲勞、觀(guān)測誤差（易讀性、視差）
在校準過(guò)程所使用的測量程序（如：使用“基準”），應該盡可能地與正常操作的測量程序一致。
2、造成不穩定的可能因素有：
l 儀器需要校準，縮短校準周期
l 儀器、設備或夾具的磨損
l 正常的老化或磨損
l 維護保養不好——空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔
l 基準的磨損或損壞，基準的誤差
l 不適當的基準或調整
l 儀器質(zhì)量不好——設計或符合性
l 儀器缺少穩健的設計或方法
l 不同的測量方法——作業(yè)準備、夾緊、技巧
l 變形（量具或零件）
l 環(huán)境變化——溫度、濕度、 振動(dòng)、清潔
l 錯誤的假設，應用的常數不對
l 應用——零件數量、位置、操作者技能、疲勞、觀(guān)測誤差（易讀性、視差）
3、造成線(xiàn)性誤差的可能原因有：
l 儀器需要校準，縮短校準周期
l 儀器、設備或夾具的磨損
l 維護保養不好——空氣、動(dòng)力、液體、過(guò)濾器、腐蝕、塵土、清潔
l 基準的磨損或損壞，
基準的誤差——最小/最大
l 不適當的校準（沒(méi)有涵蓋操作范圍）
l 儀器質(zhì)量不好——設計或符合性
l 儀器缺少穩健的儀器設計或方法
