测量系统分析
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随机误差和系统误差:
随机误差——突然发生、不可预测、可通
过重复测量避免
可能源于:环境因素的波动
测量位置的不同
人员作业的偶然性
仪器、设备的重复特性
Reproducibility)
不同的测量人员、使用不同设备、在不同
X¯¯b
X¯¯a
X¯¯c
重复性与再现性——R&R
Gage Repeatability & Reproducibility)
测量趋势图
测量线性和准确度研究测量重复性和再现性测量重复性和再现性属性测量
考虑人与部件的交互作用,选方差分析法(ANOVA),不考虑时,选Xbar& R分析法判断交互作用α值
适用于破坏性测试,每一个操作者针对的零件都是唯一的,所以不存在operator by part的交互作用
测量人员各自的可重复性测量人员各自的正确性漏判率& 错判率
测量系统的可重复性测量系统的正确性。
测量系统分析(MSA)测量系统可分为“计数型”及“计量型”测量系统两类。
测量后能够给出连续性的测量数值的为计量型测量系统;而只能定性地给出测量结果的为计数型测量系统。
“计量型”测量系统分析通常包括(Bias)、稳定性(Stability)、(Linearity)、以及重复性和再现性(Repeatability&Reproducibility,简称R&R)。
在测量系统分析的实际运作中可同时进行,亦可选项进行,根据具体使用情况确定。
测量:是指以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。
我们通常用分辨力、偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性等评价测量系统的优劣,并用它们控制测量系统的偏倚和波动,以使测量获得的数据准确可靠。
有效测量的十原则:1.确定测量的目的及用途。
一个尤其重要的例子就是测量在质量改进中的应用。
在进行最终测量的同时,还必须包括用于诊断的过程间测量。
2.强调与顾客相关的测量,这里的顾客包括内部顾客与外部顾客。
3.聚集于有用的测量,而非易实现的测量。
当量化很困难时,利用替代的测量至少可以提供关于输出的部分理解。
4.在从计划到执行测量的全程中,提供各个层面上的参与。
那些不使用的测量最终会被忽略。
5.使测量尽量与其相关的活动同时执行,因为时效性对于诊断与决策是有益的。
6.不仅要提供当期指标,同时还要包括先行指标和滞后指标。
对现在及以前的测量固然必要,但先行指标有助于对未来的预测。
7.提前制订数据采集、存储、分析及展示的计划。
8.对数据记录、分析及展示的方法进行简化。
简单的检查表、数据编码、自动测量等都非常有用,图表展示的方法尤为有用。
9.测量的准确性、完整性与可用进行阶段评估。
其中,可用性包括相关性、可理解性、详细程度、可读性以及可解释性。
10.要认识到只通过测量是无法改进产品及过程。
基本概念:3.稳定性:测量系统保持其位置变差和宽度变差随时间恒定的能力。
4.偏倚:观测平均值(在重复条件下的测量)与一参考值之间的差值。
测量系统分析测量系统分析是指通过对测量系统的性能和准确度进行评估和优化的过程。
测量系统是指用于测量和获取物理量的设备、传感器、仪器以及测量方法和技术。
测量系统分析的目的是确保测量系统能够提供准确、可重复和可靠的测量结果,并通过分析测量误差和不确定度来估计测量结果的可靠性和可信度。
测量系统分析通常包括以下几个方面的内容:测量系统的准确度、精确度、稳定性、灵敏度、线性度、重复性、回归性等参数的分析;测量系统误差和不确定度的评估;测量系统的校准和检验方法的验证;测量系统的故障和异常检测;测量系统的改进和优化等。
测量系统的准确度是指测量结果与真实值之间的偏差或误差,可以通过与已知标准物件进行比较来评估。
精确度是指测量结果的稳定性和重复性,可以通过多次重复测量同一物理量来评估。
稳定性则是指测量结果在长时间和不同环境条件下的变化程度。
测量系统的灵敏度是指测量系统对于输入信号的改变的响应程度,通常使用灵敏度系数来表示。
线性度是指测量系统输出与输入之间的线性关系的程度,可以通过线性回归分析来评估。
回归性是指测量系统的输出在不同输入变量条件下的一致性和稳定性。
测量系统误差和不确定度的评估是指通过测量数据的分析和处理来估计测量结果的误差和不确定度。
常见的方法包括使用统计学方法进行数据分析、建立数学模型进行数据处理和误差传递分析、进行多次测量来减小随机误差等。
测量系统的校准和检验方法的验证是指确定测量系统校准和检验方法的可信度和可靠性。
校准是指通过已知标准物件来调整和修正测量系统的偏差和误差,以提高测量结果的准确度和可靠性。
检验是指通过对已知物件的测量来验证测量系统的准确度和精确度。
测量系统的故障和异常检测是指通过对测量数据的监控和分析来检测测量系统中可能存在的故障和异常情况。
常见的方法包括使用控制图进行数据监控和故障诊断、进行实验和模拟来验证测量系统的可靠性和稳定性。
测量系统的改进和优化是指通过对测量系统进行分析和评估,找出问题和瓶颈,并采取相应的措施来改进和优化测量系统的性能和准确度。
测量系统分析的基本内容[1]
从测量的定义可以看出,除了具体事物外,参于测量过程还应有量具、使用量具的合格操作者和规定的操作程序,以及一些必要的设备和软件,再把它们组合起来完成赋值的功能,获得测量数据。
这样的测量过程可以看作为一个数据制造过程,它产生的数据就是该过程的输出。
这样的测量过程又称为测量系统。
它的完整叙述是:用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、夹具、软件、人员、环境和假设的集合,用来获得测量结果的整个过程称为测量过程或测量系统。
众所周知,在影响产品质量特征值变异的六个基本质量因素(人、机器、材料、操作方法、测量和环境)中,测量是其中之一。
与其它五种基本质量因素所不同的是,测量因素对工序质量特征值的影响独立于五种基本质量因素综合作用的工序加工过程,这就使得单独对测量系统的研究成为可能。
而正确的测量,永远是质量改进的第一步。
如果没有科学的测量系统评价方法,缺少对测量系统的有效控制,质量改进就失去了基本的前提。
为此,进行测量系统分析就成了企业实现连续质量改进的必经之路。
近年来,测量系统分析已逐渐成为企业质量改进中的一项重要工作,企业界和学术界都对测量系统分析给予了足够的重视。
测量系统分析也已成为美国三大汽车公司质量体系QS9000的要素之一,是6σ质量计划的一项重要内容。
目前,以通用电气(GE)为代表的6σ连续质量改进计划模式即为:确认(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、改进(Improve)和控制(Control),简称DMAIC。
从统计质量管理的角度来看,测量系统分析实质上属于变异分析的范畴,即分析测量系统所带来的变异相对于工序过程总变异的大小,以确保工序过程的主要变异源于工序过程本身,而非测量系统,并且测量系统能力可以满足工序要求。
测量系统分析,针对的是整个测量系统的稳定性和准确性,它需要分析测量系统的位置变差、宽度变差。
在位置变差中包括测量系统的偏倚、稳定性和线性。
在宽度变差中包括测量系统的重复性、再现性。
测量系统可分为“计数型”及“计量型”测量系统两类。
测量后能够给出具体的测量数值的为计量型测量系统;只能定性地给出测量结果的为计数型测量系统。
“计量型”测量系统分析通常包括偏倚(Bias)、稳定性(Stability)、线性(Linearity)、以及重复性和再现性(Repeatability&Reproducibility,简称R&R)。
在测量系统分析的实际运作中可同时进行,亦可选项进行,根据具体使用情况确定。
“计数型”测量系统分析通常利用假设检验分析法来进行判定。
编辑本段测量系统所应具有的统计特性
1.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。
2.测量系统的变差必须比制造过程的变差小。
3.变差应小于公差带。
4.测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者,一般来说,测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一。
5.测量系统统计特性可能随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。
编辑本段测量系统分析的标准
1.国家标准;
2.第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等);
3.第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准);
4.工作标准(从第二级标准传递到工作标准)。
编辑本段测量系统分析的指标
1.量具重复性:指同一个评价人,采用同一种测量仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值(数据)的变差。
2.量具再现性:指由不同的评价人,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。
3.稳定性:指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。
4.偏倚:指同一操作人员使用相同量具,测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差,即测量结果的观测平均值与基准值的差值,也就是我们通常所称的“准确度”。
5.线性:指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化。
编辑本段测量系统分析时机
1).新生产之产品PV有不同时;
2).新仪器,EV有不同时;
3).新操作人员,AV有不同时;
4).易损耗之仪器必须注意其分析频率。
1.R&R之分析
决定研究主要变差形态的对象。
使用"全距及平均数"或"变差数分析"方法对量具进行分析。
于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程。
选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量, 测试人员将操作员所读数据进行记录, 研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度。
针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10, (即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者; 如: 过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m, 则测量应选择精确度为0.001m/m), 以避免量具的鉴别力不足,一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。
试验完后, 测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算如附件一(R&R数据表), 附件二(R&R分析报告), 依公式计算并作成-R管制图或直接用表计算即可。
2.结果分析
1)当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时:
量具的结构需在设计增强。
量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以改善。
量具应加以保养。
2)当再现性(EV)变差值大于重复性(AV)时:
作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育, 作业标准应再明确订定或修订。
可能需要某些夹具协助操作员, 使其更具一致性的使用量具。
量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析, 并作记录。
编辑本段进行测量系统分析的基本要求
(1)量具
拟执行测量系统分析的量具必须经过计量确认合格,同时其分辨力应至少能直
接读取被测特性预期变差的1/10。
(2)评价人
执行测量作业的人员,均应经过必要的量具使用、维护训练,不至于出现因人
员操作问题所造成的测量误差。
(3)编制测量系统分析计划
在计划中明确所要进行分析的量具以及评价人、开始日期和预计完成日期等。
(4)测量过程为盲测
最大可能地减少评价人在测量过程中的主观影响。
编辑本段进行测量系统分析的步骤
测量系统分析的评定通常分为两个阶段:
1.第一阶段:验证测量系统是否满足其设计规范要求。
主要有两个目的:
(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)发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响,例如温度、湿度等,以决定其使用之空间及环境。
2.第二阶段
(1)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。
(2)常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。