1、第十章第十章 测量系统分析测量系统分析（重点）（重点）下篇下篇 质量工具与方法质量工具与方法经济管理学院经济管理学院黄霖黄霖质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析学习目标学习目标本章教学点本章教学点l10.1 引言引言l10.2 术语术语l10.3 测量过程变差及其对决策的影响测量过程变差及其对决策的影响l10.4 测量系统分析的基础测量系统分析的基础l10.5 测量系统分析的实践测量系统分析的实践l10.6 计数型测量系统的分析计数型测量系统的分析ISO10012 测量管理体系测量管理体系 测量过程和设备的要求测量过程和设备的要求( (测量系统分析测量系统分析MSAMSA
2、手册手册) )质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.1 引言引言l数据的应用数据的应用l按照按照“基于事实的决策方法基于事实的决策方法”进行决策，关键就是：这些进行决策，关键就是：这些数据反映的是否是数据反映的是否是“事实事实”，即数据的质量是否高？即数据的质量是否高？ 1. 1.过程的监视和测量过程的监视和测量 2. 2.过程参数逻辑关系的确定过程参数逻辑关系的确定l数据的质量数据的质量测量值与真值越接近，数据质量越高测量值与真值越接近，数据质量越高通常用测量系统的偏移和方差，表征数据的质量。通常用测量系统的偏移和方差，表征数据的质量。计量型数据：计量型数据：无限可
3、分的数据，通常用无限可分的数据，通常用计计量型量具量型量具测测得。得。计数型数据：计数型数据：有限可分的数据，通常用有限可分的数据，通常用计计数型量具数型量具测测得。得。无论何时观测到偏差，都有无论何时观测到偏差，都有一部分来自测量系统的误差一部分来自测量系统的误差。有些是系统性误差，其他。有些是系统性误差，其他是随机误差是随机误差质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l计量型数据质量：计量型数据质量：均值与真值（基准值）之差；方差大小均值与真值（基准值）之差；方差大小l计数型数据质量：计数型数据质量：对产品产生错误分级的概率对产品产生错误分级的概率l有人认为，量具定期检定
4、或校准就够了，不必进行麻烦的有人认为，量具定期检定或校准就够了，不必进行麻烦的测量系统分析。测量系统分析。此观点是不正确的，此观点是不正确的，两者作用不相同。两者作用不相同。l1.1.检定或校准解决的是某量具是否合格的问题检定或校准解决的是某量具是否合格的问题l2.2.测量系统分析解决的是，某测量系统能否用于判断产品测量系统分析解决的是，某测量系统能否用于判断产品合格或判断生产过程是否稳定。合格或判断生产过程是否稳定。lMSAMSA手册手册的目的是为评价测量系统的质量提供指南，主要的目的是为评价测量系统的质量提供指南，主要关注的是能对零件进行关注的是能对零件进行重复测量重复测量的测量系统。的测
5、量系统。检定或校准：检定或校准：能不能替代测量系统分析？能不能替代测量系统分析？质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.2 术语术语l测量测量: :指赋值给具体事物。赋值过程即测量过程，而赋予指赋值给具体事物。赋值过程即测量过程，而赋予的值称为测量值。的值称为测量值。l量具量具: :指任何用来获得测量结果的装置，也包括用来测量指任何用来获得测量结果的装置，也包括用来测量合格合格/不合格的装置。不合格的装置。l测量系统测量系统: :指用来对被测特性进行定量测量或定性评价的指用来对被测特性进行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、仪器、或量具
6、、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合，是用来获得测量结果的整个过程。环境和假设的集合，是用来获得测量结果的整个过程。人、设备、材料人、设备、材料方法、环境方法、环境测量过程测量过程数据数据输入输入 输出输出质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析准确度和精密度准确度和精密度l准确度准确度(accuracy)(accuracy) 准确度指仪器的实际测量值（通常为平均值）与待测量准确度指仪器的实际测量值（通常为平均值）与待测量值的真实值的接近程度，值的真实值的接近程度，即实际测量值偏离真实值的程度。即实际测量值偏离真实值的程度。缺乏准确度反映了测量系统的偏差，如
7、：仪器没有校准、缺乏准确度反映了测量系统的偏差，如：仪器没有校准、出现磨损，或操作者使用不当等。出现磨损，或操作者使用不当等。l精密度精密度(precision)(precision) 精密度是指几个在相同条件下独立测试所得结果的相似精密度是指几个在相同条件下独立测试所得结果的相似程度，程度，即重复测量的偏差。即重复测量的偏差。偏差小的测量设备比偏差大的偏差小的测量设备比偏差大的测量设备更精确。精确程度不高，来自于设备内在的随机测量设备更精确。精确程度不高，来自于设备内在的随机变异，如部件间的摩擦。变异，如部件间的摩擦。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析准确度和精密度示
8、例：准确度和精密度示例：l两个仪器测量一个两个仪器测量一个0.2500.250英寸的真实值。仪器英寸的真实值。仪器A A测量为测量为0.2480.248英寸，而仪器英寸，而仪器B B测量为测量为0.2590.259英寸。英寸。 仪器仪器A A的相对误差为（的相对误差为（0.250-0.2480.250-0.248）/0.250=0.8%/0.250=0.8% 仪器仪器B B的相对误差为（的相对误差为（0.259-0.2500.259-0.250）/0.250=3.6%/0.250=3.6% 因此，因此，仪器仪器A A比仪器比仪器B B相对准确。相对准确。偏离真实值的程度小。偏离真实值的程度小。
9、l假设每个仪器测量三次。仪器假设每个仪器测量三次。仪器A A的测量值分别是：的测量值分别是： 0.2480.248，0.2460.246，0.2510.251；l仪器仪器B B的测量值分别是：的测量值分别是：0.2590.259，0.2580.258，0.2590.259。 因此，因此，仪器仪器B B比仪器比仪器A A相对精密。相对精密。重复测量的偏差小。重复测量的偏差小。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析真实值真实值12340测量值测量值(a)(a)既不准确也不精密既不准确也不精密真实值真实值12340测量值测量值(b)(b)精密但不准确精密但不准确真实值真实值123
10、40(c)(c)准确但不精密准确但不精密真实值真实值12340(d)(d)既准确又精密既准确又精密准确度和精密度的比较准确度和精密度的比较质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l分辨力（分辨力（DiscriminationDiscrimination）：）：l分辨力又称最小的可读单位，最小刻度限值。分辨力又称最小的可读单位，最小刻度限值。l分辨率（分辨率（ResolutionResolution）：）：参见分辨力参见分辨力l测量系统探测，并如实显示被测特性微小变化的能力。测量系统探测，并如实显示被测特性微小变化的能力。l有效分辨率（有效分辨率（Effective Resol
11、utionEffective Resolution）：）：l考虑整个测量系统变差时的考虑整个测量系统变差时的数据分级大小数据分级大小叫有效分辨率。叫有效分辨率。基于测量系统变差的置信区间，来确定该等级的大小。基于测量系统变差的置信区间，来确定该等级的大小。l通过把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据通过把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据分级数分级数（ndcndc）。对于有效分辨率，该）。对于有效分辨率，该ndcndc的标准（在的标准（在97%97%置信水平）估计值为：置信水平）估计值为：ndc =ndc = 1.41PV/GRR1.41PV/GRR。分辨力分辨力分辨率分辨率
12、有效分辨率有效分辨率分级数（分级数（ndc）质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析基准值（基准值（Reference ValueReference Value）：）： 被承被承认认的一个被的一个被测测体的数体的数值值，作，作为为一致同意的，用于一致同意的，用于进进行行比比较较的的基准或标准基准或标准样本：样本：l一个基于科学原理的理论值或确定值；一个基于科学原理的理论值或确定值；l一个基于某国家或国际组织的指定值；一个基于某国家或国际组织的指定值；l一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作所产生的一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作所产生的一致同意值；一致同意值；l
13、对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。l该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时则是按惯例被接受。，有时则是按惯例被接受。基准值（基准值（Reference Value）：）：质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析真值、偏倚（偏移真值、偏倚（偏移 BiasBias）l真值（真值（True ValueTrue Value）：）：l物品的实际值，是未知的和不可知的。物品的实际值，是未知的和不可知的。l偏倚（偏移，偏倚（偏移，BiasBias）l测量的观
14、测平均值（在重复条件下的一组试验）和基准值测量的观测平均值（在重复条件下的一组试验）和基准值之间的差值，传统上称为之间的差值，传统上称为准确度准确度。偏倚是在测量系统操作。偏倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。范围内对一个点的评估和表达。观测平均值观测平均值偏倚偏倚基准基准位置变差位置变差（Location variation）质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析稳定性、线性稳定性、线性（ （Linearity）：）：l稳稳定性（定性（Stability）：）：l是偏倚随时间变化的统计受控；是偏倚随时间变化的统计受控；l又称又称漂移漂移。l线线性（性（Linea
15、rity）：）：l测量系统预期测量系统预期操作量程范围内操作量程范围内偏倚误差值的差别。偏倚误差值的差别。 宽度变差宽度变差（ （Width variation） ）时间基准值基准值偏倚观测平均值范围较低的部分范围较低的部分基准值偏倚观测平均值范围较高的部分范围较高的部分质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析重复性和再现性重复性和再现性l重复性重复性(repeatability)(repeatability)l重复性又称为重复性又称为设备变差设备变差（EVEV）(equipment variation)，是，是指在可重复条件下测量的精度，即个人使用同样设备多次指在可重复条件
16、下测量的精度，即个人使用同样设备多次测量时出现的偏差，说明设备的准确度和精确度。测量时出现的偏差，说明设备的准确度和精确度。l重复性的最佳重复性的最佳术语为术语为系统内变差系统内变差，包括，包括设备内变差设备内变差。 。l设备变差：设备变差：由一位由一位评评价人多次使用同一个价人多次使用同一个测测量量仪仪器，器，测测量量同一零件的同一特性同一零件的同一特性时获时获得的得的测测量量变变差。差。l影响影响设备变设备变差的因素：差的因素：l量具零件在量具中的位置。量具零件在量具中的位置。重复性重复性操作者操作者A质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析操作者操作者B操作者操作者C操
17、作者操作者A再现性再现性重复性和再现性重复性和再现性l再现性再现性(reproducibility)(reproducibility)l再现性又称为再现性又称为评价人变差评价人变差(appraiser variation)(appraiser variation)，指在，指在可再现条件下测量的精度。可再现条件下测量的精度。l即非相同个人使用同样设备测量同样部件时出现的偏差，即非相同个人使用同样设备测量同样部件时出现的偏差，说明了测量过程对于操作者和环境的稳健程度。说明了测量过程对于操作者和环境的稳健程度。l评价人变差评价人变差(AV)(AV)：由由不同的评价人不同的评价人多次使用同一个测量仪器
18、，测量同一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。零件的同一特性时获得的测量变差。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析GRR或量具或量具R&RlGRR或量具或量具R&R (Gage Repeatability & Reproducibility)l一个一个测测量系量系统统的的重复性重复性和和再再现现性性的合成的合成变变差的估差的估计计。 。lGRR变变差等于系差等于系统统内和系内和系统间变统间变差之和。差之和。lGRR方差方差 = 系系统统内方差内方差 + 系系统间统间方差方差l即：即： GRR方差方差 = 设备变差（设备变差（EVEV）+ + 评
19、价人变差评价人变差(AV):(AV):lGRRGRR变差忽略了环境和零件的因素，只考虑了人、量具、变差忽略了环境和零件的因素，只考虑了人、量具、测量方法对测量系统（测量方法对测量系统（MSMS）的影响。）的影响。lGRR计计算公式：算公式：22)()(&AVEVRR质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l测量系统的统计特性测量系统的统计特性l理想的测量系统理想的测量系统在每次使用时，只产生在每次使用时，只产生“正确正确”的测量结的测量结果，每次测量结果总应该与一个标准相一致。果，每次测量结果总应该与一个标准相一致。l一个能一个能产产生理想生理想测测量量结结果的果的测测量系量
20、系统统， ，应应具有零方差、零具有零方差、零偏倚和偏倚和对对所所测测的任何的任何产产品品错误错误分分类为类为零概率的特性。零概率的特性。l但是，具有但是，具有这样这样理想理想统计统计特性的特性的测测量系量系统统几乎不存在。几乎不存在。l一个测量系统的质量经常用其多次测量数据的统计特性来一个测量系统的质量经常用其多次测量数据的统计特性来确定。测量系统的质量，并非分辨率越高越好。确定。测量系统的质量，并非分辨率越高越好。l因因为为分辨率越高，分辨率越高，对环对环境的要求越苛刻。如果表面粗糙度境的要求越苛刻。如果表面粗糙度达不到要求，高分辨率也没有意达不到要求，高分辨率也没有意义义。 。10.3 1
21、0.3 测量过程变差及其对决策的影响测量过程变差及其对决策的影响质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析期望的统计特性应包括：期望的统计特性应包括：l 足够的分辨率和灵敏度。足够的分辨率和灵敏度。l通常按通常按110110法则，表明仪器分辨率把过程变差（公差）法则，表明仪器分辨率把过程变差（公差）分为十份或更多。分为十份或更多。这是选择量具的实际最低起点。这是选择量具的实际最低起点。l 测量系统应该是统计受控制的。测量系统应该是统计受控制的。l这这可称可称为为统计稳定性统计稳定性，且最好用控制，且最好用控制图图法法评评价。价。l 对于产品控制，测量系统变异性与公差相比应很小。
22、对于产品控制，测量系统变异性与公差相比应很小。依据产品特性的公差来评价测量系统。依据产品特性的公差来评价测量系统。l 对于过程控制，测量系统变异性应该显示有效分辨率对于过程控制，测量系统变异性应该显示有效分辨率且与制造过程变差相比要很小。且与制造过程变差相比要很小。根据根据66制造过程总变差制造过程总变差和和/ /或来自或来自MSAMSA研究的总变差来评价测量系统。研究的总变差来评价测量系统。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析测量系统的误差：测量系统的误差：l测量误差的概念测量误差的概念l测量结果和被测量真值之间的偏差，叫做测量误差测量结果和被测量真值之间的偏差，叫做测
23、量误差。l按对测量结果影响的性质，分为：系统误差、随机误差按对测量结果影响的性质，分为：系统误差、随机误差。l测量误差测量误差 = = 测量结果一真值测量结果一真值 = = 系统误差系统误差 + + 随机误差随机误差l系统误差系统误差是在重复性条件下对同一被测尺寸进行多次重复是在重复性条件下对同一被测尺寸进行多次重复测量时，所得测量结果的平均值和被测量的测量时，所得测量结果的平均值和被测量的真值真值之差。之差。 l随机误差随机误差（偶然误差）是在重复性条件下，对同一被测尺（偶然误差）是在重复性条件下，对同一被测尺寸进行多次重复测量时，所得测量结果的寸进行多次重复测量时，所得测量结果的平均值平均
24、值之差。之差。 l真值真值 = = 测量结果测量结果 + + 修正值修正值 = = 测量结果一测量结果一误差误差质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.3 10.3 测量过程变差及其对决策的影响测量过程变差及其对决策的影响l即使是用同一个量具多次测量同一个零件的同一特性，其即使是用同一个量具多次测量同一个零件的同一特性，其结果也会不同，这说明测量系统存在变差。结果也会不同，这说明测量系统存在变差。l生产过程中的测量结果通常有两个用途：生产过程中的测量结果通常有两个用途：l1 1、产品控制：、产品控制：判断产品合格与否；判断产品合格与否；l2 2、过程控制：、过程控制：判
25、断生产过程是否稳定。判断生产过程是否稳定。l若稳定，过程能力若稳定，过程能力/ /过程能力指数是多少？是否可接受？过程能力指数是多少？是否可接受？l企业希望提高测量系统分析企业希望提高测量系统分析MSAMSA能力的职业人士能力的职业人士l包括：班组长、工段长、线长、品管员、车间主任、生产包括：班组长、工段长、线长、品管员、车间主任、生产课长、工艺工程师、生产助理、生产主管、质量主管等。课长、工艺工程师、生产助理、生产主管、质量主管等。 质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l在产品控制中，如测量系统不能满足要求，其影响是导致在产品控制中，如测量系统不能满足要求，其影响是导致
26、做出错误判断，即：将合格品判为不合格品（一类错误，做出错误判断，即：将合格品判为不合格品（一类错误，图图1 1），或将不合格品判为合格品（二类错误，图），或将不合格品判为合格品（二类错误，图2 2）LSL测量过程的分布USL产品公差上限ORLSLUSLOR图1图23.1 3.1 对产品控制决策的影响对产品控制决策的影响质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l区：坏零件总判为坏，区：坏零件总判为坏，区：可能做错误判断，区：可能做错误判断，区：区：好零件总判为好。好零件总判为好。为了正确判断，可以有两个选择：为了正确判断，可以有两个选择：l一是改进生产过程：减少过程变差，没有零
27、件落在一是改进生产过程：减少过程变差，没有零件落在区。区。二是改进测量系统：减少测量系统变差，从而减小二是改进测量系统：减少测量系统变差，从而减小区，区，让所有零件落在让所有零件落在区，可使错误决定的风险降至最低。区，可使错误决定的风险降至最低。目标值公差下限公差下限 公差上限公差上限图图3将测量判断划分为三个区间，如图将测量判断划分为三个区间，如图3 3：质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l对于过程控制，希望能知道：过程是否受控、过程均值是对于过程控制，希望能知道：过程是否受控、过程均值是否对准目标值、否对准目标值、过程能力是否可接受。过程能力是否可接受。l如果测量系
28、统变差过大，会导致做出错误决策：一是将普通原因（偶如果测量系统变差过大，会导致做出错误决策：一是将普通原因（偶因）判为特殊原因（异因），二是将特殊原因（异因）判为普通原因因）判为特殊原因（异因），二是将特殊原因（异因）判为普通原因（偶因），（偶因），三是过低估算过程能力指数。三是过低估算过程能力指数。l前两者在前两者在SPCSPC中已有叙述，下面看一下第三种情况：中已有叙述，下面看一下第三种情况：l 2obs=2actual + 2msal注：注：2obs观测过观测过程方差，程方差，2actual 实际实际生生产过产过程方差，程方差， 2msa测测量系量系统统方方差，而差，而计计算算CPK用的
29、是用的是obs，因此会，因此会过过低估算低估算过过程能力指数。程能力指数。l图图4说说明了明了测测量系量系统变统变差将使差将使CP的的观测值观测值降低多少。降低多少。3.2 3.2 对过程控制决策的影响对过程控制决策的影响质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l如：在采购生产设备时使用的（高等级）测量系统的如：在采购生产设备时使用的（高等级）测量系统的GRR为为10%，且实，且实际过程际过程Cp为为2.0的情况下，在采购时观测过程的情况下，在采购时观测过程Cp将为将为1.96。l这一过程是在生产中用生产量具研究时，如果生产量具的这一过程是在生产中用生产量具研究时，如果生产量
30、具的GRR为为30%，且实际过程且实际过程Cp仍是仍是2.0，那么观测的过程，那么观测的过程Cp为为1.71。3.2 3.2 对过程控制决策的影响对过程控制决策的影响实际的实际的CP值值3.53.02.52.01.51.00.50观测的观测的CP值值 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0%GRR10%10%30%30%70%70%50%50%90%90%质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.4 10.4 测量系统分析的基础测量系统分析的基础4.1 4.1 进行测量系统分析时应具备的条件进行测量系统分析时应具备的条件l 测量系统必须有足够的分辨率测量系统必
31、须有足够的分辨率l测量系统的可接受的分辨率，应小于公差或制造过程变差测量系统的可接受的分辨率，应小于公差或制造过程变差（66）的十分之一。）的十分之一。l究竟按哪个来确定分辨率，根据数据是用来进行产品控制究竟按哪个来确定分辨率，根据数据是用来进行产品控制还是进行过程控制，否则会做出很多错误的判断。还是进行过程控制，否则会做出很多错误的判断。l 测量过程必须处于统计稳态测量过程必须处于统计稳态l如同计算制造过程的过程能力之前，必须判稳一样，计算如同计算制造过程的过程能力之前，必须判稳一样，计算测量系统变差也要求统计稳定，判稳可用控制图法。测量系统变差也要求统计稳定，判稳可用控制图法。质量管理学质
32、量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.4 10.4 测量系统分析的基础测量系统分析的基础4.2 4.2 测量系统变差的类型测量系统变差的类型l测量系统分析，针对的是整个测量系统的稳定性和准确性测量系统分析，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。，它需要分析测量系统的位置变差、宽度变差。l测量数据的质量用测量数据的质量用偏倚偏倚（位置变差位置变差）和）和方差方差（宽度变差宽度变差）来评价，但考虑变差的来源和特点，又可细分为：来评价，但考虑变差的来源和特点，又可细分为：l1 1）位置变差位置变差可分为：可分为：偏倚偏倚(Bias)(Bias)、
33、稳定性、稳定性(Stability)(Stability)、线性线性(Linearity)(Linearity)；l2 2）宽度变差宽度变差可分为：可分为：重复性和再现性重复性和再现性(Repeatability(RepeatabilityReproducibilityReproducibility，或简称为，或简称为R RR)R)。 质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.4 10.4 测量系统分析的基础测量系统分析的基础4.3 测测量系量系统统分析的分析的时时机机l测测量系量系统统分析分分析分为为两步：两步：l第一步判断测量系统是否在测量正确的变量。第一步判断测量系
34、统是否在测量正确的变量。因为如果测量因为如果测量的是错误的变量，就是消耗资源而不能提供收益。的是错误的变量，就是消耗资源而不能提供收益。l第二步确定测量系统必须具有的可接受的统计特性。第二步确定测量系统必须具有的可接受的统计特性。l第二步又分为两个阶段。第二步又分为两个阶段。第一阶段在测量系统投入使用前或第一阶段在测量系统投入使用前或即将投入使用时，判断测量系统是否具有可接受的统计特性即将投入使用时，判断测量系统是否具有可接受的统计特性；第二阶段是在量具使用中，判断测量系统的统计特性是否；第二阶段是在量具使用中，判断测量系统的统计特性是否持续满足要求。持续满足要求。测量时，应采用盲测，排除人为
35、干扰。测量时，应采用盲测，排除人为干扰。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.4 10.4 测量系统分析的基础测量系统分析的基础4.4 测测量系量系统统分析的作用分析的作用l 提供接收新测量设备的准则。提供接收新测量设备的准则。l 提供一种测量装置与另外一种测量装置的比较。提供一种测量装置与另外一种测量装置的比较。l 评价怀疑有缺陷的量具的基础。评价怀疑有缺陷的量具的基础。l 测量设备维修前与维修后的比较。测量设备维修前与维修后的比较。l 计算计算过程变差过程变差的一个必要部分，以及核算一个生产过程的一个必要部分，以及核算一个生产过程变差的可接受的水平。变差的可接受的
36、水平。l 绘制绘制量具性能曲线量具性能曲线（GPCGPC）的必要信息。）的必要信息。lGPCGPC表示接受某一真值零件的概率。表示接受某一真值零件的概率。 质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析4.5 4.5 测量系统分析的准备测量系统分析的准备l准备项目：准备项目：l评价人的数量与选择、样品的数量及编号、测量方法与重复评价人的数量与选择、样品的数量及编号、测量方法与重复读数的次数，量具的分辨率。读数的次数，量具的分辨率。 先策划将要使用的方法。先策划将要使用的方法。例如有些测量系统的再现性影响例如有些测量系统的再现性影响可以忽略，例如按按钮，打印出一个数字。可以忽略，例如
37、按按钮，打印出一个数字。 评价人的数量、样品数量及重复读数的次数应预先确定。评价人的数量、样品数量及重复读数的次数应预先确定。l尺寸的关键性。尺寸的关键性。关键尺寸需要更多的零件和关键尺寸需要更多的零件和/ /或试验；或试验；l零件结构。零件结构。大或重的零件可规定较少样品和较多试验。大或重的零件可规定较少样品和较多试验。 由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选。操作该仪器的人中挑选。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析4.5 4.5 测量系统分析的准备测量系统分析的准备 样品的选择对正确的
38、分析至关重要。样品的选择对正确的分析至关重要。l取决于取决于MSAMSA的目的以及能否获得代表生产过程的样品。的目的以及能否获得代表生产过程的样品。 给样品标号，测量人不应看到此编号，而记录人知道。给样品标号，测量人不应看到此编号，而记录人知道。l在测量时，应每测一次，换一个零件。在测量时，应每测一次，换一个零件。 给样品标上测量位置。给样品标上测量位置。l多次测量同一位置，才是测量系统的变差。否则会带入零件多次测量同一位置，才是测量系统的变差。否则会带入零件内变差（如锥度、圆度的影响），计算时应消除。内变差（如锥度、圆度的影响），计算时应消除。 量具的分辨率应是产品公差量具的分辨率应是产品公
39、差/ /过程变差的十分之一。过程变差的十分之一。l若可能，读数时可读到分度的一半。若可能，读数时可读到分度的一半。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析4.6 接收准接收准则则l 位置误差。位置误差。通常是通过分析通常是通过分析偏倚偏倚和和线性线性来确定。来确定。l一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差差别较明显或是超出量具校准程序确立的最大允许误差，差别较明显或是超出量具校准程序确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系统重新那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系统重新进行校准或偏差
40、校正以尽可能地减少该误差。进行校准或偏差校正以尽可能地减少该误差。l 宽度误差。宽度误差。测量系统变异性是否满意，取决于被测量测量系统变异性是否满意，取决于被测量系统变差所掩盖掉的生产制造过程变异性的百分比或零件系统变差所掩盖掉的生产制造过程变异性的百分比或零件公差的百分比公差的百分比%GRR = 100GRR/TV 100GRR/TV 10% 。l对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系统的环境对特定的测量系统最终的接受准则取决于测量系统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。和目的，而且应该取得顾客的同意。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l%GRR%GRR低于过程
41、总变差低于过程总变差10%10%的变差的变差l通常认为测量系统是可接受的。通常认为测量系统是可接受的。l%GRR%GRR是过程总变差是过程总变差10%10%到到30%30%之间的变差之间的变差l基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本等基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本等方面的考虑，可能是可接受的。方面的考虑，可能是可接受的。l%GRR%GRR超过了过程总变差超过了过程总变差30%30% l 认为是不可接受的，应该做出各种努力来改进测量认为是不可接受的，应该做出各种努力来改进测量系统。系统。此外，过程能被测量系统区分开的分级数（此外，过程能被测量系统区分开的分级数（ndcndc）
42、应该大于或等于应该大于或等于5 5。（ndc ndc = 1.41（ （PV/GRR） ）5）可接受性准则：可接受性准则：以分析过程为目的的测量系统以分析过程为目的的测量系统质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析10.5 10.5 测量系统分析的实践测量系统分析的实践（重点）（重点）l5.1 5.1 偏倚的分析偏倚的分析l 获取一个样本，并确定相对于可溯源标准的获取一个样本，并确定相对于可溯源标准的基准值基准值。如得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，如得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件，指定其标准样本。指定其标准样本。在工具室测量该零件在工具室测量该
43、零件n10n10次，并计算次，并计算这这n n个读数的均值。把个读数的均值。把均值均值作为作为“基准值基准值”。l 让一个评价人，以通常的方法测量样本让一个评价人，以通常的方法测量样本1010次以上。次以上。l 相对于基准值将数据画出直方图，用专业知识确定是相对于基准值将数据画出直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于否存在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于n n3030时的解释或分析，应当特别谨慎。时的解释或分析，应当特别谨慎。l 计算计算n n个读数的均值。个读数的均值。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l 计算重复性标准
44、差计算重复性标准差重复性重复性（r r）（如可能，使用独立的）（如可能，使用独立的重复性研究的结果）重复性研究的结果） 重复性重复性 = = max max（x xi i）- min- min（x xi i）l 确定偏倚的确定偏倚的t t统计量统计量l 偏倚（偏倚（）= = 观测测量平均值观测测量平均值 - - 基准值基准值l b b= = r r /n/n t = t = 偏倚偏倚/b bl 如果如果0 0落在围绕偏倚值的附近（落在围绕偏倚值的附近（1-1-）置信区间以内，则）置信区间以内，则偏倚（偏倚（）在）在显著水平是可接受的。显著水平是可接受的。 dd2 2b b（t tv v，1-/
45、21-/2）/ d/ d* *2 2 0 0 dd2 2b b（t tv v，1-/21-/2）/ d/ d* *2 2 注：注：d d2 2，d d2 2* *和和v v在附表在附表1 1查到，查到，g=1g=1，m=nm=n，t tv v，1-/21-/2在在t t分布表分布表（附表（附表2 2）查到。通常查到。通常默认值是默认值是0.050.05（95%95%置信度），否则应得到顾客同意。置信度），否则应得到顾客同意。g=1， ，m=nd d*2 25.1 5.1 偏倚的分析偏倚的分析质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析例例1 1：制造工程师测量分析表明没有线性问题
46、，所以只评价测量系统偏倚。：制造工程师测量分析表明没有线性问题，所以只评价测量系统偏倚。在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这个零件在已记录过程变差基础上从测量系统操作范围内选择一个零件。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值。经全尺寸检验测量以确定其基准值。该零件由领班测量该零件由领班测量1515次。次。 试验序号观测值（基准值=6.00=6.00）偏倚（）15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.41
47、56.00.0质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析l用电子表格和统计软件，可获得直方图和数据分析。用电子表格和统计软件，可获得直方图和数据分析。10.5 10.5 测量系统分析的实践测量系统分析的实践432105.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 偏倚研究偏倚研究偏倚研究的直方图偏倚研究的直方图测量值测量值频频数数质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析5.1 5.1 偏倚的分析：偏倚的分析：t统计量统计量 t-分布分布重复性测量值的标准差重复性测量值的标准差r r测量值的均值的标准差测量值的均值的标准差b bt t统计
48、量统计量 t-t-分布分布质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析t-t-分布临界值表：分布临界值表：双尾表双尾表l当总体的标准差是未知的但却又需要估计时，就可以运用当总体的标准差是未知的但却又需要估计时，就可以运用学生学生t-t-分布，学生分布，学生t-t-分布可简称为分布可简称为t t分布分布。lt t分布曲线形态与分布曲线形态与n n（确切地说与自由度（确切地说与自由度dfdf）大小有关。）大小有关。l与标准正态分布曲线相比，自由度与标准正态分布曲线相比，自由度dfdf越小，越小，t t分布曲线愈分布曲线愈平坦，曲线中间愈低，曲线双侧尾部翘得愈高；平坦，曲线中间愈低，曲
49、线双侧尾部翘得愈高；l自由度自由度dfdf愈大，愈大，t t分布曲线就愈接近于正态分布曲线，当分布曲线就愈接近于正态分布曲线，当自由度自由度dfdf=时，时，t t分布曲线为分布曲线为=0=0，=1=1的标准正态分布的标准正态分布曲线，亦称曲线，亦称u u分布：分布：标准正态分布标准正态分布N (0,1)N (0,1)。l往往是未知的，常用往往是未知的，常用s作为作为的估计值，为了与的估计值，为了与u变换区变换区别，称为别，称为t t变换变换。统计量统计量t t值的分布，也称为值的分布，也称为t t分布。分布。质量管理学质量管理学第十章第十章 测量系统分析测量系统分析t-t-分布临界值表：分布
50、临界值表：双尾表双尾表l假设检验，其检验统计量的异常取值有假设检验，其检验统计量的异常取值有2个方向。个方向。l即概率分布曲线的左侧（对应于过小的值）和右侧（对应即概率分布曲线的左侧（对应于过小的值）和右侧（对应于过大的值）。一般情况下，概率分布函数曲线两侧尾端于过大的值）。一般情况下，概率分布函数曲线两侧尾端的小概率事件都要考虑（即的小概率事件都要考虑（即双侧检验双侧检验）。）。l如果事先有把握确定其中的一侧不可能取值，则仅需对另如果事先有把握确定其中的一侧不可能取值，则仅需对另一侧的小概率事件进行检验即可（一侧的小概率事件进行检验即可（单侧检验单侧检验）。）。l基于单侧小概率事件检验的临界
