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1、第 片1第 片2课程目标 到本课程结束时，学员应能： 识别测量系统分析是由哪些部分组成的； 完成并理解所有类型的测量系统分析。 第 片3测量系统分析测量系统分析TS16949 要求必须对控制计划中指示的所有检验、测量和试验装置进行测量系统分析。 第 片4测量系统分析测量系统分析 什么是测量系统分析什么是测量系统分析 (MSA)? 测量系统分析（MSA）是用于确定测量装置与公差相比的误差。第 片5测量系统分析测量系统分析 测量系统分析测量系统分析 (MSA) 由哪些部分组成由哪些部分组成? 量具重复性量具重复性 量具再现性量具再现性 偏倚偏倚 线性线性 稳定性稳定性第 片6测量系统分析测量系统分
2、析那么什么是量具双性？那么什么是量具双性？量具双性（量具双性（R&R）是量具是量具重复性重复性 和和再现性再现性的首字母缩写。的首字母缩写。 第 片7测量系统分析测量系统分析 量具重复性的定义 重复性重复性 当由同一操作人员多次测量同一特性时，测量装置重复其读数的能力。这通常被称为设备变差。 重复性设备的变差重复性设备的变差第 片8测量系统分析测量系统分析 量具再现性的定义 再现性再现性 由不同操作人员使用同一测量装置并测量同一特性时，测量平均值之间的变差。这通常被称为操作员变差。再现性再现性 = 操作员变差操作员变差第 片9测量系统分析测量系统分析 有二种类型的量具双性研究 计量型计量型 -
3、 大样法大样法 (均值和极差法) 计数型量具研究计数型量具研究第 片10测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第1步 在下表中记录所有的初始信息。零零件件名名称称: 发动机支座 特特性性: 硬度 容容差差: 10个单位 零零件件编编号号: 92045612 量量具具名名称称/编编号号: QA1234 日日期期: 1995年9月27日 计计算算者者: John Adamek 操操作作员员姓姓名名: 操操作作员员 A,操作员 B, 操作员 C 操操作作员员 A 操操作作员员 B 操操作作员员C 样本 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次
4、 第二次 第三次 极差 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总计 测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第2步 选择2个或3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件2或3次并将结果填入表中。零件名称零件名称: 发动机支座 特性特性: 硬度 容差容差: 10 个单位 零件编号零件编号: 92045612 量具编号量具编号: QA 1234 日期日期: 1995年 9月 27日 计算者计算者: John Adamek 操作员姓名操作员姓名: 操作员 A, 操作员 B, 操作员 C 操作员操作员 A 操作员操作员 B 操作员操作员 C 样品 第一次 第二次 第三
5、次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 1 75 75 74 76 76 75 76 75 75 2 73 74 76 76 75 75 75 76 76 3 74 75 76 76 75 76 74 76 76 4 74 75 74 75 75 74 74 74 74 5 75 74 74 74 74 76 76 75 74 6 76 75 75 74 74 76 76 76 76 7 74 77 75 76 75 74 75 75 74 8 75 74 75 75 74 74 75 74 76 9 76 77 77 74 76 76 74 74 76 10 7
6、7 77 76 76 74 75 75 76 74 总计 第 片12测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第3步 计算极差和均值，如：零件名称零件名称: 发动机支座 特性特性: 硬度 容差容差: 10 个单位 零件编号零件编号: 92045612 量具编号量具编号: QA 1234 日期日期: 1995年 9月 27日 计算者计算者: John Adamek 操作员姓名操作员姓名: 操作员操作员 A, 操作员 B, 操作员 C 操作员操作员 A 操作员操作员 B 操作员操作员 C 样品 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次
7、第三次 极差 1 75 75 74 1 76 76 75 1 76 75 75 1 2 73 74 76 3 76 75 75 1 75 76 76 1 3 74 75 76 2 76 75 76 1 74 76 76 2 4 74 75 74 1 75 75 74 1 74 74 74 0 5 75 74 74 1 74 74 76 2 76 75 74 2 6 76 75 75 1 74 74 76 2 76 76 76 0 7 74 77 75 3 76 75 74 2 75 75 74 1 8 75 74 75 1 75 74 74 1 75 74 76 2 9 76 77 77 1
8、74 76 76 2 74 74 76 2 10 77 77 76 1 76 74 75 2 75 76 74 2 均值 74.9 75.3 75.2 75.2 74.8 75.1 75.0 75.1 75.1 第 片13测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第4步 计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：操操作作员员 A操操作作员员 B操操作作员员 C样品第一次第二次第三次极差第一次 第二次第三次极差第一次第二次第三次极差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761
9、747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3XXXXABCdiff = ( 74.9 + 75.3 + 75.2) / 3 = 75.1 R = average of the average ranges = ( 75.2 +
10、 74.8+ 75.1) / 3 = 75.0 R = (1.5+1.5+1.3) / 3 = 1.43 = ( 75.0+ 75.1+ 75.1) / 3 = 75.1= Xmax - Xmin = 75.1- 75.0 = 0.1均值的平均值第 片14测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第5步 计算 UCLR 并放弃或重复其值大于UCLR 的读数。 既然极差已没有大于3.70 的值，那么继续进行。测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法)*RUCL = R x D4 = 1.43 x 2.58 = 3.70第 片15测量系统分析测
11、量系统分析计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第6步 用以下公式计算设备变差 ：Repeatability - Equipment Variation (E.V.)E.V. = R x K %E.V. = 100 (E.V.)/(TOL)E.V. = 1.43 x 3.05 %E.V. = 100(4.36)/(10)E.V. = 4.36 %E.V. = 43.6 %1试验次数23K14.563.05重复性设备变差（EV）第 片16测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第7步 用以下公式计算操作员变差： Reproducibilty - Operato
12、r Variation (O.V.)O.V. = (Xx KE.V)N x R) %O.V. = 100(O.V.) / (TOL)O.V. = (0.1 x 2.7) - (4.36)/ (10 x 3) %O.V. = 100 (0.0) / (10)O.V. = 0 %O.V. = 0.0%diff 22222)(/ (操作员编号 2 3 K2 3.65 2.70 重复性操作员变差（O.V）第 片17测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第8步 用以下公式计算重复性和再现性：Repeatability and Reproducibility (R& R)R
13、& R = (E.V.)+ (A.V.) %R& R = 100(R& R) / (TOL)R& R = (4.36)+ (0.0) %R& R = 100(4.36) / (10)R& R = 4.36 %R& R = 43.6%2222重复性和再现性（R&R）第 片18测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 - 大样法大样法 (极差法) 第9步 对结果进行解释： 量具 %R&R 结果大于30，因此验收不合格。 操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略。 要达到可接受的量具R&R，必须把重点放在设备上。第 片19测量系统分析测量系统分析 计量型计量型 重复性再现性重复
14、性再现性(GR&R)判定原则为判定原则为: %RR10%，测量系统测量系统可以可以接受！接受！ 10%RR30%，测量系统尚可接受！测量系统尚可接受！ %RR30%，测量系统不可以接受！测量系统不可以接受！ 此外，此外，ndc(有效分辨率有效分辨率)取整整，且应该大于取整整，且应该大于等于等于5。 第 片20测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的。 计数型量具研究无法对量具有多“好”作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。第 片21测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究
15、计数型量具研究 方法 - 第1步 选择20个零件。选择这些零件时应确保有些零件（假定为26个）稍许低于或高于规范限值。 第2步 给这些零件编上号码。如果可能的话，最好是在操作员不会注意到的部位。第 片22测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 第3步 由两位操作员对零件进行两次测量。确保零件为随机抽取以避免偏倚。 第4步 记录结果。 第5步 评定量具的能力。第 片23测量系统分析测量系统分析 计数型量具研究计数型量具研究 验收标准验收标准 如果所有的测量结果都一致，则该量具是合格的，即所有四次测量必须是相同的。请参阅下一页的示例。第 片24测量系统分析测量系统分析 计数型量具研
16、究计数型量具研究 - 示例示例零件名称零件名称: 橡皮 软管I.D.量具名称量具名称/ID: Go/No-Go Gauge零件编号零件编号: 92015623日期日期: 1995年10月3日操作员A操作员 B第一次第二次第一次第二次1GGGG2NGNGNGNG3NGNGGG4GGGG5GGGG6NGNGNGNG7NGGGNG8GGGG9GGGG10GGGG11GGGG12NGNGNGG13GGNGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGGG20NGNGNGNG结果：合格不合格测量结果说明测量结果说明1. 假设零件 2,3,6,12和 20 为不合格零件。2. 量具
17、发现2号零件不合格。3. 尽管3号零件也不合格，但操作员B没有发现，因此量具是不合格的。4. 6号零件是不合格的，这一点两位操作员都发现了。5. 7号零件是合格的，但两位操作员使用该量具进行一次测量时都判其为不合格。6.第 片25测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚偏倚的定义偏倚的定义 偏倚被定义为测量值的平均值 与 实际值 之间的差值。第 片26测量系统分析测量系统分析 偏倚偏倚 偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确的”。第 片27第 片28第 片29第 片30第 片31稳定性稳定性 稳定性定义稳定性定义稳定性被定义为在某时
18、间段内稳定性被定义为在某时间段内过程变差的差值。过程变差的差值。第 片32测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 用以下步骤计算稳定性： 第1步 取一个标准样品并确定其基准值。取一个标准样品并确定其基准值。 第2步 按固定周期对标准样品进行按固定周期对标准样品进行5次测量。次测量。第 片33测量系统分析测量系统分析稳定性稳定性 第3步 在在 R图上标绘数据。图上标绘数据。 第4步 计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情计算控制极限值并评估任何超出控制范围的情况。况。 第5步 如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系如果存在超出控制范围的情况，则说明测量系统不稳定。统不稳定。X第 片34测量系统
19、分析测量系统分析 线性线性 线性的定义线性的定义线性被定义为线性被定义为在量具预期的工作范围内，在量具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。量具偏倚值间的差值。第 片35测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 线性示例:一位工程师很想确定某测量系统的线一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是性。量具的工作范围是2.0 毫米至毫米至 10.0 毫米。毫米。第 片36测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第1步 选择至少5个零件用于进行测量，每个零件至少测量10次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件测量12次。 参阅下一页中的数据。第
20、片37测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 零 件 1零 件 2零 件 3零 件4零 件 5基 准 值2.004.006.008.0010.00第 一 次 测 量2.705.105.807.609.10第 二 次 测 量2.503.905.707.709.30第 三 次 测 量2.404.205.907.809.50第 四 次 测 量2.505.005.907.709.30第 五 次 测 量2.703.806.007.809.40第 六 次 测 量2.303.906.107.809.50第 七 次 测 量2.503.906.007.809.50第 八 次 测 量2.50
21、3.906.107.709.50第 九 次 测 量2.403.906.407.809.60第 十 次 测 量2.404.006.307.509.20第 十 一 次 测 量 2.604.106.007.609.30第 十 二 次 测 量 2.403.806.107.709.40第 片38测量系统分析测量系统分析 线性线性 第2步 计算零件平均值零件平均值偏倚偏倚极差极差请参阅下一页。请参阅下一页。第 片39测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例零件 1零件 2零件 3零件 4零件 5基准值2.004.006.008.0010.00第一次测量2.705.105.807.609
22、.10第二次测量2.503.905.707.709.30第三次测量2.404.205.907.809.50第四次测量2.505.005.907.709.30第五次测量2.703.806.007.809.40第六次测量2.303.906.107.809.50第七次测量2.503.906.007.809.50第八次测量2.503.906.107.709.50经九次测量2.403.906.407.809.60第十次测量2.404.006.307.509.20第十一次测量2.604.106.007.609.30第十二次测量2.403.806.107.709.40均值2.494.136.037.719.
23、38偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62极差0.41.30.70.30.5第 片40测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第3步 对照基准值描绘偏倚。对照基准值描绘偏倚。 参阅下一页。参阅下一页。第 片41测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例线性标图线性标图-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.6246810基准值基准值Bias第 片42测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第4步由图表确定在偏倚和基准值之间是否存在线性关系。如果存在“良好的”线性关系，则可计算出线性。如果不存在线性关系，则我们必须考虑其它的变差来源。第 片43测量系统分析测量系统分析如何确定线性的示例如何确定线性的示例 第5步用以下公式计算线性。%17.13100 %0.79 6.000.1317 98. 0 7367. 0ny b 0.1317- 1, ;22222222过程变差线性线性过程变差倾斜度线性拟合优度倾斜度基准值倾斜度偏倚其中nyynxxnyxxyRnxaxnxnyxxyaxayaxby