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測(cè)量系統(tǒng)分析,Measurement System Analysis,1,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,2,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,3,1、什么是測(cè)量系統(tǒng),測(cè)量系統(tǒng)： 是用來對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；用來獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程。 根據(jù)定義，一個(gè)測(cè)量過程可以看成是一個(gè)制造過程，它產(chǎn)生數(shù)值（數(shù)據(jù)）作為輸出。這樣看待測(cè)量系統(tǒng)是有用的，因?yàn)檫@可以使用權(quán)我們運(yùn)用那些早已在統(tǒng)計(jì)過程控制領(lǐng)域證明了有效性的所有概念、原理和工具。,4,2、測(cè)量系統(tǒng)的基本要素,S W I P E,5,影響測(cè)量結(jié)果的因素有哪些？ - 測(cè)量工具（儀器、量具）? - 測(cè)量人員 ? - 被測(cè)對(duì)象（零件、工件）? - 測(cè)量環(huán)境（溫度、濕度）? - 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)（方法、軟件、操作）?,思考題,6,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,7,1、什么是誤差 由于測(cè)量系統(tǒng)的輸出值用于做出關(guān)于產(chǎn)品和過程的決策，所有變差源的累積影響通常為測(cè)量系統(tǒng)誤差，或有時(shí)稱為“誤差”。 測(cè)量系統(tǒng)誤差可以分成五種類型：偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn) 定性和線性。,8,測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)通過對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的可重復(fù)性和可再現(xiàn)性進(jìn)行分析確定,,,,,,,,,,,,,,,觀測(cè)的過程誤差,過程實(shí)際誤差,測(cè)量誤差,長期過程誤差,短期過程誤差,樣本內(nèi)誤差,測(cè)量儀器 引起的誤差,操作員 引起的誤差,準(zhǔn)確性,線性,可再現(xiàn)性,穩(wěn)定性,可重復(fù)性,,,2、測(cè)量系統(tǒng)誤差的來源,我們即將了解的的測(cè)量系統(tǒng)分析方法將提供對(duì)總體測(cè)量誤差、由于測(cè)量儀器可重復(fù)性引起的誤差、由于測(cè)量者引起的誤差的估計(jì)。,9,3、如何“減小”誤差？,- 多次測(cè)量取平均值 —避免失誤 - 多人測(cè)量取平均值 —“立場(chǎng)”問題 使用更“高級(jí)”的測(cè)量設(shè)備 —設(shè)備的能力 改進(jìn)測(cè)量方法 —方法 使用輔助工具 —方法 向更高級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)看齊 —方法（規(guī)范） 培訓(xùn) —人的能力 測(cè)量環(huán)境的要求 —環(huán)境因素 - 改進(jìn)被測(cè)工件，方便測(cè)量 —被測(cè)對(duì)象 ……,10,4、小結(jié) √ 誤差是不可避免的，有測(cè)量就有誤差。 √ 誤差來自測(cè)量系統(tǒng)。 √ 誤差隨著測(cè)量系統(tǒng)、時(shí)間的改變而變化，從而產(chǎn)生 誤差的變異，即測(cè)量變異。 √ 通過改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)，可以減小誤差。,11,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,12,A、 GR&R： Gage Repeatability & Reproducibility 量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性,1、名詞解釋,- GR&R是對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性合成的評(píng)估，體現(xiàn) 了測(cè)量工具和測(cè)量人員兩者綜合的變異。 - GR&R體現(xiàn)了測(cè)量系統(tǒng)的能力。 - GR&R是幫我們量化、評(píng)估工具變異和人員變異大小 （在測(cè)量系統(tǒng)總變異中所占比例）的工具。,13,B、重復(fù)性： √ 由一位評(píng)價(jià)人多次使用一種測(cè)量儀器，測(cè)量同一 零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量變差 √ 在固定和規(guī)定的測(cè)量條件下連續(xù)（短期）試驗(yàn)變差 √ 通常指EＶ（Equipment Variant)-設(shè)備變差 √ 儀器（量具）的能力或潛能 √ 系統(tǒng)內(nèi)變差,14,C、再現(xiàn)性： √ 由不同的評(píng)價(jià)人使用同一個(gè)量具，測(cè)量一個(gè)零件的一 個(gè)特性時(shí)產(chǎn)生的測(cè)量平均值的變差 √ 對(duì)于產(chǎn)品和過程條件，可能是評(píng)價(jià)人、環(huán)境（時(shí)間） 或方法的誤差 √ 通常指AＶ(Appraiser Variant)- 評(píng)價(jià)人變差 √ 系統(tǒng)間（條件）變差 √ ASTM E456-96 包括重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)室、環(huán)境及評(píng)價(jià)人 影響,15,2、重復(fù)性與再現(xiàn)性的差異,16,3、造成重復(fù)性誤差的原因,√零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性 √儀器內(nèi)部：維修、磨損、設(shè)備或夾具失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好 √標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部：質(zhì)量、等級(jí)、磨損 √方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定、夾持、點(diǎn)密度的變差 √評(píng)價(jià)人內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、意識(shí)、疲勞 √環(huán)境內(nèi)部：對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng) √錯(cuò)誤的假設(shè)—穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮?√缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法，一致性不好 √量具誤用 √失真（量具或零件）、缺乏堅(jiān)固性 √應(yīng)用—零件量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,17,4、造成再現(xiàn)性誤差的原因,√零件之間(抽樣樣本)：相同的儀器、操作者和方法測(cè)量A、B、C零件時(shí)的平均差異 √儀器之間：在相同零件、操作者和環(huán)境下A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異。注意：在這種情況下，再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。 √標(biāo)準(zhǔn)之間：在測(cè)量過程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。 √方法之間：由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。 √評(píng)價(jià)人（操作者）之間：評(píng)價(jià)人A、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動(dòng)測(cè)量儀器時(shí)使用這種研究方法。 √環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量，由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過程的鑒定。 √研究中的假設(shè)有誤 √缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法 √操作者培訓(xùn)的有效性 √應(yīng)用—零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,18,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,19,1、測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性,穩(wěn)定性（或漂移）是測(cè)量系統(tǒng)在某一階段時(shí)間內(nèi)，測(cè)量同 一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測(cè)量總變差。,,20,2、系統(tǒng)不穩(wěn)定性的可能原因,√儀器校準(zhǔn)周期過長，需要減少校準(zhǔn)時(shí)間間隔 √儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損 √正常老化或退化 √維護(hù)保養(yǎng)不好：空氣、動(dòng)力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔 √基準(zhǔn)的磨損或損壞，基準(zhǔn)的誤差 √不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定 √儀器質(zhì)量不好，缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法 √不同的測(cè)量方法：作業(yè)設(shè)備、載入、夾緊、技巧 √變形（量具或零件） √環(huán)境變化：溫度、濕度、振動(dòng)、清潔 √錯(cuò)誤的假設(shè)，應(yīng)用的常數(shù)不對(duì) √應(yīng)用：零件數(shù)量、位置、操作者技能、疲勞、觀測(cè)誤差（易讀性、視差）,21,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,22,1、測(cè)量不確定度 不確定度是國際上和來描述一個(gè)測(cè)量值的質(zhì)量的術(shù)語。本質(zhì) 上，不確定度是賦值給測(cè)量結(jié)果的范圍，在規(guī)定的置信水平內(nèi) 描述為預(yù)期包含有真測(cè)量結(jié)果的范圍。 測(cè)量的不確定度是在測(cè)量時(shí)間上測(cè)量值可能變化多少的一個(gè) 簡單估計(jì)值。要考慮在測(cè)量過程中所有重要的測(cè)量變差源加上校 準(zhǔn)、基準(zhǔn)、方法、環(huán)境及其它前面沒有考慮到的因素的重要誤差。 定期重復(fù)評(píng)價(jià)與測(cè)量過程有關(guān)的不確定度以確保持續(xù)保持所 預(yù)計(jì)的準(zhǔn)確度是適宜的。,23,2、測(cè)量不確定度和MSA的主要區(qū)別： MSA測(cè)量的不確定度和MSA的重點(diǎn)是了解測(cè)量過程，確定 在測(cè)量過程中的誤差總量，及評(píng)估（測(cè)量系統(tǒng)分析）用于生 產(chǎn)和過程控制中的測(cè)量系統(tǒng)的充分性。 MSA促進(jìn)了解和改進(jìn)（減少變差）。不確定度是測(cè)量值的 一個(gè)范圍，由置信區(qū)間來定義，與測(cè)量結(jié)果有關(guān)并希望包括測(cè) 量的真值。,24,內(nèi) 容,一、 測(cè)量系統(tǒng)的定義 二、 認(rèn)識(shí)誤差 三、 GR&R 四、 穩(wěn)定性 五、 不確定度 六、 測(cè)量系統(tǒng)分析,25,1、測(cè)量系統(tǒng)的類型與分析方法,26,2、初始MSA分析的目標(biāo)： √ 量具重復(fù)性（GR）與重復(fù)性和再現(xiàn)性（GRR）的 對(duì)比 √ 偏倚和/或線性的評(píng)估 √ 顧客測(cè)量的目的的評(píng)估,27,3、 “好的”測(cè)量系統(tǒng)的基本特性有： 1 足夠的分辨率和靈敏度。 為了測(cè)量的目的，相對(duì)于過程變差的規(guī)范控制限，測(cè)量的增量應(yīng)該很小。 2 測(cè)量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控制的。 這意味著在可重復(fù)條件下，測(cè)量系統(tǒng)的變差只能是由于普通原因而不是 特殊原因造成。 3 對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性與公差相比必須小。 4 對(duì)于過程控制，測(cè)量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效的分辨率并且與 制造過程變差相比要小。 測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測(cè)項(xiàng)目的變化而改變。如果是這樣，則 測(cè)量系統(tǒng)最大的（最壞）變差應(yīng)小于過程變差和規(guī)范控制限兩者中的較 小者。,28,4、測(cè)量系統(tǒng)的接受標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)于以分析過程為目的的測(cè)量系統(tǒng)，通常單憑經(jīng)驗(yàn)來確定測(cè)量 系統(tǒng)的可接受性的規(guī)則如下： ● 誤差低于10% — 測(cè)量系統(tǒng)是可接受的。 ● 誤差在10%到30%之間 — 基于應(yīng)用的重要性、測(cè)量裝置成本、 維修成本等方面的考慮，可能是可接受的。 ● 誤差超過30% — 不可接受的，必須改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)。 測(cè)量系統(tǒng)的最終可接受性不應(yīng)該單純由一組指數(shù)來決定。測(cè) 量系統(tǒng)的長期表現(xiàn)也應(yīng)該利用長性能的圖形分析得到評(píng)審。,29,5、系統(tǒng)測(cè)量中的注意點(diǎn)： 為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性，應(yīng)采取下列步驟： 1 測(cè)量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個(gè)研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變 化將隨機(jī)分布。 評(píng)價(jià)人不應(yīng)知道哪個(gè)被編號(hào)的零件正在被檢查，以避免可能的認(rèn)識(shí)偏倚。 但是進(jìn)行研究的人應(yīng)知道正在檢查哪一零件，并相應(yīng)記下數(shù)據(jù)，即評(píng)價(jià)人A， 零件1，第一次試驗(yàn)；評(píng)價(jià)人B，零件4，第二次試驗(yàn)等。 2 在設(shè)備讀數(shù)中，測(cè)量值應(yīng)記錄到儀器分辨率的實(shí)際限度。 機(jī)械裝置必須讀到和記錄到最小的刻度單位。對(duì)于電子讀數(shù)，測(cè)量計(jì)劃必 須為記錄所顯示的最右有效數(shù)位建立一個(gè)通用的原則。模擬裝置應(yīng)記錄到最 小刻度的一半或靈敏度和分辨力的極限。對(duì)于模擬裝置，如果最小刻度為 0.0001”,則測(cè)量結(jié)果應(yīng)記錄到0.00005”。 3 研究工作應(yīng)由了解進(jìn)行可靠研究的重要性的人員進(jìn)行管理和觀察。,30,6、關(guān)鍵概念 – 測(cè)量系統(tǒng)分析,你必須一直驗(yàn)證你的測(cè)量系統(tǒng)。 樣本必須覆蓋測(cè)量數(shù)據(jù)取值的全范圍，包括正常取值范圍之外的數(shù)據(jù)點(diǎn)。 測(cè)量儀器分辨率必須小于測(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍的10%。 當(dāng)制定有關(guān)過程的決策時(shí)，用Gage R&R 的均方差占所調(diào)查的均方差的百分比。(過程改變了嗎？) 當(dāng)判斷部件是否合格時(shí)，用Gage R&R的均方差占公差的百分比 可重復(fù)性 – 設(shè)備誤差 可再現(xiàn)性 – 評(píng)估員誤差 Gage R&R 30% ，系統(tǒng)需要改進(jìn)。,31,MSA被廣泛應(yīng)用于評(píng)估針對(duì)機(jī)械特性的測(cè)量系統(tǒng)，那么： 針對(duì)電氣特性（如本公司產(chǎn)品的BB, RF特性）的測(cè)量系統(tǒng)（BT, FT） ，是否也一樣適用？,思考題 1,32,如果讓你來評(píng)估本公司的一套測(cè)量系統(tǒng)（板測(cè)或終測(cè)的自動(dòng)測(cè)試），你會(huì)選擇以下哪些指標(biāo)： A. FOR B. CpK C. NFF D. GRR,思考題 2,33,