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1、測量器具量測再現性及重復性分析、判定及校驗作業指導書編 制： 審 核： 批 準： 版 本 號: ESZAQDGF001 編 制： 審 核: 批 準： 發 布： 二XX年X月 一、目的 1 了解測量器具量測的性能，是否能滿足測量要求。2對新進或維修后的量測設備，能提供一個客觀正確的變異分析及評價量測質量。3應用統計方法來分析測量系統之再現性及重復性，作為下列各項事項之參考：3.1試驗設備是否需要校驗；3.2是否可供使用；3.3是否有人為因素造成之失準；3.4是否需要修正校驗的周期及頻率。二、適用范圍適用于公司測量系統的分析。除客戶特別要求，MSA只作重復性和再現性的分析。三、測量系統分析實施流程2、圖 見下頁四、工作流程4.1 測量系統分析計劃的制訂4.1.1 確定要采用的研究方法；4.1.2 在考慮圖下因素基礎上確定測量者的數量、樣件數量和重復測量次數。a) 特性重要性如研究測量關鍵特性的測量系統需要采用更多的樣件或增加對每個樣件的重復測量次數，以保證分析結果的置信水平。b) 被測對象的結果特點對尺寸大或重量大的零件采用較少數量的樣件，增加對每個樣件重復測量次數來保證分析結果的置信水平。4.1.3 選擇日常使用過程的測量系統人員參加研究。4.1.4 在過程中選擇能夠代表過程的整個工作范圍的樣件。4.1.5 量具最小刻度應該不超過預期的過程變差的十分之一。4.1.6 規定測量所應遵循的程3、序，確定要測量的特性。4.1.7 設計測量系統分析的研究方式。a) 確保各次讀數的統計獨立性；b) 測量讀數應該顧及到可能獲得的最接近數值；c) 規定專人對測量系統分析的過程進行監督；d) 每個測量者都應以使用同樣的方法和步驟獲取讀數是測量是否已準備？測量是否任意分配？供測試用零件是否超過300件？是否有不同的測量儀器？適用的分析時間？是是是是超過本指導書的范圍見QS9000-MSA手冊否否是否有不同的測量儀器？計數型量具研究（小樣法）極差法否否計數型量具研究（大樣法）否圖表分析均值和極差或方差分析法短期長期測量系統分析實施流程圖重復性和再現性均值極差法一、術語 1. 重復性又稱設備變差（符號4、EV），是指在固定和規定的測量條件下由一位測量者使用一種測量儀器，連續（短期）多次測量同一試樣的同一特性時獲得的測量變差。它是系統內變差。 2. 再現性又稱評價人變差（符號AV），是指由不同的評價人使用相同的測量儀器，測量同一試樣的同一特性時測量平均值的變差。它是系統間變差。 3. GRR又稱量具重復性和再現性，它是對測量系統重復性和再現性合成變差的估計。 4. 零件變差符號PV，指零件與零件之間的變差。 5. 分級數符號ndc，指覆蓋預期的產品變差所用不重疊的97%置信區間的數量。二、研究前的準備 1. 樣本的選取 選擇同一型號規格的10個試樣，這10個試樣必須能代表實際的過程變差范圍，即這5、批試樣應包含這個規格的從最大到最小的不同值。（試樣個數由分析人員根據置信概率和試樣的可獲得性來確定，一般不得少于5個） 2. 人員選擇 選擇一名工藝員負責數據的記錄、采集，三名專門從事此試樣測量的人員（操作工）進行實際測量。（實際測量人數由分析人員根據置信概率要求和選擇的試樣個數來確定，但不得少于2人） 3. 測量器具 測量器具選用平時所用的器具或相同型號、精度、分辨率的器具并確保此測量器具準確可靠。測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。三、數據采集步驟 1. 數據記錄人員把10個試樣分別編為1-10號，確保測量人員不能看到試樣編號。 2. 讓測量者A分別測量這10個6、試樣，將測量結果輸入第一行。 3. 讓測量者B、C測量同樣的10個試樣，將測量結果輸入第6和第11行，且他們不能彼此看到結果。 4. 用不同的隨機順序重復該循環，輸入數據到第2、7、12行中相應的列（試樣號相同的測量數據輸入同一列，例如測量的是7號試樣，則把結果記錄在7號試樣所對應的列中）。再次重復該循環。 5. 當10個試樣不可同時獲得時，可用以下步驟來代替： 若每次只能獲得一個試樣時： 讓測量者A重復測量第一個試樣3次并在第1列1-3行記錄數據，讓測量者B重復測量第一個試樣3次并在第1列6-8行記錄數據，讓測量者C重復測量第一個試樣3次并在第1列10-12行記錄數據。 重復此循環把數據分別7、記錄在第2-10列。 若每次可以獲得大于兩個試樣時，即可以分少于5次完成數據采集時，每次均可采用步驟1-4中的方法，以減少測量者記憶所帶來的誤差。 6. 當測量者屬于不同的班次時，可以使用以下替代方法： 讓測量者A測量所有的10個試樣并把數據記錄在第1行，然后測量者A以不同的順序再次測量這10個試樣，讀數分別記錄在第2、3行。測量者B、C同樣進行測量。 數據收集表見附錄1。四、數值的計算 1. 第1、2、3行中最大的讀數減去最小的讀數，結果記入第5行。用同樣的方法處理6、7、8行和11、12、13行，將結果記入對應的第10、15行。（第5、10、15行記錄的均為極差，所以為正值） 2. 求第58、行的總和再除以試樣的數量，得到第一個測量者試驗的的極差均值，用同樣的方法處理第10、15行得到、。 3. 將第5、10、15行、數據記入第17行，求其平均值，結果記為（所有極差的均值）。 4. 將輸入到19和20行，分別乘以D4、D3得到上下控制限。D4、D3具體取值見附表1中說明。 5. 對于任何大于計算的UCLR值的極差讀數，使用原來的測量者和試樣重新讀數，或者剔除那些值，基于新的樣本容量重新計算和UCLR值。糾正造成失控的特殊原因。如果用控制圖作圖或分析數據，這種情況已經被修正，這里就不會出現。 6. 分別求第1、2、3，6、7、8，11、12、13行的平均值，將計算值輸入最右邊標有“平9、均值”的列。 7. 求行1、2、3的均值的平均值，將結果輸入第4行格中。重復此過程，將結果輸入第9、14行的相應、格中。 8. 將第4、9、14行的最大和最小均值輸入第18行對應位置，確定他們的差值，將差值填入第18行標有的位置以確定差異。 9. 求每個試樣的平均值，將結果輸入第16行試樣均值格內。 10. 用最大試樣均值減去最小試樣均值，將結果輸入到第16行標有的格中，表示試樣均值的極差。 11. 將計算的結果值、轉記到提供的報告表格相應的地方。（報告表見附錄2） 12. 根據報告表中給出的公式計算出所有的參數值并檢查結果確認沒有發生錯誤。五、結果分析 1. 均值圖 通過極差均值確定的全部均10、值和控制限可形成均值圖，此圖結果提供了測量系統的“可用性”指示?？刂葡迌炔繀^域表示的是測量靈敏度“噪聲”。因為研究中使用的試樣子組數代表過程變差，大約一半或更多的均值應落在控制限以外，這樣的測量系統應該能夠充分探測試樣-試樣之間的變差并且測量系統能提供對過程分析和過程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外，則測量系統缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。 2. 極差圖 極差控制圖用于確定過程是否受控，這也是我們要在測量研究完成前識別并去除特殊點的原因。 若所有的極差都受控，則所有測量者的工作狀態是相同的； 若一個測量者不受控，說明他的方法與其他人不同； 若所有測量者都不受控，則11、測量系統對測量者的技術很敏感，需要改善以獲得有用的數據。 通過極差圖可以幫我們確定與重復性有關的統計控制及測量過程中測量者之間對每個試樣的一致性。 3. 報告表中的數據分析 報告表左側測量單元分析中計算的是變差的每個分量的標準偏差。 報告表右側計算“總變差%” 。 該分析可以估計變差和整個測量系統占過程變差的百分比以及其重復性、再現性和零件與零件間的變差的構成，這些信息需要與作圖分析的結果相比較，并作為作圖法補充。六、接受準則 1. 誤差低于10%通常認為測量系統是可接受的。 2. 誤差在10%到30%之間基于應用的重要性、測量裝置的成本、維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的。 3. 超過312、0%認為是不可接受的應該作出各種努力來改進測量系統。 4. 過程能被測量系統區分開的分級數（ndc）應該大于或等于5。偏倚一、術語1. 偏倚又稱準確度，是指對同樣的試樣的同一特性，真值（基準值）和觀測到的測量平均值的差值。它也對測量系統的系統誤差的測量。二、研究前的準備 1. 樣本選取 選擇一個落在生產測量的中程數的試樣，在工具室測量此試樣n10次，并計算這n個讀數的均值作為“基準值”，或者選用高一級別量具測量此試樣10次，求其平均值作為“基準值”。 2. 人員選擇 選擇生產線上專門從事此試樣檢測的人員對試樣進行評價。 3. 測量器具 測量器具選用平時所用的器具或相同型號、精度、分辨率的器具并13、確保此測量器具準確可靠。測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。二、數據采集 1. 在工具間測量此試樣10次以上，求其平均值作為“基準值”，或選用高一級別量具測量此試樣10次，求其平均值作為“基準值”。 2. 讓所選擇的測量者以通常方法測量樣本15次，讀數依次記入附錄3中的表格。三、數據計算 1. 計算15個讀數的平均值。 2. 計算可重復性標準偏差。 其中可以從MSA測量系統分析（第三版）附錄C中查到，g=1，m=n。 3. 確定偏倚的t統計量。 偏倚=觀測測量平均值-基準值 ，t= 偏倚的不確定度 說明：如果總的樣本容量超過20，建議將樣本分成多個子組并使用控制圖法14、，或使用傳統的一個樣本t實驗得到標準偏差的均方差RMS計算。 4. 置信區間的計算。 說明：如果水平不是用默認值0.05（95%置信度）則必須得到顧客同意。 數據計算分析表見附錄3。四、接受準則 如果0落在圍繞偏倚值置信區間以內，即0在置信區間低值和高值之間，偏倚在水平是可接受的。線性一、術語 1. 線性在設備的預期操作（測量）范圍內偏倚的不同被稱為線性，它是測量系統的系統誤差分量。二、研究前的準備 1. 試樣的選擇 選擇g5個試樣，這些試樣測量值覆蓋量具的操作范圍。如稱量范圍為0-10kg的秤，可以選擇重量分別為2、4、6、8、9kg的 試樣進行評定。 2. 人員選擇 選擇通常用這個儀器的操15、作者中的一人測量每個試樣12次，另選一人負責記錄數據。 3. 測量器具 測量器具選用平時所用的器具或相同型號、精度、分辨率的器具并確保此測量器具準確可靠。測量設備的分辨力應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。三、數據采集汽車基地 1. 記錄人員把所選擇的5個試樣分別編為1-5號，并確保測量者在測量過程中看不到此編號。 2. 以一種順序讓測量者分別測出這5個試樣的值并記錄在所對應的試樣編號下。（數據記錄表格見附錄4） 3. 記錄人員把5個試樣以另一種順序排列，再讓測量者以這新的順序測出5個試樣的值并記錄在所對應的試樣編號下。 4. 重復3中的過程直到12行數據全部得到。四、數據計算 116、. 計算每次測量的試樣偏倚及試樣偏倚均值。 2. 用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。 對于最佳擬合線，用公式： 其中：基準值 偏倚平均值 =斜率 對于給定的x0，水平置信帶是： 低值： 高值： 3. 在線性圖上畫出單值偏倚和相關基準值的偏倚均值及“偏倚=0線”。五、接受準則及不合格處理 “偏倚=0”線必須完全在擬合線置信帶以內。如果測量系統存在線性問題，需要通過調整軟件、硬件或兩項同時進行來再校準以達到0偏倚。如果偏倚在測量范圍內不能被調整到0，只要測量系統保持穩定，仍可用于產品/過程的控制，但不能進行分析，直到測量系統達到穩定。 穩定性一、術語 1. 穩定性指測量系統在某持續時間內測量17、同一基準或零件的單一特性時獲得的測量平均值總變差,即偏倚隨時間的增量。二、步驟 1. 樣本的選擇 選擇一個落在產品測量中程數的生產零件作為樣本。 2. 數據采集 每天測量標準樣本5次，持續23天，數據記入穩定性分析報告（附錄5） 3. 將數據按時間順序畫在附錄5中的控制圖上。 4. 計算均值（）和極差（R）。 5. 將均值、極差畫在控制圖上。 6. 計算控制限。 , , 三、接受準則及原因分析。 1. 無超出控制限的點。 a控制限計算錯誤或描點時描錯。 B零件間的變化性或分布的寬度已經增大，這種增大可以發生在某個時間點上，也可能是整個趨勢的一部分。 C測量系統變化（例如，不同的檢驗員或量具）。18、 D測量系統沒有適當的分辨力。 2. 連續7點位于平均值的一側；連續7點上升（后點等于或大于前點）或下降。 A高于平均極差的鏈或上升鏈說明存在下列情況之一或全部： 輸出值的分布寬度增加，其原因可能是無規律的（如設備工作不正常或固定松動）或是由于過程中的某個要素變化（例如使用新的不是很一致的原材料）。 測量系統改變（例如，新的檢驗員或量具）。 B低于平均極差的鏈，或下降鏈表明存在下列情況之一或全部： 輸出值分布寬度減小，這常常是一個好狀態，應研究以便推廣應用和改進過程。 測量系統改變，這樣會遮掩過程真實性能的變化。 3. 明顯的非隨機圖形。 控制限或描點已計算錯或描錯。 過程或取樣方法被分層。（19、每個子組系統化包含兩個或多個具有完全不同的過程均值的過程流的測量值） 數據已經過編輯。 過程或抽樣方法造成連續的分組中包含從兩個或多個具有明顯不同的變化性的過程流的測量值。小樣法一、術語 計數型數據可以用來記錄和分析的定性數據，其結果簡單地用“是/否”的形式來記錄。 計量型數據定量的數據，可用測量值來表示。二、步驟1 任取同一型號的產品20件(應包括有合格及不合格的產品)并予以編號,編號不可讓檢驗員知道,也不可讓他們知道正在做測量系統分析,以保證盲測。2 選擇兩位檢驗員分為A、B。3 由這兩位檢驗員測量所有產品兩次，并將測量結果記錄于附錄6，合乎規格界線的零件則填入“YES”，反之則填入“NO”。4 結果判讀A、若測量結果（每只產品四個數據）相同，則測量系統被接受。B、若測量結果不一致，則此測量系統須被改進或再評價。C、若測量系統不能被改進，則不能被接受，應尋求替代的測量系統。5 計數型測量系統只能指出產品是好是壞，不能指出產品好壞程度。