MSA测量系统分析第三版1企业版.ppt

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1测量测量系统分析系统分析MSAMEASUREMENTSYSTEMANALYSIS伍建华伍建华2一、一、引言引言二、二、测量系统的组成测量系统的组成三三、变、变差差的来源的来源四四、变、变差差的类型的类型五五、测、测量量系统分析之准备系统分析之准备六六、如何进行测、如何进行测量量系统分析系统分析七七、计量型计量型测测量量系统分析系统分析-示范示范八八、计数型计数型测测量量系统分析系统分析-示范示范九、九、复复杂的或非重复的的或非重复的测量系量系统的的实践践目录目录3测量数据的量数据的质量量测量数据质量由在稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性确定。

例如，假定用在稳定条件下运行的某测量系统，得到某一特性的多次测量数据。

如果这些测量数据与这一特性的材料值都很“接近”，那么可以说这些测量数据的质量“高”，类似地，如果一些或全部测量数据“远离”标准值，那么可以说这些数据的质量“低”。

4低质量数据最通常的原因之一是数据变差太大。

一组测量变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的。

例如，测量某容器内流体的容积，使用的测量系统可能对它周围的环境温度敏感，在这种情况下，数据的变差可能由于其体积的变化或周围温度的变化，使得解释这些数据很困难，因此这一测量系统是不理想的。

5术语测量：

量：

定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。

这个定义由Eisenhart（1963）首次提出。

赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。

量具量具：

任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通过装置。

测量系量系统：

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、方法、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。

根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程，它产生数值（数据）作为输出。

这样看待测量系统是有用的，因为这可以使用权我们运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。

6标准准用于比较的可接受的基准用于接受的准则已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受基准值一个标准应该是一个可操作的定义：

由供应商或顾客应用时，在昨天、今天和明天都具有同样的含义，产生同样的结果。

术语7分辨力、可分辨力、可读性、分辨率性、分辨率别名：

最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测度由设计决定的固有特性测量或仪器输出的最小刻度单位总是以测量单位报告1：

10经验法则有效分辨率有效分辨率对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的灵敏性产生有用的测量输出信号的最小输入值总是以一个测量单位报告术语8基准基准值人为规定的可接受值需要一个可操作的定义作为真值的替代真真值物品的实际值未知的和不可知的术语9二、二、测量系统的组成测量系统的组成：

标准：

标准：

零件：

零件：

仪器：

仪器：

人：

人/程序程序：

环境：

环境SSWWIIPPEE测量测量数数值值分析分析输入输入输出输出可接受可接受可能可接受可能可接受须改善须改善测测量量系系统统10三三、变、变差差的来源的来源（一一）仪器仪器（量具量具）工作件工作件（零件零件）扩大扩大测测量量系系统统变变异异变异性变异性敏感性敏感性接触几何接触几何变形效应变形效应一致性一致性单一性单一性重复性重复性再现性再现性使用假设使用假设稳健设计稳健设计偏移偏移线性线性稳定性稳定性校准校准预防性维护预防性维护维护维护创建公差创建公差发展的变异发展的变异发展发展设计变异设计变异夹持夹持位置位置测量站测量站测量探测器测量探测器相互关连相互关连的特性的特性清洁清洁适合的适合的数据数据工作的工作的定义定义弹性变形弹性变形质量质量弹性特性弹性特性支撑特性支撑特性隐藏的几何隐藏的几何可追溯性可追溯性校准校准热扩散系数热扩散系数弹性特性弹性特性人员人员/程序程序环境环境教育教育身体的身体的限制限制程序程序目视标准目视标准工作规定工作规定工作态度工作态度经验经验培训培训经验经验培训培训理解理解技能技能人因工程人因工程照明照明压力压力振动振动空气污染空气污染几何的兼容性几何的兼容性阳光阳光人工光阳人工光阳光阳光阳温度温度人员人员空气流程空气流程热的系统热的系统平等化平等化系统构成要素系统构成要素周期周期标准与环境标准与环境的关系的关系标标准准11三三、变、变差差的来源的来源（二二）12五、变五、变差差的类的类型：

型：

（一一）位置变位置变差差（LocationVariation）（LocationVariation）（二二）宽度变宽度变差差（WidthVariation）（WidthVariation）（三三）测量测量系统变系统变差差（MeasurementSystemVariation）（MeasurementSystemVariation）位置位置（Location）（Location）宽宽度度（Width）（Width）13（一一）位置变异位置变异准准确确度度（Accuracy）（Accuracy）：

指指一一个个或或多多个个量量测测结结果果的的平平均均数数与参考值之间一致的接近程度。

与参考值之间一致的接近程度。

14偏倚偏倚（Bias）（Bias）偏倚偏倚（Bias）（Bias）：

通常被称为准确：

通常被称为准确度度，但准确，但准确度度有多种解释，有多种解释，建议不要用准确度来代表偏倚建议不要用准确度来代表偏倚。

偏倚是指对相同零件上偏倚是指对相同零件上同一特性观测平均值同一特性观测平均值与真与真值值（参考值）的（参考值）的差异。

差异。

偏倚偏倚（Bias）（Bias）VAVAVTVTVTVT：

真：

真值值（可由（可由较较高等高等级级量量具多次具多次测量的量的平均平均值值）VAVA：

测量量平均平均值值15稳定性稳定性（Stability）（Stability）稳定性稳定性（Stability）（Stability）：

又称漂移：

又称漂移（Drift）（Drift），指经过一，指经过一段长期时间下，用相同的测段长期时间下，用相同的测量量系统标准，对同一基系统标准，对同一基准或零件的同一特性准或零件的同一特性进行测量进行测量所得到的所得到的总总变变差差。

时间时间16线性线性（Linearity）（Linearity）线性线性（Linearity）（Linearity）：

线性是在：

线性是在测量设备预期测量设备预期工作工作（测（测量）量程量）量程内，内，偏倚值的偏倚值的差异差异。

可视为偏倚对量程大小。

可视为偏倚对量程大小不同所发生的变化不同所发生的变化。

数值数值AA偏倚偏倚数值数值BB偏倚偏倚17（二二）宽度变异宽度变异精确精确度度（Precision）（Precision）：

测量测量系统整个作业量系统整个作业量程程范围内范围内（尺尺寸寸、范范围围和和时时间间）的的解解析析度度（分分辨辨力力）、敏敏感感度度和和重复性的最终影响。

重复性的最终影响。

18重复性重复性（Repeatability）（Repeatability）重复性重复性（Repeatability）（Repeatability）：

又称：

又称设备设备变变差差（Equipment（EquipmentVariationVariation，EV）EV）是用一个评价人使用相同的测量仪是用一个评价人使用相同的测量仪器器，对同一个零件上的同一特性进行多次测量所得到对同一个零件上的同一特性进行多次测量所得到的变差，它是设备本身的固有变差的变差，它是设备本身的固有变差。

重复性重复性参考参考值值19再现性再现性（Reproducibility）（Reproducibility）再现性再现性（Reproducibility）（Reproducibility）：

又称评价：

又称评价人之间的人之间的变变差差（AppraiserVariation,AV）（AppraiserVariation,AV），用用不同评价不同评价人使用人使用相同相同的的测量仪器测量仪器，对同一产品上的同一特性，进行测量所得到的对同一产品上的同一特性，进行测量所得到的平均值的变差平均值的变差。

再再现现性性评评价者价者AA评评价者价者CC评评价者价者BB20流程表現流程表現準確度準確度-均值的位置均值的位置精密度精密度-分布寬度的程度分布寬度的程度（變差變差或或SD）+21理解分辨率理解分辨率测量一个硬币的厚度-哪个测量系统对这三个硬币提供更好的变差信息?

分辨力分辨力:

“系统检测并如实显示的参考值的变化量。

也可称为可读性或分辨率.”22过程控制图过程控制图23分辨率不足分辨率不足n当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足：

n只有一、二或三个极差值可读n四分之一以上极差为零n选择分辨力按比例小于规范或过程变差，以获得足够的分辨率24分辨率的决定原则分辨率的决定原则n推荐分辨力最大为过程分布6的十分之一，而不是公差（规范）的十分之一n在APQP和测试期间进行量具分辨力的研究研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够。

25基准值基准值n为了比较的一个一致认可的值有时也称为：

可接受的值常规值指定值最佳估算值标准测量测量的标准26基准件基准件n具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质，用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。

27国家国家/国际测量标准国际测量标准n一个材料测量，测量仪器，基准件或系统准备去定义、实现、保存或复制一个零件、一个或更多的数量值，为了将它们去和其他测量仪器比较n这些标准被一些国家专业机构或国际一致认可的国际性服务机构所承认，作为确定其他所有与数量有关的标准件的值的依据n一些例子：

-1Kg质量标准-氦-氖激光长度标准-标准量块-铯原子频率标准-100标准电阻-JosephsonArray电压标准-28国家国家/国际测量标准国际测量标准使用一个可追溯的标准以提供：

比较的共同点测量系统有效性测量系统准确性评价解决零件间的冲突最直接的验证指导29可追溯标准的局限可追溯标准的局限n在破坏性测试中很难使用n有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准n有些测试没有行业或国家标准n在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性.30选择选择n为了校准可能需要使用非常精密的基准件,其他在实验室内验证的零件和/或相互认同的标准件.这些都是通过最高级别的测量设备评定的最好的产品.n比较分析产生精确的数据，将决定为校准而需要的调整数量.n内部实验室比较:

组织,性能和2个或更多的实验室按照预定的条件对设备的相同或相似的部件的评估.31测量不确定度测量不确定度n用于描述测量值的质量的术语n测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可能性的总和.n总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和关键性相一致.32测量不确定度和校准测量不确定度和校准n测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产生。

n校准允许对测量仪器、测量系统、或标在尺上的刻度值等的指示的误差的评价。

33测量不确定度和校准测量不确定度和校准n基准件本身,校准和环境以及个人的活动的表现都对测量不确定度有影响.n这就是要经鉴定合格的和/或有资格的实验室以及你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已做校准的数据的益处的原因.34五五、测量测量系统分析之准备系统分析之准备1.1.人员和产品（零件）准备人员和产品（零件）准备确定测量系统中人员，如一个人使用，或几个人共用一个确定测量系统中人员，如一个人使用，或几个人共用一个测量仪器；测量仪器；确定测量系统中所检测的产品特性，并选取相应的样本，确定测量系统中所检测的产品特性，并选取相应的样本，样本的选取与选择的分析方法有关。

样本的选取与选择的分析方法有关。

35测测量量系统分析之准备系统分析之准备（续续）2.2.基本设备条件基本设备条件（BasicEquipment）（BasicEquipment）分辨力分