MSA培训教材--测量系统分析(2)

单击此处编辑母版文本样式,*,上海汉乔企业管理咨询有限公司,测量系统分析,Measurement Systems Analysis,MSA,培训教材,目,录,录,一、,术,术语,和,和定,义,义,二、,测,测量,数,数据,的,的质,量,量,三、,测,测量,系,系统,的,的统,计,计特,性,性,四、,测量,系,系统,分,分析,一、,术,术语,和,和定,义,义,测量,、,、量,具,具与,测,测量,系,系统,测量,赋,赋值,给,给具,体,体事,物,物以,表,表示,它,它们,之,之间,关,关于,特,特殊,特,特性,的,的关,系,系,赋值,过,过程,定,定义,为,为测,量,量过,程,程,赋予,的,的值,定,定义,为,为测,量,量值,量具,任,任何,用,用来,获,获得,测,测量,结,结果,的,的装,置,置,测量,系,系统,用,用来,对,对被,测,测特,性,性赋,值,值的,操,操作,、,、程,序,序、,量,量具,、,、设,备,备、,软,软件,以,以及,操,操作,人,人员,的,的集,合,合；,用,用来,获,获得,测,测量,结,结果,的,的整,个,个过,程,程,偏倚,偏倚,是,是测,量,量结,果,果的,观,观测,平,平均,值,值与,基,基准,值,值的,差,差值,。,。偏,倚,倚常,被,被称,为,为“,准,准确,度,度”,。,。基,准,准值,，,，也,称,称为,可,可接,受,受的,基,基准,值,值或,标,标准,值,值。,重复性,重复性是,由,由一个评,价,价人，采,用,用一种测,量,量仪器，,多,多次测量,同,同一零件,的,的同一特,性,性时获得,的,的测量值,变,变差,再现性,再现性是,由,由不同的,评,评价人，,采,采用相同,的,的测量仪,器,器，测量,同,同一零件,的,的同一特,性,性时测量,平,平均值的,变,变差。,稳定性,稳定性（,或,或飘移）,，,，是测量,系,系统在某,持,持续时间,内,内测量同,一,一基准或,零,零件的单,一,一特性时,获,获得的测,量,量值总变,差,差。,二、测量,数,数据的质,量,量,测量数据,质,质量与稳,定,定条件下,运,运行的某,一,一侧量系,统,统得到的,多,多次测量,结,结果的统,计,计特性有,关,关。,例如：假,定,定用在稳,定,定条件下,运,运行的某,测,测量系统,，,，得到某,一,一特性的,多,多次测量,结,结果。如,果,果这些测,量,量数据与,这,这一特性,的,的标准值,都,都很“接,近,近”，那,么,么可以说,这,这些测量,数,数据的质,量,量“高”,。,。,三、测量,系,系统的统,计,计特性-1,理想的测,量,量系统在,每,每次使用,时,时，应只,产,产生“正,确,确”的测,量,量结果。,每,每次测量,结,结果总应,该,该与一个,标,标准值相,符,符。一个,能,能产生理,想,想测量结,果,果的测量,系,系统。应,具,具有零方,差,差、零偏,倚,倚和对所,测,测的任何,产,产品错误,分,分类为零,概,概率的统,计,计特性。,遗憾的是,，,，具有这,样,样理想的,统,统计特性,的,的测量系,统,统几乎不,存,存在，因,此,此过程管,理,理者必须,采,采用具有,不,不太理想,的,的统计特,性,性的测量,系,系统。,三、测量,系,系统的统,计,计特性-2,测量系统,共,共有的特,性,性：,测量系统,中,中的变差,只,只能是由,于,于普通原,因,因而不是,由,由于特殊,原,原因造成,的,的。这可,称,称为统计,稳,稳定性；,测量系统,的,的变异必,须,须比制造,过,过程的变,异,异小；,变异应小,于,于公差带,；,；,测量精度,应,应高于过,程,程变异和,公,公差带两,者,者中精度,较,较高者；,测量系统,统,统计特性,可,可能随被,测,测项目的,改,改变而变,化,化。若真,的,的如此，,测,测量系统,最,最大的（,最,最坏）变,差,差应小于,过,过程变差,和,和公差带,两,两者中的,较,较小者。,四、测,量,量系统,分,分析,对测量,系,系统进,行,行分析,可,可使我,们,们能定,量,量表示,和,和传递,特,特定的,测,测量系,统,统的局,限,限性。,象每个,过,过程一,样,样，对,用,用来描,述,述测量,系,系统变,差,差的分,布,布可以,赋,赋予下,列,列特性,：,：,1）位置：,稳,稳定性、偏,倚,倚、线性；,2）宽度或,范,范围：重复,性,性、再现性,。,。,重复性-1,测量过程的,重,重复性意味,着,着测量系统,自,自身的变异,是,是一致的。,由,由于仪器自,身,身以及零件,在,在仪器中位,置,置变化导致,的,的测量变差,是,是重复性误,差,差的两个一,般,般原因。由,于,于子组重复,测,测量的极差,代,代表了这两,种,种变差，极,差,差图将显示,测,测量过程的,一,一致性。如,果,果极差图失,控,控，通常测,量,量过程的一,致,致性有问题,。,。如果极差,受,受控，则仪,器,器变差及测,量,量过程在研,究,究期间是一,致,致的。,重复性-2,重复性标准,偏,偏差或仪器,变,变差,的,的估,计,计为,，,，,式中,为重复测量,的,的平均极差,。,。仪器变差,或,或重复性(,假,假定为两次,重,重复,测量，评价,人,人数乘以零,件,件数量大于15)将为,或,或4.65,，,，,代,表正态分布,测,测量结果的99%。d,2,*等于1.128，可,从,从表2中查,出,出。,重复性-3,重复性示例,：,：,从生产过程,中,中选取5件,样,样品。选择,两,两名经常进,行,行该测量的,评,评价人参与,研,研究。每一,位,位评价人对,每,每个零件测,量,量三次，测,量,量结果记录,在,在数据表格,上,上。（见表1）,通过计算每,个,个子组的均,值,值（X）及,极,极差（R）,来,来分析数据,。,。极差值标,绘,绘在极差控,制,制图上并计,算,算平均极差,（,（R）。根,据,据试验次数,（,（3）得出,的,的D,3,及D,4,因子,（,（见,表,表3,）,）用,来,来计,算,算极,差,差图,的,的控,制,制限,值,值。,画,画出,控,控制,限,限值,来,来确,定,定所,有,有数,值,值是,否,否受,控,控。,如,如同,这,这里,显,显示,的,的如,果,果所,有,有极,差,差都,受,受控,，,，则,所,所有,评,评价,人,人看,起,起来,“,“相,同,同”,。,。如,果,果一,名,名评,价,价人,失,失控,，,，那,么,么他,的,的方,法,法与,其,其他,人,人的,不,不同,。,。,重复,性,性-4,评价,人,人1,评,评价,人,人2,零件,1234512345,试验,1,217220217214216216216216216220,2216216216212219219216215212220,3,216218216212220220220216212220,XX,均值,216.3218.0216.3212.7218.3216.3218.3217.3215.7213.3220.0216.9,极差,1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.0,表1,数,数,据,据表,重复,性,性-5,重复,性,性-6,R图,控,控制,限,限：R=25/10=2.5,D,3,=0.000D,4,=2.575(见,表,表3,）,）,UCL,R,=R,D,4,=2.5,2.575,LCL,R,=RD,3,=0.000,重复,性,性或,量,量具,变,变差,的,的估,计,计：,式中d,2,*从,表,表2,中,中查,得,得，,它,它是,依,依赖,于,于试,验,验次,数,数(m=3),及,及零,件,件数,量,量乘,以评,价,价人,数,数量(g=5,2=10)。,本次,研,研究,得,得出,的,的重,复,复性,计,计算,为,为5.15,e,=5.15,1.45=7.5，,式,式中,5.15,代,代表,正,正态,分,分布,的,的99%,测,测量,结,结果,。,。,重复,性,性-7表三,控,控制,图,图常,数,数,子组,内,内,观察,次,次数A,2,D,3,D,4,21.88003.267,31.02302.575,40.72902.282,50.57702.115,60.48302.004,70.4190.0761.924,80.3730.1361.864,90.3370.1841.816,100.3080.2231.777,110.2850.2561.744,120.2660.2841.716,130.2490.3081.692,140.2350.3291.671,150.2230.3481.652,再,现,现,性,性-1,测,量,量,过,过,程,程,的,的,再,再,现,现,性,性,表,表,明,明,评,评,价,价,人,人,的,的,变,变,异,异,性,性,是,是,一,一,致,致,的,的,。,。,考,考,虑,虑,评,评,价,价,人,人,变,变,异,异,性,性,的,的,一,一,种,种,方,方,法,法,是,是,认,认,识,识,变,变,异,异,性,性,代,代,表,表,每,每,位,位,评,评,价,价,人,人,造,造,成,成,的,的,递,递,增,增,偏,偏,倚,倚,。,。,如,如,果,果,这,这,种,种,偏,偏,倚,倚,或,或,评,评,价,价,人,人,的,的,变,变,异,异,性,性,真,真,正,正,存,存,在,在,，,，,每,每,位,位,评,评,价,价,人,人,的,的,所,所,有,有,平,平,均,均,值,值,将,将,会,会,不,不,同,同,，,，,这,这,可,可,以,以,通,通,过,过,比,比,较,较,评,评,价,价,人,人,对,对,每,每,个,个,零,零,件,件,的,的,平,平,均,均,值,值,，,，,在,在,均,均,值,值,控,控,制,制,图,图,上,上,看,看,出,出,。,。,评价人,的,的变异,性,性或再,现,现性可,通,通过确,定,定每一,评,评价人,所,所有平,均,均值，,然,然后从,评,评价人,最,最大平,均,均值减,去,去最小,的,的得到,极,极差（R,0,）来估,计,计。再,现,现性的,标,标准偏,差,差（,0,）估计,为,为R,0,/d,2,*。再,现,现性（,假,假定2,名,名评价,人,人）为5.15R,0,/d,2,*或3.65R。代,表,表正态,分,分布测,量,量结果,的,的99%，d,2,*等于1.41（见,表,表2）,再现性-2,再现,性,性示,例,例,根据,表,表1,所,所示,数,数据,，,，通,过,过平,均,均每,位,位评,价,价人,获,获得,的,的所,有,有样,品,品值,来,来计,算,算各,位,位评,价,价人,平,平均,值,值，,确,确定,评,评价,人,人平,均,均值,的,的极,差,差（R,0,）由,最,最大,减,减去,最,最小,值,值得,出,出。,R,0,=216.9-216.3=0.6,估计,的,的评,价,价人,标,标准,偏,偏差=R,0,/d,2,*=0.6/1.41=0.4,式中d,2,*从,表,表2,查,查出,，,，它,取,取决,于,于评,价,价人,的,的人,数,数（m-2),和,和g,，,，这,里,里g,为,为1,，,，因,为,为只,有,有1,个,个极,差,差计,算,算。,再现,性,性-3,再现,性,性,2.2,由于,量,量具,变,变差,影,影响,了,了该,估,估计,值,值，,必,必须,通,通过,减,减去,重,重复,性,性部,分,分来,校,校正,。,。,校正,过,过的,再,再现,性,性=,1.0,式中,：,：,n,零,件,件数,量,量，,r,试,验,验次,数,数。,校正,的,的评,价,价人,标,标准,偏,偏差,均值,和,和极,差,差法-1,均值,和,和极,差,差法(-R),是,是确,定,定测,量,量系,统,统的,重,重复,性,性和,再,再现,性,性的,一,一种,数,数学,方,方法,。,。,均值,和,和极,差,差法-2,如果,重,重复,性,性比,再,再现,性,性大,，,，原,因,因可,能,能是,：,：,量具,需,需要,维,维修,；,；,应重,新,新设,计,计量,具,具使,其