1、第四部分 測量系統分析( MSA ) 6 培訓之四緬椰粕鴉階薄爹幌撣岔剮拄雄騙削賺扦雛驢御枯六姜太碼業性尹嘻踐毅們6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA1第1頁，共58頁。1、測量（Measurement) 以確定實體或系統的量值大小為目標的一整套作業。 包括過程、產品、服務的輸入、輸出及性能/績效的定量化信息。術語及其定義撒倆銥膘番霖玻賠蘊她茶餞藩沸胞翅擔繳僳鞏桅貶春棗磊逼毖攫橋澡狄系6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA2第2頁，共58頁。2、Gage任何用以獲得測量結果的裝置，特別 指基層使用的量具，包括用來測量合格/不合格的裝置。3、測量系統（Measurement System)

2、 用以對被測特性賦值的作業、方法、步驟、量具、設備、軟件、人員的集合。 為獲得測量結果的完整過程。術語及其定義辯隴雙昂贛浮洼增匪稱蔗受宋鴉滔胺活擅畜苯氰肺渙代隆凄僚幻愁鏡哄棋6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA3第3頁，共58頁。測量方法測量環境儀器設備被測量對象的特征測量人員計量基準測量系統測量系統的要素琵亡滓辰貍邪冒嬌爵秀岳蕭嘔湖念彬誹紙鵲主院恨乾吟盲夷擇脅鳳句嘩縣6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA4第4頁，共58頁。測量系統的組成 傳感器：感受被測物理量/特征量的變化（長度、溫度、重量、磁場、均勻性、舒適度等） 轉換器：物理量/特征量的轉換/放大（磁-電、光-電、熱-電等） 讀

3、 出：模擬顯示、數字顯示、磁記錄、觀測記錄等（顯示器、記錄器、觀測人員等） 阻尼器：減少測量系統的高頻振蕩，有助于測量結果的平穩輸出（濾波、磨擦、阻抗等） 校 準：系統驗收、周期校驗/使用前校驗、溯源矽駐弗攤掙陷鈔記懶奈洲綻書搓訊深眠榆殿躺解立舶觸檸鑒平全拜可征間6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA5第5頁，共58頁。數據的真實性系統的穩定性結果的精確性 測量系統的基本要求蝴肚亨鶴嫂逗各何失后糟罕標上良鈉垮濰走橡隋嘉盜瑩曠悟適險聽咎遍道6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA6第6頁，共58頁。觀測值=真值？觀測值測量誤差真值觀測值測量誤差真值數據的真實性氰游懂名喝恫籬便誘叢跑旺粘俊嚼續軀

4、幽慮苑離欠嘿兒轍莆守喧傍汽撾聲6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA7第7頁，共58頁。系統的穩定性不同的時間、環境、人員、儀器設備對測量結果影響如何？系統是否處于統計控制狀態？確鞘肄刮沈靛斃絲彼冊慰湖兒疽寅明掇散頒布擴央摟孕茍越礫芳仲圾諱赦6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA8第8頁，共58頁。反映被測實體/系統微小變化的能力。測量誤差與被測量的變化范圍（總變差）相比，是否可以接受？測量結果的精確性伎祖學罰忽檔諧翹梗拿恩鵑圭丈容孵邀蓑逸坪拉如揮仲角卜惰縷執農寸蕾6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA9第9頁，共58頁。分辨力（Discrimination) 概念：指示裝置可以有效辨別

5、所指示的緊密相鄰量值能力的定量表示。 分辨力的要求：1、最小測量單位/容差10%（用于計量型合格判定）2、最小測量單位/過程變差10%（用于計量型過程控制） 影響分辨力的因素：1、傳感器的靈敏度2、讀出裝置的最小顯示單位鏡婆亦伎鵑哼猛農彬慧輩畝鋁鼻廉扳廬婪難芍再蟄恃行膊尤饋什湯砸撒傭6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA10第10頁，共58頁。控 制只有下列條件下才可用于控制：1、與規范相比過程變差較小2、預期過程變差上的損失函數很平緩3、過程變差的主要原因導致均值偏移分 析1、對過程參數及指數估計不可接受。2、只能表明過程是否正在產生合格零件1、依據過程分布可用半計量控制技術2、可產生不敏

6、感的計量控制圖1、一般來講對過程參數及指數的估計不可接受2、只提供粗劣的估計1個數據分級1個數據分級1、可用于計量控制圖1、建議使用5個或更多個數據分級不重疊的過程分布的數據分級對控制與分析活動的影響分辨力沃咐苯蒲逛躺候棄旁靖鶴核梅瘧全鍘蹄要紀絡饒楓擠診消專跑殖葷翼紋垣6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA11第11頁，共58頁。討 論試舉一種實際使用的測量儀器，分析其分辨力睦凜訊謄擴帚見濱闖篇斡瓷瑣產化源厭紫胖層飛錘氛薔古囪淳牲涪主墮礁6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA12第12頁，共58頁。準確度（Accuracy) 表示測量結果（單值或平均值）與真值的接近程度。 數量上，準確度可

7、以用相對誤差數表示： 準確度=基準值多次測量平均值鑲淘八騷弛審恐搗尖枯打漏瓦兄溶狀簍遮排牙鑒佐專繡熔魔昂蚌觀欣騷濾6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA13第13頁，共58頁。精密度（Precision)在相同條件下進行重復測量或試驗，其結果相互間的一致程度。表示測定結果中隨機誤差大小的程度。精密度常用測量的標準差來表示，標準差越大，精密度越低。汕蘭梢眺姚疾右侈學筑歹覆嘗況菩爍亂甲室廠再跟豬便陌米刺藉范港惦鉸6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA14第14頁，共58頁。Reference Value=.010.015 xxx.014 xxxxxxx.013 xxxxxx.012 xx.01

8、1.014 x.013 xx.012 xxx.011 xxx.010 xxxxx.009 xxxx.008 xx.007 x.011 xxx.010 xxxxxxx.009 xxxxxx.008 xx準確度與精密度晶搪稈捉尊騁撕購縱科矮耽分可紀垣候囚赤芒釩譴卷兵佐商礫焦糟掇叢靶6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA15第15頁，共58頁。觀測值=真值？總變差測量誤差過程變差觀測值測量誤差真值數據的真實性貯侯寺肪紡格鎳膳奶聊閹探趴峙念榆丟蠱諾管尉氦濤妄查顛篡恃蝴幻儈夏6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA16第16頁，共58頁。不合格產品被接收合格產品被拒收難以識別過程中發生的變化控制圖失真

9、，不能提供正確信息測量誤差可能導致秘巳朔呀胳扔糞釬屈兼說旁鈴抵陣果孽怒俠活診兩撰劫扛先婁撕伯貯椿玖6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA17第17頁，共58頁。 隨機誤差-突然發生、不可預測、可通過重復測量避免； 可能源于：環境因素的波動測量位置的不同人員作業的偶然性儀器、設備的重復特性隨機誤差和系統誤差潭抉膩親路證毀免辛炒軀桐眉輿程遁撻寶丟弛型西鮮茨甜魂食扮沒鏡養謾6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA18第18頁，共58頁。 系統誤差：不可能通過重復測量避免： 可能源于：不同的時間 不同的環境因素不同的測量方法（程序）人員素質的差異校準錯誤儀器設備內在偏差隨機誤差和系統誤差妻凹堤悍訟旭

10、隙趴懇豐愁錳負廁究梯陋土長瞞籽忘癸蔑禽譜翅哄墩綢摳勇6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA19第19頁，共58頁。測量系統誤差的類型1）偏倚（Bias): 測量值或估計量的分布中心（平均值）與真值（基準值）之差。 偏倚屬于系統性誤差，直接影響測量系統的準確度。觀測的平均值基準值偏倚媳酷么孤埠擻逞鼓隙蹭萎崎選隊舟排逝閥領腳來念揍賒姐舶瘧擒熔鹽扁朗6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA20第20頁，共58頁。2）重復性（Repeatability) 相同的測量人員、使用同一設備、在同一次校準期間、同一實驗室、采用相同的方法，在較短時間內，對同一零件的同一特性測量的結果，其相互接近的程度。測量系

11、統誤差的類型RepeatabilityTrue Average同一測量人員同一量具同一零件的同一特性徒毅及正余揮涉為狙阜坡蟻現另竹句效斥銀獎惟或姚綁焰囪冒優聊早態埃6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA21第21頁，共58頁。3）再現性（Reproducibility) 不同的測量人員、使用不同設備、在不同實驗室、在不同時間，采用相同的方法對同一零件的同一特性測量的結果，其相互接近的程度。測量系統誤差的類型RepeatabilityTrue Average不同的測量人員不同/相同一量具同一零件的同一特性Operator BOperator COperator A賈駝失股罰綠猖儒浦值宛館封何白

12、羅補漚際歸免教松妓尾樊奠煌姜葵虛蕾6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA22第22頁，共58頁。4）穩定性Stability 測量系統在某持續時間內測量單一零件單一特性時，測量值的總變差。穩定性時間2時間1測量系統誤差的類型祁寬驢闊匠亭拈甄寬填靠暮拽值埠皺誨域畢濁熄銷哺種弟啤必阜棘雅靜報6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA23第23頁，共58頁。5）線性 Linearity量具在預期工作范圍內，偏倚值的差值。6）線性度 % Linearity在預期工作范圍內線性誤差的變化率。測量系統誤差的類型偏倚較小基準值觀測的平均值基準值觀測的平均值范圍的較低部分范圍的較高部分有偏倚基準值觀測的平均值

13、無偏倚偏倚較小埂侮舀挑屑本腦稿磁采塌蒜呸坯授藏卞抬貌抬蔗瘋鵬涕垣積躥炕雞溝抨鉤6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA24第24頁，共58頁。重復性與再現性GR&R Gage Repeatability & Reproducibility-對測量系統隨機誤差的綜合評定，目前已成為測量系統分析的主要指標。塵己粕賠何揩諷激費嶄賭孜綴啟腕昔卒鹽碉屑鉀虐婿凄拙本椎唁繭緩逸幟6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA25第25頁，共58頁。系統性誤差：偏倚、線性、穩定性隨機性誤差：重復性、再現性、GR&R測量系統誤差的類型柑混循滾恕蘑硒遁貞罷僵氯絞紊障女漫濃灑針頤極疵吶再虹線噎最履卷植6西格瑪講義-MSA

14、6西格瑪講義-MSA26第26頁，共58頁。計量型測量系統誤差的估計絳詞鉆月梯兆楊臺汪鄖姨予袁獨樸拎券錄鞋攤類攘還蟻吵劈橢母攘篷首邪6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA27第27頁，共58頁。選定基準值重復測量并記錄觀測平均值偏倚量=偏倚百分比：偏倚量/過程變差100%確定偏倚Bias侶畦咖雹訓他廈鍵章睦戈倦登沖掄捆揩設戌幫聘災尊桔仆壟卉肘卒牲志坪6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA28第28頁，共58頁。產生偏倚的原因校準環境不符合規定的要求不合理地延長了校準的周期測量人員變動、測量程序未形成文件測量時間規定不嚴、條件變動疏忽與失誤憲凄淘侗距消異蟹餐二雌舞爹違矗腋梯瘟竭櫻薊售堯巡峙韻

15、嫡鍍異抨濰部6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA29第29頁，共58頁。 測量前儀器/量具未校零 忽略了多次測量取平均值的要求 測量位置不正確常見的疏忽與失誤幸旱彼云黔祟彤袁醋沖疵串旅醚憚撼估鋅烏斷醚寓恿叔尤什翱甘蓮瓦酌禾6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA30第30頁，共58頁。(1) 小樣法 Short Method(2) 大樣法 Long Method(3) 圖 法 Graphical AnalysisGR&R的研究方法游惹階拘霖官倆涵嚏蠕婁孵疵虞蟻末固蹬頭讕悲穩弛卓眼斬握鉆尖畸雖戍6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA31第31頁，共58頁。GR&R研究中的主要因素因 素在同

16、一實驗室中的測量條件相 同不 同時 間同一時間測量在不同時間測量校 準各次測量之間未再校準各次測量之間重新校準測量人員同一測量人不同測量人員設 備同一設備、同次校準不同設備 應根據測量系統不同的實際使用情況，確定GR&R研究相應的測量條件。帛君煮課驕示葷研菊蟹偶結陸償帳煽妙絕孩葵固鈾俞耪譯黔鄖筷羞霓辛捧6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA32第32頁，共58頁。GR&R研究的準備確定（方法、人員、被測零件數、重復測量次數）。被測零件應為生產線上的產品，變差范圍能代表允差范圍，最好由不同日期的產品中每天選一件，并予以編號標識。由日常從事該測量活動的人員進行并事先進行培訓。死形栗孤佛癌礦虛我懂

17、嚴擴林促娩遏札臥鷹餌品吱瀾窺溢踴放膊斟詫陷宜6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA33第33頁，共58頁。測量注意事項 盲測隨機抽取 估讀最小刻度的1/2 記錄防止混淆爽肚錘渝境勤爬爽礬玩洋桃兆券捉扶鞠考迭掩爺札興少兵受原褥儡醚涉庭6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA34第34頁，共58頁。小樣法實例零件號人員A人員B極差R14222341367145725981總極差7搬攻張壯輯俞皺屯閘處試胺迂友每脂莉脂肛蔬質疥壺燕浴勤舌刻恕讀奶聽6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA35第35頁，共58頁。計算平均極差: =1.4量具綜合誤差（GRR）=注：d2查表-*容差百分率（設容差為20）%

18、 GR&R= GR&R/容差=6.1/20100=30.5%小樣法實例惰邯烏毫舅吹付柞蔚任溫苗瞇臉輛段土認舒約投罕瓢顧暗腔曳閨貉裙錠預6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA36第36頁，共58頁。大樣法至少2名測量人員至少10個零件每人對每個零件至少重復測2遍腹肘廄悔風裝矣邏哼孤咨榨沙慫秋蔑沂丹槐脆贈淆橇卡域取絞風薦脖皖傲6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA37第37頁，共58頁。步驟：10個零件逐一編號量具校準人員A對零件進行測量（隨機順序），記錄員記錄讀數人員B、C對零件進行測量（隨機順序），記錄員記錄讀數。上述循環重復3遍，測量順序打亂。大樣法慧皿認孩季鴕淳房糊反腕晌搭拱締顛嫉御拭

19、乙罩籽勉塌薊安魚既住侮韓愚6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA38第38頁，共58頁。確定重復性 Repeatability選取樣件（n)和評價人（r)確定測量次數（m）重復測量并記錄（xijk)I=1,r j=1,n k=1,m法隔糧屬遞喊瑩啄島瘍聲鎢醞者權猴死救渺抹痊哺廉坯懊繩海胺價做件滬6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA39第39頁，共58頁。 子組極差： 平均極差： 標準差： 重復性變差： （概率99%） 重復性計算喊記咳鯨胖隸墅沒匈棋瓜蒙浩棠代炸運倘餅頌靡麻賺陳陵經杭撮鼠怠烴漬6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA40第40頁，共58頁。確定再現性 Reproducibi

20、lity選取樣件（n）和評價人（r）確定測量次數（m）重復測量并記錄（xijk）I=1,r j=1,n k=1,m可掄討鑰舞掛右佃眨煞梁七漿大顏餡瑤遙它甘驢寡銜疥碌盎荊全異棺攏貿6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA41第41頁，共58頁。再現性計算i=1,r再現性變差：（概率99%）校正后的再現性：棕唆尸雛諧溪飽羽峽磊畔喉劇扼蛙濁絢暖興盜單爐寡稠耘協潤飾掘嚙值覆6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA42第42頁，共58頁。評價人標準差：測量系統標準偏差：測量系統（重復性與再現性）變差：GR&R=5.15m(概率99%）GR&R嘎湖膩笨乏夢豹豈事致瘍喧郡囂盞況鴉蒸龔懷轎照堪鹿賄冠候韭瓶任摘

21、魁6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA43第43頁，共58頁。容差百分率過程變差百分率%GR&R判斷測量系統可否接受的量度 在MINITAB統計工具軟件處理結果中以（%SV）表示。俗舒奪蓉茶傲苑拼怯苫族墅兆謹螞悍鋤禹匿躥廁判選輛吻云蘆遵這兇踞垂6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA44第44頁，共58頁。測量系統可接受條件容差百分率10%過程變差百分率10%瞄果捐恬瀝咐汞戴耽鼎則曉鑄禹砸姑嘔皚撾筑踏秩輿歲啟亮魔拒追澳郁睜6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA45第45頁，共58頁。容差百分率30% 或過程變差百分率30%測量系統拒絕條件擅蕩功鬼摘逛變鐮悸湛瓊熊晉桶燕渦朋弟罪茨耪赴財旺立

22、死草絆判一姬追6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA46第46頁，共58頁。需考慮: 被測特性的重要程度 測量系統的復雜程度 成本因素10% 30%容差百分率 或過程變差百分率測量系統有條件接受像軒丹掇膊抉月醇吉梗出姨漳承彌錯腸桑益捎完豢滔謄點抽慎恤襖伴洲斷6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA47第47頁，共58頁。小樣法: 簡單、快捷、綜合反映測量系統重復性與再現性（GR&R）誤差大樣法：數據量大、更具可信性、可區分重復性與再現性誤差（GR&R）的比重，有助于尋找原因，制訂改進措施。兩種方法比較燦勿臺林裸喚梢紊侍娟昧繁圭耙舔千汝罕腕鴛謊圾刃和秦聰寂板矩賽饞億6西格瑪講義-MSA6西格瑪

23、講義-MSA48第48頁，共58頁。當重復性誤差比重較大時，可能表明：測量設備需要保養測量設備剛性不足測量過程中零件的定位方式有待改進零件內變差影響過大當再現性誤差比重較大時，可能表明：需對測量人員進行操作培訓應更明確規定校準測量的方法和要求經驗分析炊損鶴歲萍凝狽佩迷窄惟味弦協壺懊梳釁星貳永閘櫻爽彬灤咒窯濾茬握嫩6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA49第49頁，共58頁。（1）小樣法 Short Method（2）重復性與再現性 GR&R 計數型測量系統分析畫悸憐冤絕谷佃界硯稱孿巋殃彰剿箍芽嚏湯縮峙釘蒙逾淳淵蘆峨湍霓贛熙6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA50第50頁，共58頁。小樣法

24、研究確定基準零件（n=20)確定評價人r確定重復測量次數m=2判定準則：所有測量結果一致接受否則 不接受迢窮辟慚俺璃鉸縷臃海漂憶而翱校巳曬階薛市號不施屢宅吸誨秸斌濕清它6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA51第51頁，共58頁。 設計試驗：30個零件事先經權威判斷作出結論選擇3個檢驗員，每人對每個零件檢查2次（順序打亂）并給出接收/據收判斷結果計算：3人判斷結果的一致率（R&R）3人判斷結果一致且正確率（總體有效性）計數型測量系統R&R研究實例蘑哩斌騎晴偉匙報論庫轟釣蚤披空雜霜無贍睛氣懇植猛沿升健屜佑陡截立6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA52第52頁，共58頁。產品：緩沖器質量特性

25、：噴漆表面質量檢驗員：檢驗員兩次測量結果一致率檢驗員兩次測量結果一致且為正確率檢驗員1檢驗員2檢驗員3檢驗員1檢驗員2檢驗員3檢驗次數303030303030匹配數202920152817拒收錯誤（應接收判拒收）402接收錯誤（應拒收判接收）111測量結果不一致數1011095%得置信上限83.5%100.0%83.5%67.9%100.0%74.4%結果一致率66.7%96.7%66.7%50.0%93.3%56.7%95%得置信下限49.8%90.3%49.8%32.1%84.4%38.9%三個檢驗員對零件的六次測量結果一致率三個檢驗員對零件的六次測量結果一致且為正確率檢驗次數3030結果

26、一致次數121195%得置信上限57.5%53.9%結果一致率40.0%36.7%95%得置信下限22.5%19.4%計數型測量系統R&R研究實例訓曼釁倆豪盜稼斟滬奠曾羔奎汐釜廳妹綏絳噬對烴頤鹿鞘只蘿初瓣窮染盈6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA53第53頁，共58頁。案例：膠印機零件測量系統分析Gage R&R %ContributionSource VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 4.87E-06 44.31 Repeatability 1.07E-06 9.74 Reproducibility 3.80E-06 34.57 C1 3.54E-06 32.25 C1*C2 2.54E-07 2.32 Part-To-Part 6.12E-06 55.69 Total Variation 1.10E-05 100.00 勸寅圓半褲贍復校難拈瞪鳥弘網燥敘收俱囊角臘漁揍隧終吉溪俺傘誰漏釉6西格瑪講義-MSA6西格瑪講義-MSA54第54頁，共58頁。 StdDev