Addyourcompanyslogan第十章測量系統分析10.1引言數據是否反映“事實”？數據的質量是否高？測量系統的偏移和方差測量系統分析解決的是某測量系統能否用來判斷產品合格，或用來判斷生產過程是否穩定的問題。第十章測量系統分析10.2術語測量、量具、測量系統測量指賦值給具體事物。賦值過程即測量過程，而賦予的值稱為測量值。量具指任何用來獲得測量結果的裝置，包括用來測量合格/不合格的裝置。測量系統指用來對被測特性進行定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環境和假設的集合，是用來獲得測量結果的整個過程。第十章測量系統分析10.2術語準確度（accuracy）儀器的實際測量值（通常為平均值）與待測量值的真實值的接近程度，即實際測量值偏離真實值的程度。精密度（precision）指幾個在相同條件下獨立測試所得結果的相似程度。只取決于隨機誤差精密度常用標準差表示分辨力（discrimination）指測量儀器上最小刻度值，也稱為分辨率。第十章測量系統分析10.2術語基準值真值物品的實際值偏移（bias）測量的觀測平均值（在可重復條件下的一組試驗）和基準值之間的差值傳統上稱為準確度(accuracy)。一個基于科學原理的理論值或確定值；一個基于某國家或國際組織的指定值；一個基于某科學或工程組織主持的合作試驗工作產生的一致同意值；對于具體用途，采用接受的參考方法獲得的一個同意值。第十章測量系統分析10.2術語穩定性（stability）穩定性又稱為漂移（Draft），指隨著時間的變化，用相同測量系統對同一產品進行測量所得到偏移的變化。線性（linearity）線性指使用同一量具，分別在它們的工作量程范圍內測量一些產品所得到隨著量程變化的偏移變化情況。線性是在測量能力的工作范圍內，其準確度和精密度是否因量程的變化而變化的一種測量性能。第十章測量系統分析10.2術語重復性（repeatability）重復性又稱為設備變差（EquipmentVariation,EV）指在可重復條件下測量的精度。重復性可用于表示測量結果的分布，是系統內變差。再現性（reproducibility）再現性又稱為評價人變差（AppraiserVariations,AV）指在可再現條件下測量的精度。量具R&R（GaugeR&R,GRR）量具R&R指檢測量具的重復性與再現性的分析可重復條件如下：由同一測量人完成測量；使用相同的測量工具并且所有的測量儀器設置相同；使用相同的測量過程；在相同的外部環境內進行測量；在短時間內完成重復測量。可再現條件如下：不同測量人使用相同的量具；每個測量人進行多次獨立的測量；第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量系統的統計特性足夠的分辨率和靈敏度。測量系統應該統計受控。對于產品控制，測量系統的變異性與公差相比必須很小。對于過程控制，測量系統的變異性應該顯示有效分辨率并且與制造過程變差相比要很小。第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量系統的誤差測量的重復性和再現性重復性在測量條件保持不變的情況下，連續多次測量結果之間的一致性實驗標準差。再現性在改變測量條件的情況下，測量結果之間的一致性。再現性標準差，有時也稱為組間標準差第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量系統的誤差測量結果修正真值＝測量結果＋修正值＝測量結果－誤差測量準確度和精密度測量準確度是指測量結果與被測量真值之間的一致程度。測量精密度是指在規定條件下獲得的各個獨立觀測值之間的一致程度。測量不確定度測量誤差＝測量結果－真值＝隨機誤差＋系統誤差第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量系統的誤差測量不確定度測量誤差是測量結果與被測量（約定）真值之差，是以真值為中心的。測量不確定度表明賦予被測量之值的分散性，是以測量結果為中心的，它評估測量結果與被測量真值相符合的程度。往往用標準差表示。測量不確定度的來源：1）對被測量的定義不完整。2）被測量的測量方法不理想。3）取樣的代表性不夠。4）對被測量的測量過程受環境影響的認識不周全。5）對儀器的讀數存在人為偏差（偏移）。6）材料儀器的分辨力或鑒別力不夠。7）賦予測量標準和標準物質的值不準。8）用于數據計算的常量和其他參量不準。9）測量方法和測量程序的近似性和假定性。10）在相同條件下被測量的重復觀測值的變化。第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量過程變差對決策的影響對產品控制決策的影響公差下限公差上限IIIIIIIII目標值I區：壞零件總是判為壞的；II區：可能做出潛在錯誤的判斷；III區：好零件總是判為好的。測量判斷的三個區間改進方法：一是改進生產過程，減少生產過程的變差，沒有零件落在II區。二是改進測量系統，減少測量系統變差從而減小II區第十章測量系統分析10.3測量過程變差及其對決策的影響測量過程變差對決策的影響對過程控制決策的影響計算

用的是

，低估了過程能力指數。第十章測量系統分析10.4測量系統分析的基礎測量系統分析的條件測量系統必須有足夠的分辨率測量過程必須處于統計控制狀態測量系統變差的類型位置誤差：偏移、穩定性和線性寬度誤差：重復性和再現性。測量系統分析的時機、作用和準備第十章測量系統分析10.4測量系統分析的基礎接收準則位置誤差通過分析偏移和線性來確定。若是一個測量系統的偏移或線性較明顯或是超出量具校準程序確立的最大允許誤差，那么它是不可接受的。寬度誤差（％GRR）低于10％——通常認為測量系統是可接受的。10％~30％——可能是可接受的。超過30％——認為是不可接受的，應該做出各種努力來改進測量系統。第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐偏移的分析獲取一個樣本并確定相對于可溯源標準的基準值。溯源性是將各個單獨的測量結果通過一條連續的校準鏈與單個或多個指定標準相聯系讓一個評價人以通常的方法測量樣本10次以上。相對于基準值，將數據畫出直方圖。計算n個讀數的均值。計算重復性標準差確定偏移的t統計量偏移＝觀測測量平均值－基準值如果0落在偏移值的

置信區間內，則偏移在

水平是可接受的。通常水平的默認值是0.05，即95%置信度。第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐穩定性的分析獲得一個樣本并確定相對于可溯源標準的基準值。定期（天，周）測量標準樣本3～5次將數據按時間順序畫在

或

控制圖上，至少要有連續的20個點。建立控制限，利用控制圖分析測量過程是否處于統計失控狀態。第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐線性的分析選擇

個零件，這些零件的測量值應覆蓋量具的操作范圍。用全尺寸檢驗設備測量每個零件以確定其基準值，并確定這些零件已覆蓋了量具的操作范圍。通常選擇儀器的操作者中的一個人，測量每個零件

次。計算每次測量的零件偏移及零件偏移的均值。在線性圖上，畫出每個偏移和對應基準值的偏移—基準值圖用下面公式計算和畫出最佳擬合線與置信帶。第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐線性的分析畫出“偏移＝0”線，評價該圖，指出特殊原因和線性的可接受性數據分析：

不能推翻原假設。不能推翻原假設。偏移線性第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐線性的分析：舉例一名工廠主管希望對過程采用新測量系統。作為顧客的生產件批準程序的一部分，需要評價測量系統的線性。基于已證明的過程變差，在測量系統操作量程內選擇了5個零件。每個零件經過全尺寸檢驗測量以確定其基準值。然后由領班分別測量每個零件12次。研究中零件是被隨機選擇的。零件基準值123452.004.006.008.0010.00試驗1234567891011122.702.502.402.502.702.302.502.502.402.402.602.405.103.904.205.003.803.903.903.903.904.004.103.805.805.705.905.906.006.106.006.106.406.306.006.107.607.707.807.707.807.807.807.707.807.507.607.709.109.309.509.309.409.509.509.509.609.209.309.40第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐線性的分析：舉例線性圖由圖可見，存在著特殊原因影響了測量系統。基準值為4的數據可能出現了雙峰。即使不考慮基準值為4的數據，作圖分析也清楚地顯示測量系統有線性問題。線性回歸模型的

值指出，利用線性模型對于另外，“偏移＝0”線與置信帶存在著交叉而不是被包含其中。這些數據進行擬合是不適合的。（參照線性回歸的理論，其應大于80％。）第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐重復性、再現性和GRR的分析——極差法快速檢查GRR是否發生了變化。2個評價人和5個零件進行研究。舉例。零件評價人A評價人B極差（A－B）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均極差＝0.35/5＝0.07GRR＝0.07/1.19＝0.0588已知過程標準差＝0.0777％GRR＝100×0.0588/0.0777＝75.5%%GRR為75.5%，遠大于30％，說明此測量系統所測的數據不能用于制作控制圖或計算過程能力指數。該測量系統需要改進。第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐重復性、再現性和GRR的分析——均值-極差法可對測量系統的重復性和再現性進行估計評價。評價人為A，B，C等。零件的號碼從1到n，評價人不能看到零件編號。以隨機順序測量n個零件編制量具重復性和再現性數據收集表作均值-極差圖進行結果分析，完成量具重復性和再現性數據報告表確定分級數第十章測量系統分析10.5測量系統分析的實踐行數評價人/試驗＃零件平均值123456789101A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36220.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.201.99-1.25330.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.212.01-1.314均值5極差6B10.08-0.471.190.01-0.56-0.20.47-0.631.80-1.68720.25-1.220.941.03-1.20.220.550.082.12-1.62830.07-0.681.340.2-1.280.060.83-0.342.19-1.509均值10極差11C10.04-1.3