测量系统分析课件.ppt

1、LOGO测测量系量系统统分析分析YOUR SITE HERE1.介绍测量系统分析介绍测量系统分析2.测量分析系统基本概念测量分析系统基本概念3.测量系统分析应用测量系统分析应用4.测量系统判定标准测量系统判定标准目目 录录YOUR SITE HEREp 测量系统 是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，给具体事物（实体是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，给具体事物（实体或系统）赋值的过程。或系统）赋值的过程。测量系统分析测量系统分析人设备材料方法环境输入测量过程输出数据YOUR SITE HEREp 测量系统分析 所谓测量系统分析，是指用统计学的方法来了解测量系统中各个波动的来源，

2、并分析它们对测量结果的影响，最后给出测量系统能否合乎使用要求。p 测量系统必须具备的主要特征 1、准确性：偏离标准值的程度，常由偏倚来表征 2、精确性：数据的波动程度，常由波动来表征测量系统分析测量系统分析准确但不精确准确但不精确 精确但不准确精确但不准确既不准确也不精确既不准确也不精确既准确又精确既准确又精确 YOUR SITE HERE测量系统分析基本概念测量系统分析基本概念p分辨力（分辨力（Resolution）p准确度（位置）准确度（位置）偏倚（Bias）线性（Linearty）稳定性（Stabilty）p精确度（变差）精确度（变差）重复性（Repeatability）再现性（Repr

3、oducity）YOUR SITE HERE测量仪器分辨力测量仪器分辨力测量仪器分辨力：可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位的能力，测可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位的能力，测量系统的分辨率不够高，就无法正确识别过程的波动，因而影响量系统的分辨率不够高，就无法正确识别过程的波动，因而影响对对测量结测量结果的定量描述。果的定量描述。1 2 3 1 2 3 A B因为上面刻度的分辨率比两个因为上面刻度的分辨率比两个被测对象之间的差异要大，两被测对象之间的差异要大，两个被测对象将出现相同的测量个被测对象将出现相同的测量结果，分辨力为结果，分辨力为0.1。第二个刻度的分辨率比两个被第二个刻度的

4、分辨率比两个被测对象之间的差异要小，被测测对象之间的差异要小，被测对象将产生不同的测量结果，对象将产生不同的测量结果，分辨力为分辨力为0.01。A=2.25B=2.00A=2.0B=2.0 A B测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的10%10%。YOUR SITE HERE准确性准确性测量的准确性（又称为偏倚）是测量所得的平均值与真实值测量的准确性（又称为偏倚）是测量所得的平均值与真实值的差别。的差别。观测平均值基准值偏倚YOUR SITE HERE 稳定性（Stability）指在测量系统的计量特性随着时间保持恒定的能力。我们可以运用控

5、制图（SPC）来分析和确认测量系统的稳定性。稳定性稳定性YOUR SITE HERE精确性精确性精确性：精确性：通常用来描述在测量范围内重复测量的预期变差。通常用来描述在测量范围内重复测量的预期变差。重复性重复性变差由量具本身造成变差由量具本身造成再现性再现性变差由测量者的技巧造成变差由测量者的技巧造成 两两 个个 组组 成成 部部 分分2Re2Re2&).(ityproducibilypeatabilitRRSystemMeas测量系统测量系统重复性重复性再现性再现性YOUR SITE HERE精确性精确性重复性重复性q在相同条件下，重复检查同一物体，产生相同结果的量具在相同条件下，重复检查

6、同一物体，产生相同结果的量具的能力。的能力。q重复性波动主要是反映量具本身的波动，属于系统内误差。重复性波动主要是反映量具本身的波动，属于系统内误差。q在相同条件下，对同一物体进行重复测量所得的变差：在相同条件下，对同一物体进行重复测量所得的变差：同一测量者同一测量者同样的测量设备同样的测量设备同样的被测件同样的被测件同样的环境条件同样的环境条件YOUR SITE HERE精确性精确性再现性再现性q在不同的条件下测量同一物体得到相同结果的能力。在不同的条件下测量同一物体得到相同结果的能力。q再现性波动主要是反映不同操作者在测量过程中所产再现性波动主要是反映不同操作者在测量过程中所产生的波动，属

7、于系统间误差。生的波动，属于系统间误差。q不同条件下测量结果的变差：不同条件下测量结果的变差：不同的测量者或者不同的测量设备（测量者和测不同的测量者或者不同的测量设备（测量者和测量设备只能有一样不同）量设备只能有一样不同）同样的被测件同样的被测件同样的环境条件同样的环境条件YOUR SITE HERE测量系统的变差源的构成总误差总误差:TV量具量具误差误差:EV操作者操作者误差误差:AV部件部件与与部件部件之间的差异之间的差异:PV量具量具和和操作者操作者得到的测量系得到的测量系统误差差统误差差:RR重复性与再现性重复性与再现性（重复性波动）（重复性波动）（再现性波动）（再现性波动）其中，22

8、2=R)(RAVEV2222)()()()(EVAVPVTVYOUR SITE HERE重复性与再现性重复性与再现性量具的重复性及再现性分析（Gage R&R）是识别由测量系统引起的测量变差的方法.量具变差量具变差操作者变差操作者变差操作者操作者操作者操作者*部件部件测量变差测量变差总变差总变差测量变差测量变差由未知因素引起由未知因素引起的变差的变差 过程变差过程变差(再现性再现性)（重复性）（重复性）2 总2 过程 2 测量2 测量2 重复性 2 再现性YOUR SITE HERE连续数据测量系统分析连续数据测量系统分析q23个测量者q1015个被测对象q每一个测量者应测量所有被测对象2-3

9、次q使用代表整个过程偏差的被测对象q随机取样是非常重要的被测对象被测对象测量者测量者测量次数测量次数2 21 12 23 31 12 210101 12 21 1.YOUR SITE HEREMinitab Gage R&R 数据矩阵数据矩阵v10个样品，个样品，3个操作人员，每个操作人员对每个样个操作人员，每个操作人员对每个样品测量品测量2次次v我们希望建立一个包含下列内容的我们希望建立一个包含下列内容的 Minitab文件文件n样本（或部件）样本（或部件）n操作员操作员n试验试验n测量数据测量数据v使用使用 过程，建立一个具有正过程，建立一个具有正确的样本确的样本/操作员操作员/试验组合的

10、表格试验组合的表格YOUR SITE HERE产生模板化数据产生模板化数据YOUR SITE HERE产生模板化数据产生模板化数据YOUR SITE HERE产生模板化数据产生模板化数据YOUR SITE HERE产生模板化数据产生模板化数据在第在第1次试验中操作员次试验中操作员1对样本对样本6的测量。的测量。YOUR SITE HEREv 你可以更改操作员值为实际人名，并且使用一个编码过你可以更改操作员值为实际人名，并且使用一个编码过程来进行分析程来进行分析编码变量编码变量YOUR SITE HERE编码变量编码变量YOUR SITE HEREv 在开始研究前，确定你有正确的操作员及样本信息

11、在开始研究前，确定你有正确的操作员及样本信息v 我们使用交叉分组表（我们使用交叉分组表（Cross Tabulation）来做这个工作）来做这个工作 最后的检查最后的检查.YOUR SITE HERE汇总统计量:试验,操作员 行:试验 列:操作员 李四 王五 张三 全部1 10 10 10 302 10 10 10 30全部 20 20 20 60单元格内容:计数在所有组合中，我们在所有组合中，我们希望单元数量相等希望单元数量相等在进行工作之前，表格应该包括相等数量的所有操作员及所有部件交叉分组表（交叉分组表（Cross Tabulation）YOUR SITE HEREGage R&R 范例

12、范例v 我们使用我们使用 Minitab来分析一些数据来分析一些数据v 打开文件打开文件 DM A中的工作表中的工作表 v 我们将使用我们将使用Minitab的的 Gage R&R 研究研究(交叉的交叉的)功能功能YOUR SITE HEREMinitab Gage R&R 研究研究(交叉的交叉的)YOUR SITE HEREMinitab 输出输出YOUR SITE HERE贡献百分比：贡献百分比：(方差分量贡献率方差分量贡献率)1可接受；可接受；9不可接受。不可接受。调查百分比：调查百分比：(%研究变异研究变异(%SV)10%可以接受；可以接受；30%不可接受。不可接受。容差百分比：容差百

13、分比：(%公差公差(SV/Toler)10可接受；可接受；30不可接受。不可接受。Number of Distinct Categories:差别类数目：差别类数目：5 5可接受可接受连续数据测量系统分析判断标准连续数据测量系统分析判断标准连续数据测量系统分析连续数据测量系统分析差别类数目差别类数目=x 1.41 part-to-part gageYOUR SITE HERE方差分量贡献率方差分量贡献率%1000.04160190.0044375%67.10贡献百分比：贡献百分比：(方差分量贡献率方差分量贡献率)1可接受；可接受；9不可接受。不可接受。不可接受不可接受YOUR SITE HER

14、E%研究变异研究变异(%SV)调查百分比：调查百分比：(%研究变异研究变异(%SV)10%可以接受；可以接受；30%不可接受。不可接受。%1000.2039650.066615%66.32不可接受不可接受YOUR SITE HERE%公差公差(SV/Toler)容差百分比：容差百分比：(%公差公差(SV/Toler)10可接受；可接受；30不可接受。不可接受。%1000.50.39969%94.79不可接受不可接受YOUR SITE HERE可区分的类别数可区分的类别数%1000.0666150.1927814不可接受不可接受Number of Distinct Categories:差别类数

15、目：差别类数目：5 5可接受可接受41.1gagepart-to-part 差别类数目YOUR SITE HERE图表输出图表输出部件间再现性重复量具 R&R2001000百百 分分 比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样 本本 极极 差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样 本本 均均 值值_X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123109876543211.000.750.50S Sa am mp pl le e3211.000.750.50O Op pe er ra at to or r10 9 8 7 6

16、 5 4 3 2 11.000.750.50S Sa am mp pl le e平平 均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me en nt t S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at t

17、o or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)YOUR SITE HERE 我们想看到在 X 图中变异在控制限的外面 这显示的是部品-部品的变异 如果没有超限点,你很可能没能获得生产中覆盖正常范围的样本 部件间再现性重复量具 R&R2001000百百分分比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样本本极极差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样本本均均值值_X=0.8075UCL=0.8796L

18、CL=0.7354123109876543211.000.750.50S S a a m m p p l l e e3211.000.750.50O O p p e e r r a a t t o o r r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S S a a m m p p l l e e平平均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as

19、su ur re em me en nt t h h S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)XbarXbar控制图：如果没有点超控制线控制图：如果没有点超控制线有可能是测量系统不能分辨样本间差异；有可能是测量系统不能分辨样本间差异；有可能是样本取得

20、不好，没有覆盖流程的正常范围。有可能是样本取得不好，没有覆盖流程的正常范围。Gage R&R X/R 图图YOUR SITE HEREv如果每个操作员的平均值不同，如果每个操作员的平均值不同，再现性再现性是可疑的是可疑的 v我们要求更多的平均值落在控制限外部，但所有的操我们要求更多的平均值落在控制限外部，但所有的操作员是一致的作员是一致的 -这预示着更多的部品这预示着更多的部品-部品变异，正是我们所要求的部品变异，正是我们所要求的 v我们想看到图上多数点落在控制限外部我们想看到图上多数点落在控制限外部 -如果如此，而且如果如此，而且R-图受控，那么我们能决定由测量系统占有的流程图受控，那么我们

21、能决定由测量系统占有的流程变异百分数。变异百分数。X-Chart 指标指标YOUR SITE HERERange图应该显示一个受控过程。如果有一点落在UCL上方,操作员在进行一致的测量时将会有问题。Range图可以帮助识别不足的分辨率我们需要在控制范围内至少有5个可能值部件间再现性重复量具 R&R2001000百百 分分 比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样 本本 极极 差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样 本本 均均 值值_X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123109876543211.000.750

22、.50S S a a m m p p l l e e3211.000.750.50O O p p e e r r a a t t o o r r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S S a a m m p p l l e e平平 均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me en nt t h h S Sa

23、 am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)Gage R&R X/R 图图R R控制图：只要未超控制线都是可以接受的，但是控制图：只要未超控制线都是可以接受的，但是 如果所有的点都为如果所有的点都为0 0，那就需要鉴别测量系统的分辨率是否有问题；，那就需要鉴别测

24、量系统的分辨率是否有问题；如果有某个测量者有较多如果有某个测量者有较多R R点超出控制点，有可能是操作者不熟练导致测点超出控制点，有可能是操作者不熟练导致测量不稳定；量不稳定；如果三个人都有点超出控制线，则有可能如果三个人都有点超出控制线，则有可能SOPSOP编写有问题，不够细致。编写有问题，不够细致。YOUR SITE HEREv可疑的不适当的分辨率的特征可疑的不适当的分辨率的特征 -R-图在控制限内有少于图在控制限内有少于5个独立分类水平个独立分类水平 -5 或更多的分类水平，但多于或更多的分类水平，但多于1/4的值为的值为0 v如果如果R-图显示非受控情况，图显示非受控情况，重复性重复性

25、值得怀疑值得怀疑 v如果一个操作员的极差非受控，而其他操作员受如果一个操作员的极差非受控，而其他操作员受控，那么这个方法值得怀疑控，那么这个方法值得怀疑 v如果所有的操作员的极差都非受控，那么系统对如果所有的操作员的极差都非受控，那么系统对操作员的技术将变得敏感操作员的技术将变得敏感 R-Chart 指标指标YOUR SITE HERE部件间再现性重复量具 R&R2001000百百 分分 比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样 本本 极极 差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样 本本 均均 值值_X=0.8075UCL=0.879

26、6LCL=0.7354123109876543211.000.750.50S Sa am mp pl le e3211.000.750.50O Op pe er ra at to or r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S Sa am mp pl le e平平 均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me

27、 en nt t h h S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)我们期望所有线条都遵循相同模式，而且它们之间都相互平行显著的交互作用由两个操作员之间的交叉线来显示 我们期望看到部件的平均值有明显差异可以用来区分不同部件操作员操作员-部件交互作用图部

28、件交互作用图 YOUR SITE HERE部件间再现性重复量具 R&R2001000百百分分比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样本本极极差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样本本均均值值_X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123109876543211.000.750.50S S a a m m p p l l e e3211.000.750.50O O p p e e r r a a t t o o r r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S S a a m m p p l

29、l e e平平均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me en nt t h h S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e

30、 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)以前讨论的数据图表表示 我们要求测量仪器 R&R 部分越小越好，以使部品-部品部分尽可能的大变异的构成变异的构成YOUR SITE HEREBy Operator图显示总体平均值及每个操作员数据的离散趋势我们希望所有操作员的分组都相似，表现为一条较平缓的线穿过操作员的平均值部件间再现性重复量具 R&R2001000百百分分比比%贡献%研究变异%公差0.100.050.00样样本本极极差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.

31、50样样本本均均值值_X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123109876543211.000.750.50S S a a m m p p l l e e3211.000.750.50O O p p e e r r a a t t o o r r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S S a a m m p p l l e e平平均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op p

32、e er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me en nt t h h S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R R (方方差差分分析析)YOUR SITE HERE部件间再现性重复量具 R&R2001000百百分分比比%贡献%研究变

33、异%公差0.100.050.00样样本本极极差差_R=0.0383UCL=0.1252LCL=01231.000.750.50样样本本均均值值_X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123109876543211.000.750.50S S a a m m p p l l e e3211.000.750.50O O p p e e r r a a t t o o r r10 9 8 7 6 5 4 3 2 11.000.750.50S S a a m m p p l l e e平平均均123Operator量具名称:研究日期:报表人:公差:其他:变变异异分分量量R R 控控制

34、制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 O Op pe er ra at to or r）M Me ea as su ur re em me en nt t h h S Sa am mp pl le eM Me ea as su ur re em me en nt t h h O Op pe er ra at to or r O Op pe er ra at to or r 乘乘 S Sa am mp pl le e 交交互互作作用用M Me ea as su ur re em me en nt t 的的量量具具 R R&R

35、 R (方方差差分分析析)图中显示了总体平均值（蓝圈）每个样本的离散趋势我们希望看到每个部件离散趋势最小，但样本之间存在变异(均值移动)按按 PartYOUR SITE HEREYOUR SITE HEREYOUR SITE HERE图中显示了每个操作员对图中显示了每个操作员对10个部件的两次测量。个部件的两次测量。我们希望看到每个操作员的测量结果及操作员之间的测量结果具有一致我们希望看到每个操作员的测量结果及操作员之间的测量结果具有一致性。性。YOUR SITE HERE红红黄黄绿绿%R&R 贡献比在统计上比贡献比在统计上比%Study Var更正确更正确后者基于标准偏差后者基于标准偏差,它

36、不太准确它不太准确 无论你应用了何种度量尺度，只要你遵守了此表，你将获得成功无论你应用了何种度量尺度，只要你遵守了此表，你将获得成功10%2%1030%30%8%P/T比%Study Var10%5%R&R 贡献比(方差比)明显分类数(分类指数)YOUR SITE HERE%研究变异(%SV)%公差(SV/Toler)方差分量贡献率（of VarComp）可区分的类别数%Study Var（P/TV）%Tolerance（P/T）%Contribution（R&R）Number Of Distinct CategoriesMinitab nameCommon nameMinitab 使用与一般

37、用法不同的指标名称使用与一般用法不同的指标名称YOUR SITE HERE测测量工具量工具变变差差操作者操作者变变差差-较差的校验.-工具磨损.-显示器太松或太紧.-量具没有被正确放置.-工具的分辨力不够.-量具不能测量小数点-操作者的测量偏倚.-不充分的测量培训.-测量方法是错的.-数据设置是错的.-错的量具操作.-读取测量刻度有偏倚.测量变差的原因测量变差的原因YOUR SITE HERE1.1.如何消除量具变差如何消除量具变差-进行校验.-用改进过的工具取代目前的量具-用其他的量具.-修理量具.-确认所有的操作者使用了相同的量具.-改进目前的工具.2.2.如何消除操作者变差如何消除操作者

38、变差-改进流程.-确认所有的操作者使用了同样类型的测量工具.-小组讨论操作者偏倚，测量方法-培训操作者并调查测量流程消除测量变差消除测量变差YOUR SITE HEREv测量系统对于流程改善活动开始之前的分析很重要测量系统对于流程改善活动开始之前的分析很重要v在挑选样本时要小心在挑选样本时要小心-注意正确的分组及样本量需求注意正确的分组及样本量需求v分析测量系统对操作员、部件及试验的影响分析测量系统对操作员、部件及试验的影响v确定测量仪器系统具有足够的分辨率用来确定测量属性确定测量仪器系统具有足够的分辨率用来确定测量属性的不同级别的不同级别v始终要有一个始终要有一个 GR&R 报告来记录发现、方法及改善机报告来记录发现、方法及改善机会会v总变异包括测量误差总变异包括测量误差-尽量将测量仪器系统中的可控尽量将测量仪器系统中的可控错误最小化错误最小化LOGOThank You!LOGO