测量系统分析系统MSA

1,测量系统分析,2,课程内容,基础术语说明 测量过程 测量系统变异性的影响 对决策、产品、过程的影响 测量战略和策划 量具来源选择过程 测量系统开发检查表的建议要素 测量问题 测量不确定度和MSA 选择制定试验程序 测量系统研究准备,3,课程内容,计量型分析 稳定性分析 偏倚分析 偏倚分析控制图法 线性指南 确定重复性和再现性的指南 计数型分析 风险分析法 解析法 复杂或非重复的测量系统的实践 通过多次读数减少变差,4,术语,首先我们必须先充份的了解各项MSA的术语，如此才能充份的体认到各项的要求。,5,准确度,观测值和可接受的基准值之间同意的接近程度。,6,方差分析,一种经常用于试验设计(DOE)中统计方法(ANOVA)，用于分析多组的计量型数据以便比较方法和分析变异源。,7,可视分辨率,测量仪器最小增量的大小叫可视分辨率。该数值通常以文字形式(如广告中)来划分测量仪器的分级。数据的分级可通过把该增量的大小划分为预期的过程分布范围(6)来确定。 注：显示或报告的位数不一定表示仪器的分办率。例如，零件的测量值为29.075,29.080,29.095等，记录为5位数。然而，该仪器的分辨率为0.005而不是0.001。,8,评价人变差,在一个稳定环境中应用相同的测量仪器和方法，不同评价人(操作者)对相同零件(被测体)的测量平均值之间的变差。评价人变差(AV)是一种由于操作者使用相同测量系统的技巧和技能产生的差别造成的普通原因测量系统变差(误差源)。评价人变差通常被假定为与测量系统有关的”再现性误差”，但这并不总是正确的(见再现性)。,9,偏倚,测量的观测平均值(在可重复性条件下的一组试验)和基准值之间的差值。传统上称为准确度。偏倚是在测量系统操作范围内对一个点的评值和表达。,10,校准,在规定的条件下，建立测量装置和已知基准值和不确定度的可溯源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较测量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。,11,校准周期,两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量装置的校准参数被认定为有效的。,12,能力,以测量系统短期评定为基础的一种测量误差的合成变差(随机的和系统的)估计。,13,置信区间,期望包括一个参数的真值的值的范围(在希望的概率情况下叫置信水平)。,14,控制图,一种按时间顺序以样本测量为基础的过程特性图形，(这种图形)用于显示过程行为，识别过程差的形式，评价稳定性并指示过程方向。,15,数据,一组条件下观察结果的集合，既可以是连续的(一个量值和测量单位)又可以是离散的(属性数据或计数数据如成功失败、好坏、过不通过等统计数据)。,16,设计的试验,一种包含一系列试验统计分析的有计划的研究，在试验中，有目的地改变过程因子并观察结果，以便确定过程变量之间的联系并改进过程。,17,分辨力,(别名)又称最小可读单位，分辨力是测量分辨率、刻度限值或测量装置和标准的最小可探测单位。它是量具设计的一个固有特性，并作为测量或分级的单位被报告。数据分级数通常称为”分辨力比率”，因为它描述了给定的观察过程变差能可靠地划分为多少级。,18,明显的数据分级,能通过测量系统有效分辨率和特定应用下被观察过程的零件变差可靠地区分开的数据分级或分类，见ndc。,19,有效分辨率,考虑整个测量系统变差时的数据分级大小叫有效辨率。基于测量系统变差的置信区间长度来确定该等级的大小。通过把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据分级数ndc。对于有效分辨率，该ndc的标准(在97%置信水平)估计为1.41(PV/GRR)。,20,F比,在选定的置信水平上，用于评估随机发生概率的一系列数据的组间均方误差与组内均方误差之间的数学比率的统计表达。,21,量具R&R,一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。,22,直方图,分组数据的频率的一种图形表示(条形图)，用来提供数据分布的直观评价。,23,受控,只表现出随机、普通原因变差的过程的状态(与无序、可指定的或特殊原因变差相反)。只有随机变差的过程操作是统计稳定的。,24,独立,一个事件或变量的发生对另一个事件或变量发生的概率没有影响。,25,独立和相同的分布,通常叫”IID”。一组同质的数据，这些数据相互独立并随机分布于一个普通分布之中。,26,交互作用,源于两个或多个重要变量的合成影响或结果，评价人和零件之间具有不可附加性。评价人差别依赖于被测零件。,27,线性,测量系统预期操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说，线性表示操作范围内多个和独立的偏倚误差值的相关性。,28,长期能力,对某个过程长时间内表现的子组内变差的统计量度。它不同于性能，因为它不包括子组间的变差。,29,被测体,在规定条件下被测量的特殊数量或对象，对于测量应用一个定义的系列规范。,30,测量系统,用于量化一个测量单位或确定被测特性性质的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境、和条件的集合； 用来获得测量的整个过程。,31,测量系统误差,用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。,32,计量学,测量的科学。,33,NDC,分级数 1.41(PV/GRR),34,不可重复性,由于被测体的动态性质决定的对相同样本或部件重复测量的不可能性。,35,不受控,表现出混乱、可指定的或特殊原因变差的过程的状态。不受控的过程即统计不稳定。,36,零件变差,与测量系统分析有关，对一个稳定过程零件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时间的变差。,37,性能,以测量系统长期评价为基础的测量误差(容量、范围和时间)的分辨力、敏感性和重复性的净效果。在一些组织中，精密度和重复性具有互换性。事实上，精密度最经常用于描述测量范围内的预期重复测量变差，这个范围可以是容量和时间。通常建议使用此术语”精度”更具有描述性的分术语。,38,概率,以已收集数据的特定分布为基础，描述特定事件发生机会的一种估计(用比例或分数)。概率估计值范围从0(不可能事件)到1(必然事件)。一组条件或原因共同作用产生某种结果。,39,过程控制,一种运行状态，将测量目的和决定准则应用于实时生产以评估过程稳定性和测量体或评估自然过程变差的性质。测量结果显示过程或者是稳定和”受控”，或者是”不受控”。,40,产品控制,一种运行状态，将测量目的和决定准则应用于评价特性符合某规范。测量结果显示过程或者是”在公差内”或者是”在公差外”。,41,基准值,被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比较的基准或标准样本。 一个基于科学原理的理论值或确定值。 一个基于某国家或国际组织的指定值。 一个基于科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值。 对于具体用途，采用接受的参考方法获得一个同意值。 该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时是按惯例被接受。,42,基准值,注：与基准值同义使用的其它术语 已接受的基准值 已接受值 惯用值 惯用真供 指定值 最佳估计值 标准值 标准测量,43,回归分析,两个或多个变量之间关系的统计研究。确定两个或多个变量间数学关系的一种计算。,44,重复性,在确定的测量条件下，来源于连续试验的普通原因随机变差。通差指设备变差(EV)，尽管这是一个误导。当测量条件固定和已定义时，即确定零件、仪器标准、方法、操作者、环境和假设条件时，适合重复性的最佳术语为系统内变差。除了设备内变差，重复性也包括在特定测量误差模型下条件下的所有内部变差。,45,可重复的,对相同样件或部件进行重复测量的能力，被测体或测量环境没有明显的物理变化。,46,重复,重复性(相同的)条件下的多次实验。,47,再现性,测量过程中由于正常条件改变所产生的测量均值的变差。一般来说，它被定义为在一个稳定环境下，应用相同的测量仪器和方法，相同零件(被测体)不同评价人(操作者)之间测量值均值的变差。这种情况对受操作者技能影响的手动仪器常常是正确的，然而，对于操作者不是主要变差源的测量过程(如自动系统)则是不正确的。由于这个原因，再现性指的是测量系统之间和测量条件之间的均值变差。,48,分辨率,可用作测量分辨率或有效分辨率。测量系统探测并如实显示被测特性微小变化的能力。,49,散点图,数据X-Y坐标图，用于评估两个变量之间的关系。,50,敏感性,导致一个测量装置产生可探测(可辨别)输出信号的最小输入信号。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固有量具的设计与质量、服务期内维护和操作条件确定的。敏感性是用测量单位报告的。,51,显著水平,被选择用来测试随机输出概率的一个统计水平，也同风险有关，表示为风险，代表一个决定出错的概率。,52,稳定性,既指测量过程的统计稳性又指随时间变化的测量稳定性。两者对测量系统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测的、潜在的测量过程，该过程在普通原因变差(受授)条件下运行。测量稳定性(别名漂移)代表测量系统在运行周期(时间)内对测量标准或基准的必要的符合程度。,53,容差(公差),为了维持配合、形式和功能，与标准值或公称值相比允许的偏差。,54,不确定度,同测量结果有关的一个参数，代表数值的分散性。此数值归结于被测体(VIM)是合理的。在给定的置信水平内，对一个测量结果的指定范围描述，限值期望包含真实测量结果。不确定度是一个测量可靠性的量化表述。,55,单峰,具有一种模式的一组邻近的数据。,56,溯源性,在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念，溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。 溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是”测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确度的不间断的比较链相联系。,57,溯源示例,夹量具,千分尺,CMM,量块,激光干涉仪,引用量具量块比测,波长标准,干涉比测器,58,真值,测量过程的目标是零件的”真”值，希望任何单独读数都尽可能地接近这一读值(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。然而，通过使用一个基于被很好地规定了特性僺作定义的”基准”值，使用较高级别分辨率的测量系统的结果，且可溯源到NIST，可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代，这些术语通常互换使用。,59,理想的测量系统,理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。,60,IDEAL MEASUREMENT SYSTEM,真值,真值,61,一致性,一致性是随时间得到测量变差的区别。它也可以看成重复性随时间的变化。 影响一致性的因素是变差的特殊原因，如： 零件的温度 电子设备的预热要求 设备的磨损,62,均匀性,均匀性是量具在整个工作量程内变差的区别。它也可被认为是重复性在量程上的均一性(同一性)。 影响均匀性的因素包括： 夹紧装置对不同定位只接受较小较大尺寸。 刻度的可读性不好 读数视差,63,测量不确定度,不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量，不确定度是测量可靠度的定量表达。这个概念的一个简单的表达是： 真测量值=观测到的测量(结果)±U U是一个被测量对象和测量结果的”扩大不确定度”术语。扩展不确定度是测量过程中合成标准误差Uc，或合成误差的标准偏差(随机的和系统的)乘以一个代表所希望的置信范围中的正态分布的分布系数(K)。正态分布经常在测量系统中用作一个原理性的假设。ISO/IEC确定了足以代表正态分布的95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2， U=KUc。,64,测量不确定度,合成标准误差Uc包括了在测量过程中变差的所有重要组成部份。在大多数情况下，按着本手册完成的测量系统分析的方法可以用来定量确定测量不确定度