测量系统分析-偏倚.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,陈瑞泉,*,测量系统研究偏倚,2024/10/26,1,陈瑞泉,什么是偏倚,偏倚是指对相同零件上同一特性的观测的平均值与基准值的差异它是由所有已知或未知的变差来源共同影响的总偏差所造成2024/10/26,2,陈瑞泉,偏倚产生的原因,造成过份偏倚的可能原因有：,计量器具需要校准,计量器具或相关夹具磨损,磨损或损坏的基准，基准出现误差,不适当的校准或使用基准设定,线性误差（譬如测量两个不同的点，零件的内在变差所,造成的线性误差使用了错误的量具,不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术,2024/10/26,3,陈瑞泉,测量错误的特性,（量具或零件）变形,环境变化温度、湿度、振动、清洁的影响,错误的假设，在应用常量上出错,应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）,偏倚产生的原因,2024/10/26,4,陈瑞泉,偏倚的分析程序,偏倚的分析程序,1.1按生产过程所要求的检验项目、内容和检验,规定，从生产过程中选取一个零件作为样品1.2 首先确定所检查零件特性的基准值基准值,应尽可能通过更高一级的计量装置或在工具室、,全尺寸检验设备上确定。

确定的读数应与量具,RR,研究中的评价人的观察平均值（,X,a,、,X,b,、,X,c,）,进行比较2024/10/26,5,陈瑞泉,偏倚的分析程序,1.3如果不可能按上述方法对样件进行测量，可采用下面,的替代方法在工具室或全尺寸检验设备上对零件进行精密测量，确定基准值1.4让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少十次，并记录结果1.5计算读数的平均值平均值与基准值之间的差值为该测量系统的偏倚2024/10/26,6,陈瑞泉,偏倚的分析程序,1.6 计算出偏倚占过程变差的百分率：,偏倚%=100|偏倚|/过程变差,1.7 对偏倚的分析结果应写出书面报告1.8 如果偏倚大于10%，应进行原因分析2024/10/26,7,陈瑞泉,偏倚的分析程序,1.9 偏倚过大的原因可能是：,基准的误差，,零件的磨损；,量具尺寸不对；,测量了错误的特性；,量具没有正确校准；,评价人量具使用不当等1.10 针对具体的原因，采取相应的措施，对测量系统进行改进2024/10/26,8,陈瑞泉,确定偏倚的指南-独立样件法,研究程序,1.选取一个样件，得出一个可追溯到相关标准的参考,值如果不可能，选择一件落在生产测量范围中间的生,产件,，,指定其为偏倚分析的标准样本。

在工具室测量这,个零件,n10,次，并计算出,n,次读数的平均值；把这个平,均值作为基准值2.让一个评价人，以工作状态通常的方法测量这个样件,10次以上3.相对于基准值，将数据画出直方图评审直方图，确,定是否存在特殊原因或出现异常；如果没有，继续分析2024/10/26,9,陈瑞泉,确定偏倚的指南-独立样件法,4.计算该评价人,n,个读数的均值公式如右：,5.计算可重复性标准偏差其中,d,2,*,可以从附录,c,中查,到，,g1，m n,2024/10/26,10,陈瑞泉,确定偏倚的指南-独立样件法,6.确定偏倚的,t,统计量：,偏倚观测测量平均值基准值,其中,r=,重复性,7.如果 0 落在围绕偏倚值1-,置信区间以内，偏倚在,水平是可接受的d2，d2,*,和,v,可以在附录,c,中查到，,g,=1,，m,=n,2024/10/26,11,陈瑞泉,独立样件法 范例,计算结果,基准值=6.00，,=0.05,g=1,d,2,*=3.55,n（m）,平均值,x,标准差,r,/,重复性,标准误差的,平均值,b,测量值,15,6.0067,0.22514,0.05813,t,统计量,df,自由度,显著,t,值,（2尾）查,t,分布分位表,偏倚,95%偏倚置信区间,低值,高值,测量值,0.1153,10.8,2.206,0.0067,-0.12157,0.13497,2024/10/26,12,陈瑞泉,独立样件法 范例,一名制造工程师评价了一个用于过程监控的新测量系统。

测量设备的一项分析证明该测量系统没有线性误差的问题，该工程师只需对测量系统的偏倚进行研究和评价根据过程变差的实际情况，他从测量系统操作范围内选取了一个零件；通过对该零件进行了全尺寸测量确定了它的参考值，然后由主要操作者测量该零件15次2024/10/26,13,陈瑞泉,独立样件法 范例,请计算,基准值=6.00，,=0.05,g=1,d,2,*=3.55,n(m）,平均值,x,标准差,r,/,重复性,标准误差的平均值,b,测量值,15,t,统计量,df,显著,t,值,（2尾）,偏倚,95%偏倚置信区间,低值,高值,测量值,2024/10/26,14,陈瑞泉,独立样件法 范例,2024/10/26,15,陈瑞泉,独立样件法 范例,由于 0 落在偏倚置信度区间内（,-0.12157，,0.13497），则结论是：假设这测量的偏倚是可接受的，即在实际使用时，也将不会带来额外的变差来源附表：,与平均极差的分布有关的数值,t,分布分位数,t,1,-,（,n）,表,自由度=,df=v=n,2024/10/26,16,陈瑞泉,确定偏倚的指南-控制图法,如果用,X&R,图或用,X&,s,图来衡量稳定性，其数据也可以用来进行偏倚的评价。

在偏倚被评价之前，控制图分析应该表明这测量系统处于稳定状态具体程序：,1.取得一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值如果这个样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数的生产零件作为偏倚分析的样本在工具间测量这个零件,n10,次并计算这,n,个数据的均值把这个均值作为“基准值”2024/10/26,17,陈瑞泉,确定偏倚的指南-控制图法,2.将测量的数据相对于基准值画出直方图评审直方图，以专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常如果没有，继续进行分析3.利用测量稳定性的那些数据进行计算从控制图得到,x，,4.,从,x,减去基准值计算出偏倚，,偏倚=,x,基准值,5.用平均极差计算重复性标准偏差,重复性=,R/,d,2,*,（,d,2,*,依据,m,和,g,，,见附录,c）,2024/10/26,18,陈瑞泉,确定偏倚的指南-控制图法,6.确定偏倚的,t,统计量（偏倚的不确定度由,b,给出,）,其中,是,g,和,m,的乘积，,g,代表子组容量，,m,代表子组数量7.如果 0 落在围绕偏倚值的 1-,置信区间内，偏倚在,水平内可被接受2024/10/26,19,陈瑞泉,确定偏倚的指南-控制图法,确定的,水平依赖于敏感度水平，而敏感度水平是用来评价/控制该生产过程并且与产品/生产过程的损失函数（敏感度曲线）相关联。

如果,水平不是用默认值0.05（95%置信度）则必须得到顾客的同意2024/10/26,20,陈瑞泉,控制图法举例,对一个基准值 6.01的零件进行稳定性研究（见,MSA,手册,p72,页图 9），所有样本（20个子组）的 总平均值是 6.021因而计算偏倚值为 0.011使用电子表格和统计软件，研究者产生了数值分析结果见表 4）,因为 0 落在偏倚置信区间（-0.0800，0.1020）内，过程小组可以假设测量偏倚是可以接受的，同时假定实际使用不会导致附加变差源2024/10/26,21,陈瑞泉,控制图法举例,2024/10/26,22,陈瑞泉,偏倚研究的分析,如果偏倚在统计上非 0，寻找以下可能的原因：,标准或基准值误差，检查标准程序,仪器磨损仪器制造尺寸有误,仪器测量了错误的特性,仪器未得到完善的校准，评审校准程序,评价人设备操作不当,仪器修正验算不正确,2024/10/26,23,陈瑞泉,偏倚研究的分析,如果测量系统偏倚非 0，应该可以通过硬件、软件或两项同时调整再校准达到0，如果偏倚不能调整到0，也仍然可以通过改变程序（如用偏倚调整每个读数）使用由于存在评价人较高误差的风险，应该在取得顾客同意后方可使用这种方法。

2024/10/26,24,陈瑞泉,。