1、2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,1,测量系统分析 参考手册 第三版,Measurement System Analysis,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,2,课程目标,到本课程结束时，参加者应能： 1.熟练掌握MSA常用的术语和概念; 2.能独立进行常用的计量型MSA的方法; 3.能独立进行常用的计数型MSA的方法; 4.能掌握复杂系统的MSA的分析方法; 5.具备一定的MSA独立学习提高的基础和能力.,2019/8/11,Measureme
2、nt System Analysis - third Edition,3,MSA第三版快速指南 Third Edition Fast Guide,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,4,课程目录,第一章 通用测量系统指南 第一章 第一节 引言、目的和术语第二节 测量过程第三节 测量战略和策划第四节 测量资源的开发第五节 测量问题第六节 测量不确定度第七节 测量问题分析 第二章 测量系统评定的通用概念第一节 引言第二节 选择/制定试验程序第三节 测量系统研究的准备第四节 结果分析 第三章 简单测量系统推荐的实践第一节 试验程
3、序实例,第二节 计量型测量系统研究第三节 计数型测量系统研究 第四章 复杂测量系统实践第一节 复杂的或非重复的测量系统的实践第二节 稳定性研究第三节 变异性研究 第五章 其他测量概念第一节 量化过渡的零件内变差的影响第二节 均值极差附加处理第三节 量具性能曲线第四节 通过多次读数减少变差第五节 GRR的合并标准偏差法,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,5,第一章 通用测量系统指南,第一节 引言、目的和术语,Catalog 一、目的 二、引言 三、测量数据的质量 四、术语 五、术语总结 六、标准和可溯源,2019/8/11
4、,Measurement System Analysis - third Edition,6,一、目的（主要关注的是每个零件能重复读数的测量系统）；测量系统分析的目的是确定所使用的数据是否可靠? 测量系统分析还可以： 评估新的测量仪器 将两种不同的测量方法进行比较 对可能存在问题的测量方法进行评估 确定并解决测量系统误差问题,第一节 引言、目的和术语,第一章 通用测量系统指南,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,7,二、引言 1、测量数据的作用： 过程调整的依据； 可用来研究多个变量之间的相互关系； 2、数据发挥作用的前提
5、： 数据的质量。 三、测量数据的质量 1、测量数据的质量取决于处于稳定条件下进行的测量系统中，多次测量的统计特性，如：可利用结果和真值之间的距离统计特性确定， 判断数据质量的好坏：,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,8,2、表征数据质量的最通用的统计特征是测量系统的偏倚和变差。 偏倚指数据值相对于真值的位置； 3、数据的低质量变差指数据的分布宽度。 通常是由测量系统内多因素交互作用产生的变差太大引起。 故测量系统的管理重点在监视和控制变差。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/1
6、1,Measurement System Analysis - third Edition,9,四、术语 什么是测量？ 赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系，赋值过程定义为测量过程；所赋的值称为测量值； 为什么我们需要测量数据？ 我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。 我接受这件产品吗？ 过程是很好，还是需要进行调整？ 我们对测量数据有什么期望？ 准确性：数据必须告诉我们真相！ 重复性：重复测量必须产生同样的结果！ 再现性：结果不应该受检验员的影响。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,10
7、,什么是测量仪器？任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置，包括通过/不通过的装置；什么是检验员（或者鉴定人）？ 使用测量仪器进行测量的个人或装置 测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估其所用的仪器、量具、标准、操作方法、夹具、软件人员、环境和假设的集合；也就是说用来获得测量结果的整个过程。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,11,一个测量过程可以看作一个制造过程，它产生数据作为输出，这样可以利用SPC中所有概念、原理和工具。 五、术语总结： （省略，见第一章第五
8、节） 1、标准：接收的准则；用于比较可接收的值；参考值。 2、基本设备： 分辨力、可读性、分辨率（一个仪器测量或输出的最小刻度单位） 有效分辨率（通常被描述为一种测量单元） 基准值（某一物品可接收数的值，常用来替代真值使用,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,12,3、位置变差： 准确度 偏倚 稳定性（漂移） 线性 4、宽度变差： 精密度 重复性 再现性 GRR或量具R&R,第一章 第一节目的、引言和术语,测量系统能力 测量系统性能 灵敏度 一致性 均一性（重复性的同义词） 5、系统变差：测
9、量系统可具特征 能力 性能 不确定度,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,13,准确度(Accuracy),准确度(Accuracy) 测量的平均值是否与真值吻合? 真值(True Value): 理论上正确的值 国际度量衡标准 偏倚（Bias) 测量值的均值与真值的距离 测量系统持续地偏离目标 系统错误,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,14,六、标准和可溯源性 1、NIST: 国家标准和技术研究院； 是美国的主要国家测量研究院NMI； 在美国商务
10、部领导下提供服务； NIST的前称是国际标准局NSB是美国最高水平权力机构； NIST的主要责任是提供测量服务和负责测量标准，帮助美国工业进行可溯源的测量，主要是精密测量工业。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,15,2、测量研究院： 大多工业化国家都有自己的NMI和与NIST相近的机构，美国NIST和其他国家NMI通过多边认可协议MRAs进行实验室的对比，确保他们的测量相同； 但这些NMI能力不同，并不是所有测量都是定期进行对比，故存在差异； 所以了解不同国家的测量是否是溯源的或是怎样溯
11、源的是很重要的。 3、溯源性： 在商品和服务的贸易中是很重要的，有溯源性的结果更易被接受，可以减少重复试验、拒收好产品接受坏产品。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,16,溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语VIM中的解释是：测量的特性或标准值，此标准是规定的标准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。 典型的溯源性是可返回到NMI，但在工业界通常可能是返回到一致同意的基准值或供需双方认同的标准，故最终测量可溯源到满足顾客需求是很关键的，且随着技术的发展和工
12、业中精密测量系统的使用，在哪里溯源以及怎样溯源的定义是一个不断发展的概念。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,17,第一章 第一节目的、引言和术语,国家标准应用标准工作标准生产量具,波长标准 干涉比测仪激光干涉仪 引用量具量块/比测CMM 量块夹量具 千分尺,图：长度测量溯源性链的实例,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,18,NMI与不同的国家实验室、量具供应商、精密制造公司等紧密合作，以确保他们的参考标准正确校准，
13、并溯源到由NMI用有的标准；上述机构可为其服务对象提供校准和测量服务，这种连接或比较最终达到工厂，通过这种不间断的测量链又连接返回到NMI的测量称为可溯源到NIST。使用认可的商业/独立的实验室进行校准和测量是可以被接受的，但要求其提供认可的资格和业务范围的证明。,第一章 第一节目的、引言和术语,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,19,第一章 通用测量系统指南,第二节 测量过程,Catalog 一、测量过程模式 二、测量系统的统计特性 三、变差源 四、测量系统变异性的影响 五、对决策的影响 六、对产品的影响 七、对过程的
14、影响 八、新过程的接受 九、过程设定/控制（漏斗试验）,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,20,为了有效控制任何过程变差，需要了解： 过程应该做什么？ 什么能导致错误？ 过程在做什么？ 往往要达到上述目的，应用FMEA、Control Plan等技术，并通过对过程参数和产品特性的监测过程来实现。下面介绍测量过程的原理模型：,第一章 第二节 测量过程,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,21,输入,操 作,通用过程,输出,需要控制的过程,测量,分析,决
15、定,测量过程,图：测量过程模式,所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。,一、测量过程模式,第一章 第二节 测量过程,测量值,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,22,第一章 第二节 测量过程,上述模型告诉我们：提供好的测量设备、清楚定义操作方法和标准、正确使用操作测量设备、正确分析解释测量结果、提供培训和支持、合理地使用适当的测量系统分析技术都是非常重要的事情。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,23,第一章 第二节 测量过程,二、测量系统的统计
16、特性： 1、理想的测量系统是只产生真值的结果，它应具有零方差、零偏倚和错误分类零概率的统计特性，但这种理想的测量系统几乎是不存在的； 2、一个测量系统的质量经常用多次测量数据的统计特性来确定。 3、在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中不一定是最重要的。如CMM最重要的统计特性是小的偏倚和方差，它用来分析制造过程十分有用，但用它来区分好的和坏的产品时是不能够被接受的。故测量系统的其它因素会产生额外的变差来源。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,24,4、管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的统计特性，也有责任确保用
17、哪些统计特性作为选择一个测量系统的依据。为达到以上目的，需要有关统计特性的可操作的定义，,第一章 第二节 测量过程,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,25,第一章 第二节 测量过程,以及测量他们的可接受方法，尽管每一个测量系统可能被要求有不同的统计特性，但有一些基本特性用于定义“好的”测量系统，他们包括： 足够的分辨率和灵敏度：十进位或101法则，表明仪器的分辨率应把公差或过程变差分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低点； 测量系统应是统计受控的：即只存在普通原因的统计稳定状态，且最好由图形法评价； 对于产品控
18、制，测量系统的变异性必须小于公差，依据特性的公差评价测量系统；,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,26,第一章 第二节 测量过程,对于过程控制，测量系统的变异性应显示有效的分辨率并且小于制造过程变差，根据6过程变差和/或来自MSA研究的总变差可用来评价测量系统。 测量系统统计特性可能随被测项目的变化而变化，如果是这样，则测量系统最大（最坏）的变差必须小于过程变差或规范控制限。 三、变差源 1、测量系统受随机和系统变差源影响（普通和特殊原因），为控制其变差，我们应： 识别潜在的变差源 排除（可能时）或监控这些变差源,201
19、9/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,27,S 标准W 工件（如零件）I 仪器P 人/程序E 环境,第一章 第二节 测量过程,2、分析原因的工具可以是： 因果图 故障树 3、测量系统的变差源的主要要素测量系统的误差模型,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,28,第一章 第二节 测量过程,4、测量系统的变差源识别的因果图：,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,29,第一章 第二节 测量过程,
20、四、测量系统变异性的影响：测量系统变差源是由普通原因和特殊原因造成，不同变差源对测量系统的影响应通过短期和长期评估；测量系统的能力是短期时间的测量系统（随机）误差，它是由线性、一致性、R&R误差合成定量的；测量系统的性能，如同过程性能，是所有变差源随时间的影响，这是通过确定过程是否受控、对准目标、且在预期范围内是否有可接受的变差（ R&R）来完成；,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,30,所有变差源的累积影响通常称为测量系统误差，或有时称为误差；,第一章 第二节 测量过程,2019/8/11,Measurement Sy
21、stem Analysis - third Edition,31,第一章 第二节 测量过程,五、对决策的影响： 1、对产品的决策是：确定产品是否可接受； 2、对过程的决策是：确定过程是否受控；,六、对产品决策的影响： 1、前提：测量过程是统计受控（所有变差由R&R影响）并且是零偏倚。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,32,第一章 第二节 测量过程,LSL,USL,1、型错误：生产者风险或误发报警（一个好的零件可能会判为坏的）；,或,LSL,USL,2、型错误：消费者风险或漏发报警（一个坏的零件可能会判为好的）；,或,2
22、019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,33,第一章 第二节 测量过程,3、相对于公差，对零件作出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在，下面给出三个区分的区域；,目标,此处： 坏零件永远被称为坏零件 可能作出潜在的错误决定 好零件永远被称为好零件,对于产品状况，目标是最大限度地作出正确的决定，有两种选择： A、改进生产过程：减少过程变差，没有零件生产在区域； B、改进测量系统：减少测量系统误差从而减少区域的面积，所有零件都在区，从而风险降低。,LSL,USL,2019/8/11,Measurement System
23、 Analysis - third Edition,34,第一章 第二节 测量过程,七、对过程决策的影响： 1、对于过程控制需要确定以下要求： 统计控制 对准目标 可接受的变异性,特注：关于Cp,应参考附录B公式和图表,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,35,2、对过程决策的影响如下： 把普通原因报告为特殊原因 把特殊原因报告为普通原因 A、测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标及变差的决定， 以下是实际和观测过程变差之间关系： 2obs=2actual+ 2msa（观测、实际、测量系统变差） B、能力指数为Cp=容差
24、/6 ，则观测过程能力指数和实际之关系为： （Cp-2obs= （Cp）-2actual+ （Cp）-2msa（观测、实际、测量系统方差）,第一章 第二节 测量过程,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,36,R&R 对过程变差计算的影响,观测到的过程变差,实际的过程变差,测量系统的变差,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,37,R&R 对过程能力计算的影响,70%,60%,50%,40%,30%,10%,2019/8/11,Measurement Sy
25、stem Analysis - third Edition,38,过程变差剖析,长期,过程变差,短期,抽样产生的变差,实际过程变差,稳定性,线性,重复性,准确度,量具变差,操作员造成的变差,测量误差,过程变差观测值,“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源,再现性,过程变差,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,39,第一章 第三节 测量战略和策划,一、引言 1、在设计和采购测量仪器或系统之前的策划是关键的，策划阶段将确定过程并对如何很好地进行测量过程并能减少将来可能出现地问题和测量误差有很重要地影响；2、有些情况下
26、，由于被测量零件包括地风险或因为测量装置地成本和复杂性，OEM顾客可能使用APQP过程和小组决定供应商地测量战略；3、并不是所有产品和过程特性都需要测量系统，而是那些特性属于详细检查这种类型。简单地测量工具如卡尺被排除在外，但一个基本准则是看特性是否在控制计划中识别或该特性在确定产品或过程是否可接受时是否是最重要的，另外的指南是对特定尺寸赋予的公差水平。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,40,第一章 第三节 测量战略和策划,二、复杂性 1、测量系统的类型、复杂性和目的可以推动不同水平的项目管理、战略决策、测量系统分析或
27、其他测量选择、评价和控制的特殊考虑； 2、简单的测量工具和装置（例如天平、卷尺、固定限制或计数型量具）可能不需要复杂或关键的测量系统（如标准或基准、CMM、试验台、自动在线测量等）要求的管理的水平、计划或分析，任何测量系统可能需要或多或少的战略策划和检查； 3、作出适当水平的决策的任务将由测量过程和顾客委派的APQP小组来完成。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,41,第一章 第三节 测量战略和策划,三、确定测量过程的目的和如何利用测量 1、在测量过程开发的早期组织横向协调小组完成这项任务很关键； 2、这项工作与审核、过
28、程控制、产品和过程开发及“测量寿命周期”的分析相关的事宜要特殊考虑。 四、测量寿命周期 1、此概念表达当一个人研究和改进过程时，测量方法会随着时间改变的信心； 2、完成。 To continue,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,42,第一章 第四节 测量资源开发,1、引言 ； To continue,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,43,第一章 第五节 测量问题,Catalog 一、引言 二、测量系统变差的类型 三、定义及潜在的变差源 四、测量
29、过程变差 五、位置变差 六、宽度变差 七、测量系统变差 八、注释,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,44,第一章 第五节 测量问题,一、引言在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题： 1、测量系统必须显示足够的灵敏性； 具有足够的分辨率吗，“十份制”就是典型的实例； 具有有效的分辨率吗？即对应用及环境变化的灵敏性； 2、测量系统必须是稳定的； 在重复性的条件下，测量系统变差只归于普通原因； 测量分析者必须经常考虑到这一点对实际应用和统计的重要性。 3、统计特性（误差）在预期的范围内一致，并注意满足测量的目的（产品或过程控
30、制）； 注意：将测量误差只作为公差的一个百分数来报告的传统方法，不能适应强调战略上的和持续的过程改进的市场挑战。当过程改变或改进时必须重新评价测量系统。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,45,第一章 第五节 测量问题,二、测量系统变差的类型 1、测量系统误差类型有： 偏倚(Bias) 重复性( Repeatability ) 再现性( Reproducibility ) 稳定性( Stability )和 线性（Linearity） 2、测量系统研究的目的之一是获得测量系统与其环境相互作用时，有关该系统测量变差大小和类
31、型的信息，因为 3、承认重复性和校准偏倚，并为他们确定合理的限制，远比提供极准确的并具有高重复性的量具更实际。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,46,第一章 第五节 测量问题,4、什么时候作MSA： 接收新测量设备时； 一种测量装置与另外一种测量装置的比较时； 评价一个疑似不充分量具的基础； 测量设备维修前与维修后的比较； 计算过程变差的一个必要部分，以及一个生产过程的可接受性的水平； 绘制量具性能曲线（GPC)的必要信息， GPC表示接受某一真值零件的概率。,2019/8/11,Measurement System
32、Analysis - third Edition,47,第一章 第五节 测量问题,三、定义及潜在的变差源：可操作的定义有助于： 交流 对实物进行具体检验和试验； 确定的判定准则； 作出决定，对或错，产品是否满足要求； 1、标准 一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的基础；是一个可接受的模型。它可能是一件人工制品或总效果（各种仪器、程序等），由某一权力机构确定和建立，作为数量、重量、范围、值或质量的测量规则。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,48,第一章 第五节 测量问题,一个简单的总效果的例子应是各种量块校准的总效
33、果，它由一个标准量块，一个比较器，一名操作者，环境和校准程序组成。 2、参考标准 一般在给定位置可得到的最高计量质量标准，在这个位置进行的测量，都是以此标准为最终参照。 3、测量和试验设备（M&TE) 完成一次测量所必须的所有测量仪器，测量标准，基准材料以及辅助设备。 4、校准标准 在进行定期校准中作为基准的标准，用来减轻按照试验室基准标准来进行的校准工作负担。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,49,第一章 第五节 测量问题,5、传递标准 用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的标准。 6、基准 用于校准
34、过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。 7、工作标准 在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是也许可以用作传递标准 8、检查标准 一个非常类似设计测量过程的测量人工制品，不过它本身比被评价的测量过程更稳定。 注意：需要仔细考虑针对某一标准的材料选择（材料对环境、温度等的敏感度）。下面是不同标准之间的关系图：,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,50,第一章 第五节 测量问题,测量及试验设备,传递标准,传递标准,参考标准,校准标准,工作标准,检查标准,基准,基准,图：不同标准之间的联系,2019/8/11
35、,Measurement System Analysis - third Edition,51,第一章 第五节 测量问题,9、参考值 也被成为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工制品值或总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值而定： A由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备）的测量设备得到的几个测量平均值确定； B法定值：由法律定义和强制执行； C理论值：根据科学原理计算而得； D给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由可靠的理论支持）而得； E同意值：根据由科学或工程主持下的合作实验工作而得，由用户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义； F协议值：由有关各方明确一致
36、同意的值；,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,52,第一章 第五节 测量问题,在所有情况下，参考值必须基于可操作的定义和可接受的测量系统的结果。为此，用于决定参考值的测量系统应包括： A使用比用于正常评价的系统要高的分辨等级和较低的测量系统误差的仪器； B使用源于（美国）国家标或者和技术局（NIST)或其他NMI的标准进行校准； 10真值 是零件的“实际”测量值，它是不可能被知道的，故参考值被用作真值的近似值（替代值）。它是测量过程的目标（大家应尽可能经济的接近这个值）。,2019/8/11,Measurement Sy
37、stem Analysis - third Edition,53,第一章 第五节 测量问题,11分辨力 是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。亦称可读性或分辨率。 此能力的度量是看仪器的最小刻度值，如果刻度粗，则可以使用它的半刻度。 第一准则是分辨率是产品规范和过程变差的十分之一，因为它没有包括测量系统变异的任何其他因素。 测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立或不同的被测特性。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,54,第一章 第五节 测量问题,如果测量系统缺乏分辨力（灵敏度或有效分辨率），不能探测过程变差，则其
38、用于分析过程是不可接受的，如他不能探测特殊原因的变差，则其不能用于控制。 分辨率不足会被极差图显示出来（只有少数几个点在控制限内或大多数极差为0）； 为得到足够分辨率，建议可视分辨率为全过程的6标准偏差的1/10.而非公差的1/10。 当使用稳定的，（最高等级的），并在切实可行的技术限值内的测量系统后，可以达到稳定的高能量的过程，然而，有效分辨率也许不足，并且进一步改进测量系统变得不可行了，在这种情况下，测量计划需要其它代替性的过程检测技术，只有具有一定资格的熟悉测量系统和过程的技术人员才能作出决定并用文件记录。这些要求都要求获得顾客的批准，并在控制计划中文件化。,2019/8/11,Meas
39、urement System Analysis - third Edition,55,第一章 第五节 测量问题,图：过程分布的分组数量（ndc)对控制和分析活动的影响,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,56,第一章 第五节 测量问题,图：分辨率对过程X均值控制图的影响,UCL0.1444,Mean0.1397,LCL0.1350,UCL0.1438,Mean0.1398,LCL0.1359,样本均值,样本均值,分辨率是0.001,分辨率是0.01,2019/8/11,Measurement System Analysis
40、 - third Edition,57,第一章 第五节 测量问题,图：分辨率对过程极差R控制图的影响,UCL0.001717,Mean0.00812,LCL0.0,UCL0.01438,Mean0.0068,LCL0.0,样本极差,样本极差,分辨率是0.001,分辨率是0.01,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,58,测量仪器分辨率 （测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%）,测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。 看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。测量分辨率描述了测量仪器分辨两
41、个部件的测量值之间的差异的能力。,部件A,部件B,部件A,部件B,A=2.0 B=2.0,A=2.25 B=2.00,因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。,第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产生不同的测量结果。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,59,测量系统的有效分辨率（ discrimination）,要求不低于过程变差或允许偏差（ tolerance）的十分之一 零件之间的差异必须大于最小测量刻度 极差控制图可显示分辨率是否足够 看控制限内有多少个数据分
42、级 不同数据分级(ndc)的计算为零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,60,分辨率不足的表现,在过程变差的SPC极差图上可看出：当极差图中只有一、二或三种可能的极差值在控制界限内时。 如果极差图显示有四种可能的极差值在控制界限内，且超过1/4以上的极差值为零。,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,61,第一章 第五节 测量问题,四、测量过程变差 1、MSA之前，应区分测量过程是否呈
43、正态分布，因为MSA是建立在正态分布基础之上的。 2、对非正态分布，过程责任者有责任纠正这些测量系统的评价。,位置,宽度,图：测量过程变差的特性,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,62,第一章 第五节 测量问题,五、位置变差 1、准确度：一个表示准确的通用概念，涉及一个或多个测量结果的平均值与一个参考值之间一致的接近程度，ISO和ASTM（美国实验与材料协会）使用这个术语时包含了偏倚和重复性的概念，故MSA中偏倚仅用来描述位置误差。 2、偏倚accuracy ：同一个人对同一零件同一特性进行测量，其真值（基准值）和观测平
44、均值的差值。,偏倚,基准,观测平均值,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,63,第一章 第五节 测量问题,造成过分偏倚的可能原因有 仪器需要校准 仪器、设备或夹紧装置的磨损 磨损或损坏的基准，基准出现误差 校准不当或调整基准的使用不当 仪器质量差设计或一致性不好 线性误差 应用错误的量具,不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术 测量错误的特性 （量具或零件）变形 环境温度、湿度、振动、清洁的影响 违背假定，在应用常量上出错 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差） 校准过程中使用的测量程序应尽可能与正常
45、操作的测量程序一致,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,64,第一章 第五节 测量问题,3、稳定性：亦称漂移，是测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量总变差，换句话说，稳定性是整个时间的偏倚变化。,时间,参考值,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,65,第一章 第五节 测量问题,不稳定可能的原因包括 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔 仪器、设备或夹紧装置的磨损 正常老化或退化 缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、
46、清洁 磨损或损坏的基准，基准出现误差 校准不当或调整基准的使用不当,仪器质量差设计或一致性不好 仪器设计或方法缺乏稳健性 不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术 （量具或零件）变形 环境变化温度、湿度、振动、清洁度 违背假定，在应用常量上出错 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,66,第一章 第五节 测量问题,4、线性：在测量设备预期的（测量）量程内，偏倚值的差异，可以认为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。 不可接受的线性是以不同的形式出现，故假定一种常量偏倚是
47、不正确的。,偏倚,偏倚,值1,值N,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,67,第一章 第五节 测量问题,一致的偏倚,观测值,零偏倚线,线性不一致的偏倚,一致的偏倚,观测值基准值,线性不一致的偏倚,基准值,基准值,正向偏倚,零偏倚,负向偏倚,图：不同形式的线性分布示意图,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,68,第一章 第五节 测量问题,线性误差可能的原因包括 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔 仪器、设备或夹紧装置的磨损 缺乏维护通风、动力、液压、过滤
48、器、腐蚀、锈蚀、清洁 磨损或损坏的基准，基准出现误差最小/最大 校准（不包括工作范围）不当或调整基准的使用不当 仪器质量差设计或一致性不好,仪器设计或方法缺乏稳健性 应用错误的量具 不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术 （量具或零件）随零件尺寸变化的变形 环境温度、湿度、振动、清洁度 违背假定，在应用常量上出错 应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）,2019/8/11,Measurement System Analysis - third Edition,69,第一章 第五节 测量问题,六、宽度变差： 1、精密度Precision： 描述测量范围内重复测量的预期变差，测量范围也许是大小或时间（即“一个装置在低量程同在高量程一样具有相同的精密度”，或“今天与昨天的精密度一样”）。 ASTM定义为包括来自不同的读数、量具、人员、实验室或条件。 利用同一量具，重复测量相同工件同一产品特性，所得数据的变异。,
