前面我们介绍了测量系统,以及测量系统五类误差分别的含义,下面我们将继续分析每种误差的计算方法。

本章我们分享的是测量系统五种偏差计算方法之稳定性及再现性篇,这也是系列分析的最终、最重要的一章。

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(1)

首先,要给大家再次回顾下重复性及稳定性的定义。

重复性:通常被称为评价人内部的变差或设备变差,是同一评价人使用相同的测量仪器对同一零件上的同一特性,进行多次测量所得到的测量系统的变差。

再现性:通常称为“评价人之间的变差”,它是指用不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品的同一特性,进行测量的平均值的变差。


进入正题,如何来测量重复性及再现性的误差大小呢?计算%GRR的步骤如下:

1.选取3个评价人,10个样本(1、2、4、2、1)涵盖被测量部件部位公差带宽度范围;

2.3个评价人各将每个零件测量3次,并记录数据;

3.计算各极差的均值,和每个人测量平均值;

4.计算极差控制线UCL和LCL;

5.计算均值总变差;

6.计算均值的极差Rp;

7.计算重复性/设备变差EV;

8.计算再现性/评价人总变差AV;

9.计算GRR、PV、总变差TV;

10.计算各个变差的百分比;

11.计算分级数ndc;

12.对GRR、ndc、Xbar图、R图判定;


给大家举个例子,咱们实际操作下,这样能帮助大家快速理解:

测量工具:测厚仪;尺寸公差:≥20um;检具精度:0.1um

1.零部件选取:为了保证所选样本能代表过程变差的实际或预期范围,标本一般为10个,能代表过程的分布,对零部件同一位置进行测量。

2.收集数据:选择了三位操作者,对同一零部件的同一位置分别测量三次,采用盲测(即测量人员不清楚每个零部件的状态及顺序号,使每个人不能产生记忆),共收集了90个数据,如下表:

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(2)

数据表

3.利用minitab软件生成分析报告,具体操作步骤如下:

第一步:

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(3)

录入数据,如上操作

第二步:

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(4)

输入对应选项

第三步:

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(5)

选择选项

第四步:

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(6)

最终图形一

详解误差的衡量精度指标(测量系统五种偏差计算方法之重复性及再现性)(7)

最终图形二


好了,图形制作完成,那么我们来一起看看最终分析结果吧。具体分析步骤如下:

1.分析在“变异分量”图:部件间的贡献变异百分比为97.41%远远大于合计量具 R&R 的贡献百分比2.59%,表明大部分变异是由于部件间的差异所致。

注释:变异分量图中,量具、重复性、再现性、零部件为变差分量,红色线条代表变差分量的方差与总变差分量的方差之比,又称贡献率,绿色线条代表各变差分量标准差与总标准差的比率,蓝色线条代表各变差分量的6西格玛宽度与公差的比率,一般零部件的贡献率与量具的贡献率的比至少在99:1才可以。

2.分析R 控制图:评价员A,第2、3点均落在控制线外,出现异常,为异常者。

注释:极差图主要评价测量数据有无异常,它的控制限越宽,说明重复性变差越大。

3.分析 “Xbar 控制图(按评价人)”:50%点以上的点落在控制线外,表明变异主要是由部件间的差异所致。

注释:均值图代表各零件的平均值的变化,正常情况下,均值图中至少50%的点应超出控制限,因为越多的点超出控制限,表明过程的实际变差越大,测量能力就越高。

4.测量值和零部件:过程波动较大,部件间可以代表过程变差范围,第2、3测量点分布不够集中,量具变差较大。

注释:该图代表零部件平均值的运行图,他的波动越大,说明过程的实际波动越大,各测量点越集中,重复性和再现性变差就越小。

5.测量值和按评价人图:每个评价人对测量值的平均值较为接近,评价人之间一致性较高,与部件间的差异相比,操作员之间的差异较小。

注释:该图评价人均值的变化,折线波动越小,再现性越小。

6.测量人*部件交互作用图:表明每个部件和操作员之间不存在显著的交互作用。

注释:该图为各评价人对各零件测量平均值趋势,重合在一起形成的图形,用于判断人与零部件是否有交互作用,三条曲线越接近平行,交互作用越小。

7.查看ndc:在对话栏最后,可区分的类别数 = 8,说明量具的分辨率 ndc = 8 > 5,说明测量系统分辨力充分满足要求;

注释:量具的分辨率是指量具的精度是否能够识别过程变差的变化,通常用ndc表示,ndc ≥5说明分辨率合格,实际过程中评价一个量具分辨率是否合格,通常要求量具的最小精度,小于公差宽度的1/10和过程分布6δ宽度的1/10中的较小者。

8.%GRR分析:GRR= 16.11%、重复性变差为:16.11 %,再现性变差、评价人、人与零部件的交互作用的变差占总变差的0%。

注释:

a. %GRR代表测量系统变差占过程总变差的比率,通常要求:GRR<10%表明测量系统重复性和再现性合格;10%<%GRR<30% 表明为临界状态,可根据企业实际情况决定是否可接受;%GRR >30%,表明测量系统不可接受;

b. 在对话框中,%研究变异 (%SV)列中,可以得到量具GRR、重复性、再现性、评价人、人与零部件、零部件变差分别占过程总变差的比率。

9.最终评价:%GRR= 16.11%,且全部为重复性变差导致,测量系统合格但处于临界范围,需采取措施减小测量设备的重复性变差。


当测量系统重复性及再现性(GRR)分析不满足时,造成误差的潜在原因有以下几点:

1.零件之间(抽样样本):使用相同的仪器、操作者和方法测量A、B、C零件类型时的平均差异;

2.仪器之间:在相同零件、操作者和环境下使用A、B、C仪器测量的平均值差异。注意:在这种情况下,再现性误差通常还混有方法和/或操作者的误差。

3.标准之间:在测量过程中,不同的设定标准的平均影响。

4.方法之间:由于改变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或夹紧方法等所造成的平均值差异。

5.评价人(操作者)之间:评价人A、B、C之间由于培训、技巧、技能和经验所造成的平均值差异。推荐在为产品和过程鉴定和使用手动测量仪器时使用这种研究方法。

6.环境之间:在经过1、2、3等时段所进行的测量,由于环境周期所造成的平均值差异。这种研究常用在使用高度自动化测量系统对产品和过程的鉴定。


谢谢大家的辛苦阅读,有关测量系统分析(MSA)的介绍以及其五种误差来源的分析方法就给大家分享完成了,希望能够给大家一定的帮助。

温馨提示:过程很长,步骤很多,不是很容易记住,希望大家能给个收藏、关注,便于大家快速查找,谢谢!

,