測量系統(tǒng)分析你MSA

1、內(nèi)部資料 嚴禁翻印測量系統(tǒng)分析（msa）參考手冊第三版1990年2月第一版1995年2月第一版；1998年6月第二次印刷2002年3月第三版©1990©1995©2002版權由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司所有66前言本參考手冊是在美國質(zhì)量協(xié)會（asq）及汽車工業(yè)行動集團（aiag）主持下，由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方質(zhì)量要求特別工作組認可的測量系統(tǒng)分析（msa）工作組編寫，負責第三版的工作組成員是david benham（戴姆勒克萊斯勒）、michael down（通用）、peter cvetkovski（福特），以及gregory gruska

2、（第三代公司）、tripp martin（fm公司）、以及steve stahley（srs技術服務）。過去，克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用于保證供方產(chǎn)品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況，特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程序、報告格式有及技術術語進行標準化處理。 因此，克萊斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫并以通過aiag分發(fā)msa手冊。第一版發(fā)行后，供方反應良好，并根據(jù)實際應用經(jīng)驗，提出了一些修改建議，這些建議都已納入第二版和第三版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批準并承認的本手冊是qs-9000的

3、補充參考文件。 本手冊對測量系統(tǒng)分析進行了介紹，它并不限制與特殊生產(chǎn)過程或特殊商品相適應的分析方法的發(fā)展。盡管這些指南非覆蓋測量系統(tǒng)通常出現(xiàn)的情況，但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方質(zhì)量質(zhì)量保證（sqa）部門提出。如果不知如何與有關的sqa部門聯(lián)系，在顧客采購部的采購員可以提供幫助。 msa工作組衷心感謝：戴姆勒克萊斯勒汽車公司副總裁tom sidlik、福特汽車公司carlos mazzorin，以及通用汽車公司bo andersson的指導和承諾；感謝aiag在編寫、出版、分發(fā)手冊中提供的幫助；感謝特別工作組負責人hank gryn（戴姆勒克萊斯勒）、russ hop

4、kins（福特）、joe bransky（通用），jackie parkhurst（通用（作為代表與asq及美國試驗與材料協(xié)會（國際astm）的聯(lián)系。編寫這本手冊以滿足汽車工業(yè)界的特殊需要。戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司于2002后取得了本手冊的版權和所有權。如果需要，可向aiag訂購更多的本手冊，和/或在得到aiag的許可下，復制本手冊的部分內(nèi)容，在各供方組織內(nèi)使用。（aiag聯(lián)系電話：248-358-3570）。2002年3月前言本參考手冊是在美國質(zhì)量管理協(xié)會（asqc）汽車部及汽車工業(yè)行動集團（aiag）主持下，由克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方質(zhì)量要求特別工作組認可的測量系統(tǒng)分析（

5、msa）工作組編寫，負責第二版的工作組成員是ray daugherty（克萊斯勒）、victor lowe，jr.(福特)、michael h.down主席（通用），以及gregory gruska（第三代公司）。過去,克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用于保證供方產(chǎn)品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況，特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程序、報告格式有及技術術語進行標準化處理。因此，克萊斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫并以通過aiag分發(fā)msa手冊。第一版發(fā)行后，供方反應良好，并根據(jù)實際應用經(jīng)驗，提出了一些

6、修改建議，這些建議都已納入第二版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批準并承認的本手冊可由供方在制造過程和滿足qs-9000要求中用來實現(xiàn)msa技術。本手冊對測量系統(tǒng)分析進行了介紹，它并不限制與特殊生產(chǎn)過程或特殊商品相適應的分析方法的發(fā)展。盡管這些指南非覆蓋測量系統(tǒng)通常出現(xiàn)的情況，但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方質(zhì)量質(zhì)量保證（sqa）部門提出。如果不知如何與有關的sqa部門聯(lián)系，在顧客采購部的采購員可以提供幫助。特別工作組衷心感謝：戴姆勒克萊斯勒汽車公司副總裁thomas tstallkamp、福特汽車公司norman fehlers，以及通用汽車公司harold rkut

7、ner的指導和參與；感謝aiag在編寫、出版、分發(fā)手冊中提供的幫助；感謝特別工作組負責人russell jacob（克萊斯勒）、stephen walsh（福特）、dan reid（通用）的指導，以及asqc給予的關心幫助。因此,這本手冊才得以編寫出來,以滿足汽車工業(yè)界的特殊需要。aiag于1994年取得了本手冊的版權和所有權。如果需要，可向aiag訂購更多的本手冊，和/或在得到aiag的許可下，復制本手冊的部分內(nèi)容，在各供方組織內(nèi)使用。（aiag聯(lián)系電話：248-358-3570）。1995年2月msa第三版快速指南測量系統(tǒng)類型msa方法章基本計量型級差，均值和極差，方差分析（anova），

8、偏倚，線性，控制圖三基本計數(shù)型信號探測，假設試驗分析四不可重復（例如，破壞試驗）控制圖三、四復雜計量型極差，均值和極差，anova，偏倚，線性，控制圖三、四多重系統(tǒng)，量具或試驗臺控制圖，方差分析（anova），回歸分析三、四連續(xù)過程控制圖三其他情況替代法五其它white papers可在http：/www.,/publications/quality/msa3.html中查到注：關于grr標準差的使用 傳統(tǒng)上，慣例是用99%的分布代表測量誤差的“全”分布，由系數(shù)5.15表示（此處，grr乘以5.15用來表示全分布的99%）。99.73%的范圍由系數(shù)6表示,是±3并代表

9、“正態(tài)”曲線的全分布。如果讀者選擇提高全部測量變差的覆蓋水平或分布至99.73%,在計算中請使用系數(shù)6代替5.15。在等式完整和結(jié)果計算中了解使用哪個系數(shù)是關鍵的。如果在測量系統(tǒng)變差和公差之間進行比較，這一點特別重要。目 錄第一章 通用測量系統(tǒng)指南1第一章一第一節(jié)2引言、目的和術語2測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量2目的3術語3術語總結(jié)4真值9第一章第二節(jié)10測量過程10測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性11變差來源13測量系統(tǒng)變異性的影響15對決策的影響15對產(chǎn)品決策的影響16對過程決策的影響17新過程的接受18過程設定/控制（漏斗實驗）20第一章第三節(jié)22測量戰(zhàn)略和策劃22復雜性22確定測量過程的目的22測量壽命周期23測

10、量過程設計選擇的準則23研究不同測量過程方法24開發(fā)和設計概念以及建議24第一章第四節(jié)25測量資源的開發(fā)25基準協(xié)調(diào)26先決條件和假設26量具來源選擇過程27詳細的工程概念27預防性維護的考慮27規(guī)范28評估報價28可交付的文件29在供應商處的資格30裝運31在顧客處的資格31文件交付31測量系統(tǒng)開發(fā)檢查表的建議要素33第一章第五節(jié)37測量問題37測量系統(tǒng)變差的類型37定義及潛在的變差源38測量過程變差45位置變差45寬度變差49測量系統(tǒng)變差53注釋55第一章第六節(jié)57測量不確定度57總則57測量的不確定度和msa（測量系統(tǒng)分析）57測量的溯源性58iso表述測量中不確定度的指南58第一章第七

11、節(jié)59測量問題分析59第二章 測量系統(tǒng)評定的通用概念61第二章第一節(jié)62引言62第二章第二節(jié)63選擇/制定試驗程序63第二章第三節(jié)65測量系統(tǒng)研究的準備65第二章第四節(jié)68結(jié)果分析68第三章 - 簡單測量推薦的實踐69第三章 - 第一節(jié)70試驗程序示例70第三章 - 第二節(jié)71計量型測量系統(tǒng)研究- 指南71確定穩(wěn)定性的指南71確定偏倚的指南- 獨立樣本法73確定偏倚的指南- 控制圖樣本法76確定線性的指南78確定重復性和再現(xiàn)性的指南84極差法85均值極差法86均值圖89極差圖90鏈圖91散點圖92振蕩圖93誤差圖93歸一化直方圖94均值基準值圖95比較圖96數(shù)值的計算97數(shù)據(jù)結(jié)果的分析101方

12、差分析法（anova）103隨機化及和統(tǒng)計獨立性103第三章 - 第三節(jié)109計數(shù)型測量系統(tǒng)研究109風險分析法109解析法119第四章 - 復雜測量系統(tǒng)實踐126第四章 - 第一節(jié)127復雜的或非重復的測量系統(tǒng)的實踐127第四章 - 第二節(jié)129穩(wěn)定性研究129s1：單個零件，每個循環(huán)單一測量129s2：n3個零件，每循環(huán)單一測量130s3：從穩(wěn)定過程中大量取樣132s4：分割樣本（通用），每循環(huán)單一樣本133s5：試驗臺133第四章 - 第三節(jié)135變異性研究135v1：標準grr研究135v2：p2臺儀器的多重讀數(shù)135v3：平分樣本（m=2）136v4：分割樣本（通用），136v5：與

13、v1一樣用于穩(wěn)定化的零件137v6：時間序列分析137v7：線性分析138v8：特性（性能）隨時間的衰變138v9v2：同時用于多重讀數(shù)和p3臺儀器138第五章- 其他測量概念139第五章 - 第一節(jié)140量化過度的零件內(nèi)變差的影響140第五章 - 第二節(jié)141均值極差法-附加處理141第五章 第三節(jié)148量具性能曲線148第五章 第四節(jié)154通過多次讀數(shù)減少變差154第五章 第五節(jié)156grr的合并標準偏差法156附錄164附錄a165方差分析概念165附錄b170grr對能力指數(shù)cp的影響170公式170分析170圖形分析170附錄c173d2*表173附錄d174量具r（重復性）的研究1

14、74附錄e175使用誤差修正術語替代pv計算175附錄f176pismoea誤差模型176術語179樣表184msa手冊用戶反饋過程187表格目錄序號 題目 頁碼1 控制原理和驅(qū)動興趣點152 偏倚研究數(shù)據(jù)753 偏倚研究 偏倚研究的分析764 偏倚研究- 偏聽偏信倚的穩(wěn)定性研究分析785 線性研究數(shù)據(jù)816 線性研究- 中間結(jié)果927 量具研究（極差法）858 方差（anova）表1069 方差分析%變差和貢獻10610 anova法和均值極差法的比較10711 anova法報告10712 計數(shù)型研究數(shù)據(jù)表11113 測量系統(tǒng)示例12714 基于測量系統(tǒng)形式的方法12815 合并標準偏差分析

15、數(shù)據(jù)表16016 方差分量的估算16517 5.15分布16618 方差分析(anova)16719 anova結(jié)果列表(零件a&b)16820 觀測和實際cp的對比172插圖目錄序號 題目 頁碼1 長度測量溯源鏈的示例82 測量系統(tǒng)變異性 因果圖143 不同標準之間的關系404 分辨力415 過程分布的分組數(shù)量(ndc)對控制和分析活動的影響426 過程控制圖447 測量過程變差的特性458 偏倚和重復性的關系569 穩(wěn)定性的控制圖分析7210 偏倚研究 偏倚研究直方圖7511 線性研究 作圖分析8212 量具重復性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)收集表8813 均值圖 “層疊的”8914 均值圖 “不

16、層疊 的”9015 極差圖 “層疊的”9116 極差圖 “不層疊的”9117 零件鏈圖9218 散點圖9219 振蕩圖9320 誤差圖9421 歸一化直方圖9522 均值- 基準值圖9623 比較圖9624 完整的gr&r數(shù)據(jù)收集表9925 gr&r報告10026 交互作用10527 殘留圖10528 過程舉例11029 灰色區(qū)域與測量系統(tǒng)有聯(lián)系11030 具有pp=ppk=1.33的過程11631 繪制在正態(tài)概率紙上的計數(shù)型量具性能曲線12432 計數(shù)型量具性能曲線12533 (33 a & b)測量評價控制圖144&14534 (34 a & b)評

17、價測量過程的控制圖法的計算146&14735 無誤差的量具性能曲線15136 量具性能曲線 示例15237 繪制在正態(tài)概率紙上的量具性能曲線15338 (38a, b & c)合成標準偏差研究圖形分析159,162,16339 觀測的與實際的cp(基于過程)17140 觀測cp與實際cp(基于公差)172致謝本手冊是集體勞動的結(jié)晶。其中下面一些人士貢獻了大量的時間和做出了很大努力。asq及aiag貢獻了時間和設施，為本手冊的編寫提供了幫助。asq汽車部的代表grey gruska、修訂工作組的前組長john katona一直是編寫及出版本手冊的主要貢獻者。本手冊第三章的技術部分

18、是在barney flynn的指導和促進下，由雪佛萊產(chǎn)品質(zhì)量保證部的kazem mirkhani首先調(diào)研并編寫的。計量型量具研究是依據(jù)general electric（1962sqc會刊），把這些概念擴展到計數(shù)型研究和量具性能曲線中。這些技術由bill wiechec在1978年6月進行了總結(jié)和編輯，出版了雪佛萊的“測量系統(tǒng)分析”一書。在后來的幾年里，本手冊又增補了新內(nèi)容。特別是oldsmobile的sheryl hansen和ray benner編寫了anova法和置信區(qū)間的內(nèi)容。八十年代，雪佛萊的larry marruffo和john lazur修改了雪佛萊手冊。john lazur和ka

19、zem mirkhani提出了新的測量系統(tǒng)章節(jié)并強化了一些概念，如穩(wěn)定性、線性和方差（anova）。eds的jothi shanker為供方開發(fā)人員進一步修改工作做了準備。最新的修改包括增加零件內(nèi)變差的標識與鑒定概念，馬對統(tǒng)計穩(wěn)定性做了更全面的描述。這兩處修改由通用汽車公司統(tǒng)計評審委員會完成。最新的改進是：更新格式，以符合現(xiàn)行qs-9000文件要求；更清楚，更多的示例，使本手冊用戶使用方便；討論測量不確定度的概念，增加在原手冊編寫中沒有包括的部分或不存在的內(nèi)容。這一改進還包括測量系統(tǒng)壽命周期以及測量分析向與常見過程分析相同發(fā)展的概念。通用公司動力傳動系統(tǒng)內(nèi)部測量過程的一部分：策劃、使用或改進手

20、冊，1993年4月28日印刷，包括在本次修訂中。目前重新編寫的小組由通用汽車公司的mike down主持，該小組由戴姆勒克萊斯勒公司的david benham、福特汽車公司的peter cvetkovski、asq汽車部的代表greg gruska、fm公司的tripp martin、srs技術服務的steve stahley。來自minitab的yanling zuo、astm國際的neil ullman和rock valley大學技術部的gordon skattum同樣做出了重要貢獻。aiag為本手冊的開發(fā)貢獻了時間和設施。最后，分別代表通用、福特及克萊斯勒汽車公司的msa工作組成員一致同

21、意本文件內(nèi)容，他們的批準簽名如下：michael hdown david benham peter cvetkovski通用汽車公司戴姆勒克萊斯勒公司福特汽車公司第一章通用測量系統(tǒng)指南第一章第一節(jié)引言、目的和術語引言測量數(shù)據(jù)的使用比以前更頻繁、更廣泛。例如，現(xiàn)在普遍依據(jù)測量數(shù)據(jù)來決定是否調(diào)整制造過程，把測量數(shù)據(jù)或由它們計算出的一些統(tǒng)計量，與這一過程的統(tǒng)計控制限值相比較，如果比較結(jié)果表明這一過程統(tǒng)計失控，那么要做某種調(diào)整，否則，這一過程就允許運行而勿須高干呀。測量數(shù)據(jù)另一個用處是確定在兩個或更多變量之間是否存在重要關系。例如，可能懷疑注塑料件上的一個關鍵尺寸和注射材料的溫度有關。這種可能的關系可

22、以通過采用所謂回歸分析的統(tǒng)計方法來研究，即比較關鍵尺寸的測量值和注射材料的溫度測量值。探索象這類關系的研究，是戴明博士稱為分析研究的事例。通常，分析研究是增加對有關影響過程的各種原因的系統(tǒng)知識。各種分析研究是測量數(shù)據(jù)和最重要應用之一，因為這些分析研究最終導致更好地理解各種過程。應用以數(shù)據(jù)為基礎的方法的收益，很大程度上決定于所用測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。如果測量數(shù)據(jù)質(zhì)量低，則這種方法的收益很可能低。類似地，測量數(shù)據(jù)質(zhì)量高，這一方法的收益也很可能高。為了確保應用測量數(shù)據(jù)所得到的收益大于獲得它們所花的費用，就必須把注意力集中在數(shù)據(jù)的質(zhì)量上。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量測量數(shù)據(jù)質(zhì)量由在穩(wěn)定條件下運行的某一測量系統(tǒng)得到的多次測

23、量結(jié)果的統(tǒng)計特性確定。例如，假定用在穩(wěn)定條件下運行的某測量系統(tǒng)，得到某一特性的多次測量數(shù)據(jù)。如果這些測量數(shù)據(jù)與這一特性的材料值都很“接近”，那么可以說這些測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量“高”，類似地，如果一些或全部測量數(shù)據(jù)“遠離”標準值，那么可以說這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量“低”。表征數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的統(tǒng)計特性是測量系統(tǒng)的偏倚和方差。所謂偏倚的特性，是指數(shù)據(jù)相對基準（標準）值的位置，而所謂方差的特性，是指數(shù)據(jù)的分布。低質(zhì)量數(shù)據(jù)最通常的原因之一是數(shù)據(jù)變差太大。一組測量變差大多是由于測量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的。例如，測量某容器內(nèi)流體的容積，使用的測量系統(tǒng)可能對它周圍的環(huán)境溫度敏感，在這種情況下，數(shù)據(jù)的變差可能由于其

24、體積的變化或周圍溫度的變化，使得解釋這些數(shù)據(jù)很困難，因此這一測量系統(tǒng)是不理想的。如果交互作用產(chǎn)生太大的變差，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量可能會很低以至于數(shù)據(jù)沒有用處。例如，一個具有大量變差的測量系統(tǒng)，在分析制造過程中使用是不適合的，因為測量系統(tǒng)變差可能會掩蓋制造過程的變差。管理一個測量系統(tǒng)的許多工作是監(jiān)視和控制變差。這就是說，應著重研究掌握環(huán)境對測量系統(tǒng)的影響，以使測量系統(tǒng)產(chǎn)生可接受的數(shù)據(jù)。目的本手冊的目的是為評定測量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南。盡管這些指南足以用于任何測量系統(tǒng)，但希望它們主要用于工業(yè)界的測量系統(tǒng)。本手冊不打算作為所有測量系統(tǒng)分析的匯編。它主要關注的是對每個零件能重復讀數(shù)的測量系統(tǒng)。許多分析對于其它

25、形式的測量系統(tǒng)也是很有用的，并且該手冊的確包含了參考意見和建議。對更復雜或不常見的情況在此沒有討論，建議咨詢有統(tǒng)計能力的資源。測量系統(tǒng)分析方法需要顧客批準，本手冊沒有覆蓋。術語不建立一套涉及通用統(tǒng)計特性和測量系統(tǒng)相關要素的術語，對測量系統(tǒng)分析的討論會使用權人迷惑和誤解。本節(jié)提供了本手冊中使用的這些術語。在本手冊使用以下術語：測量：定義為賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間關于特定性的關系。這個定義由eisenhart（1963）首次提出。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，經(jīng)常用來特指用在車間的裝置；包括通過/不通過裝置。測量系統(tǒng)：是用來對被測特性

26、定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程。根據(jù)定義，一個測量過程可以看成是一個制造過程，它產(chǎn)生數(shù)值（數(shù)據(jù)）作為輸出。這樣看待測量系統(tǒng)是有用的，因為這可以使用權我們運用那些早已在統(tǒng)計過程控制領域證明了有效性的所有概念、原理和工具。術語總結(jié)1標準用于比較的可接受的基準用于接受的準則已知數(shù)值，在表明的不確定度界限內(nèi)，作為真值被接受基準值一個標準應該是一個可操作的定義,由供應商或顧客應用時，在昨天、今天和明天都具有同樣的含義，產(chǎn)生同樣的結(jié)果。基本的設備分辨力、可讀性、分辨率別名：最小的讀數(shù)的單位、測量分辨率、刻度、限度或探測度由設

27、計決定的固有特性測量或儀器輸出的最小刻度單位總是以測量單位報告1：10經(jīng)驗法則有效分辨率對于一個特定的應用，測量系統(tǒng)對過程變差的靈敏性產(chǎn)生有用的測量輸出信號的最小輸入值總是以一個測量單位報告基準值人為規(guī)定的可接受值需要一個可操作的定義作為真值的替代真值物品的實際值未知的和不可知的位置變差準確度“接近”真值或可接受的基準值astm包括位置和寬度誤差的影響偏倚測量的觀測平均值和基準值之間的差異測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量穩(wěn)定性偏倚隨時間變化一個穩(wěn)定的測量過程是關于位置的統(tǒng)計受控別名：漂移線性整個正常操作范圍的偏倚改變整個操作規(guī)程范圍的多個并且獨立的偏倚誤差的相互關系測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量寬度變差精密度2

28、重復讀數(shù)彼此之間的“接近度”測量系統(tǒng)的隨機誤差分量重復性由一位評價人多次使用一種測量儀器，測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差在固定和規(guī)定的測量條件下連續(xù)（短期）試驗變差通常指e-設備變差儀器（量具）的能力或潛能系統(tǒng)內(nèi)變差再現(xiàn)性由不同的評價人使用同一個量具，測量一個零件的一個特性時產(chǎn)生的測量平均值的變差。對于產(chǎn)品和過程條件，可能是評價人、環(huán)境（時間）或方法的誤差通常指a- 評價人變差系統(tǒng)間（條件）變差astm e456-96 包括重復性、實驗室、環(huán)境及評價人影響grr或量具r量具重復性和再現(xiàn)性；測量系統(tǒng)重復性和再現(xiàn)性合成的評估測量系統(tǒng)能力；依據(jù)使用的方法，可能包括或不包括時間影響測量系統(tǒng)能力

29、測量系統(tǒng)變差的長期評估（長期控制圖法）靈敏度最小的輸入產(chǎn)生可探測出的輸出信號在測量特性變化時測量系統(tǒng)的響應由量具設計（分辨率）、固有質(zhì)量（oem）、使用中的維修及儀器和標準的操作條件確定總是以一個測量單位報告 1見第一章第五節(jié)術語定義和討論2在astm文件中，沒有測量系統(tǒng)的精密度這樣的說法；也就是說，精密度不能用單一數(shù)值表述。一致性重復性隨時間的變化程度一個一致的測量過程是考慮到寬度（變異性）下的統(tǒng)計受控均一性整個正常操作范圍重復性的變化程度重復性的一致系統(tǒng)變差測量系統(tǒng)變差可以具有如下特征：能力短期獲取讀數(shù)的變異性性能長期獲取讀數(shù)的變異性以總變差為基礎不確定度關于測量值的數(shù)值估計范圍，相信真值

30、包括在此范圍內(nèi)測量系統(tǒng)必須穩(wěn)定和一致測量系統(tǒng)總變差的所有特性均假設系統(tǒng)是穩(wěn)定和一致的。例如，變差分量可以包括第14頁圖2報示的各項的合成。標準和溯源性國家標準和技術研究院（nist）是美國的主要國家測量研究院（nmi），在美國商務部領導下提供服務。nist以前稱為國家標準局（nbs），是美國計量學最高水平的權力機構。nist的主要責任是提供測量服務和測量標準，幫助美國工業(yè)進行可溯源的測量，最終幫助產(chǎn)品和服務貿(mào)易。nist直接對許多類型的工業(yè)提供服務，但主要是那些需要最高水平準確度的產(chǎn)品以及與之相配的生產(chǎn)過程中進行精密測量的工業(yè)。國家測量研究院世界范圍內(nèi)大多數(shù)工業(yè)化國家都擁有自己的nmi和與ni

31、st相近的機構，他們?yōu)楦髯試姨峁└咚降挠嬃繕藴驶驕y量服務。美國nist與其他國家的nmi機構合作，以確保在一個國家的測量與其它國家相同。這通常是通過多邊認可協(xié)議（mras），在nmi之間進行國際實驗室比對完成的。有一點應該注意，這些nmi的能力不同，并不是所有類型的測量是在定期的基礎上進行對比，所以存在著差異。這就是為什么需要了解哪國的測量是溯源的以及是怎樣溯源的是很重要的。溯源性在商品和服務貿(mào)易中溯源性是一個重要概念。溯源到相同或相近的標準的測量比那些沒有溯源性的測量更容易被認同。這為減少重新試驗、拒收好的產(chǎn)品、接收壞的產(chǎn)品提供了幫助。溯源性在iso計量學基本和通用國際術語（vim）中的

32、定義是： “測量的特性或標準值，此標準是規(guī)定的基準，通常是國家或國際標準，通過全部規(guī)定了不確定度的不間斷的比較鏈相聯(lián)系。典型的測量溯源性是通過可返回到nmi的比較鏈建立的。但在工業(yè)中的許多情況下，測量溯源性可能與返回到一致同意的基準值或顧客與供應商之間“認同的標準”有聯(lián)系。與這些“認同的標準”相關的返回到nmi溯源性可能不總是理解得很清楚，因此最終測量可溯源到滿足顧客需求是很關鍵的。隨著測量技術的發(fā)展和工業(yè)中精密測量系統(tǒng)的使用，在哪里溯源以及怎樣溯源的定義是一個不斷發(fā)展的概念。引用量具塊/比例激光干涉儀千分尺夾量具國家標準引用標準工作標準生產(chǎn)量具圖1：長度測量溯源性鏈的示例nmi與不同的國家實

33、驗室、量具供應商、精密制造公司等緊密合作，以確保他們的參考標準正確校準，并直接溯源到由nmi擁有他們的標準為他們客戶的計量、量具實驗室、校準工作、或其他私人標準提供校準和測量服務。這種連接或比較鏈最終達到廠，然后提供測量溯源性的基礎。通過這個不間斷的測量鏈又連接返回到nist的測量稱為可溯源到nist。并不是所有組織在其設施內(nèi)都有計量或量具實驗室，需要依靠外界的商業(yè)/獨立實驗室提供溯源性的校準或測量服務。這是一種達到溯源到nist的可接受的且適當?shù)姆椒?，只要商業(yè)/獨立實驗室的能力通史通過如實驗室認可等過程得到保證。真值測量過程的目標是零件的“真”值，希望任何單獨讀數(shù)都盡可能地接近這一數(shù)值（經(jīng)濟

34、地）。遺憾的是真值永遠也不可能知道是肯定的。然而，通過使用一個基于被很好地規(guī)定了特性操作定義的“基準”值，使用較高級別分辨率的測量系統(tǒng)的結(jié)果，且可溯源到nist，可以使不確定度減小。因為使用基準作為真值的替代，這些術語通?；Q使用。這種用法沒有介紹。第一章 第二節(jié)測量過程3為了有效地控制任何過程變差，需要了解：過程應該做什么什么能導致錯誤過程在做什么規(guī)范和工程要求規(guī)定過程應該做什么。過程失效模式及后果分析4（pfmea）是用來確定與潛在過程失效相關的風險，并在這些失效出現(xiàn)前提出糾正措施。pfmea的結(jié)果轉(zhuǎn)移至控制計劃。通過評價過程結(jié)果或參數(shù)，可以獲得過程正在做什么的知識。這種活動，通常稱為檢驗

35、，是用適當?shù)臉藴屎蜏y量裝置，檢查過程參數(shù)，過程中零件，已裝配的子系統(tǒng)，或者是已完成的成品活動。這種活動能使觀測者確定或否認過程是以穩(wěn)定的方式操作并具有對顧客規(guī)定的目標而言可接受的變差這一前提。這種檢查行為本身就是過程。通用過程操 作輸入 輸出測量過程測量值分析測量決定需要控制的過程遺憾的是，工業(yè)界傳統(tǒng)上視測量和分析活動為“黑盒子”。設備是主要關注點 特性越“重要”，量具越昂貴。對儀器的有效性，與過程和環(huán)境的相容性，儀器的實用性很少有疑問。因此這些量具經(jīng)常是不能被正確使用或完全不被使用。測量和分析活動是一個過程 一個測量過程。所有的過程控制管理，統(tǒng)計或邏輯技術均能應用。這就意味著必須首先確定顧客

36、和他們的需要。顧客，過程所有者，希望用最小的努力做出正確的決定。管理者必須提供資源以采購對于測量過程來說是充分且必要的設備。但是采購最好的或最新的測量技術未必能保證做出正確的生產(chǎn)過程控制決定。設備公是測量過程的一部分，過程的所有者必須知道如何正確使用這些設備及如何分析和解釋結(jié)果。因此管理者也必須提供清楚的操作定義和標準以及培訓和支持。依次，過程的擁有者有監(jiān)控和控制測量過程，以確保穩(wěn)定和正確的義務，這包括全部的測量系統(tǒng)分析觀點 量具的研究、程序、使用者及環(huán)境，例如，正常操作條件。測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性理想的測量系統(tǒng)在每次使用時，應只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果。每次測量結(jié)果總應該與一個標準5相一致。一個能

37、產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應具有零方差、零偏倚和對所測的任何產(chǎn)品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性。遺憾的是，具有這樣理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在，因此過程管理者必須采用具有不太理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)。一個測量系統(tǒng)的質(zhì)量經(jīng)常僅用其多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定。其它特性，如成本，使用的容易程度等對一個測量系統(tǒng)總體理想性的貢獻也很重要。但是，確定一個測量系統(tǒng)質(zhì)量的正是其產(chǎn)生數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。 3本章的部分內(nèi)容經(jīng)允許采用了測量系統(tǒng)分析- 指南,由g.f.ruska和m.s.heaphy編寫,第三代,1987,1988。4參見潛在的失效模式及后果分析（fmea）參考手冊-第3版5有關標準問題的完整討論見走

38、出危機，wedwards deming,1982,1986,p279-281.在某一用途中最重要的統(tǒng)計特性在另一種用途中不一定是最重要的。例如，對一個三座標測量機（cmm）的某些應用，最重要的統(tǒng)計特性是“小”的偏倚和方差。一個具有這些特性的cmm將產(chǎn)生與證明過的、可溯源的標準值“很近”的測量結(jié)果。從這樣一臺機器上所得到的數(shù)據(jù)對分析一個制造過程可能是十分有用的。但是，不管其偏倚和方差多么“小”，使用一臺cmm機的測量系統(tǒng)可能不能夠用于在好的或壞的產(chǎn)品中的分辨接收工作，由于測量系統(tǒng)中其他要素帶來了其他變關差源。管理者有責任識別對數(shù)據(jù)的最終使用最重要的統(tǒng)計特,也有責任確保用那些特性作為選擇一個測量系

39、統(tǒng)的基礎。為 了完成這些，需要有關統(tǒng)計特性的可操作的定義，以及測量它們的可接受的方法。盡管每一個測量系統(tǒng)可能被要求有不同的統(tǒng)計特性，但有一些基本特性用于定義“好的”測量系統(tǒng)。它們包括：6） 足夠的分辨率和靈敏度。為了測量的目的，相對于過程變差呀規(guī)范控制限，測量的增量應該很小。通常所知的十進位或10-1法則，表明儀器的分辨率應把公差（過程變差）分為十份或更多。這個規(guī)則是選擇量具期望的實際最低起點。6） 測量系統(tǒng)應該是統(tǒng)計受控制的。6這意味著在可重復條件下，測量系統(tǒng)的變差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性且最好由圖形法評價。6） 對于產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變異性與公差相比必須小

40、。依據(jù)特性的公差評價測量系統(tǒng)。6） 對于過程控制，測量系統(tǒng)的變異性應該顯示有效的分辨率并且與制造過程變差相比要小。根據(jù)6過程變差和/或來自msa研究的總變差評價測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的變化而改變。如果是這樣，則測量系統(tǒng)最大的（最壞）變差應小于過程變差和規(guī)范控制限兩者中的較小者。變差源與所有過程相似，測量系統(tǒng)受隨機和系統(tǒng)變差源影響。這些變差源由普通原因和特殊原因造成。為了控制測量系統(tǒng)變差：1）識別潛在的變差源2）排除（可能時）或監(jiān)控這些變差源盡管特定的原因?qū)⒁罁?jù)條件，但一些典型的變差源是可以識別的。有多種不同的方法可以對這些變差源表述和分類，如因果圖、故障樹圖等，但本指南將關注

41、的是測量系統(tǒng)的主要要素。這五個字母s.7用來表示歸納的測量系統(tǒng)六個基本要s 標準 素，以確保達到要求的目標。s.代表標這五個字母s. w 工件(如,零件) .7用來表示歸納的測量系統(tǒng)六個基本要素，以確保達到要求的目i 儀器 標。s.代表標準、工件、儀器、人、程序及環(huán)境。這可以視p 人/程序 為全部測量系統(tǒng)的誤差模型8。e 環(huán)境要求理解影響這六個方面的因素。由此可以控制或排除這些因素。圖2顯示了一張潛在的變差源的因果圖。由于實際的變差源影響一個特定的測量系統(tǒng)，它對這個系統(tǒng)來說是唯一的，本圖所示可作為研究測量系統(tǒng)變差源的一個思考的起點。 7 這五個首字母最初是由mary hoskins提出的，她是

42、一個與honeywell、eliwhitney計量實驗室及bendix公司合作的計量學家。8 參見附錄f替代誤差模型-p.i.s.m.o.e.a圖2：測量系統(tǒng)變異性 - 因果圖循環(huán)本位的和周圍的溫度穩(wěn)定-系統(tǒng)部件熱膨脹空氣流人人工的陽光照明幾何相容性空氣污染振動照明壓力人機工廠溯源性態(tài)度程序目視標準可操作定義理解培訓經(jīng)驗經(jīng)驗培訓體力的教育的標準彈性性質(zhì)熱膨脹系數(shù)標準穩(wěn)定性彈性性質(zhì)支持特征物質(zhì)彈性變形隱藏的幾何形狀內(nèi)部相關特充分的數(shù)據(jù)清潔度制造可操作的定義設計確認-夾緊-定位測量點-測量傳感器制造變差制造公差標準p.m.維護堅固性使用假設穩(wěn)定性線性放大接觸幾何變形影響均勻性敏感性一致性再現(xiàn)性重復

43、性設計環(huán)境人員工件+(零件)儀器+(量具)測量系統(tǒng)變異性測量系統(tǒng)變異的影響由于測量系統(tǒng)可以受多種變差源的影響，因此相同零件的重復讀數(shù)也不產(chǎn)生相同或同樣的結(jié)果。讀數(shù)之間不相同是由于普通和特殊原因造成。不同的變差源對測量系統(tǒng)的影響應經(jīng)過短期和長期評估。測量系統(tǒng)的能力是短期時間的測量系統(tǒng)（隨機）誤差。它是由線性能，如同過程性能，是所有變差源隨時間的影響。這是通過確定我們的過程是否統(tǒng)計受控（如，穩(wěn)定并且一致；變差僅由普通原因造成），對準目標（無偏倚），且在預期結(jié)果的范圍有可接受的變差（量具重復性和再現(xiàn)性（grr）來完成的。這為測量系統(tǒng)能力增加穩(wěn)定性和一致性。由于測量系統(tǒng)的輸出值用于做出關于產(chǎn)品和過程的

44、決定，所有變差源的累積影響通常為測量系統(tǒng)誤差，或有時稱為“誤差”。對決策的影響測量了一個零件后可采取的活動之一是確定零件的狀態(tài)。在歷史上，它應該確定零件是否可接受（在公差內(nèi)）或不可接受（在公差外）。另外一種通常作法是把零件進行規(guī)定的分類（如，活塞尺寸）。在下面的討論中，作為例子，使用兩種分類條件：在差外（“壞”）和在公差內(nèi)（“好”）。對其他分類活動沒有限制討論應用。進上步的分類可能是可返工的、可挽救的或報廢的。在產(chǎn)品控制原理下，這樣的分類活動是測量零件的主要原因。但是，在過程控制原理下，興趣的焦點是零件變差是由過程中的普通原因還是特殊原因造成的。表1：控制原理和驅(qū)動興趣點控制原理驅(qū)動興趣點1產(chǎn)

45、品控制零件是否在明確的目錄之內(nèi)？2過程控制過程是否穩(wěn)定和可接受？下一節(jié)討論測量誤差在產(chǎn)品決策上的影響。后面的章節(jié)討論測量誤差對過程決定的影響。對產(chǎn)品決策的影響為了更好地理解測量系統(tǒng)誤差對產(chǎn)品決策的影響，要考慮單個零件重復讀數(shù)所有變差由量具的重復性和再現(xiàn)性影響。那就是測量過程是統(tǒng)計受控的并且是零偏倚。不論上面測量的零件分布與規(guī)范控制限是否有交叉，有時會做出錯誤的決定。例如，一個好的零件有時會被判為“壞”的（i型錯誤，生產(chǎn)者風險或誤發(fā)警報），如果：一個壞的零件有時會被判為“好”的（ii型錯誤，消費者風險或漏發(fā)警報），如果：一個壞的零件有時會被判為“好”的（ii型錯誤，消費者風險或漏發(fā)警報），如果：

46、相對公差，對零件做出錯誤決定的潛在因素只在測量系統(tǒng)誤差與公差交叉時存在。下面給出三個區(qū)分的區(qū)域 下限 上限iiii i iii i 目標此處，i壞零件總是稱為壞的ii可能做出潛在的錯誤決定iii好零件總是稱為好的對于產(chǎn)品狀況，目標是最大限度地做出正確決定，有兩種選擇：1） 改進生產(chǎn)過程：減少過程的變差，沒有零件產(chǎn)生在ii區(qū)域。2） 改進測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減小ii區(qū)域的面積，因此生產(chǎn)的所有零件將在iii區(qū)域，這樣就可最小限度地降低做出錯誤決定的風險。上述討論假定測量過程是統(tǒng)計受控并且是對準目標。如果有一種假定被違反，那么通過任何觀測值做出正確決策的把握就不大。對過程決策的影響對于過程

47、控制，需要確定以下要求：統(tǒng)計控制對準目標可接受的變異性在前一節(jié)中已作了解釋，測量誤差可引起對產(chǎn)品產(chǎn)生不正確的決策。對過程決策的影響如下：把普通原因報告為特殊原因把特殊原因報告為普通原因測量系統(tǒng)變異性可能影響過程的穩(wěn)定性、目標以及變差的決定。實際和觀測的過程變差之間的基本關系是：2obs = 2actual + 2msa此處，2obs = 觀測過程方差2actual = 實際過程方差2msa = 測量系統(tǒng)方差能力指數(shù)9cp定義為：cp = 這可以用上面的等式替代而得到觀測過程和實際過程指數(shù)之間的關系：（cp）2 obs =（cp）2actua + （cp）2msa *假定測量系統(tǒng)統(tǒng)計受控而且對準

48、目標，實際過程cp可以與觀測cp10用圖形法比較。因此，觀測的過程能力是實際過程能力加上測量過程造成的變差的合成。為了達到規(guī)定的過程能力目標需要變差因子分解。例如，如果測量系統(tǒng)cp指數(shù)是2，為了計算的（觀測）指數(shù)為1.33,實際過程需要cp大于或等于1.79。如果測量系統(tǒng)cp本身是1.33，最終結(jié)果也要求是1.33，那么過程必須完全沒有變差 - 這顯然是一個不可能的條件。新過程的接受當有一個新過程，如機加工、制造、沖壓、材料處理、熱處理，或采購總成時，作為采購活動的一部分，經(jīng)常要完成一系列步驟。這通常包括在供應商處對設備的研究以及隨后在顧客處對設備的研究。如果在任何一方使用的測量系統(tǒng)與正常情況

49、下使用的測量系統(tǒng)不一致，那么就會發(fā)生混亂。最通常的情況包括使用不同的儀器，在供應商一方使用的比生產(chǎn)用的（量具）分辨率高。例如，在采購時用一具三坐標測量機測量零件，但在生產(chǎn)中用一個高度量具。在采購時用電子天平或?qū)嶒炇覚C械天平測量（稱重），但在生產(chǎn)中用簡單的機械天平。在采購時使用的（高等級）測量系統(tǒng)的grr為10%且實際過程cp為2.0的情況下，在采購時觀測過程cp將為1.9611。這一過程是在生產(chǎn)中用生產(chǎn)量具研究時，將會觀測到更大的變差（如，較小的cp）。例如，如果生產(chǎn)量具的grr為30%且實際過程cp仍是2.0，那么觀測的過程cp為1.71。最壞的假想情況是如果生產(chǎn)用量具不具備資格卻被使用了。

50、如果測量系統(tǒng)的grr實際為60%（但不知到這個事實），那么觀測的cp將是1.20。觀測cp1.96與1.20之間的差異是由于不同的測量系統(tǒng)造成的。沒有這個知識，就可能會白花費努力來看發(fā)生什么錯誤。過程作業(yè)準備控制（漏斗試驗）通常生產(chǎn)操作是在一天的開始時使用單個零件來檢驗過程是否對準目標。如果測量的零件在目標外，就調(diào)整過程。然后，在一些情況下測量另一具零件并且可能再次調(diào)整過程。戴明博士把這種類型的測量和做決策稱為干預。有一具零件的精密金屬涂層的重量控制目標為5.00克的情況。假設從用于確定重量的天平得到的結(jié)果在±0.20克變化，但由于從來沒有進行測量系統(tǒng)分析，所以對這一點不了解。操作指

51、導書要求操作者以一個析件為基礎在作業(yè)準備時及每小時對重量進行驗證。如果重量在此期間超過4.90-5.10克，操作者再次設定過程。作業(yè)準備時，假設過程運行為4.95克，但由于測量誤差操作者觀測為4.85克。根據(jù)指導書操作者試圖向上調(diào)整過程0.15克.為了對準目標,現(xiàn)在過程運行為5.10克,因此允許過程運行。過程的過度調(diào)整會增加變差并會持續(xù)影響。這是戴明博士用于描述干預影響的漏斗試驗的一個示例。12測量誤差只是把這些問題復雜化。漏稅斗試驗的四項規(guī)則是：規(guī)則1：除非過程不穩(wěn)定，否則不作調(diào)整或不采取行動。規(guī)則2：在上次進行測量的相反方向以等量調(diào)整過程。規(guī)則3：對準目標重新設定過程。然后在目標的相反方向以等量調(diào)整過程。規(guī)則4：調(diào)整過程至上次測量點。精密金屬涂層過程的作業(yè)準備指導書是規(guī)則3的示例。規(guī)則2、3和4增加了更多的變差。規(guī)則1是產(chǎn)生最小變差的最佳選擇其它漏斗試驗的示例是：基于任意限制的量具重新校準 如，限制沒有反映測量系統(tǒng)的變異性。（規(guī)則3）在沒有任何更改的指示或歷史的記錄（特殊原因）情況下，使用任意數(shù)值重新控制過程控制測量系統(tǒng)。（規(guī)則3）以上次生產(chǎn)的零件為基礎自動補償調(diào)整過程。（規(guī)則2）在職培訓方面，工人a培訓工人b，后來工人b又培訓沒有標準培訓材料。類似于“郵局”游戲。（規(guī)則）測量零件，發(fā)現(xiàn)在目標之外，但畫在控制圖表上過程顯示穩(wěn)定因此，沒有采取行