測量系統(tǒng)分析MSA培訓(xùn)課件

27五月2023測量系統(tǒng)分析MSA培訓(xùn)課件目錄通用測量系統(tǒng)指南測量系統(tǒng)評(píng)定的通用概念簡單測量系統(tǒng)推薦的實(shí)踐計(jì)量型測量系統(tǒng)研究指南計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)研究指南22第一章：通用測量系統(tǒng)指南在SPC手冊中已經(jīng)涉及到測量系統(tǒng)，測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量是過程控制的基礎(chǔ)。正確的選擇與運(yùn)用測量系統(tǒng)，能保證以較低的成本獲得高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)。MSA參考手冊的目的為評(píng)定測量系統(tǒng)的質(zhì)量提供指南；主要關(guān)注的是對(duì)每個(gè)零件能重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)；測量系統(tǒng)分析方法需要顧客批準(zhǔn)，本手冊沒覆蓋。331.1幾個(gè)重要概念測量：賦值(或數(shù))給具體事物以表示它們之間關(guān)于特性的關(guān)系。賦值過程為測量過程，而賦予的值為測量值。量具：任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，經(jīng)常指用在車間的裝置，包括通過/不通過裝置。測量系統(tǒng)：用來對(duì)被測特性定量測量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程。441.1幾個(gè)重要概念測量數(shù)據(jù)用途：過程調(diào)整；確定在兩個(gè)或更多變量之間是否存在重要關(guān)系。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量由(在穩(wěn)定條件下運(yùn)行的)某一測量系統(tǒng)多次測量結(jié)果得到的統(tǒng)計(jì)特性確定。其測量數(shù)據(jù)與其標(biāo)準(zhǔn)值比較,而確定其質(zhì)量“高”/“低”。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量最常用偏倚和方差來表示。理想是零偏倚、零方差?！暗汀钡耐ǔＴ蛑皇菙?shù)據(jù)變差太大，這是由于測量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的。管理一個(gè)測量系統(tǒng)是監(jiān)視和控制變差，以使測量系統(tǒng)產(chǎn)生可接受的數(shù)據(jù)。真值：零件的“實(shí)際”測量值。未知的和不可知的，但它是測量過程的目的，一般使用“基準(zhǔn)值”代替。551.1幾個(gè)重要概念朔源性：測量的特性/標(biāo)準(zhǔn)值是規(guī)定的基準(zhǔn)，通常是國家/國際標(biāo)準(zhǔn)，通過全部規(guī)定了不確定度的不間斷的比較鏈相聯(lián)系。不確定度：關(guān)于測量值估計(jì)范圍，相信真值包括在其內(nèi)。波長標(biāo)準(zhǔn)干涉比較器激光干涉儀引用量具量快/比例CMM量快量夾具千分尺圖1.1-1長度測量溯源性鏈的示例

國家標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)661.2測量過程

操作輸入輸出

測量過程

測量值分析測量決定測量過程可用下圖表示：

通用過程

需要控制的過程圖1.2-1測量過程示意771.2.1測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性一個(gè)能產(chǎn)生“理想”的測量結(jié)果的測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性：零方差；零偏倚；對(duì)所測的任何產(chǎn)品錯(cuò)誤分類為零概率。這種理想統(tǒng)計(jì)特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在?，F(xiàn)時(shí)中測量系統(tǒng)應(yīng)具備的統(tǒng)計(jì)特性：足夠的分辨率和靈敏性測量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控。

統(tǒng)計(jì)受控，即統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性：在可重復(fù)條件下，測量系統(tǒng)的變差只能是由普通原因而不是特殊原因造成的。881.2.1測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性對(duì)于產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變異性小于公差；對(duì)于過程控制，測量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效分辨率并且小于制造過程變差。有效分辨率對(duì)于一個(gè)特定的應(yīng)用，測量系統(tǒng)對(duì)過程變差的靈敏性；產(chǎn)生有用的測量輸出信號(hào)的最小輸入值；總是以一個(gè)測量單位報(bào)告。測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性可能隨被測的項(xiàng)目變化而改變，則測量系統(tǒng)的最大的（最壞）變差應(yīng)小于過程變差和規(guī)范控制限兩者中較小者。991.2.2變差源測量系統(tǒng)受隨機(jī)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，為此應(yīng)：

識(shí)別潛在的變差源；排除(可能時(shí))或監(jiān)控這些變差源。識(shí)別變差源的工具，如因果圖、故障樹圖等。測量系統(tǒng)誤差的主要要素：S(標(biāo)準(zhǔn))、W(工件)、I(儀器)、P(人/程序)、E(環(huán)境)。實(shí)際的變差對(duì)一個(gè)特定的測量系統(tǒng)的影響是唯一的。圖2為一張潛在的變差源因果圖，可作為研究測量系統(tǒng)變差源思考的起點(diǎn)。1010圖1.2-2測量系統(tǒng)變異性—因果圖標(biāo)準(zhǔn)測量系統(tǒng)變異性儀器+(量具)維護(hù)敏感性均勻性重復(fù)性再現(xiàn)性

人員

環(huán)境照明幾何相容性照明陽光人工的人空氣流熱膨脹零件穩(wěn)定-系統(tǒng)部件溫度循環(huán)本位的和周圍的壓力人機(jī)工程空氣污染振動(dòng)教育的體力的可操作定義目視標(biāo)準(zhǔn)程序態(tài)度經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)理解標(biāo)準(zhǔn)p.m設(shè)計(jì)確認(rèn)-夾緊-定位-測量點(diǎn)-測量傳感器制造變差制造公差制造穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)熱膨脹系數(shù)彈性性質(zhì)朔源性

工件(零件)彈性變形物質(zhì)支持特性彈性性質(zhì)可操作定義隱藏的幾何尺寸內(nèi)部相關(guān)特性清潔度充分的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一致性放大接觸幾何尺寸變形影響線性穩(wěn)定性堅(jiān)定性假設(shè)使用11111.2.3測量系統(tǒng)變異性的影響測量系統(tǒng)誤差：所有變差源的累積影響構(gòu)成了測量系統(tǒng)的輸出值，有時(shí)稱為“誤差”。測量系統(tǒng)的變異性影響被測對(duì)象的測量結(jié)果，因此相同零件的重復(fù)讀數(shù)產(chǎn)生不同或相同的結(jié)果。讀數(shù)之間不同是由于普通和特殊原因造成的。對(duì)不同變差源的影響應(yīng)經(jīng)過短期和長期評(píng)估：測量系統(tǒng)的能力是短期時(shí)間的測量系統(tǒng)（隨機(jī)）誤差。由線性、一致性、重復(fù)性和再現(xiàn)性誤差合成的定量值；測量系統(tǒng)的性能是所有變差源隨時(shí)間的影響。通過確定過程是否受控，對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)(無偏倚)，且在預(yù)期結(jié)果的范圍有可接受的變差(量具GRR)。12121.2.3.1對(duì)決策的影響測量零件后的活動(dòng)之一是確定零件的狀態(tài)：一種是確定零件可接受(在公差內(nèi))/不可接受(在公差外)；另一種是把零件進(jìn)行規(guī)定的分類：合格品的分級(jí)；進(jìn)一步分類可能是可返工的、可返修的或報(bào)廢的。按產(chǎn)品控制原理，這樣的分類是測量零件的主要原因-零件是否在明確的目錄之內(nèi)。按過程控制原理，焦點(diǎn)是零件變差，是由過程中的普通原因還是特殊原因造成的?？刂圃砗万?qū)動(dòng)興趣點(diǎn)控制原理驅(qū)動(dòng)興趣點(diǎn)1產(chǎn)品控制零件是否在明確的目錄內(nèi)？2過程控制過程是否穩(wěn)定和可接受？13131.2.3.2對(duì)產(chǎn)品決策的影響取決于測量系統(tǒng)誤差：零件重復(fù)讀數(shù)所有變差受量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性影響。研究的前提：測量過程是統(tǒng)計(jì)受控且是零偏倚(對(duì)準(zhǔn)目標(biāo))。無論測量的零件變差分布與規(guī)范控制限是否交叉，作出的決定會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)：Ⅰ型錯(cuò)誤，生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)或誤發(fā)警報(bào)，既好的會(huì)被判為壞的Ⅱ型錯(cuò)誤，消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)或漏發(fā)警報(bào)，既壞的會(huì)被判為好的。1414相對(duì)公差，作出錯(cuò)誤的決定的潛在因素是系統(tǒng)誤差與公差交差

注：Ⅰ壞零件總是稱壞的；對(duì)于產(chǎn)品狀況，目標(biāo)是最大限度地作出正確決定，有兩種選擇：改變生產(chǎn)過程：減少過程變差，沒有零件產(chǎn)生在Ⅱ區(qū)；改變測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減少Ⅱ區(qū)面積，生產(chǎn)的零件將在Ⅲ區(qū)，可能最大限度降低作出錯(cuò)誤決定的風(fēng)險(xiǎn)。Ⅰ

目

標(biāo)

ⅡⅡⅠ

Ⅲ

上限下限Ⅱ可能作出潛在錯(cuò)誤決定；

Ⅲ好零件總是合格的。15151.2.3.3對(duì)過程決策的影響對(duì)于過程控制，需要確定以下要求：統(tǒng)計(jì)受控；對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)(零偏倚)；可接受的變異性。測量誤差對(duì)過程決策的影響：把普通原因報(bào)告為特殊原因；把特殊原因報(bào)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(biāo)和變差的決定。實(shí)際和觀測的過程變差之間的基本關(guān)系是：

σ2o=σ2a+σ2m

式中：σ2o觀測過程方差

σ2a實(shí)際過程方差

σ2m測量系統(tǒng)方差

1616根據(jù)能力指數(shù)CP定義為CP=公差/6σ,繼而可得：

(CP)2o=(CP)2a+(CP)2m為達(dá)到規(guī)定的過程能力目標(biāo)需要對(duì)測量變差因子分解。如：當(dāng)CPm(測量系統(tǒng))=2,CPO(觀測/計(jì)算)=1.33,則CPa(實(shí)際)≥1.79；當(dāng)CPm=1.33,要求CPO(觀測/計(jì)算)=1.33,則過程沒有變化是不可能的。

觀測的過程能力是實(shí)際過程能力加上測量過程造成的變差的合成。

假設(shè)測量系統(tǒng)受控且對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，實(shí)際過程CP與觀測/計(jì)算CP可用圖型法比較。觀測（計(jì)算）的過程變差生產(chǎn)量具變差實(shí)際的過程變差17171.2.3.4新過程的接受

一個(gè)新過程(如鑄造、機(jī)加工等)，作為采購活動(dòng)的一部分經(jīng)常要完成一系列步驟，包括在供方處/顧客(組織)處對(duì)測量設(shè)備的研究：確保各方使用的測量系統(tǒng)與在正常情況使用的測量系統(tǒng)一致，否則將會(huì)出現(xiàn)混亂。如：采購時(shí)使用的測量系統(tǒng)GRR≤10%且實(shí)際過程CP=2時(shí)，在采購時(shí)觀測過程CP=1.96；生產(chǎn)過程中使用的測量系統(tǒng)GRR=30%且實(shí)際過程CP=2，則觀測過程CP=1.71；生產(chǎn)過程中使用的測量系統(tǒng)GRR=60%，則觀測過程CP=1.20。觀測過程CP在1.96與1.20之間的差異是由于不同的測量系統(tǒng)造成的。18181.2.3.5過程作業(yè)準(zhǔn)備/控制(漏斗試驗(yàn))首件檢驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證過程是否對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)。如：測量的零件在目標(biāo)外，就要調(diào)整過程；然后再測量另一個(gè)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所做的決策稱為干預(yù)。示例：有一零件的涂層的重量控制目標(biāo)為5.00±0.20克作業(yè)指導(dǎo)書要求:以一個(gè)樣件為基礎(chǔ)在作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)和每小時(shí)對(duì)重量進(jìn)行驗(yàn)證，如超過5.00±0.10克，再次設(shè)定過程。作業(yè)準(zhǔn)備時(shí)，假設(shè)過程運(yùn)行為4.95克，由于測量誤差操作者觀測為4.85克，為對(duì)準(zhǔn)目標(biāo),操作者上調(diào)0.15克?，F(xiàn)在過程運(yùn)行為5.10克。操作者檢查時(shí)，觀測到5.08克，因此允許過程運(yùn)行。此例說明：過程的過度調(diào)整會(huì)增加變差并會(huì)持續(xù)影響，測量誤差把這些問題復(fù)雜化了。1919

漏斗試驗(yàn)的四項(xiàng)規(guī)則規(guī)則1：除非過程不穩(wěn)定，否則不做調(diào)整或不采取行動(dòng)；規(guī)則2：在上次進(jìn)行測量的相反方向以等量調(diào)整過程；規(guī)則3：對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)重新設(shè)定過程，然后在目標(biāo)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(diǎn)。上一示例與“規(guī)則”對(duì)照，可知作業(yè)指導(dǎo)書是規(guī)則3，規(guī)則2、3、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。20201.3

測量戰(zhàn)略和策劃

在設(shè)計(jì)和采購測量儀器或測量系統(tǒng)之前策劃是關(guān)鍵，其做出的決定將影響測量設(shè)備的方向和選擇，為此應(yīng)明確：測量過程的目的和如何進(jìn)行測量。測量壽命周期

測量壽命周期概念表達(dá)當(dāng)一個(gè)人研究和改進(jìn)過程時(shí)，測量方法會(huì)隨著時(shí)間改變的信心。測量過程設(shè)計(jì)選擇的準(zhǔn)則

在采購測量系統(tǒng)之前，應(yīng)制定測量過程的詳細(xì)工程概念。指南如下：小組應(yīng)評(píng)價(jià)系統(tǒng)（總成）或零件的設(shè)計(jì)并識(shí)別重要特性；利用量具DFMEA和(測量能力)過程FMEA，制定維護(hù)和校準(zhǔn)計(jì)劃；用流程圖表示零件總成或零件的制造關(guān)鍵過程步驟，確定每一步驟的輸入和輸出。以利于制定測量計(jì)劃、測量類型清單；對(duì)于復(fù)雜的測量系統(tǒng)，流程圖由測量過程組成。下一步：應(yīng)是小組采用頭腦風(fēng)暴法，為每個(gè)測量制定要求的準(zhǔn)則。21211.4

量具來源選擇過程-制定報(bào)價(jià)文件包詳細(xì)的工程概念由組成小組對(duì)測量過程維護(hù)和持續(xù)改進(jìn)負(fù)責(zé)，并直接負(fù)責(zé)研究詳細(xì)的概念。并提出“測量系統(tǒng)開發(fā)檢查表建議的要素”。上表包括：測量系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)問題21個(gè)、測量系統(tǒng)制造問題21個(gè)、測量系統(tǒng)實(shí)際問題7個(gè)問題等。見MSA手冊。預(yù)防性維護(hù)的考慮預(yù)防性維護(hù)一般包括：潤滑、振動(dòng)分析、傳感器的完整性、零件更換等；簡單的量具可能只需要定期的檢查，而復(fù)雜的測量系統(tǒng)需要持續(xù)進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析和工程師小組進(jìn)行預(yù)見性的維護(hù)。規(guī)范在設(shè)計(jì)和制造過程中規(guī)范對(duì)顧客和供應(yīng)商均可作為指南。這些指南起到交流可接受的標(biāo)準(zhǔn)作用?？山邮艿臉?biāo)準(zhǔn)可以分為：設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)——設(shè)計(jì)者向制造者詳細(xì)交流的方法。對(duì)于復(fù)雜的測量系統(tǒng)還應(yīng)包括性能標(biāo)準(zhǔn)。制造標(biāo)準(zhǔn)——包括測量系統(tǒng)制造所必需的公差。22221.4

量具來源選擇過程-制定報(bào)價(jià)文件包評(píng)估報(bào)價(jià)接到報(bào)價(jià)后，小組集合對(duì)報(bào)價(jià)進(jìn)行評(píng)審、評(píng)價(jià)。固定的項(xiàng)目包括：符合基本要求嗎？有超過標(biāo)準(zhǔn)的問題嗎?供應(yīng)商展示了一種例外情況？為什么？（例外情況可以是：價(jià)格或交付明顯的不一致；沒有必要作為消極因素而打折扣；

一個(gè)供應(yīng)商可能提出與其他供應(yīng)商不同的內(nèi)容）概念促進(jìn)了簡易性和可維修性？可交付的文件，一個(gè)完整的文件包可能包括：一套可復(fù)制的總成和詳細(xì)的機(jī)械圖（CAD或硬拷貝）（包括任何需要的標(biāo)準(zhǔn)）；一套可復(fù)制的電器配線、原理和軟件；經(jīng)常使用或易損項(xiàng)目/細(xì)節(jié)的建議備件清單。清單應(yīng)包括需一定提前期才能獲得的項(xiàng)目；23231.4量具來源選擇過程-制定報(bào)價(jià)文件包帶有機(jī)器圖的維修手冊，其中規(guī)定了正確裝配和拆解機(jī)器零件的方法與步驟；手冊規(guī)定的作業(yè)準(zhǔn)備、操作和機(jī)器運(yùn)輸?shù)囊?；校?zhǔn)說明；診斷樹和發(fā)現(xiàn)修理故障指南；認(rèn)證報(bào)告（可追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)）；校準(zhǔn)指導(dǎo)書；技術(shù)支持人員、系統(tǒng)操作員和維護(hù)人員可以使用的用戶手冊。當(dāng)提出報(bào)價(jià)文件包時(shí)，上述清單看作檢查表使用。在供應(yīng)商處的資格測量系統(tǒng)裝運(yùn)之前，在供應(yīng)商處，應(yīng)對(duì)量具或測量系統(tǒng)進(jìn)行全面的尺寸檢驗(yàn)和功能測試。上述結(jié)果應(yīng)與顧客的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)一致，全部形成文件并可供顧客評(píng)審。24241.4

量具來源選擇過程-制定報(bào)價(jià)文件包裝運(yùn)

裝運(yùn)檢查表設(shè)備什么時(shí)候裝運(yùn)？怎樣裝運(yùn)?誰從卡車或機(jī)動(dòng)軌道車上搬運(yùn)設(shè)備？需要保險(xiǎn)嗎？文件和硬件一起裝運(yùn)嗎？顧客有正確的設(shè)備把硬件卸下來嗎？裝運(yùn)前系統(tǒng)存放在什么地方？執(zhí)行前系統(tǒng)存放在什么地方？裝運(yùn)文件完成了嗎？是否很容易讓裝貨人員、運(yùn)輸人員、卸貨人員和安裝人員了解？25251.4

量具來源選擇過程-制定報(bào)價(jià)文件包在顧客處的資格裝運(yùn)前在供應(yīng)商處為使測量系統(tǒng)有資格所作的一切，應(yīng)在交付后在顧客處以某種方式重復(fù)。收到測量系統(tǒng)后，在開始測量分析之前，應(yīng)對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行全尺寸檢驗(yàn)以確定其是否符合制造要求/標(biāo)準(zhǔn)。文件交付

按應(yīng)交付的文件執(zhí)行，但至少應(yīng)包括：如果小組需要，CAD或硬拷貝圖；使用時(shí)，系統(tǒng)地過程流程圖；用戶手冊：維修/服務(wù)手冊；備件清單；發(fā)現(xiàn)修理故障指南。校準(zhǔn)指導(dǎo)書；特別注意事項(xiàng)。26261.5測量問題1.5.1評(píng)價(jià)一個(gè)測量系統(tǒng)，應(yīng)考慮三個(gè)基本問題：測量系統(tǒng)應(yīng)顯示足夠的靈敏性儀器(和標(biāo)準(zhǔn))具有足夠的分辨力(設(shè)計(jì)確定)。測量系統(tǒng)具有有效的分辨率，探測產(chǎn)品或過程變差的變化具有靈敏性。測量系統(tǒng)應(yīng)是穩(wěn)定的在重復(fù)性的條件下，測量系統(tǒng)變差只歸因于普通原因而不是特殊(不規(guī)則的)原因。對(duì)實(shí)際應(yīng)用和統(tǒng)計(jì)是重要的。統(tǒng)計(jì)特性(誤差)在預(yù)期的范圍內(nèi)一致，并足以滿足測量的目的(產(chǎn)品控制或過程控制)。將測量誤差只作為公差的一個(gè)百分?jǐn)?shù)來報(bào)告的傳統(tǒng)方法，不適應(yīng)過程改進(jìn)的市場挑戰(zhàn)。當(dāng)過程改變和改進(jìn)時(shí)，應(yīng)重新評(píng)價(jià)測量系統(tǒng)以確定其是否達(dá)到預(yù)期的目的。27271.5.2測量系統(tǒng)變差的類型測量系統(tǒng)誤差可以分為五種；偏倚、重復(fù)性、再現(xiàn)性、穩(wěn)定性和線性。測量系統(tǒng)研究的目的之一是獲得測量系統(tǒng)與其環(huán)境相互作用時(shí)，有關(guān)系統(tǒng)測量變差大小和變差類型的信息,這些可提供：接受新測量設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)；兩種測量裝置的比較;評(píng)價(jià)懷疑有缺陷的量具的基礎(chǔ)；測量設(shè)備維修前后的比較；計(jì)算過程變差及一個(gè)生產(chǎn)過程的可接受性的水平；繪制量具性能曲線(GPC)，GPC表示接受某一真值零件的概率。28281.5.3定義及潛在的變差源分辨力：是儀器可以探測到并如實(shí)顯示的參考值的變化量，也稱為可讀性或分辨率。測量系統(tǒng)的分辨力：是指測量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指出被測特性微小變化的能力。測量系統(tǒng)可接受的分辨力：是能夠測出過程的變差，包括特殊原因變差，圖1.5-1過程分布的分組數(shù)（ndc）可說明分辨力的概念；可視分辨力（ApparentResolution）：測量儀器的最小增量。建議可視分辨力應(yīng)小于等于過程變差σ6倍的十分之一。即

分辨力不足可在控制圖極差圖(圖1.5-2)中表現(xiàn)出來：極差圖控制限內(nèi)，可能有1~3個(gè)極差值；可能有≤4個(gè)極差值在控制限內(nèi)，且>1/4的極差值為零。6σ10可視分辨力≤2929圖1.5-1過程分布的分組(級(jí))數(shù)(ndc)對(duì)控制和分析活動(dòng)的影響——分辨率說明分組數(shù)據(jù)控制分析

一個(gè)數(shù)據(jù)分組（級(jí)）

可用于控制的前提是：與規(guī)范相比過程變差較小

在預(yù)期過程變差范圍內(nèi)的損失函數(shù)平緩

主要的變差源導(dǎo)致均值偏移

不能用于估算過程參數(shù)和指標(biāo)只表明過程是否正生產(chǎn)合格或不合格的零件

2—4個(gè)數(shù)據(jù)分組

（級(jí)）

根據(jù)過程分布，可用于半計(jì)量控制技術(shù)可以產(chǎn)生不敏感的計(jì)量控制圖一般不用于估算過程參數(shù)和指標(biāo)，因?yàn)樗惶峁┝舜致缘墓罍y

5或更多的數(shù)據(jù)分組

（級(jí)）

可用于計(jì)量控制圖

推薦使用

3030圖1.5-2不同分辨力在控制圖上的反映·························0.145

0.140

0.135

樣本均值0510

152025··························0.02

0.010.00樣本極差·····················0510

1520250.145

0.140

0.135

樣本均值························0.00

0.01

0.02

樣本極差UCL=0.1444Mean=0.1397LCL=0.1350LCL=0.01717R=0.00812LCL=0UCL=0.1438Mean=0.1398LCL=0.1359LCL=0.01438R=0.0068LCL=0控制圖

分辨率=0.001

X-R

控制圖

分辨率=0.01

X-R

31311.5.4測量過程變差對(duì)多數(shù)測量過程而言，測量變差通常被描述為正態(tài)分布。正態(tài)概率被設(shè)想成測量系統(tǒng)分析的標(biāo)準(zhǔn)方法。特點(diǎn)，如圖：測量過程變差可分為：位置變差；寬度變差。位置（數(shù)據(jù)的中心傾向）寬度（數(shù)據(jù)的分散程度）圖1.5-3正態(tài)分布32321.5.4.1位置變差準(zhǔn)確度偏倚穩(wěn)定性線性3333準(zhǔn)確度、偏倚準(zhǔn)確度通用概念：在測量過程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)下，一個(gè)或多個(gè)測量結(jié)果的平均值與一個(gè)參考值之間一致的接近程度。在一些組織中準(zhǔn)確度和偏倚互相使用。ISO及ASTM(美國實(shí)驗(yàn)與材料協(xié)會(huì))使用準(zhǔn)確度這個(gè)術(shù)語時(shí)包含了偏倚和重復(fù)性的含義。偏倚偏倚是對(duì)同樣的零件的同樣特性，真值(基準(zhǔn)值)和觀測到的測量平均值的差值。測量系統(tǒng)平均值基準(zhǔn)值偏倚圖1.5-4偏倚3434造成過分偏倚的可能原因儀器需要校準(zhǔn)；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；磨損或損壞基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；校準(zhǔn)不當(dāng)或調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng)；儀器質(zhì)量差——設(shè)計(jì)或一致性不好；線性誤差；應(yīng)用錯(cuò)誤的量具；不同的測量方法——設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；測量錯(cuò)誤的特性；(量具或零件)變形；環(huán)境——溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的影響；違背假定，在應(yīng)用常量上出錯(cuò)；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤(易讀性、視差)。3535穩(wěn)定性穩(wěn)定性(或漂移):是測量系統(tǒng)在某一段時(shí)間內(nèi)，測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測量總變差。或者說是偏倚隨時(shí)間的變化。時(shí)間參考值（基準(zhǔn)值）3636影響穩(wěn)定性的原因儀器需要校準(zhǔn)，校準(zhǔn)時(shí)間間隔要縮短；儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損；正常老化/退化；缺乏維護(hù)-——通風(fēng)、動(dòng)力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔；磨損或損壞基準(zhǔn)，基準(zhǔn)出現(xiàn)誤差；校準(zhǔn)不當(dāng)/調(diào)整基準(zhǔn)的使用不當(dāng)；儀器質(zhì)量差——設(shè)計(jì)或一致性不好；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性；不同的測量方法-——設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)；(量具或零件)變形；環(huán)境變化——溫度、濕度、振動(dòng)、清潔度；違背假定,在應(yīng)用常量上出錯(cuò)；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯(cuò)誤(易讀性、視差)。3737線性線性:在設(shè)備的預(yù)期操作(測量)范圍內(nèi)偏倚的不同。線性也可以被認(rèn)為關(guān)于偏倚大小的變化。線性誤差的可能原因同穩(wěn)定性，為什么?偏倚值N基準(zhǔn)值零偏倚線觀測值基準(zhǔn)值觀測值基準(zhǔn)值觀測值線性—非常量偏倚常量偏倚值1偏倚零偏倚基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值觀測值|基準(zhǔn)值基準(zhǔn)值正偏倚負(fù)偏倚觀測值

觀測值38381.5.4.2寬度變差精密度重復(fù)性再現(xiàn)性靈敏度一致性均勻性3939精密度傳統(tǒng)上，定義為測量系統(tǒng)在操作范圍內(nèi)分辨力、靈敏度和重復(fù)性的最終影響；操作范圍:大小、量程和時(shí)間。事實(shí)上，定義為測量范圍內(nèi)重復(fù)測量的預(yù)期變差；一個(gè)裝置在低量程和高量程測量一樣或今天與昨天一樣，具有相同的精密度。精密度對(duì)應(yīng)重復(fù)性，而線性對(duì)應(yīng)偏倚；精密度定義為包括來自不同的讀數(shù)、量具、人員、實(shí)驗(yàn)室或條件的變差。4040重復(fù)性重復(fù)性：由一個(gè)評(píng)價(jià)人，采用相同的測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測量變差。重復(fù)性是設(shè)備本身固有的變差或性能。重復(fù)性一般指儀器的變差(EV)，事實(shí)上它是從規(guī)定的測量條件下，連續(xù)試驗(yàn)得到的普通原因(隨機(jī)誤差)變差。當(dāng)測量環(huán)境是固定的，并且被規(guī)定了（即固定的零件、儀器、標(biāo)準(zhǔn)、方法、操作者、環(huán)境和假設(shè)）時(shí)，對(duì)于重復(fù)性最好的定義是系統(tǒng)內(nèi)部變差。重復(fù)性參考值4141影響重復(fù)性的原因零件(樣品)：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性；儀器：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障、質(zhì)量差或維護(hù)不當(dāng)；基準(zhǔn)：質(zhì)量、級(jí)別、磨損；方法：在設(shè)置、技術(shù)、零件調(diào)整、夾持、夾緊、點(diǎn)密度的變差；評(píng)價(jià)人：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能/培訓(xùn)、感覺、疲勞；環(huán)境：溫度、濕度、振動(dòng)、亮度、清潔度的短期起伏變化；違背假定：穩(wěn)定、正確操作；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)定性，一致性不好；應(yīng)用錯(cuò)誤的量具；(量具或零件)變形、硬度不足；應(yīng)用——零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察誤差(易讀性、視差)。

4242

再現(xiàn)性再現(xiàn)性：由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時(shí)測量平均值的變差；傳統(tǒng)上，把再現(xiàn)性看作“評(píng)價(jià)人之間”的變差(AV)；再現(xiàn)性也被看作是系統(tǒng)之間或測量條件之間的平均變差；ASTM的定義，不僅包括評(píng)價(jià)人不同，而且量具、實(shí)驗(yàn)室和環(huán)境(溫度、濕度)也不同，同時(shí)再現(xiàn)性計(jì)算中還包括重復(fù)性。評(píng)價(jià)人AC再現(xiàn)性B4343影響再現(xiàn)性的潛在原因零件(樣品)之間：使用同樣的儀器、同樣的操作者和方法時(shí)，當(dāng)測量零件的類型為A、B、C時(shí)的均值差；儀器之間：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器A、B、C等的均值差。在這種研究情況下，再現(xiàn)性錯(cuò)誤常與方法/操作者混淆；標(biāo)準(zhǔn)之間；測量過程中不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響；方法之間：改變點(diǎn)密度、手動(dòng)與自動(dòng)系統(tǒng)相比、零件調(diào)整、夾持或夾緊方法等導(dǎo)致的均值差；評(píng)價(jià)人(操作者)之間：評(píng)價(jià)人A、B、C等的培訓(xùn)、技術(shù)、技能和經(jīng)驗(yàn)不同導(dǎo)致的均值差；環(huán)境之間：在第1、2、3等時(shí)間段內(nèi)測量,由環(huán)境循環(huán)引起的均值差；

違背研究中的假定；儀器設(shè)計(jì)或方法缺乏穩(wěn)健性；操作者培訓(xùn)效果;

應(yīng)用——零件尺寸、位置、觀察誤差(易讀性、視差)。4444量具R&R或GRR量具R&R是重復(fù)性和再現(xiàn)性合成變差的一個(gè)估計(jì)，或者說，等于系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)之間的方差的總和。

σ2GRR

=σ2再現(xiàn)性+σ2重復(fù)性基準(zhǔn)值GRRABC4545靈敏度靈敏度：導(dǎo)致一個(gè)可檢定到的輸出信號(hào)的最小值。它是測量系統(tǒng)對(duì)被測量特征改變的響應(yīng)。靈敏度由量具設(shè)計(jì)(分辨力)、固有質(zhì)量、使用中的維護(hù)以及儀器和標(biāo)準(zhǔn)的操作條件決定。它通常被描述為測量的一個(gè)單位。影響靈敏度的因素包括：使儀器的減振能力；操作者的技能；測量裝置的重復(fù)性；對(duì)于電子或氣動(dòng)量具所提供無漂移運(yùn)行的能力；儀器使用的環(huán)境，如大氣、塵埃、濕度。4646一致性一致性是隨時(shí)間得到測量變差的區(qū)別，也可以看成重復(fù)性隨時(shí)間的變化。影響一致性的因素是變差的特殊原因，如：

零件的溫度；電子設(shè)備的預(yù)熱要求；設(shè)備的磨損。4747均勻性均勻性是量具在整個(gè)工作量程內(nèi)變差的區(qū)別。也可以認(rèn)為是重復(fù)性在量程上的均一性(同一性)。影響均勻性的因素包括：夾緊裝置的定位(只接受較小/較大尺寸)；刻度的可讀性不好；讀數(shù)視差。48481.5.4.3測量系統(tǒng)變差

測量系統(tǒng)變差與下列因素有關(guān)：測量系統(tǒng)的能力；測量系統(tǒng)的性能；測量系統(tǒng)的不確定度。4949測量系統(tǒng)的能力測量系統(tǒng)的能力是基于短期的評(píng)估，對(duì)測量誤差(隨機(jī)的和系統(tǒng)的)合成變差的估計(jì)。簡單的能力包括：偏倚或線性;重復(fù)性和再現(xiàn)想，包括短期一致性。測量能力的估計(jì)是對(duì)于規(guī)定條件、范圍和測量系統(tǒng)量程內(nèi)預(yù)期誤差的表達(dá)；不同于測量不確定度。測量不確定度是一個(gè)與測量結(jié)果有關(guān)的誤差或值的預(yù)期范圍的表達(dá)。當(dāng)測量誤差互不相關(guān)時(shí)(隨機(jī)的和獨(dú)立的)，合成變差的能力表達(dá)可以量化為：

σ2能力

=σ2偏倚(線性)+σ2GRR

5050理解和準(zhǔn)確應(yīng)用測量能力的基本點(diǎn)：能力的估計(jì)是與規(guī)定的測量范圍有關(guān)：條件、量程和時(shí)間；在測量量程內(nèi)的短期一致性和均勻性(重復(fù)性誤差)被包含在能力的評(píng)價(jià)中。當(dāng)短期的線性、均勻性/一致性在量程范圍內(nèi)明顯變化時(shí)，測量計(jì)劃者和分析者只有兩種實(shí)際選擇：報(bào)告對(duì)于規(guī)定的條件、范圍和測量系統(tǒng)量程的最大(最壞的情況)能力；對(duì)于規(guī)定的測量量程區(qū)間(即低、中、較大量程)確定和報(bào)告多種能力評(píng)估。5151評(píng)價(jià)范圍：測量范圍有限的部分；整個(gè)測量范圍;很具體的或一個(gè)概括的操作說明?！岸唐凇钡暮x：

一系列測量循環(huán)期間的能力；完成GRR評(píng)價(jià)的時(shí)間;一個(gè)規(guī)定的生產(chǎn)期，或由校準(zhǔn)頻率表示的時(shí)間。5252性能測量系統(tǒng)的性能是所有變差源隨時(shí)間的最終影響。性能是合成測量誤差的長期評(píng)估，包括：能力(短期誤差)；穩(wěn)定性和一致性。測量性能的估計(jì)是對(duì)于規(guī)定條件、范圍和測量系統(tǒng)量程內(nèi)預(yù)期誤差的表達(dá)(不同于測量不確定度)。當(dāng)測量誤差互不相關(guān)時(shí)(隨機(jī)的和獨(dú)立的)，合成變差的性能表達(dá)可以量化為：

σ2性能=σ2能力+σ2穩(wěn)定性+σ2一致性5353測量性能只需要完整到能合理地再現(xiàn)出測量環(huán)境和范圍：性能評(píng)估包括測量量程內(nèi)的長期一致性和均勻性(重復(fù)性誤差)；當(dāng)長期的線性、均勻性或一致性在一定的量程范圍內(nèi)明顯變化時(shí)，測量計(jì)劃者和分析者只有兩種實(shí)際選擇：報(bào)告對(duì)于規(guī)定的條件、范圍和測量系統(tǒng)量程的最大(最壞)性能；對(duì)于規(guī)定的測量量程區(qū)間(即低、中、較大量程)確定和報(bào)告多種性能評(píng)估。5454評(píng)價(jià)范圍:同能力的范圍。即：測量范圍有限部分；整個(gè)測量范圍；很具體的或一個(gè)概括的說明。“長期”的含義：幾個(gè)在時(shí)間上的能力估計(jì)的平均；

校準(zhǔn)記錄評(píng)估或多種線性研究；來自在測量系統(tǒng)的壽命和量程方面的幾個(gè)GRR研究的平均誤差。55551.6測量不確定度測量不確定度是國際上用來描述測量值的質(zhì)量的術(shù)語。質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)要求：測量不確定度已知，并與所需的任何檢驗(yàn)測量或試驗(yàn)裝置的測量能力相一致。不確定度是賦值給測量結(jié)果的范圍，在規(guī)定的置信水平內(nèi)描述預(yù)期包含有真測量結(jié)果的范圍。可表達(dá)為：

真測量值=觀測到的測量值(結(jié)果)±U式中：U，“擴(kuò)大不確定度”U=KUC式中：K為希望的置信度范圍的正態(tài)分布系數(shù)，通常K=2UC為合成標(biāo)準(zhǔn)誤差：U2C=σ2性能+σ2其它由上式可知，測量不確定度是在測量時(shí)間上測量值可能變化的估計(jì)值，包括：測量過程中所有重要的測量變差源；加上校準(zhǔn)、基準(zhǔn)、方法、環(huán)境及其需要考慮到的因素。56561.6.1測量不確定度與MSA的區(qū)別MSA的重點(diǎn)是促進(jìn)了解和改進(jìn)測量過程變差：了解測量過程，確定在測量過程的誤差總量；評(píng)估用于生產(chǎn)和過程控制中的測量系統(tǒng)的充分性。不確定度是測量值的一個(gè)范圍，由置信區(qū)間來定義，與測量結(jié)果有關(guān)并希望包括測量的真值。57571.7測量問題的七步分析法第一步——識(shí)別問題

當(dāng)測量系統(tǒng)工作時(shí)，無論任何過程，重要的是清楚地定義問題?？捎脺?zhǔn)確度、變差、穩(wěn)定性的形式來體現(xiàn)。將測量變差和其貢獻(xiàn)與過程變差分離(立足于過程，而不是測量裝置作出這個(gè)判斷)。問題的表述應(yīng)該是任何人都能理解，并作出恰如其分的操作定義。第二步——確定小組

成立問題解決小組。其成員的多少(2~10人)由測量系統(tǒng)和問題的復(fù)雜性而定。明確小組成員及其職責(zé)。第三步——測量系統(tǒng)和過程流程圖小組應(yīng)該評(píng)審已有的測量系統(tǒng)和過程流程圖；目的是討論測量和其與測量過程的相互關(guān)系的信息；制定流程圖的過程可識(shí)別是否對(duì)小組補(bǔ)充成員。5858第四步——因果圖小組應(yīng)該復(fù)審已有的有關(guān)測量系統(tǒng)的因果圖；目的是解決問題、討論有關(guān)的信息；應(yīng)用專業(yè)知識(shí)來初步識(shí)別那些是對(duì)問題貢獻(xiàn)最大的變量。第五步——計(jì)劃—實(shí)施—研究—措施(PDSA)PDSA是一個(gè)科學(xué)的研究形式。計(jì)劃各種試驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、建立穩(wěn)定性、作各種假設(shè)并加以證實(shí)，一直到獲得適當(dāng)?shù)慕鉀Q。5959第六步——可能的解決方法和對(duì)糾正的驗(yàn)證將各步驟和解決方法文件化對(duì)決定過程作出記錄；進(jìn)行初步研究以確認(rèn)解決方法，可用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的形式；可隨時(shí)間的變化作額外的研究，包括環(huán)境和材料變差。第七步——更改制度化最后的解決方法應(yīng)形成報(bào)告，通過責(zé)任部門來更改過程，使問題不再發(fā)生；更改可能體現(xiàn)在程序、標(biāo)準(zhǔn)及培訓(xùn)教材上。6060第二章測量系統(tǒng)評(píng)定的通用概念

2.1背景2.1.1兩個(gè)重要的方面的評(píng)定:驗(yàn)證在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y量正確的變量：

若適用還要驗(yàn)證夾緊和鎖緊；識(shí)別和測量相互依賴的任何關(guān)鍵的環(huán)境因素。確定測量系統(tǒng)具有可接受的統(tǒng)計(jì)特性：明確數(shù)據(jù)的使用，以確定統(tǒng)計(jì)特性；統(tǒng)計(jì)特性確定之后，應(yīng)對(duì)測量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定，以便了解它實(shí)際上是否具有這些特性。61612.1.2評(píng)定工作的階段第1階段—了解測量過程，以及該過程是否滿足要求?第2階段—測量過程隨時(shí)間的推移是否滿足要求?6262第1階段該段試驗(yàn)是一項(xiàng)評(píng)定，用以驗(yàn)證是否按測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y量正確的變差；該階段的目的:通過試驗(yàn)確定系統(tǒng)是否具有所需的統(tǒng)計(jì)特性；通過試驗(yàn)找出對(duì)系統(tǒng)有顯著影響的環(huán)境因素，以確定使用環(huán)境的要求。6363第2階段試驗(yàn)提供：對(duì)測量系統(tǒng)的主要變差源持續(xù)的監(jiān)視；測量系統(tǒng)經(jīng)過一定時(shí)間后降級(jí)的信號(hào)。量具的雙性（R&R）是本階段試驗(yàn)的一種形式。這些試驗(yàn)通常是單位的日常工作，該工作是正常校準(zhǔn)程序、維護(hù)程序和計(jì)量程序的一部分。64642.2選擇/制定試驗(yàn)程序

選擇/制定一個(gè)評(píng)定測量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)方案應(yīng)考慮的問題：采用哪一級(jí)的計(jì)量用標(biāo)準(zhǔn)?能否可溯源到國家標(biāo)準(zhǔn)？。對(duì)于第二階段（R&R）的試驗(yàn)應(yīng)使用盲測法。盲測法：在實(shí)際測量的環(huán)境下，在操作者事先不知道正在對(duì)該測量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定的條件下，所進(jìn)行的測量。試驗(yàn)成本；試驗(yàn)所需的時(shí)間；沒有被普遍接受的術(shù)語應(yīng)作出可操作的定義，如，準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性和再現(xiàn)性。兩個(gè)測量系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)。確定第二階段試驗(yàn)的頻次：這應(yīng)由單個(gè)測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性及其對(duì)設(shè)施的影響和使用該設(shè)施的用戶決定。65652.3測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備

實(shí)施研究之前的典型準(zhǔn)備如下：確定使用的方法。如：通過使用工程決策，目視觀察或量具研究來確定評(píng)價(jià)人在校準(zhǔn)或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可忽略，如按按鈕，打印出一個(gè)數(shù)據(jù)。評(píng)價(jià)人的數(shù)量、樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定。應(yīng)考慮的因素:關(guān)鍵尺寸需要更多的零件/試驗(yàn)。零件結(jié)構(gòu)大或重者可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)。評(píng)價(jià)人應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇。6666樣品的選擇應(yīng)具有代表性。對(duì)于產(chǎn)品控制，測量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定：“相對(duì)特性規(guī)范確定合格或不合格”(如100%檢驗(yàn)或抽樣)，選擇的樣本(或標(biāo)準(zhǔn))不需要覆蓋整個(gè)過程范圍；對(duì)于過程控制，測量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定：“過程穩(wěn)定性、方向和符合自然過程變差”(如SPC、過程監(jiān)視、能力及過程改進(jìn))，樣本要覆蓋整個(gè)過程變差；儀器的分辨力應(yīng)至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的1/10；確保測量方法(如，評(píng)價(jià)人和儀器)正在測量特性的尺寸并遵守規(guī)定的測量程序。在制定第1階段或第2階段試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)考慮：評(píng)價(jià)人對(duì)測量過程有否影響？評(píng)價(jià)人對(duì)測量設(shè)備的校準(zhǔn)是否可能是引起變差的一個(gè)顯著原因？要求有多少樣品和重復(fù)讀數(shù)？6767有關(guān)置信度的概念雙側(cè)置信區(qū)間(GB/T3358.1—933.47)若θ是要估計(jì)的總體分布未知量，T1≤T2是兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量，使區(qū)間[T1，T2]以一定概率包含θ，則稱此區(qū)間是θ的一個(gè)雙側(cè)置信區(qū)間。T2和T1分別稱為置信區(qū)間的上下限。置信水平(GB/T3358.1—933.49)[T1，T2]是θ的一個(gè)雙側(cè)或單側(cè)置信區(qū)間，1-α是0和1之間的常數(shù)，若對(duì)一切θ，有P（T1≤θ≤T2）≥1-α，則稱1-α為該置信區(qū)間的置信水平。當(dāng)P（T1≤θ≤T2）=1-α?xí)r，1-α也常稱為置信系數(shù)或置信度。置信水平1-α通常取接近于1的值，如0.90、0.95、0.99等。α常稱為顯著性水平，一般取值為0.10、0.05、0.01等。68682.4結(jié)果分析目的：以確定測量裝置就其預(yù)期的應(yīng)用是否可接受。一個(gè)測量系統(tǒng)在任何附加的分析生效之前應(yīng)該是穩(wěn)定的。位置誤差位置誤差接受準(zhǔn)則通常是通過分析偏倚和線性來確定。一個(gè)測量系統(tǒng)的偏倚/線性的誤差，若是與零誤差差別較明顯，或超出量具校準(zhǔn)程序確立的最大允許誤差，則是不可接受。應(yīng)對(duì)測量系統(tǒng)重新校準(zhǔn)/偏差校正以盡可能地減少誤差。6969寬度誤差

接受準(zhǔn)則取決于：

被測量系統(tǒng)變差所覆蓋的制造過程變異性的百分比(%GRR/TV)或零件公差的百分比(%GRR/公差)；對(duì)特定的測量系統(tǒng)最終取決于測量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應(yīng)該取得顧客的同意。用于分析過程的測量系統(tǒng)，其可接受性的準(zhǔn)則:誤差(%GRR)低于10%，通常認(rèn)為測量系統(tǒng)是可接受的；誤差(%GRR)在10%到30%之間，基于應(yīng)用的重要性、測量裝置和維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的；(%GRR)超過30%，則是不可接受的。應(yīng)努力來改進(jìn)測量系統(tǒng)。過程能被測量系統(tǒng)區(qū)分的分級(jí)數(shù)(ndc)應(yīng)該≥5。7070第三章簡單測量系統(tǒng)推薦的實(shí)踐以下舉例的試驗(yàn)程序簡便易行；用于了解測量系統(tǒng)并量化，依賴于影響測量系統(tǒng)的變差源的差異；在多數(shù)情況下，變差的主要來源是由于儀器(量具/設(shè)備)、人(評(píng)價(jià)人)和方法(測量程序)；舉例的試驗(yàn)程序可充分用于如下測量系統(tǒng):只研究兩個(gè)因素，或稱為測量條件(如評(píng)價(jià)人和零件)加上所研究的測量系統(tǒng)重復(fù)性；每個(gè)零件內(nèi)的變異性的影響可以忽略；不存在統(tǒng)計(jì)上的評(píng)價(jià)人和零件之間的交互作用；在研究中零件的尺寸不發(fā)生變化。71713.1計(jì)量型測量系統(tǒng)研究指南

3.1.1確定穩(wěn)定性的指南區(qū)分兩種穩(wěn)定性隨時(shí)間變化系統(tǒng)偏倚的總變差；統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定，包含重復(fù)性、偏倚、一般過程等。研究測量穩(wěn)定性的方法:應(yīng)用控制圖技術(shù)。取一樣本并建立基準(zhǔn)值。如不可獲得，選擇一個(gè)落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的生產(chǎn)零件，為標(biāo)準(zhǔn)樣本。分別對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣本測量并繪制控制圖。定期(天，周)測量標(biāo)準(zhǔn)樣本3~5次。樣本容量和頻率的確定因素可包括：重新校準(zhǔn)的頻次；要求的修理；使用的頻率；作業(yè)條件的好壞。應(yīng)在不同的時(shí)間讀數(shù)，以代表測量系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，記錄在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其它因素的變化。將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序畫在控制圖上。X-R或X-S

7272穩(wěn)定性-舉例

為了確定一個(gè)新的測量裝置穩(wěn)定性是否可接受，工藝小組：選擇樣本：在生產(chǎn)測量的中程數(shù)附近選擇了一個(gè)零件；確定其基準(zhǔn)值：在測量實(shí)驗(yàn)室中測10次得均值為6.01；測量頻次：5次/班，共測4周(20個(gè)子組)；

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●UCL=6.2976.021LCL=5.7466.36.26.16.05.95.85.7樣本均值01020

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1.00.50.0樣本極差UCL=1.010LCL=00.4779控制圖分析顯示：測量過程是穩(wěn)定的。圖，如下圖。收集數(shù)據(jù)，做

X—R73733.1.2偏倚指南做法獲取一個(gè)樣本并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值:如得不到，選擇一個(gè)落在生產(chǎn)測量的中程數(shù)的生產(chǎn)零件，作為標(biāo)準(zhǔn)樣本；在工具室測量該零件n≥10次，并計(jì)算均值，作為“基準(zhǔn)值”；讓一個(gè)評(píng)價(jià)人以通常的方法測量該樣本10次以上。結(jié)果分析

偏倚=觀測平均值-基準(zhǔn)值

偏倚過程變差偏倚占過程變差百分比=×100%74743.1.3線性指南線性的研究是采用線性擬合的方法

χi=基準(zhǔn)值線性指數(shù)=斜率×過程變差由上式得之：斜率（a）越小量具的線性越好。

最佳擬合線公式Уi

=ɑχi+b式中:Уi=偏倚平均值ɑ

==斜率∑χУ-[—∑χ∑У]∑χ2-—(∑χ)21gm1gmb=У-ɑχ=截距偏倚i,j=χi,j–(基準(zhǔn)值)i偏倚i=∑偏倚i,j/mmi=175753.1.3線性指南做法選擇g≥5個(gè)零件，由于是過程變差，零件測量值覆蓋量具的操作范圍。用全尺寸檢驗(yàn)測量每個(gè)零件以確定其基準(zhǔn)值，并確認(rèn)包括量具的操作范圍。操作者測量每個(gè)零件m≥10次(盲測法)。事例：基于已證明的過程變差，評(píng)價(jià)測量系統(tǒng)的線性：在測量系統(tǒng)操作量程內(nèi)選擇了5個(gè)零件，經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)確定其基準(zhǔn)值。分別測量(隨機(jī))每個(gè)零件12次，結(jié)果如下線性研究數(shù)據(jù)表。得出Y=0.736667-0.131667X試

驗(yàn)

次

數(shù)零

件

1

2345基準(zhǔn)值/偏倚

2.00偏倚

4.00偏倚6.00偏倚8.00偏倚10.00偏倚1

2.70

0.7

5.10

1.1

5.80

-0.2

7.60

-0.2

9.10

-0.9

22.50

0.5

3.90

-0.1

5.70

-0.3

7.70

-0.3

9.30

-0.7

32.40

0.4

4.20

0.2

5.90

-0.1

7.80

-0.2

9.50

-0.5

42.50

0.5

5.00

1.0

5.90

-0.1

7.70

-0.3

9.30

-0.7

52.70

0.7

3.80

-0.2

6.00

0.0

7.80

-0.2

9.40

-0.6

62.30

0.3

3.90

-0.1

6.10

0.1

7.80

-0.2

9.50

-0.5

72.50

0.5

3.90

-0.1

6.00

0.07.80

-0.2

9.50

-0.5

82.50

0.5

3.90

-0.1

6.10

0.17.70

-0.3

9.50

-0.5

92.40

0.4

3.90

-0.1

6.40

0.47.80

-0.2

9.60

-0.4

102.40

0.4

4.00

0.0

6.30

0.37.50

-0.5

9.20

-0.8

112.60

0.6

4.10

0.1

6.00

0.07.60

-0.4

9.30-0.7

122.40

0.4

3.80

-0.2

6.10

0.17.70

-0.3

9.40

-0.6

偏倚均值

0.491667

0.125

0.025

-0.2916

-0.61667

76763.1.4重復(fù)性和再現(xiàn)性指南測量系統(tǒng)的變差

式中：σm——測量系統(tǒng)的變差（R&R）

σa——量具的重復(fù)性（量具的變差）（極差圖受控）如果用正態(tài)分布的99%來表示，則為如果試驗(yàn)次數(shù)為2時(shí)，d2=1.128則上式簡化為4.65

σe

——量具的再現(xiàn)性（評(píng)價(jià)人的變差）

其他可接受的方法：

極差法

均值極差法(包括控制圖法)

ANOVE法(方差分析法)σm=√σe2+σa2RaRa/d2σa=Ra/d25.15Re/d2σe=Re為評(píng)價(jià)人的極差

77773.1.4.1極差法

極差法可快速提供一個(gè)測量變異的近視值、測量系統(tǒng)的整體概況。不能將變異分為重復(fù)性和再現(xiàn)性。典型的極差法用2個(gè)評(píng)價(jià)人和5個(gè)零件進(jìn)行研究：兩個(gè)評(píng)價(jià)人各將每個(gè)零件測量一次；零件極差=|評(píng)價(jià)人A測量值-評(píng)價(jià)人B測量值|；計(jì)算極差和及其平均極差；總測量變差既GRR=平均極差乘以1/d2*，在附錄C中可查到，m=2,g=零件數(shù)時(shí)的d2*值。舉例:量具研究(極差法)數(shù)據(jù)表

GRR=R/d2*=0.07/1.19=0.0588%GRR=100%×(GRR/過程標(biāo)準(zhǔn)偏差)=75.7%(從以前的研究可知，過程標(biāo)準(zhǔn)偏差=0.0777)由結(jié)果得知，測量系統(tǒng)需要改進(jìn)。零件號(hào)

評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人B極差(A,B)10.85

0.80

0.05

20.75

0.75

0.05

31.00

0.95

0.05

40.45

0.55

0.10

50.50

0.60

0.10

平均極差(R)=∑Ri

/5=0.35/5=0.0778783.1.4.2均值極差法做法取樣本零件數(shù)n>5，應(yīng)代表實(shí)際或期望的過程變差范圍。選擇評(píng)價(jià)人A、B、C等，將零件編號(hào)，按盲測法測量。讓評(píng)價(jià)人A、B、C以隨機(jī)順序測量n個(gè)零件，記錄人按被測零件編號(hào)將結(jié)果，在均值極差數(shù)據(jù)表上分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。如評(píng)價(jià)人屬于不同的班次，可使用一個(gè)替代方法。讓評(píng)價(jià)人每次用不同的隨機(jī)測量順序完成3次，記錄人將結(jié)果分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。均值極差法(X

-R)可分別對(duì)測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性作出評(píng)估，而不是它們的交互作用。7979均值極差法數(shù)據(jù)表

評(píng)價(jià)人/試驗(yàn)#

零

件

平均值

12345678910A1

0.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.360.120.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.201.99-1.250.130.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.310.2均值

0.447-0.6071.2600.537-0.853-1.000.667-0.2272.087-1.307Xa=0.1903極差

0.350.120.170.170.120.230.160.140.270.11Ra=0.184B10.08-0.471.190.01-0.56-0.020.47-0.631.80-1.680.020.25-1.220.941.03-1.200.220.550.082.12-1.620.130.07-0.681.340.20-1.280.060.83-0.342.19-1.500.0均值0.133-0.791.1570.413-1.0130.0270.617-0.2972.037-1.600Xb=0.06極差0.180.750.401.020.720.420.360.710.390.18Rb=0.513C10.04-1.380.880.14-1.46-0.290.02-0.461.77-1.49-0.22-0.11-1.331.090.20-1.07-0.670.01-0.561.45-1.77-0.23-0.15-0.960.670.11-1.45-0.490.21-0.491.87-2.16-0.2均值0.073-1.1570.8800.150-1.327-0.4830.080-0.5031.697-1.807Xc=-0.254極差0.190.420.420.090.390.380.200.100.420.67Rc=0.328零件均值

0.169-0.8511.0990.367-1.064-0.1860.454-0.3421.940-1.571Xp=0.00極差

Rp=最大的零件均值—最小的零件均值=1.940-(-1.571)=3.511Rp=3.511R=[(Ra=0.184

)+(Rb=0.513)+(Rc=0.328

)]/

(評(píng)價(jià)人=3)

R=0.3417XDIFF=(Xmax=0.1903)–(Xmin=-0.2543)=0.4446UCLR=(R=0.3417)×(D4=2.58)=0.88162次試驗(yàn)D4=3.27，3次試驗(yàn)D4=2.58。UCLR為極差的控制限。將那些超出控制限的點(diǎn)圈出，識(shí)別原因并糾正。用與原來相同評(píng)價(jià)人和儀器對(duì)同一零件重復(fù)原來的測量，或剔除這些值并由其余觀測值計(jì)算UCLR。表8量具重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)收集表

8080

均值極差法—結(jié)果分析作圖法均值圖評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人B評(píng)價(jià)人C

均值圖-(不層疊的)控制限內(nèi)區(qū)域是測量靈敏度(“噪聲”)。研究中使用的零件子組代表過程變差，大約一半/更多的均值應(yīng)落在控制限以外:如數(shù)據(jù)顯示出這種圖形，則測量系統(tǒng)能夠充分探測零件之間的變差并提供過程分析和過程控制有用的信息;如少于一半的均值應(yīng)落在控制限以外，則測量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。由上圖看出：該測量系統(tǒng)對(duì)由樣本代表過程變差有足夠的分辨率。沒有明顯的評(píng)價(jià)人之間的變差?！?210-1-2-3●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●UCLLCL8181作圖法—極差圖●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●1.00.50.0UCLLCL評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人B評(píng)價(jià)人C

極差圖—(不層疊的)圖13顯示了評(píng)價(jià)人之間變異性是不同的。極差控制圖用于確定過程是否受控:

如所有的極差都受控，則評(píng)價(jià)人的工作狀態(tài)是相同的；

如一個(gè)評(píng)價(jià)人不受控，說明他的方法與其他人不同；如所有評(píng)價(jià)人都不受控，則測量系統(tǒng)對(duì)評(píng)價(jià)人的技術(shù)很敏感，需要改善以獲得有用的數(shù)據(jù)。極差圖可以幫助確定:與重復(fù)性相關(guān)的統(tǒng)計(jì)控制；

測量過程中評(píng)價(jià)人之間對(duì)每個(gè)零件的一致性。數(shù)據(jù)計(jì)算見報(bào)告8282量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告零件號(hào)和名稱:量具名稱:日期:

特性:量具號(hào):完成人:規(guī)格:量具類型:

R=0.3417XDIFF=0.4446Rp=3.511

測量單元分析

%總變差(TV)重復(fù)性-設(shè)備變差(EV)

EV=R×K1=0.3417×0.590

=0.20188

%EV=100(EV/TV)=100(0.20188/1.14610)=17.62%

試驗(yàn)K12

0.886230.5908

再現(xiàn)性-評(píng)價(jià)人變差(AV)

AV=√(XDIFF×K2)2-(EV2/(nr))=√(0.4446×0.523)2-(0.201882/(10×3)=0.22963

%AV=100(AV/TV)=100(0.22963/1.14610)=20.04%

n=零件數(shù)r=實(shí)驗(yàn)次數(shù)

評(píng)價(jià)人

2

3

K2

0.7071

0.5231

重復(fù)性和再現(xiàn)性(GRR)GRR=√

EV2+AV2=√0.201882+0.220632=0.30575

零件K3

%GRR=100(GRR/TV)=100(0.30575/1.14610)=26.68%20.7071

30.5231

40.4467

零件變差(PV)

PV=Rp×K3=3.511×0.3146

=1.104565

0.4030

%PV=100(PV/TV)=100(1.10456/1.14610)=96.38%

60.3742

70.3534

80.3375

總變差(TV)

TV=√

GRR2+PV2=√0.305752+1.10456

2=1.14610

90.3249

ndc=1.41(PV/GRR)=1.41(1.10456/0.30575)=5.094------5

100.3146

8383量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報(bào)告的幾點(diǎn)說明K1取決于量具研究中試驗(yàn)次數(shù)，等于d2*的倒數(shù)，其取決于試驗(yàn)次數(shù)(m)和零件的數(shù)量乘以評(píng)價(jià)人數(shù)(g)(假設(shè)計(jì)算K1時(shí)g>15)。K2取決于量具研究中評(píng)價(jià)人數(shù)且是d2*的倒數(shù)，d2*取決于評(píng)價(jià)人數(shù)(m)和g=1(只計(jì)算一個(gè)極差)。K3取決于量具研究中零件的數(shù)量并且是d2*的倒數(shù)，d2*取決于零件的數(shù)量(m)和g=1(只計(jì)算一個(gè)極差).EV、AV、GRR、PV和TV對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為σE、σA、σM、σP、σT。8484如果過程變差已知，并且其值以6σ為基礎(chǔ)，則它可以取代量具的總變差(TV):TV=過程變差/6.00；PV=[(TV)2-(GRR)2]?。如果分析是基于公差，則GRR報(bào)告:%EV、%AV、%GRR和%PV通過公差值除以6代替分母TV。每個(gè)因素所占的百分比之和不等于零100%。對(duì)總變差的百分比(特別是%GRR)進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確定測量系統(tǒng)是否被允許用于預(yù)期用途。測量系統(tǒng)可靠地辨別的分級(jí)數(shù)：ndc應(yīng)取整數(shù)，判斷準(zhǔn)則ndc≥5。85853.1.4.3方差分析法(ANOVA)方差分析是一種標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)技術(shù)，可用于分析測量誤差或其它測量系統(tǒng)研究中數(shù)據(jù)變異的來源.在方差分析中，方差可以被分解為4部分：零件、評(píng)價(jià)人、零件與評(píng)價(jià)人之間的交互作用和量具的重復(fù)性誤差.與均值極差法相比：優(yōu)點(diǎn):

有處理任何試驗(yàn)裝置（儀器/設(shè)備）的能力；

可以更精確地估計(jì)方差；從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中獲得更多信息(如零件與評(píng)價(jià)人之間的交互作用影響)。缺點(diǎn):

數(shù)據(jù)計(jì)算復(fù)雜(使用計(jì)算機(jī))；

操作者需要掌握一定程度的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)來解釋結(jié)果。8686方差分析法的隨機(jī)化及統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性收集數(shù)據(jù)的方法很重要，確保隨機(jī)化及統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性，以防偏倚值的來源。

確保零件(n)、評(píng)價(jià)人(k)、試驗(yàn)次數(shù)(r)均衡設(shè)計(jì)的簡單方法是實(shí)施隨機(jī)化。一種隨機(jī)化方法是在