量測系統(tǒng)分析MS量測系統(tǒng)分析MSA

測量系統(tǒng)分析(MSA)楊彥秀主任工程師電機(jī)電子環(huán)境發(fā)展協(xié)會(huì)(CED)第一頁，共七十五頁。目錄第一章第A節(jié)引言.目的及朮語第B節(jié)測量過程第C節(jié)測量策略和規(guī)劃第D節(jié)測量資源的開發(fā)第E節(jié)測量問題第F節(jié)測量不確定度第二章第A節(jié)背景第B節(jié)測量系統(tǒng)研究的備用第C節(jié)結(jié)果分析第D節(jié)量測系統(tǒng)變異分析第二頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)

引言﹐目的的及朮語引言﹕測量數(shù)據(jù)的品質(zhì)數(shù)據(jù)的品質(zhì)取決於穩(wěn)定條件下進(jìn)行操作的測量系統(tǒng)中﹐多次測量的統(tǒng)計(jì)特性。通常用來描述測量數(shù)據(jù)品質(zhì)的統(tǒng)計(jì)特性是某測量系統(tǒng)的偏倚及變異。被稱為偏倚的統(tǒng)計(jì)特微指的是數(shù)據(jù)值相對(duì)於參考(基準(zhǔn))值的位置。而被稱為變異的特性指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。如果交互作用產(chǎn)生有變異過大﹐那么數(shù)據(jù)有品質(zhì)會(huì)太低﹐從而造成測量數(shù)據(jù)無法利用。第三頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言,目的及朮語目的本手冊(cè)的目的是為評(píng)估測量系統(tǒng)的品質(zhì)提供指南。盡管這指南一般而言可用於任何測量系統(tǒng)﹐但主要意圖是用於工業(yè)界的測量系統(tǒng)。本文件并不意圖成為對(duì)所有測量系統(tǒng)的一種分析縱覽﹔而是主要用於那些對(duì)於每個(gè)零件的數(shù)據(jù)可以重復(fù)讀取的測量系統(tǒng)。許多分析對(duì)於其他形式的測量系統(tǒng)也是很有用的﹐且本手冊(cè)的確包含了參考意見和建議。對(duì)於更復(fù)雜的或不常用的方法本手冊(cè)沒有討論﹐建議使用者參考事宜的統(tǒng)計(jì)資源。本手冊(cè)也不涵蓋顧客對(duì)測量分析方法。第四頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言.目的及朮語朮語在本手冊(cè)中使用了以下朮語﹕測量(Measurement)被定義為”對(duì)某具體事物附與數(shù)字(或數(shù)值)﹐以表示它們對(duì)於特定特性之間的關(guān)系”。這定義由C.Eisenhart(1963)首次提出。賦予數(shù)字的過程被定義為測量過程﹐而數(shù)值的指定被定義為測量值。量測(Gage):是指任何用來獲得測量結(jié)果的裝置。經(jīng)常是特別用在工場現(xiàn)場的裝置﹐包括go/nogo量規(guī)。測量系統(tǒng)(Measurementsystem):是對(duì)測量單元進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y的特性進(jìn)行評(píng)估﹐其所使用的儀器或量具,標(biāo)準(zhǔn)﹑操作.﹑方法﹑夾具﹑軟體﹑人員﹑環(huán)境及假設(shè)的集合﹔也就是說﹐用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程。第五頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語其它朮語匯總標(biāo)準(zhǔn)(Stansard)用於比較的可接受基準(zhǔn)接受的準(zhǔn)則一已知數(shù)值﹐在不確定度的指定范圍內(nèi)﹐被接受而唯一真值參考值第六頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語基本的設(shè)備(Basicequipment)分辨力(Discrimimation)﹑可讀性(Readability)﹑解析度(Resoiution)√別名﹕最小可讀單位﹑測量解析度﹑最小刻度極限或探測的最小極限√由設(shè)計(jì)所確定的固有特微√一個(gè)儀器測量或輸出的最小刻度單位√通常被顯示為測量單位√10比1的比例法則第七頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語有效解析度(Effectiveresolution)

√特定應(yīng)用條件下﹐一個(gè)測量系統(tǒng)對(duì)過程變異的敏感度

√可以導(dǎo)致測量有用的輸出信號(hào)的最小輸入√通常被描述為一個(gè)測量單元基準(zhǔn)值(Reference)√人為規(guī)定的可接受值√需要一個(gè)可操作的定義√作為真值的替代真值(Truevalue)

√物品的實(shí)際值√未知的和不可知的第八頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語位置變異(Locationvariation)準(zhǔn)確度√與真值或可接受的參考值”接近”的程度√在ASTM包括位置和寬度誤差的影響偏移(Bias)√測量的觀測平均值和基準(zhǔn)值之間的差異√測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差分量偏倚測量系統(tǒng)平均值參考值第九頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語穩(wěn)定性(Stability)√隨時(shí)間變化的偏移值√一個(gè)穩(wěn)定的測量過程在位置方面是處于統(tǒng)計(jì)上受控制狀態(tài)√別名﹕漂移線性(Linearity)

√在量具正常工作量程內(nèi)的偏移變化量

√多個(gè)獨(dú)立的偏移誤差在量具工作量程內(nèi)的關(guān)系

√是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差所構(gòu)成基準(zhǔn)值時(shí)間偏倚偏倚尺寸1尺寸2第十頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語寬度變異(Widthwariation)

●精密度(Precision)√每個(gè)重復(fù)讀數(shù)之間的”接近”程度√是測量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差所構(gòu)成

●重復(fù)性(Repeatability)√一個(gè)評(píng)價(jià)者使用一件測量儀器﹐對(duì)同上零件的某一特性進(jìn)行多次測量下的變異√是在固定的和已定義的測量條件下﹐連續(xù)(短期內(nèi))多次測量中的變異√通常被稱為E.V.設(shè)備變異√設(shè)備(量具)能力或潛能√系統(tǒng)內(nèi)部變異第十一頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語●再現(xiàn)性(Reprouciblity)√不同評(píng)價(jià)者使用相同的量具﹐測量一個(gè)零件的一個(gè)特性的測量平均值的變異?！淘趯?duì)產(chǎn)品和過程進(jìn)行評(píng)監(jiān)時(shí)﹐誤差可能是評(píng)價(jià)者﹑環(huán)境(時(shí)間)或方法√通常被稱為A.V.-評(píng)價(jià)者變異√系統(tǒng)之間(條件)的誤差√在ASTME456-96包括﹕重復(fù)性﹑實(shí)驗(yàn)室﹑環(huán)境以及評(píng)價(jià)者影響第十二頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語●GRR或量具的重復(fù)性(再生性)和再現(xiàn)性(GageR&R)√量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性﹕測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性合成的聯(lián)合估計(jì)值√測量系統(tǒng)能力﹕取決於所用的方法﹐可能包括或不包括時(shí)間的影響第十三頁，共七十五頁?！駵y量系統(tǒng)能力(MeasurementSystemCapability)√測量系統(tǒng)變異的短期估計(jì)值(例﹕”GRR”,包括圖表法)●測量系統(tǒng)性能(MeasurementSystemperformance)√測量系統(tǒng)變異的長期估計(jì)值(例﹕長期控制圖發(fā))第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語第十四頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語●靈敏度(Sensitivity)√能導(dǎo)致可探測到的輸出信號(hào)的最小輸入√測量系統(tǒng)被測特性變化的感應(yīng)度√取決於量具設(shè)計(jì)(分辯力)﹑固有品質(zhì)(OEM)﹑使用其間的維修﹐以及測量儀器與標(biāo)準(zhǔn)的操作情況√通常被描述為一種測量單位報(bào)告

●一致性(Consistency)√隨時(shí)間重復(fù)性變化的程度√一致的測量過程是在寬度(變異)方面處於統(tǒng)計(jì)上受控制狀態(tài)

●均一性(Uniformity)√在正常工作范圍內(nèi)重復(fù)性的變化√重復(fù)性的同意詞第十五頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語系統(tǒng)變異(Systemvariation)測量系統(tǒng)變異可以具有如下特征﹕●能力(Capability)√短期內(nèi)讀數(shù)的變化量●性能(Performance)√長期讀數(shù)的變異性√以總變異為基礎(chǔ)●不確定度(Uncertinty)√有關(guān)被測值的數(shù)值估計(jì)范圍﹐相信真值都被包括在該范圍內(nèi)第十六頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語可追溯性(Traceadility)可溯源性在ISO國際基本和通用的度量衡朮語辭匯中的定義為﹕“透過一個(gè)完整的比較鏈追溯到規(guī)定的參考標(biāo)準(zhǔn)(通常是國家或國際標(biāo)準(zhǔn))的測量特性或標(biāo)準(zhǔn)值﹐都具有一定的不確定度”。第十七頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語國家標(biāo)準(zhǔn)參考標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)用量具波長的標(biāo)準(zhǔn)相互標(biāo)準(zhǔn)的比較測定儀鐳射光測量一標(biāo)準(zhǔn)塊規(guī)/比較測定儀三次元測量儀塊規(guī)量具裝置分厘卡尺第十八頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語為了有效地管理任何過程變異﹐需要以下知識(shí)﹕●過程應(yīng)該做什么●會(huì)出什么錯(cuò)●過程正在做什么測量過程被管理的過程測量數(shù)值分析決定第十九頁，共七十五頁。第一章-第A節(jié)引言﹑目的及朮語定義系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性定義一個(gè)”好”的測量系統(tǒng)。包括﹕1)具有足夠的分辨力和敏感度2)測量系統(tǒng)應(yīng)處於統(tǒng)計(jì)上受控狀態(tài)3)為了產(chǎn)品控制﹐測量系統(tǒng)的變異必須小於規(guī)格限值。以特性的公差來評(píng)估測量系統(tǒng)4)為了過程控制﹐測量系統(tǒng)的變異應(yīng)該能証明具有效有分辨力﹐并且小於制造過程的變異第二十頁，共七十五頁。第一章-第B節(jié)測量過程第二十一頁，共七十五頁。第一章-第B節(jié)測量過程測試系統(tǒng)變異的影響由於測量系統(tǒng)會(huì)被不同的變異來源影響﹐相同零件的重復(fù)讀值不會(huì)有相同的產(chǎn)出與結(jié)果﹐每個(gè)讀值之間不相同是因?yàn)槠胀ê吞厥庠蜃儺愒斐傻?。由於我們是用測量系統(tǒng)的輸出來對(duì)某產(chǎn)品和過程做出決策﹐這所有變異來源的累積效應(yīng)通常被稱為[測量系統(tǒng)誤差]﹐或有時(shí)簡單地稱為“誤差”.第二十二頁，共七十五頁。第一章-第B節(jié)測量過程對(duì)過程決策的影響生產(chǎn)用量具的變異實(shí)際的過程變異觀察至的過程變異第二十三頁，共七十五頁。第一章-第C節(jié)測量的策略和規(guī)劃在設(shè)計(jì)和采購測量設(shè)備或系統(tǒng)前﹐進(jìn)行規(guī)劃是相當(dāng)關(guān)鍵的。在規(guī)劃階段所做的許多決定會(huì)影響測量設(shè)備的傾向和選擇。測量的目的是什么?如何來使用測量的結(jié)果?規(guī)劃階段將解決這些問題并且對(duì)測量過程的操作產(chǎn)生顯著的影響﹐同時(shí)可以減少可能出現(xiàn)的問題以及以后的測量誤差.第二十四頁，共七十五頁。第一章-第C節(jié)測量的策略和規(guī)劃與測量規(guī)劃有關(guān)的幾個(gè)需考慮的其他問題﹕誰應(yīng)加入“需要”分析中?流程圖和最初的討論將有利於關(guān)鍵項(xiàng)目的識(shí)別。為什么要采取量測?及如何被使用?數(shù)據(jù)是否用來控制﹑分類﹑資格驗(yàn)証等?測量的應(yīng)用方式會(huì)改變測量系統(tǒng)的敏感度等級(jí)。需要什么級(jí)別的敏感度?產(chǎn)品規(guī)格是什么?預(yù)期的過程變異是什么?需要用量具檢測的零件之間差別有多少?第二十五頁，共七十五頁。第一章-第C節(jié)測量的策略和規(guī)劃與測量規(guī)劃有關(guān)的幾個(gè)需考慮的其他問題﹕需要對(duì)量具提供那些資訊(例如﹐使用手冊(cè)-操作﹑維護(hù)等)?需要操作者具備哪些基本技能?誰來實(shí)施這培訓(xùn)?如何進(jìn)行量測?是否可以進(jìn)行人工測量?在移動(dòng)的輸送帶上?離線測量?自動(dòng)測量?零件的位置和固定是否是可能的變異來源?接觸或非接觸測量?測量在何時(shí)何地進(jìn)行?零件是否被清潔﹑涂油﹑加熱等?第二十六頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)引言開發(fā)一測量過程報(bào)價(jià)方案的過程﹐獲得對(duì)報(bào)價(jià)方案的回復(fù)﹑裁定專案﹑完成最終設(shè)計(jì)﹑開發(fā)測量過程﹐并在最后將已建立的測量過程與生產(chǎn)過程互相結(jié)合。應(yīng)該將它納入先期產(chǎn)品品質(zhì)規(guī)劃(APQP)小組的整體果架構(gòu)下管理。測量過程已經(jīng)被概略的設(shè)計(jì)完成之后﹐便可以開始量測過程/系統(tǒng)的相關(guān)采購活動(dòng)。第二十七頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)評(píng)估報(bào)價(jià)單得到報(bào)價(jià)單后﹐小組成員要聚集在一起對(duì)它們進(jìn)行審查和評(píng)價(jià)。要注意以下項(xiàng)目﹕是否符合基本的要求?是否有任何明顯的顧慮?是否有任何的供應(yīng)商提出了異常的情況﹐為什么?(異常情況可能中對(duì)價(jià)格或交付方面的重大偏離-沒有必要把這個(gè)看成一各負(fù)面因素—一個(gè)供應(yīng)商可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了其他供應(yīng)商所忽視的地方)概念是否提升了簡單易懂且可維修性?概念報(bào)價(jià)核準(zhǔn)第二十八頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)在供應(yīng)商處的鑒定適用情況下﹐在測量系統(tǒng)供應(yīng)商交付之前﹐應(yīng)付量具或測量系統(tǒng)進(jìn)行全尺寸的檢驗(yàn)和功能試驗(yàn)。因此明顯的﹐被選擇的供應(yīng)商必須在生產(chǎn)現(xiàn)場具有合格的測量設(shè)備和人員﹐以便完成以上工作﹔如果無法進(jìn)行﹐必須實(shí)先安排一個(gè)合格的外部獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室來完成這些工作。這種全尺寸所執(zhí)行和/或?qū)嶒?yàn)應(yīng)該是基於顧客的設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)要求下所執(zhí)行結(jié)果﹐并且應(yīng)完全記錄下來以供顧客審查.第二十九頁，共七十五頁?！癯跏糓SA研究目的﹕

√量具重復(fù)性(GR16)與量具重復(fù)性和再現(xiàn)性(GRR)的比較

√偏移和/或線性的評(píng)估

√顧客對(duì)測量目的的評(píng)估●研究中的零件數(shù)﹑測量次數(shù)和操作者的數(shù)量

√接受準(zhǔn)則●利用供應(yīng)商人員和顧客人員有比較●人員所需要的培訓(xùn)

√他們有資格嗎?

√他們理解意圖嗎?

√可能需要使用什么軟體?第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)第三十頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)文件交付●使用者手冊(cè)√維護(hù)/服務(wù)手冊(cè)√備用零件清單√問題診斷指南

●校準(zhǔn)說明書

●其他特別需要考慮的事項(xiàng)第三十一頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)引言﹕當(dāng)評(píng)估一個(gè)測量系統(tǒng)時(shí)必須討論三個(gè)基本問題﹕1)測量系統(tǒng)必須証明有足夠的敏感度2)這測量系統(tǒng)必須穩(wěn)定3)統(tǒng)計(jì)的特性(誤差)要一直保持在期望的范圍內(nèi)﹐并且足以滿足測量的目的(產(chǎn)品控制或過程控制)第三十二頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)變異的定義和潛在的來源位置變異準(zhǔn)確度通用的正確說法﹐它是指一個(gè)或多個(gè)測量結(jié)果的平值與一個(gè)參考值之間一致的接近程度。測量過程必須於統(tǒng)計(jì)控狀態(tài)﹐否則談過程的準(zhǔn)確度就沒有意義。第三十三頁，共七十五頁。第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)偏倚偏倚通常被稱作“準(zhǔn)確度”。由於“準(zhǔn)確度”有多種意思﹐建議不要用準(zhǔn)確度來代替偏倚。偏倚是指對(duì)相同零件上同一特性的觀測平均值(參考值)的差異。偏倚是測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的測量。它是由所有已知或未知的變異來源所共同影響的總偏差所造成﹐這些促使在某一測量時(shí)期內(nèi)重復(fù)的應(yīng)用相同測量過程時(shí)﹐所有結(jié)果恆定的且可預(yù)測的呈現(xiàn)偏置的總便差趨向。偏倚測量系統(tǒng)平均值參考值第三十四頁，共七十五頁。造成過大的偏倚的可能原因有﹕儀器需要校準(zhǔn)儀器﹑設(shè)備或夾具磨損基準(zhǔn)的磨損或損壞﹐基準(zhǔn)偏差不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定儀器品質(zhì)不良?設(shè)計(jì)或符合性線性誤差使用了錯(cuò)誤的量具不同的測量方法?作業(yè)準(zhǔn)備﹑載入﹑夾緊﹑技巧測量的特性不對(duì)變形(量具或零件)環(huán)境?溫度﹑濕度﹑振動(dòng)﹑清潔錯(cuò)誤的假設(shè)﹐應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用?零件數(shù)量﹑位置。操作者技能﹑疲勞﹑觀察誤差(易讀性﹑視差)第一章-第D節(jié)測量資源的開發(fā)第三十五頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題穩(wěn)定性穩(wěn)定性(或漂移)是指經(jīng)過一段長期間下﹐用相同的測量系統(tǒng)對(duì)同一基準(zhǔn)或零件的同一特性進(jìn)行測量所獲得的總變異。也就是說﹐穩(wěn)定性是整個(gè)時(shí)間的偏倚變化?；鶞?zhǔn)值時(shí)間第三十六頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題造成穩(wěn)定性的可能原因有﹕儀器需要校準(zhǔn)﹐縮短校準(zhǔn)周期儀器﹑設(shè)備或夾具的磨具正常的老化或損壞維護(hù)保養(yǎng)不好?空氣﹑動(dòng)力﹑液體﹑過濾器﹑腐蝕﹑塵土﹑清潔基準(zhǔn)的磨損或損壞﹑基準(zhǔn)的誤差不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)或使用基準(zhǔn)設(shè)定儀器品質(zhì)不好?設(shè)計(jì)或符合性儀器缺少穩(wěn)健的設(shè)計(jì)或方法不同的測量方法?作業(yè)準(zhǔn)備﹐載入﹑夾緊﹑技巧變形(量具或零件)環(huán)境變化?溫度﹑濕度﹑振動(dòng)﹑清潔錯(cuò)誤的假設(shè)﹐應(yīng)用常數(shù)不對(duì)應(yīng)用?零件數(shù)量﹑位置﹑操作者技能﹑疲勞﹑觀察誤差(易讀性﹑視差)第三十七頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題線性線性是在測量設(shè)備預(yù)期的工作(測量)量程內(nèi)﹐偏倚值的差異。線性可被視為偏倚於量程大小不同所發(fā)生的變化。一致的偏倚零點(diǎn)偏倚線性不一樣致的偏倚一致的偏倚線性不一樣致的偏倚觀測值觀測值﹐參考值參考值正偏倚零偏倚第三十八頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題造成線性誤差的可能原因如下﹕儀器需要是校準(zhǔn)﹐縮短校準(zhǔn)周期儀器﹑設(shè)備或夾具的磨損維護(hù)保養(yǎng)不好?空氣﹑動(dòng)力﹑液體﹑過濾器﹑腐蝕﹑塵土﹑清潔﹑基準(zhǔn)的磨損或損壞﹐基準(zhǔn)的誤差-最小/最大不適當(dāng)?shù)男?zhǔn)(沒有涵蓋操作范圍)或使用基準(zhǔn)設(shè)定儀器品質(zhì)不好?設(shè)計(jì)或符合性缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法應(yīng)用了錯(cuò)誤的量具不同的測量方法?作業(yè)準(zhǔn)備。載入﹑夾緊﹑技巧隨著測量尺寸不同﹐(量具或零件)變形量不同環(huán)境?溫度﹑濕度﹑振動(dòng)﹑清潔錯(cuò)誤的假設(shè)﹐應(yīng)用的常數(shù)不對(duì)應(yīng)用?零件數(shù)量﹐位置﹑操作者技能﹑疲勞﹑觀察誤差(易讀性﹑視差)第三十九頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題寬度變異精確度傳統(tǒng)上﹐將測量系統(tǒng)整個(gè)作業(yè)量程范圍內(nèi)(尺寸﹑范圍和時(shí)間)的分辯力﹑敏感度和重復(fù)性的最終影響定義為精確度。有些組織將精確度與重復(fù)性互用。事實(shí)上﹐精密度通常用來描述在測量范圍內(nèi)重復(fù)測量的預(yù)期變異﹔這范圍可能是尺寸或時(shí)間(例如“某測量設(shè)備在高量程和低量程一樣精確”或者“今天和昨天一樣精確”)。精密度也是對(duì)重復(fù)性的線性篇以量(雖然重復(fù)性是隨機(jī)的﹐而偏倚是系統(tǒng)的誤差)。ASTM定義的精確度的范圍更廣﹐包括由於不同讀數(shù)。量具﹑人﹑試驗(yàn)或條件造成的偏異差。第四十頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題重復(fù)性(再生性)傳統(tǒng)上將重復(fù)性稱為“評(píng)價(jià)者內(nèi)部”的變異。重復(fù)性是用一個(gè)評(píng)價(jià)者使用相同的測量儀器對(duì)同一零件上的同一特性﹐進(jìn)行多次測量所得到的測量變異﹔它是設(shè)備本身的固有變異或能力。重復(fù)行通常被稱為設(shè)備變異(EV)﹐但這是一種誤解。事實(shí)上﹐重復(fù)性是在指定的測量條件下連續(xù)測量的普通原因(隨機(jī)誤差)的變異。重復(fù)性有最佳措辭為﹕當(dāng)測量條件已被確定和定義一以的零件﹑儀器﹑標(biāo)準(zhǔn)﹑方法﹑操作者﹑環(huán)境和假設(shè)量﹐對(duì)於重復(fù)性最好的朮語是系統(tǒng)內(nèi)部變差。除了設(shè)備內(nèi)部變差以外﹐重復(fù)性將包括所有來自處於誤差模式的任何情況下內(nèi)部變差(見下文)參考值重重性第四十一頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題造成重復(fù)性的可能原因包括﹕零件內(nèi)部(抽樣樣本)﹕形狀﹑位置﹑表面光度﹑錐度﹑樣本的一致性儀器內(nèi)部﹕維修﹑磨損﹑設(shè)備或夾具的失敗﹑品質(zhì)或保養(yǎng)不好標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部﹕品質(zhì)﹑等級(jí)﹑磨損方法內(nèi)部﹕作業(yè)準(zhǔn)備﹑技巧﹑歸零﹑固定﹑夾持﹑點(diǎn)密度變異評(píng)價(jià)者內(nèi)部﹕技巧﹑位置﹑缺乏經(jīng)驗(yàn)﹑操作技能或培訓(xùn)﹑意識(shí)﹑疲勞環(huán)境內(nèi)部﹕對(duì)溫度﹑濕度﹑振動(dòng)﹑清潔的小幅度波動(dòng)錯(cuò)誤的假設(shè)一穩(wěn)定﹐適當(dāng)?shù)牟僮魅狈Ψ€(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法﹐一致性不好量具誤用失真(量具或零件)﹑缺乏固定性應(yīng)用?零件數(shù)量﹑位置﹑觀測誤差(易讀性﹑視差)第四十二頁，共七十五頁。再現(xiàn)性傳統(tǒng)上再現(xiàn)性稱為“評(píng)價(jià)者之間”的變異。通常將再現(xiàn)性定義用不同評(píng)價(jià)者使用相同的測量儀器對(duì)同一產(chǎn)品上的同一特性﹐進(jìn)行測量所得的平均值的變異。手動(dòng)儀器通常的確受操作者技能的影響﹔但是對(duì)於操作者不是變異主要原因有測量過程(例如自動(dòng)的系統(tǒng))﹐上述說法是不正確的。因?yàn)檫@原因﹐再現(xiàn)性是指測量的系統(tǒng)之間或測量條件之間的平均值變異。第一章-第E節(jié)測量問題評(píng)價(jià)者ACB再現(xiàn)性第四十三頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因包括:零件之間(抽樣樣本):使用同樣的儀器﹑操作者和方法測量A﹑B﹑C零件類型時(shí)的平均差異。儀器之間﹕在相同零件﹑操作者﹑和環(huán)境下使用A﹑B﹑C儀器測量的平均值差異。注意﹕在這種情況下﹐再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。標(biāo)準(zhǔn)之間﹕在測量過程中﹐不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響方法之間﹕由於改變測量點(diǎn)密度﹐手動(dòng)系統(tǒng)﹑歸零﹐固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。評(píng)價(jià)者(操作者)之間﹕評(píng)價(jià)者A﹑B﹑C之間由於培訓(xùn)﹑技巧﹑技能和經(jīng)驗(yàn)所遭成的平均值差異。推薦在這產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動(dòng)測量儀器時(shí)使用這種研究方法.環(huán)境之間﹕在經(jīng)過1﹑2﹑3等時(shí)段所進(jìn)行的測量﹐由於環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過程的鑒定。研究中的假設(shè)有誤。缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法。操作者培訓(xùn)的有效性。應(yīng)用?零件數(shù)量﹑位置﹑觀察誤差(易度性﹑視差)第四十四頁，共七十五頁。量具R&R或GRR量具的R&R是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變異的估計(jì)值。換句話說﹐GRR值等於系統(tǒng)內(nèi)部變異和系統(tǒng)之間變異的和。第一章-第E節(jié)測量問題ACB參考值GRPσ2GRP=σ2再現(xiàn)性+σ2重復(fù)性第四十五頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題敏感度敏感度是指技能產(chǎn)生一個(gè)可檢測到(有用的)輸出信號(hào)的最小的輸入。它是測量系統(tǒng)被測特性變化的回應(yīng)。敏感度由量具設(shè)計(jì)(分辨力)﹑固有品質(zhì)(OEM)/使用中保養(yǎng)﹐以及儀器操作條件和標(biāo)準(zhǔn)來確定。它通常被表示為一測量單位影響敏感度的因素包括﹕一個(gè)儀器的衰減能力操作者的技能測量裝置的重復(fù)性對(duì)於電子或氣動(dòng)量具﹐提供無漂移操作能力儀器使用所處的條件﹐例如大氣條件﹑塵土﹑濕度第四十六頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題測量系統(tǒng)變異能力一測量系統(tǒng)的能力是基於在短期評(píng)估中測量系統(tǒng)誤差(隨機(jī)的和系統(tǒng)的)的組合變異的估計(jì)值。簡單的能力包括以下列組成要素﹕不正確的偏倚或線性重復(fù)性和宰相性(GRR)﹐包括短期一致性σ2能力=σ2偏倚(線性)+σ2GRP第四十七頁，共七十五頁。第一章-第E節(jié)測量問題性能像過程性能一樣﹐測量系統(tǒng)性能能是所有重大的和決定性的變異來源的長期總影響。性能是組合了測量誤差(隨機(jī)的主系統(tǒng)的)的長期評(píng)估計(jì)算。因此﹐性能包含了以下長期誤差要素﹕能力(短期誤差)穩(wěn)定性和一致性σ2性能=σ2能力+σ2穩(wěn)定性+σ2一致性第四十八頁，共七十五頁。第一章-第F節(jié)測量不確定度總則量測不確定度是國際上用來描述一測量值品質(zhì)的朮語。這朮語傳統(tǒng)上為許多度量衡或量具實(shí)驗(yàn)室所進(jìn)行的高準(zhǔn)確定度測量使用﹐如QS-9000或ISO/TS16949之類的品質(zhì)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)要求﹕“要了解不確定度﹐并與其他任何檢驗(yàn)﹑能量或?qū)嶒?yàn)設(shè)備所需的測量能力相一致.”第四十九頁，共七十五頁。第一章-第F節(jié)測量不確定度本質(zhì)上﹐不確定度是對(duì)依指定的測量結(jié)果范圍的描述﹐在特定的自信度水準(zhǔn)內(nèi)﹐預(yù)期的包含了實(shí)際的測量結(jié)果的范圍。不確定度是測量可靠性的一種量化的表達(dá)。這個(gè)概念的一個(gè)簡單的表達(dá)為﹕測量實(shí)際值=測量的觀測值(結(jié)果)+U第五十頁，共七十五頁。U這朮語即是這被測量結(jié)果的“擴(kuò)充不確定度”。擴(kuò)充不確定度是組合的標(biāo)準(zhǔn)誤差(US)或這組合誤差(隨機(jī)的和系統(tǒng)的)的標(biāo)準(zhǔn)差﹐在測量過程中乘以一個(gè)涵蓋常數(shù)(K)﹐這是對(duì)一期自信度水準(zhǔn)的常態(tài)分部曲線面積的表示﹔記住﹐應(yīng)用了對(duì)測量過程呈常態(tài)分布的原則假設(shè)。ISO/IEC[測量不確定度指南]定義這涵蓋常數(shù)是常態(tài)分布下95%面積來充分的呈現(xiàn)不確定度。這通常被詮釋為K=2,U=KUC第一章-第F節(jié)測量不確定度第五十一頁，共七十五頁。第一章-第F節(jié)測量不確定度有些不確定度建立於長期測量系統(tǒng)誤差﹐另一些是基於短期測量系統(tǒng)誤差。然而﹐可以透過以下簡單公式來計(jì)算﹕U2c=σ2能力+σ2其它測量不確定僅僅是用來估計(jì)在某測量時(shí)間下﹐測量可能的變化有多大﹐記住這一點(diǎn)很重要.第五十二頁，共七十五頁。第一章-第F節(jié)測量不確定度測量不確定度和MSA不確定度和MSA的主要不同點(diǎn)在於﹐MSA專注於理解測量過程﹑確定這過程中誤差的大小﹐并評(píng)估這測量系統(tǒng)是否使用於產(chǎn)品和過程的控制﹔MSA提升理解和改進(jìn)(減小變異)。不確定度是測量值的范圍﹑透過一個(gè)自信度區(qū)間的定義﹑與測量結(jié)果相關(guān)﹐并預(yù)期包括測量的真值第五十三頁，共七十五頁。第一章-第F節(jié)測量不確定度引言理解測量變異及它整個(gè)變異的貢獻(xiàn)是需要一個(gè)問題解決的基本步驟。步驟1識(shí)別問題步驟2識(shí)別小組步驟3測量系統(tǒng)和過程的流程圖步驟4因果圖步驟5計(jì)劃-實(shí)施-研究-行動(dòng)(PDSA)27

步驟6可能的解決方法及矯正的証明步驟7將變化耕制度化第五十四頁，共七十五頁。

第二章用於評(píng)估測量系統(tǒng)的基本分析第五十五頁，共七十五頁。第二章-第A節(jié)背景引言需要對(duì)兩個(gè)重要領(lǐng)域進(jìn)行評(píng)估﹕1)驗(yàn)証在適合的特性位置上測量了正確的變數(shù)。若適用﹐驗(yàn)証夾具和固定裝置﹐同時(shí)識(shí)別與測量相互依賴的任何關(guān)鍵環(huán)境因素。2)確定該測量系統(tǒng)需要具備哪些可被接受的統(tǒng)計(jì)特微。為了作成這確定﹐知道將使用什么詎的數(shù)據(jù)是很重要﹐因?yàn)槿绻涣私膺@一點(diǎn)﹐就不能確定適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)特性。第五十六頁，共七十五頁。第二章-第B節(jié)測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備進(jìn)行測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備一般包括﹕1)應(yīng)該規(guī)劃所使用的方法﹐例如﹐如果在校準(zhǔn)或使用儀器時(shí)有評(píng)價(jià)者影響﹐使用工程判斷﹑目視觀察﹑或量具研究來確定。2)應(yīng)該事先確定評(píng)價(jià)者的人數(shù)﹑抽樣零件的數(shù)量﹐及重復(fù)讀數(shù)的數(shù)量等。選擇以上內(nèi)容時(shí)考慮以下因素﹕a)關(guān)鍵性尺寸-關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和/或測量次數(shù)﹔原因是量具研究估計(jì)用的自信度要求b)零件的形態(tài)-大型或重型零件可能意味著樣本數(shù)較少但測量次數(shù)多第五十七頁，共七十五頁。第二章-第B節(jié)測量系統(tǒng)研究的備用進(jìn)行測量系統(tǒng)研究的備用一般包括﹕3)由於目的是評(píng)價(jià)全部的測量系統(tǒng)﹐評(píng)價(jià)者應(yīng)該從那些正常操作儀器的人員中選擇。4)樣件的選擇對(duì)適當(dāng)?shù)姆治鍪呛荜P(guān)鍵的﹐其完全的取決於MSA研究的設(shè)計(jì)﹑系統(tǒng)的目的﹑及代表該生產(chǎn)過程的零件樣本的可獲得性.5)儀器應(yīng)該有足夠的分辨力﹐特性直接被讀出的值至少是預(yù)期過程變異的十分之一。例如﹐如果特性的變異為0.001﹐則設(shè)備能被“讀出”0.0001的變化量。6)確保測量方法(如評(píng)價(jià)者和儀器)是測量特性的尺寸﹐并遵循已定義的測量程序。第五十八頁，共七十五頁。第二章-第C節(jié)結(jié)果分析位置誤差接受性準(zhǔn)則–位置誤差位置誤差通常被定義為偏倚和線性分析。通常﹐如果一測量系統(tǒng)的偏倚或線性誤差明顯的異於零﹑或超過該量具校準(zhǔn)程序中所建立的最大容許誤差﹐則該測量系統(tǒng)未何不可接受。在這種情況下﹐應(yīng)該對(duì)這測量進(jìn)行重新校準(zhǔn)或進(jìn)行一個(gè)補(bǔ)償修正來減少這誤差第五十九頁，共七十五頁。第二章-第C節(jié)結(jié)果分析寬度誤差接受性準(zhǔn)則—寬度誤差對(duì)於目的是用來分析–過程的測量系統(tǒng)﹐對(duì)測量系統(tǒng)可接受性的通用比例原則如下﹕低於10%的誤差—通常被認(rèn)為是一個(gè)接受的測量系統(tǒng).10%到30%的誤差–根據(jù)應(yīng)用的重要性﹑測量裝置的成本﹑維修費(fèi)用等﹑可能是可接受的﹑大於30%誤差–考慮為不可接受–應(yīng)該盡各種力量以改進(jìn)這測量系統(tǒng)第六十頁，共七十五頁。第D節(jié)量測系統(tǒng)變異分析量測系統(tǒng)之變異主要有六種﹕–偏差(Bias)–穩(wěn)定性(Stability)–線性(Linearity)–再現(xiàn)性(Repeatability)–再生性(Reproducibility)–零件變異(Partbariation)第六十一頁，共七十五頁。量測系統(tǒng)變異分析(一)偏移(Bias)偏移又稱為準(zhǔn)確度(Accuracy)﹐是指量測平均值與真值之差值。VTVAVT=真值VA=量測平均值偏移準(zhǔn)確度)第六十二頁，共七十五頁。量測試系統(tǒng)變異分析(例3)1位作業(yè)者量測1個(gè)零件10次﹐量測值如下所示﹕X1=0.75X2=0.75X3=0.75X4=0.75X5=0.75X6=0.80X7=0.75X8=0.75X9=0.75X10=0.70則量測平均值VA0.75已知該零件之直值VT為0.80mm,零件之制程容許變異為0.10mm,則Bias=VA-VT=0.75-0.80=-0.05%Bias=100(∣Bias∣/制程變異管制)=100(0.05/0.70)=7.1%第六十三頁，共七十五頁。量測系統(tǒng)變異分析(二)穩(wěn)定性(Stabilty)穩(wěn)定性又稱為漂移(Drift)﹐是指不同時(shí)間測值之64變異﹐此量測之方式可有兩種﹕1.以相同標(biāo)準(zhǔn)件在不同時(shí)間量測同一量具所得之變異2.以相同量具在不同時(shí)間量測同一零件所得之變異時(shí)間1時(shí)間2穩(wěn)定性第六十四頁，共七十五頁。量測系統(tǒng)變異分析(三)線性(Linearity)線性是指量具在使用范圍內(nèi)偏移(準(zhǔn)確度)差異之分布狀況。(例4)作業(yè)者量測5個(gè)不同零件﹐其真值分別為﹕2.00mm,4.00mm,6.00mm,8.00mm,及10.00mm,每個(gè)零件量測12次﹐如下表所示:平均值2.494.136.037.719.38偏移+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62第六十五頁，共七十五頁。量測系統(tǒng)變異分析0.600.400.20-0.20-0.40-0.6002.004.006.008.0010.000﹐0.73675﹐5.593﹐0回歸線X(真值)(偏移值)第六十六頁，共七十五頁。量測系統(tǒng)變異分析可由上可得到回歸線如下﹕y=a+bx其中

a(斜率)=Σχγ-(ΣχΣγγ)[Σχ2-(Σχ)2

π]x[(Σχ)2

πΣχ2-]=-0.1317b=0.7367%Linearity=100(linearity/processvariation)=13.17%Bias=a+bx=0.7367–0.