測(cè)量系統(tǒng)分析在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例研究要點(diǎn)

1、技術(shù)篇TE CHNOLOGYSECTION測(cè)量與控制測(cè)量系統(tǒng)分析在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例研究匚趙庶嫻殷述芬鞠錄梅李效偉一、測(cè)量系統(tǒng)分析在汽車制造業(yè)中的重要性和必要性判斷制造過程是否超出統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，是否需要調(diào)整是以高質(zhì)量的測(cè)量數(shù)據(jù)為基 礎(chǔ)的。而判斷測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量高低則需要進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析(Me a s u r e m e n t S y s 3 .穩(wěn)定性(Stability)是指經(jīng)過一段長(zhǎng)時(shí)間下，用相同的測(cè)量系統(tǒng)以同一基準(zhǔn)或零件的同一特性進(jìn)行測(cè) 量所獲得的總變差，也就是說，穩(wěn)定性是整個(gè)時(shí)間的偏倚變化。4 .線性(Linearity)是指在測(cè)量設(shè)備預(yù)期的工作(測(cè)量)量程內(nèi)，偏倚值的差異。線性可被

2、視為偏倚 對(duì)于量程大小不同所發(fā)生的變化。temsAnalys i s)。尤其對(duì)于汽車零部件生產(chǎn)廠家來說，單純對(duì)量具進(jìn)行周期檢定或定期校準(zhǔn)，其結(jié)果只能代表該量具在特定條件下的某種 偏倚”狀況，而不能完全反映出該量具在生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的各種變差問題。也就是說，檢定合格”的量具未必能夠確保產(chǎn)品最終的測(cè)量品質(zhì)，因此為避 免可能存在的潛在零件質(zhì)量問題及其造成的產(chǎn)品可能被召回的風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)相關(guān) 的測(cè)量系統(tǒng)”進(jìn)行分析。所以在Q S 9 0 0 0 (或I S O/T S 1 6 9 4 9等) 汽車業(yè)質(zhì)量體系中，均有針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)分析的強(qiáng)制性要求。二、測(cè)量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識(shí)和基本概念5 .重復(fù)性(Repe

3、atabi 1 i ty)是用一個(gè)評(píng)價(jià)人使用相同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一零件上的同一特性，進(jìn)行多次測(cè)量所 得到的測(cè)量變差，通常被稱為 評(píng)價(jià)人內(nèi)部”的變差，它是設(shè)備本身的固有變差或 能力。6 .再現(xiàn)性(Reproducibility)是用不同評(píng)價(jià)人使用相同的測(cè)量?jī)x器對(duì)同一產(chǎn)品上的同一特性，進(jìn)行測(cè)量所得的平均值的變差。通常被稱為 坪價(jià)人之間”的變差。1 .測(cè)量系統(tǒng)是指用來對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾 具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；是用來獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過程。測(cè)量系統(tǒng)可分為 計(jì)數(shù)型”及 計(jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)分析兩類。測(cè)量后能夠給出具體的 測(cè)量數(shù)值的為計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)；只能定

4、性地給出測(cè)量結(jié)果的為計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)。計(jì)量型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常包括 穩(wěn)定性"重復(fù)：性"再現(xiàn)性“偏倚”及 線性”評(píng) 價(jià)。在、7 ”（五性）的分析、測(cè)量系統(tǒng)分析的實(shí)際運(yùn)作中可同時(shí)進(jìn)行，亦可選 項(xiàng)進(jìn)行，根據(jù)具體使用情況確定。計(jì)數(shù)型”測(cè)量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)檢驗(yàn)分析法來進(jìn)行判定。7 .量具的GRR量具的GR R結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計(jì)值，即G R R值等于系統(tǒng)內(nèi)部變 差和系統(tǒng)之間變差的和。三、進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析的基本要求8 .量具擬執(zhí)行分析的量具必須經(jīng)過計(jì)量確認(rèn)合格，同時(shí)其分辨力應(yīng)至少能直接讀取被測(cè) 特性預(yù)期變差的1/1 0。9 .評(píng)價(jià)人執(zhí)行測(cè)量作業(yè)的人員，均應(yīng)經(jīng)過必要的量具使用

5、、維護(hù)訓(xùn)練，不至于出現(xiàn)因人員 操作問題所造成的測(cè)量誤差。10 編制測(cè)量系統(tǒng)分析計(jì)劃在計(jì)劃中明確所要進(jìn)行分析的量具以及評(píng)價(jià)人、開始日期和預(yù)計(jì)完成日期等。11 .偏倚（Bias）是指對(duì)相同零件上同一特性的觀測(cè)平均值與真值（參考值）的差異。4.測(cè)量過程為盲測(cè)最大可能地減少評(píng)價(jià)人在測(cè)量過程中的主觀影響。6 62 0 0 6. 3中國(guó)計(jì)量Email: chinametrology263. net6 6TECHNOLOGYSECTION技術(shù)篇測(cè)量與控制四、測(cè)量系統(tǒng)分析的評(píng)定背景測(cè)量系統(tǒng)分析的評(píng)定通常分為兩個(gè)階段：第一階段，驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范要求。主要有兩個(gè)目的：（1）確定該測(cè)量系統(tǒng)是否具有所需

6、要的統(tǒng)計(jì)特性，此項(xiàng)必須在使用前進(jìn)行。(2)發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對(duì)測(cè)量系統(tǒng)有顯著影響，如溫度、濕度等，以決定其使 用的空間及環(huán)境。第二階段，對(duì)變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)的持續(xù)可信的 統(tǒng)計(jì)特性。通常 量具的是其中一種重要的判定形式。GRR ” 五、測(cè)量系統(tǒng)分析的運(yùn)作實(shí)例(5 )計(jì)算重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差 or以n = 1 0個(gè)讀數(shù)組成子組，其極差R = 11-9. 85 = 1. 15err =R d 2 *二1.15=0 . 36173 . 1 7 9 0 5其中，d 2 *是通過查表得到的(子組容量m= n = 10,子組數(shù)g= 1 )。(6 )計(jì)算均值的標(biāo)準(zhǔn)差(rberb =(TI-

7、#"二0 . 3 6 17#"=0 . 1144(7)計(jì)算偏倚的t統(tǒng)計(jì)量t 二1 .利用獨(dú)立樣件法確定測(cè)量系統(tǒng)的偏倚(1 )選取一個(gè)樣件并確定其可追溯至相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的參考值作為基準(zhǔn)值”。如果不能得到這個(gè)參考值，可選擇一件其測(cè)量值落在中心值區(qū)域的零件作為偏倚分析的 基準(zhǔn)件。首先用更精密的量具測(cè)量1 0次,計(jì)算其平均值作為基準(zhǔn)值”。本例基準(zhǔn)值XT=10. 0mm。(2)讓一個(gè)評(píng)價(jià)人以常規(guī)的方式對(duì)樣件測(cè)量n>1 0次。本例中取n = l 0次。將測(cè)量數(shù)據(jù)填入量具偏倚分析報(bào)告的數(shù)據(jù)表中(見表1),同時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)畫 出直方圖并進(jìn)行評(píng)價(jià)(如圖1所示)。確定不存在特殊原因或異常點(diǎn)后繼續(xù)分

8、 析。觀測(cè)平均值(3 )計(jì)算1 0次讀數(shù)的平均值即:到。I B | 0 . 0 8 5=0 . 7 4 3 =(TO . 114 4b置信區(qū)間：(8 )計(jì)算偏倚值的1 a B- d 2 orb d* 2tv, 1 x/ 2 , B + d 2 orb d *2tv, 1 0/ 2 其中的參數(shù)均可通過查表得到。 a水平的默認(rèn)值是 0 . 0 5。本例中，g=l,m=n = 10, t v, 1 - a/ 2可以在標(biāo)準(zhǔn)t分布表中查查表 得：d2 = 3. 0 7 7 5 1, d2* = 3. 1 7 9 0 5, 尸 7. 7, t v, 1 一 x/ 2 二2 . 3 2 3 7。偏倚值的9

9、5 %置信區(qū)間為0. 1723, 0. 3423。因?yàn)?落在上 述偏倚值的9 5 %置信區(qū)間之內(nèi)，所以偏倚等于0的假設(shè)在a= 5 %的水平上是可以接受的。(9)若測(cè)量系統(tǒng)的偏倚結(jié)果是不可接受的，其可能原因如下：標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值有誤差，檢驗(yàn)校準(zhǔn)程序；儀器被磨損，應(yīng)制定維護(hù)或重新修理的計(jì)劃；制造的儀器尺寸不對(duì)；一 儀器所測(cè)量的特性有誤；一 儀器未經(jīng)過適當(dāng)?shù)男?zhǔn)；一 操作員操作儀器不當(dāng)，復(fù)查檢 一驗(yàn)方法； 儀器修正計(jì)算不正確。一 2x1 = 1 ni n =10. 085mm(4)計(jì)算偏倚：偏倚B=觀測(cè)平均值基準(zhǔn)值=0 . 0 8 5 mm表1量具偏倚分析報(bào)告2 . 521. 510. 509.859

10、. 99.951 010.951 12 .確定測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法實(shí)例：確定某實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)萬能工具顯微鏡的穩(wěn)定性是否為可接受。(1 )選擇樣件為二等玻璃線紋尺上2 5 nlm刻線，其基準(zhǔn)值為2 5 . 0 0 0 mmo(2 )評(píng)價(jià)人每天對(duì)此樣件作5次測(cè)中國(guó)計(jì)量2 0 0 6.3圖1偏倚直方圖6 7Email: chinametrology263. net6 7技術(shù)篇TE CHNOLOGYSECTION測(cè)量與控制量，得到5個(gè)測(cè)量結(jié)果，以它們組成一個(gè)子組。每周測(cè)2天，持續(xù)1 0個(gè)星期，共得到2 0個(gè)子組。(3)將數(shù)據(jù)填入量具穩(wěn)定性分析報(bào)告中(見表2),并根據(jù)數(shù)據(jù)畫出均值()圖和極差(R)圖。

11、表2量具穩(wěn)定性分析報(bào)告(4)計(jì)算均值和極差的控制限，使用控制圖分析法來評(píng)價(jià)是否有不受控或不穩(wěn) 定的情況：均值上控制限UCLX2 = 25. 0 0 0 1 7 + 0. 5 7 7X0. 0 0 0 8 3 =2 5. 0 0 0 65mm均值下控制限A2 = 25. 0 0 0 1 7 - 0. 5 7 7X0. 0 0 0 8 3 =2 4. 99969mm極差上控制限UC L R = D 4 ()=2. 114 X0. 0 0 0 8 3 =0. 0 0 1 7 5 5 mm極差下控制限UCLR = D3 () = 0 X0. 00083 = 0(5)測(cè)量系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定準(zhǔn)則：下控制限；

12、不能有點(diǎn)超出上、 連續(xù)3點(diǎn)中不能有2點(diǎn)落 在A區(qū)或A區(qū)以外的區(qū)域； 連續(xù)5點(diǎn)中不能有4點(diǎn)落在B區(qū)或B區(qū)以外的區(qū)域； 不能有連續(xù)9點(diǎn)(或更多 點(diǎn))落在控制中心線的同一側(cè)； 不能有連續(xù)6點(diǎn)(或更多點(diǎn))持續(xù)上升或下降； 不能有連續(xù)1 4點(diǎn)交互升降；不能有連續(xù)8點(diǎn)在中心線的兩側(cè)，但C區(qū)并無點(diǎn)。(6)從均值圖上可以看出，本2 5. 0 0 0 825. 0 0 0 6 2 5. 0 0 0 5 2 5. 0 0 0 3 2 5. 0 0 0 1 2 5. 0 0 0 024. 999824. 999724. 999512 3 4567891011121314151617181920下控制限上控制限平均值例符合以