測量系統(tǒng)分析在汽車制造業(yè)中的應用實例研究要點

1、技術(shù)篇TE CHNOLOGYSECTION測量與控制測量系統(tǒng)分析在汽車制造業(yè)中的應用實例研究匚趙庶嫻殷述芬鞠錄梅李效偉一、測量系統(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)計控制狀態(tài)，是否需要調(diào)整是以高質(zhì)量的測量數(shù)據(jù)為基 礎(chǔ)的。而判斷測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量高低則需要進行測量系統(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)過一段長時間下，用相同的測量系統(tǒng)以同一基準或零件的同一特性進行測 量所獲得的總變差，也就是說，穩(wěn)定性是整個時間的偏倚變化。4 .線性(Linearity)是指在測量設(shè)備預期的工作(測量)量程內(nèi)，偏倚值的差異。線性可被

2、視為偏倚 對于量程大小不同所發(fā)生的變化。temsAnalys i s)。尤其對于汽車零部件生產(chǎn)廠家來說，單純對量具進行周期檢定或定期校準，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)品可能被召回的風險，必須對相關(guān) 的測量系統(tǒng)”進行分析。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，均有針對測量系統(tǒng)分析的強制性要求。二、測量系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)知識和基本概念5 .重復性(Repe

3、atabi 1 i ty)是用一個評價人使用相同的測量儀器對同一零件上的同一特性，進行多次測量所 得到的測量變差，通常被稱為 評價人內(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)是用不同評價人使用相同的測量儀器對同一產(chǎn)品上的同一特性，進行測量所得的平均值的變差。通常被稱為 坪價人之間”的變差。1 .測量系統(tǒng)是指用來對被測特性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(shè)的集合；是用來獲得測量結(jié)果的整個過程。測量系統(tǒng)可分為 計數(shù)型”及 計量型”測量系統(tǒng)分析兩類。測量后能夠給出具體的 測量數(shù)值的為計量型測量系統(tǒng)；只能定

4、性地給出測量結(jié)果的為計數(shù)型測量系統(tǒng)。計量型”測量系統(tǒng)分析通常包括 穩(wěn)定性"重復：性"再現(xiàn)性“偏倚”及 線性”評 價。在、7 ”（五性）的分析、測量系統(tǒng)分析的實際運作中可同時進行，亦可選 項進行，根據(jù)具體使用情況確定。計數(shù)型”測量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)檢驗分析法來進行判定。7 .量具的GRR量具的GR R結(jié)合了重復性和再現(xiàn)性變差的估計值，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、進行測量系統(tǒng)分析的基本要求8 .量具擬執(zhí)行分析的量具必須經(jīng)過計量確認合格，同時其分辨力應至少能直接讀取被測 特性預期變差的1/1 0。9 .評價人執(zhí)行測量作業(yè)的人員，均應經(jīng)過必要的量具使用

5、、維護訓練，不至于出現(xiàn)因人員 操作問題所造成的測量誤差。10 編制測量系統(tǒng)分析計劃在計劃中明確所要進行分析的量具以及評價人、開始日期和預計完成日期等。11 .偏倚（Bias）是指對相同零件上同一特性的觀測平均值與真值（參考值）的差異。4.測量過程為盲測最大可能地減少評價人在測量過程中的主觀影響。6 62 0 0 6. 3中國計量Email: chinametrology263. net6 6TECHNOLOGYSECTION技術(shù)篇測量與控制四、測量系統(tǒng)分析的評定背景測量系統(tǒng)分析的評定通常分為兩個階段：第一階段，驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計規(guī)范要求。主要有兩個目的：（1）確定該測量系統(tǒng)是否具有所需

6、要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。(2)發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(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，對變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而驗證測量系統(tǒng)的持續(xù)可信的 統(tǒng)計特性。通常 量具的是其中一種重要的判定形式。GRR ” 五、測量系統(tǒng)分析的運作實例(5 )計算重復性標準差 or以n = 1 0個讀數(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 )計算均值的標準差(rberb =(TI-

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

8、 析。觀測平均值(3 )計算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水平的默認值是 0 . 0 5。本例中，g=l,m=n = 10, t v, 1 - a/ 2可以在標準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。因為0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)若測量系統(tǒng)的偏倚結(jié)果是不可接受的，其可能原因如下：標準或基準值有誤差，檢驗校準程序；儀器被磨損，應制定維護或重新修理的計劃；制造的儀器尺寸不對；一 儀器所測量的特性有誤；一 儀器未經(jīng)過適當?shù)男剩灰?操作員操作儀器不當，復查檢 一驗方法； 儀器修正計算不正確。一 2x1 = 1 ni n =10. 085mm(4)計算偏倚：偏倚B=觀測平均值基準值=0 . 0 8 5 mm表1量具偏倚分析報告2 . 521. 510. 509.859

10、. 99.951 010.951 12 .確定測量系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析方法實例：確定某實驗室的一臺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，其基準值為2 5 . 0 0 0 mmo(2 )評價人每天對此樣件作5次測中國計量2 0 0 6.3圖1偏倚直方圖6 7Email: chinametrology263. net6 7技術(shù)篇TE CHNOLOGYSECTION測量與控制量，得到5個測量結(jié)果，以它們組成一個子組。每周測2天，持續(xù)1 0個星期，共得到2 0個子組。(3)將數(shù)據(jù)填入量具穩(wěn)定性分析報告中(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)定性分析報告(4)計算均值和極差的控制限，使用控制圖分析法來評價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)測量系統(tǒng)穩(wěn)定性的判定準則：下控制限；

12、不能有點超出上、 連續(xù)3點中不能有2點落 在A區(qū)或A區(qū)以外的區(qū)域； 連續(xù)5點中不能有4點落在B區(qū)或B區(qū)以外的區(qū)域； 不能有連續(xù)9點(或更多 點)落在控制中心線的同一側(cè)； 不能有連續(xù)6點(或更多點)持續(xù)上升或下降； 不能有連續(xù)1 4點交互升降；不能有連續(xù)8點在中心線的兩側(cè)，但C區(qū)并無點。(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