質(zhì)量管理五大手冊-MSA

1、 目 錄第章 通用測量系統(tǒng)指南 - M-2第一節(jié) 引言目的和術(shù)語 - M-2第二節(jié) 測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性 -M-3第三節(jié) 標(biāo)準(zhǔn) - M-3第四節(jié) 通用指南 - M-4第五節(jié) 選擇制定試驗程序 - M-4第章 評價測量系統(tǒng)的程序 - M-5第一節(jié) 引言 - M-5第二節(jié) 測量系統(tǒng)的分析 - M-8第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備 - M-16第四節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南 - M-17第五節(jié) 計數(shù)型量具研究 - M-32MSA第三版計數(shù)型測量系統(tǒng)研究 - M-36MSA第三版附表 - M-43第章通用測量系統(tǒng)指南第一節(jié)引言目的和術(shù)語引 言現(xiàn)在人們大量使用測量數(shù)據(jù)來決定許多事情1. 如依據(jù)測量數(shù)據(jù)來決定是

2、否調(diào)整制造過程（利用統(tǒng)計控制過程）2. 測量數(shù)據(jù)可以確定兩個或多個變量之間是否存在某種顯著關(guān)系例如推測一模制塑料件的關(guān)鍵尺寸與澆注材料溫度有關(guān)系這種可能的關(guān)系可通過回歸分析進行研究3. 利用測量數(shù)據(jù)來分析各種過程理解各種過程4. 了解測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量質(zhì)量高帶來的效益大質(zhì)量低帶來的效益低測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量如果測量數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)值都很“接近”這些測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量“高”如果一些或全部測量結(jié)果“遠(yuǎn)離”標(biāo)準(zhǔn)值這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量“低”表征數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的統(tǒng)計特性是偏倚和方差所謂偏倚的特性是指數(shù)據(jù)相對標(biāo)準(zhǔn)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)最普通的原因之一是數(shù)據(jù)變差太大一組測量的變差大多是由于測量系統(tǒng)和它的環(huán)境

3、之間的交互作用造成的如果這種交互作用產(chǎn)生太大的變差那幺數(shù)據(jù)的質(zhì)量會很低以致這些數(shù)據(jù)是無用的因為這一測量系統(tǒng)的變差可能會掩蓋制造過程中的變差管理一個測量系統(tǒng)的許多工作是監(jiān)視和控制變差這時應(yīng)著重于環(huán)境對測量系統(tǒng)的影響以獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)如果數(shù)據(jù)的質(zhì)量是不可接受的則必須改進通常是通過改進測量系統(tǒng)來完成而不是改進數(shù)據(jù)本身測量過程可將一種測量過程看成一個制造過程它產(chǎn)生數(shù)字（數(shù)據(jù)）作為輸出目 的MSA是介紹選擇各種方法來評定測量系統(tǒng)它普遍用于工業(yè)界的測量系統(tǒng)它主要的焦點是對每個零件能重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)術(shù) 語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用來測量合格不合格的裝置測量系統(tǒng)用來對被測

4、特性賦值的操作程序量具設(shè)備軟件以及操作人員的集合用來獲得測量結(jié)果的整個過程第二節(jié)測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性理想的測量系統(tǒng)應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)值相符能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)應(yīng)具有零方差零偏倚和以所測的任何產(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的統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在測量系統(tǒng)的質(zhì)量經(jīng)常只用其產(chǎn)生出來的測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定每一個測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計特性但有一些特性是所有測量系統(tǒng)必須共有的它們包括1. 測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中測量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性2. 測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異

5、小3. 變異應(yīng)小于公差帶4. 測量精度應(yīng)高于過程變異和公差兩者中精度較高者一般來說測量精度是過程變異和公差帶兩者中精度較高者的十分之一5. 如果測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化則測量系統(tǒng)最大的（最壞）變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者第三節(jié)標(biāo) 準(zhǔn)背 景1. 在整個等級制中最高級標(biāo)準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)測量結(jié)果從國家標(biāo)準(zhǔn)傳遞到下一級標(biāo)準(zhǔn)稱之為第一級標(biāo)準(zhǔn)2. 第一級標(biāo)準(zhǔn)常用來校準(zhǔn)其它測量系統(tǒng)但是通常第一級標(biāo)準(zhǔn)對日常使用來說太昂貴且易損壞取而代之測量結(jié)果從第一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到另一級標(biāo)準(zhǔn)稱之為第二級標(biāo)準(zhǔn)3. 一般來說越是遠(yuǎn)離國家標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)就越是耐其環(huán)境的變化因此保持它也就越便宜和容易但是這些優(yōu)

6、點通常是以較低精度為代價得到的 一個機構(gòu)沒有自己的計量部門時就可以選擇利用外面機構(gòu)的設(shè)備這種機構(gòu)稱為“校準(zhǔn)試驗室”4. 標(biāo)準(zhǔn)的使用 一般地確定一套測量系統(tǒng)的精度如果不使用可追溯標(biāo)準(zhǔn)是很困難的對于完成破壞性測量的測量系統(tǒng)尤其困難對于許多非破壞性的測量系統(tǒng)也是困難的幸運的是對于某些系統(tǒng)精度不象重復(fù)性那樣重要但是對于精度是重要的系統(tǒng)使用可追溯標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常是正確保證測量系統(tǒng)在它預(yù)期使用中有足夠精度的唯一方法可追溯標(biāo)準(zhǔn)的使用特別有助于減少某些生產(chǎn)者和顧客之間的測量結(jié)果不一致時而產(chǎn)生的矛盾第四節(jié)通用指南評定一個測量系統(tǒng)的第一步是驗證該系統(tǒng)一直在測量正確的變量如果一直在測量錯誤的變量那幺無論該測量系統(tǒng)多幺準(zhǔn)確或

7、精密都將是徒勞無益的評定一個測量系統(tǒng)的第二步是確定該測量系統(tǒng)必須具有什幺樣可接受的統(tǒng)計特性測量系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段在第一階段我們要明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)能否滿足我們的需要第一階段試驗有兩個目的第一個目的是確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性第一階段試驗的第二個目的是發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著影響如果試驗表明周圍環(huán)境溫度沒有明顯的影響那幺該測量系統(tǒng)可放心地在車間里使用第二階段試驗的目的是驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計特性“量具R和R”的研究是第二階段試驗的一種形式第二階段試驗通常作為該機構(gòu)正常校準(zhǔn)程序維護程序和計量程序的一部分日常工作來完成但是也可以

8、相互獨立地完成試驗通常在該機構(gòu)中完成第五節(jié)選擇制定試驗程序當(dāng)選擇或制定一個評定方法時一般應(yīng)考慮的問題包括1. 試驗中是否應(yīng)使用諸如那些可追溯的標(biāo)準(zhǔn)2. 正在進行的試驗應(yīng)考慮使用盲測盲測是指在實際測量環(huán)境下在操作者事先不知正在對該測量系統(tǒng)進行評定的條件下獲得的測量結(jié)果3. 試驗成本4. 試驗所需要的時間5. 定義如準(zhǔn)確度精密度重復(fù)性和再現(xiàn)性等6. 是否由這個測量系統(tǒng)取得的測量結(jié)果要與另外一個測量系統(tǒng)得到的測量結(jié)果對比如果兩個系統(tǒng)一起工作不正常那幺不用標(biāo)準(zhǔn)就不可能確定哪個系統(tǒng)需要改進7. 試驗應(yīng)每隔多久進行一次第二章評價測量系統(tǒng)的程序第一節(jié)引 言第章中介紹的程序廣泛用于整個汽車工業(yè)以評價用于生產(chǎn)環(huán)

9、境中的測量系統(tǒng)特別是這些程序用于評定下列統(tǒng)計特性重復(fù)性再現(xiàn)性偏倚穩(wěn)定性以及線性這些程序有時被稱為“量具R和R”程序這是因為它們常常只是用來評價再現(xiàn)性和重復(fù)性這兩項統(tǒng)計特性通常這些方法便于在生產(chǎn)環(huán)境中使用而且雖然它們是統(tǒng)計學(xué)方法但非統(tǒng)計學(xué)領(lǐng)域的人同樣可以使用測量有關(guān)的問題在評價一個測量系統(tǒng)時需要確定三個基本問題首先這種測量系統(tǒng)有足夠的分辨力嗎其次這種測量系統(tǒng)在一定時間內(nèi)是否在統(tǒng)計上保持一致第三這些統(tǒng)計性能在預(yù)期范圍內(nèi)是否一致并且用于過程分析或控制是否可接受測量系統(tǒng)變差的類型測量系統(tǒng)誤差可以分成五種類型偏倚重復(fù)性再現(xiàn)性穩(wěn)定性以及線性偏 倚是測量結(jié)果的觀測平均值與基準(zhǔn)值的差值基準(zhǔn)值也稱為可接受的基準(zhǔn)

10、值或標(biāo)準(zhǔn)值一個基準(zhǔn)值可以通過采用更高級別的測量設(shè)備（例如計量實驗室或全尺寸檢驗設(shè)備）進行多次測量取其平均值來確定 基準(zhǔn)值 偏倚 觀測的平均值圖 偏倚重復(fù)性重復(fù)性是由一個評價人采用一種測量儀器多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差重 復(fù) 性圖 重復(fù)性再現(xiàn)性再現(xiàn)性是由不同的評價人采用相同的測量儀器測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差 操作者B 操作者C 操作者A 再現(xiàn)性圖 再現(xiàn)性穩(wěn)定性穩(wěn)定性（或飄移）是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時獲得的測量值總變差 穩(wěn)定性 時間2 時間1 圖 穩(wěn)定性線 性線性是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)偏倚值的差值 基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)值 偏倚較小 偏倚較大

11、 觀測的平均值 觀測的平均值 范圍的較低部分 范圍的較高部分 圖 線性1 觀測的平均值 無偏倚 基準(zhǔn)值圖 線性2（變化的線性偏倚）第二節(jié)測量系統(tǒng)的分析 對用來描述測量系統(tǒng)變差的分布可以賦予下列特性1. 位置 穩(wěn)定性 偏倚 線性2. 寬度或范圍 重復(fù)性 再現(xiàn)性除了討論這些特性外本節(jié)還將分析測量系統(tǒng)的分辨力及如何定量表示零件內(nèi)變差對整個測量系統(tǒng)變差的影響分析這些特性的最主要假設(shè)是被測零件或特性不受測量改變或破壞測量系統(tǒng)的分辨力如果不能測定出過程的變差這種分辨力用于分析是不可接受的如果不能測定出特殊原因的變差它用于控制也是不可接受的 控 制 分 析只有下列條件下才可用于控制與規(guī)范相比過程變差較小 對

12、過程參數(shù)及指數(shù)估計不可接受預(yù)期過程變差上損失函數(shù)很 平緩 只能表明過程是否正在產(chǎn)生合格 1個數(shù)據(jù)分級 過程變差的主要原因?qū)е戮?零件 值偏移 依據(jù)過程分布可用半計量控 一般來講對過程參數(shù)及指數(shù)的估 制技術(shù) 計不可接受可產(chǎn)生不敏感的計量控制圖 只提供粗劣的估計 24個數(shù)據(jù)分級可用于計量控制圖 建議使用 5個或更多個數(shù)據(jù)分級圖 不重疊的過程分布的數(shù)據(jù)分級對控制與分析活動的影響為得到足夠分辨率建議可視分辨率最多是總過程的（標(biāo)準(zhǔn)偏差）的十分之一而不是傳統(tǒng)的規(guī)則即可視分辨率最多為公差范圍的十分之一 過程控制圖穩(wěn)定性測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性即對于其給定零件或標(biāo)準(zhǔn)零件隨時間變化系統(tǒng)偏倚中的總變差量及統(tǒng)計穩(wěn)定性應(yīng)用于

13、重復(fù)性偏倚一般過程等過程（或系統(tǒng)）統(tǒng)計穩(wěn)定性結(jié)合專業(yè)知識允許我們預(yù)測將來的過程性能如果不了解一個測量過程控制狀態(tài)的數(shù)據(jù)則只有用重復(fù)性再現(xiàn)性等的數(shù)字來描述研究中可得到的數(shù)據(jù)這些數(shù)字對于將來的性能沒有任何意義在不知測量系統(tǒng)的穩(wěn)定狀態(tài)時評價該系統(tǒng)的重復(fù)性再現(xiàn)性可能弊大于利如果分析的結(jié)果是要采取措施則最后結(jié)果可能是測量系統(tǒng)的變差由于干預(yù)不當(dāng)而增加測量系統(tǒng)統(tǒng)計穩(wěn)定性討論的主要問題常常是系統(tǒng)處于穩(wěn)定的時間長度如“短期穩(wěn)定性”及“長期穩(wěn)定性”如果測量系統(tǒng)在預(yù)熱期間漂移通過采用控制限評價為統(tǒng)計不穩(wěn)定則該系統(tǒng)在預(yù)熱期間是統(tǒng)計不穩(wěn)定的同樣地隨著溫度的改變而波動的系統(tǒng)在變化期間可能不是統(tǒng)計穩(wěn)定的測量系統(tǒng)的損耗（損耗

14、率取決于零件設(shè)計及損耗特性）可能需要數(shù)月時間才表現(xiàn)出統(tǒng)計不穩(wěn)定性因腐蝕而產(chǎn)生變化的測量系統(tǒng)不使用期間可能改變但一經(jīng)清洗及正常使用可能是統(tǒng)計穩(wěn)定的當(dāng)評價測量系統(tǒng)的統(tǒng)計穩(wěn)定性時必須考慮到系統(tǒng)使用壽命期間會遇到的預(yù)期環(huán)境使用者零件及方法評價測量系統(tǒng)統(tǒng)計穩(wěn)定性之前決定并優(yōu)先考慮哪種因素可影響測量系統(tǒng)并把研究中高度優(yōu)先因素包括進去過程改進工具如因果圖過程流程圖和過程模型在確定這些因素中是有用的通過使用控制圖來確定統(tǒng)計穩(wěn)定性控制圖可提供方法來分離影響所有測量結(jié)果的原因產(chǎn)生的變差（普通原因變差）和特殊條件產(chǎn)生的變差（特殊原因變差）研究測量系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個方法是按常規(guī)畫出基準(zhǔn)或基準(zhǔn)件重復(fù)讀數(shù)的平均值和極差系統(tǒng)

15、的改進有時用指數(shù)來度量但有了控制圖系統(tǒng)的改進可在圖上看出來進一步的改進可視為變窄了控制極限表明已經(jīng)縮減了系統(tǒng)變差的一般原因?qū)y(tǒng)計過程控制的理論的學(xué)習(xí)及實踐將提高使用者對控制圖的理解穩(wěn)定性示例R(s)圖中失控狀態(tài)表明不穩(wěn)定的重復(fù)性（也許什幺東西松動氣路部分阻塞電壓變化等）圖中失控表明測量系統(tǒng)不再正確地測量（偏倚已經(jīng)改變）如果原因是磨損則可能要重新校準(zhǔn)偏 倚通?？稍诠ぞ呤一蛉叽鐧z驗設(shè)備上完成基準(zhǔn)值從這些讀數(shù)中獲得然后這些讀數(shù)要與量具R&R研究中的評價人的觀察平均值（定為）進行比較可采用下列替代的方法1. 在工具室或全尺寸檢驗設(shè)備上對一個基準(zhǔn)件進行精密測量2. 讓一位評價人用正被評價的量具

16、測量同一零件至少10次3. 計算讀數(shù)的平均值基準(zhǔn)值與平均值之間的差值表示測量系統(tǒng)的偏倚如果需要一個指數(shù)把偏倚乘以100再除以過程變差（或容差）就把偏倚轉(zhuǎn)化為過程變差（或容差）的百分比如果偏倚相對比較大查看這些可能的原因(1)基準(zhǔn)的誤差(2)磨損的零件(3)制造的儀器尺寸不對(4)儀器沒有正確校準(zhǔn)(5)評價人員使用儀器不正確偏倚示例偏倚由基準(zhǔn)值與測量觀測平均值之間的差值確定為此一位評價人對一個樣件測量10次10次測量值如下所示由全尺寸檢驗確定的基準(zhǔn)值為0.80mm該零件的過程變差為0.70mm 觀測平均值為測量結(jié)果總和除以10如圖所示偏倚是基準(zhǔn)值與觀察平均值間的差值 基準(zhǔn)值 0.80 圖 偏倚示

17、例偏倚觀察平均值基準(zhǔn)值偏倚0.75-0.80-0.05偏倚占過程變差的百分比計算如下偏倚100|偏倚|過程變差偏倚1000.05/0.707.1%偏倚占容差百分比采用同樣方法計算式中用容差代替過程變差因此在量具R&R研究中使用的厚薄規(guī)的偏倚為-0.05mm這意味著測量觀測值平均比基準(zhǔn)值小0.05mm是過程變差的7.1%.重復(fù)性測量過程的重復(fù)性意味著測量系統(tǒng)自身的變異是一致的由于儀器自身以及零件在儀器中位置變化導(dǎo)致的測量變差是重復(fù)性誤差的兩個一般原因由于子組重復(fù)測量的極差代表了這兩種變差極差圖將顯示測量過程的一致性如果極差圖失控通常測量過程的一致性有問題應(yīng)調(diào)查識別為失控的點的不一致性原因

18、加以糾正唯一的例外是前面討論過的當(dāng)測量系統(tǒng)分辨率不足時出現(xiàn)的情況如果極差圖受控則儀器變差及測量過程在研究期間是一致的重復(fù)性示例評價人1評價人2零件試驗1234512345121722021721421621621621621622022162162162122192192162152122203216218216212220220220216212220平均值216.3218.0216.3212.7218.3216.3218.3217.3215.7213.3220.0216.9極差1.04.01.02.04.04.04.01.04.00.0表 數(shù)據(jù)表重復(fù)性極差控制圖2名評價人3次試驗5個零件

19、評價人1 評價人2UCL 6.4 2.5 0.01234512345零件極差受控一測量過程是一致的圖 重復(fù)性極差控制圖R圖控制限 （見表3） 再現(xiàn)性測量過程的再現(xiàn)性表明評價人的變異性是一致的零件間變差在均值控制圖中可看出零件間的變差對每一位評價人來說子組平均值反映出零件間的變異由于零件平均值的控制限值以重復(fù)性誤差為基礎(chǔ)而不是零件間的變差所以許多子組的平均值在限值以外如果沒有一個子組平均值在這些限值之外則零件間變差隱蔽在重復(fù)性中測量變差支配著過程變差如果這些零件用來代表過程變差則此測量系統(tǒng)用于分析過程是不可接受的相反地如果越多的平均值落在限值之外并且評價人一致同意哪些零件與總平均值不相同則該測量

20、越有用如果大多數(shù)零件平均值落在限值外且評價人一致同意哪些零件平均值落在控制限值之外那幺一般認(rèn)為測量系統(tǒng)是適當(dāng)?shù)囊虼藞D表明測量系統(tǒng)測量零件的相對能力在某些情況下這種評價足夠用來確定測量系統(tǒng)是否合適一旦測量過程是一致的（極差圖受控）而且可檢測出零件間變差（均值圖的大部分點在控制限值外）那幺可確定測量系統(tǒng)占過程變差的百分比產(chǎn)品尺寸的分級（數(shù)據(jù)分級）數(shù)可以根據(jù)或1.41（PVR&R）確定如果數(shù)據(jù)分級數(shù)量少于2個測量系統(tǒng)用于控制過程沒有任何意義它全是干擾不能說一個零件不同于另一個如果數(shù)據(jù)數(shù)量為2個這樣數(shù)據(jù)可分為高和低兩組這與計數(shù)型數(shù)據(jù)等同對于過程分析來說數(shù)據(jù)分級數(shù)必須為5個最好更多這樣測量系統(tǒng)才

21、是可接受的因此容差百分率過程變差百分率數(shù)據(jù)分級數(shù)是估計測量系統(tǒng)可接受性的不同量度.零件間變差示例 式中試驗次數(shù)（3）用的（）系數(shù)等于零件評價人均值圖2名評價人3次試驗5個零件 評價人1 評價人2 UL控制上限 LL控制下限 0.01234512345零件 失去控制 ULLL 上下限只有30的零件平均值在限值外測量過程不足以檢測出零件間變差圖 零件評價人均值圖由于只有30或少于一半的平均值在限值外本例中的測量系統(tǒng)不足以檢測出零件間變差注本分析假定研究中使用的零件代表總的過程變差如果所有零件是相似的（例如聚集在過程平均值附近）50規(guī)則將無效線 性偏倚平均值與基準(zhǔn)值有非線性關(guān)系這需要進一步分析以判定

22、測量系統(tǒng)的線性是否可接受如果測量系統(tǒng)為非線性查找這些可能原因1. 在工作范圍上限和下限內(nèi)儀器沒有正確校準(zhǔn)2. 最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差3. 磨損的儀器4. 儀器固有的設(shè)計特性線性示例某工廠領(lǐng)班對確定某測量系統(tǒng)的線性感興趣基于該過程變差在測量系統(tǒng)工作范圍內(nèi)選定五個零件通過全尺寸檢驗設(shè)備測量每個零件以確定它們的基準(zhǔn)值然后一位評價人對每個零件測量12次零件隨機抽取每個零件平均值與偏倚平均值的計算如下表所示零件偏倚由零件平均值減去零件基準(zhǔn)值計算得出零件12345基準(zhǔn)值2.004.006.008.0010.0012.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.4

23、04.205.907.809.50試42.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.50驗72.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60次102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.40數(shù)零件平均值2.494.136.037.719.38基準(zhǔn)值2.004.006.008.0010.00偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0.62極差0.41.30.7

24、0.30.5表 量具數(shù)據(jù)一覽表 y=b+ax 式中x基準(zhǔn)值 y偏倚 a斜率 偏倚 （基準(zhǔn)值） 線性 =|斜率|×（過程變差） =0.1317×6.00 =0.79 線性 =100線性過程變差 =13.17% 擬合優(yōu)度（）=0.98線性圖 1名評價人12次試驗5個零件 過程變差=6.00高名義低1.201.000.800.600.400.20-0.00-0.20-0.40-0.60偏倚8.0010.006.004.00 基準(zhǔn)值 偏倚=0.05 線性=0.79 擬合優(yōu)度（R2）=0.98 %線性=13.17 圖 12 線性圖 擬合優(yōu)度可用來推斷偏倚與基準(zhǔn)值之間的線性關(guān)系。我們可

25、以從它得出它們之間是否有線性關(guān)系的結(jié)論，并且如果有，是否可接受。但是必須再次強調(diào)，線性是由最佳擬合直線的斜率而不是擬合優(yōu)度（R2）的值確定的。一般地，斜率越低，量具線性越好；相反斜率越大，量具線性越差。第三節(jié)測量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備實施測量系統(tǒng)研究之前應(yīng)先進行充分的計劃和準(zhǔn)備實施研究之前的典型準(zhǔn)備如下1. 先計劃將要使用的方法例如通過利用工程決策直觀觀察或量具研究決定是否評價人在校準(zhǔn)或者使用儀器中產(chǎn)生影響有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可以忽略例如按按鈕打印出一個數(shù)字2. 評價人的數(shù)量樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定在此選擇中應(yīng)考慮的因素如下a. 尺寸的關(guān)鍵性關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和或試驗原因是量具研究評價

26、所需的置信度b. 零件結(jié)構(gòu)大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗3. 由于其目的是評價整個測量系統(tǒng)評價人的選擇應(yīng)從日常操作該儀器的人中挑選4. 樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍有時每一天取一個樣本持續(xù)若干天這樣做是有必要的因為分析中這些零件被認(rèn)為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品變差的全部范圍由于每一零件將被測量若干次必須對每一零件編號以便于識別5. 儀器的分辨力應(yīng)允許至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一例如如果特性的變差為0.001儀器應(yīng)能讀取0.0001的變化6. 確保測量方法(即評價人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸進行研究的方式十分重要為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性應(yīng)采取下列步驟1.

27、測量應(yīng)按照隨機順序以確保整個研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機分布評價人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號以避免可能的偏倚但是進行研究的人應(yīng)知道正在檢查哪一零件并相應(yīng)記下數(shù)據(jù)即評價人A零件1第一次試驗評價人B零件4第二次試驗等2. 在設(shè)備讀數(shù)中讀數(shù)應(yīng)估計到可得到的最接近的數(shù)字如果可能讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度為0.0001則每個讀數(shù)的估計應(yīng)圓整為0.00005l;3. 研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進行4. 每一位評價人應(yīng)采用相同方法包括所有步驟來獲利讀數(shù)第四節(jié)計量型測量系統(tǒng)研究指南確定重復(fù)性和再現(xiàn)性用指南計量型量具的分析可以運用多種不同的技術(shù)本節(jié)詳細(xì)討論三種可接受的方法它們是極差法均值和極差法（包

28、括控制圖法）和方差分析法1 極差法極差法是一種改進的計量型量具研究方法它可迅速提供一個測量變異性的近似值這種方法只提供整個測量系統(tǒng)的總體情形不將變異性分解成重復(fù)性和再現(xiàn)性典型的極差法使用兩名評價人和五個零件進行分析在這個分析中每個評價人測量每個零件一次每個零件的極差是評價人A獲得的測量結(jié)果與評價人B獲得的測量結(jié)果的絕對差值可以得到這些極差之和并計算出平均極差（）總測量變差可通過平均極差乘以得到（m=2g零件數(shù)）知道測量變差占過程變差百分率（或容差）是很有意義的（為將R&R轉(zhuǎn)換為百分率把R&R乘以100除以過程變差（或容差）在下面的例子中過程變差為0.4因此R&R等于10

29、0或75.5% （見下表）零 件評 價 人A評 價 人B極差（AB）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10 平均極差（） 過程變差 表 量具研究（極差法）既然測量系統(tǒng)的R&R確定了應(yīng)進行結(jié)果解釋表中R&R值確定為75.5%結(jié)論是測量系統(tǒng)需改進2名評價人各測量零件1次之值零件數(shù)123456789101112131415151.411.281.231.211.191.181.171.171.161.161.161.151.151.151.151.1282 均值和極差法均值和極差法（）是一種提

30、供測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性估計的數(shù)學(xué)方法不象極差法它允許把測量系統(tǒng)分解成兩部分重復(fù)性和再現(xiàn)性而不是它們的交互作用ANOVA法能用來確定這種量具與評價人間的交互作用但是均值和極差法與ANOVA法兩者都可提供有關(guān)測量系統(tǒng)或量具誤差的信息例如如果重復(fù)性比再現(xiàn)性大原因可能是(1)儀器需要維護(2)量具應(yīng)重新設(shè)計來提高精度(3)夾緊和檢驗點需要改進(4)存在過大的零件內(nèi)變差如果再現(xiàn)性比重復(fù)性大那幺可能的原因有(1)評價人需要更好的培訓(xùn)如何使用量具儀器和讀數(shù)(2)量具刻度盤上的刻度不清楚(3)需要某種夾具幫助評價人提高使用量具的一致性當(dāng)不具備計算機時建議使用法否則可以把方差分析法編進計算機程序中2.1收集數(shù)

31、據(jù)填入量具R&R數(shù)據(jù)表中盡管評價人試驗和樣本容量可能變化但是下面的討論代表進行研究的最佳條件量具R&R數(shù)據(jù)表詳細(xì)程序如下(1)取得包含10個零件的一個樣本代表過程變差的實際或預(yù)期范圍(2)指定評價人AB和C并按1至10給零件編號使評價人不能看到這些數(shù)字(3)如果校準(zhǔn)是正常程序中的一部分則對量具進行校準(zhǔn)(4)讓評價人A以隨機的順序測量10個零件并讓另一個觀測人將結(jié)果記錄在第1行讓測試人B和C測量這10個零件并互相不看對方的數(shù)據(jù)然后將結(jié)果分別填入第6行和第11行(5)使用不同的隨機測量順序重復(fù)上述操作過程把數(shù)據(jù)填入第27和12行在適當(dāng)?shù)牧杏涗洈?shù)據(jù)例如第一個測量的零件是零件7則將結(jié)果

32、記錄在標(biāo)有第7號零件的列內(nèi)如果需要試驗3次重復(fù)上述操作將數(shù)據(jù)記錄在第38和13行(6)當(dāng)零件量過大或無法獲得所需零件時第4和第5步可以改成下述步驟之后a.讓評價人A測量第1個零件并在第1行記錄讀數(shù)讓評價人B測量第1個零件并在第6行記錄讀數(shù)讓評價人C測量第1個零件并在第11行記錄讀數(shù)b.讓評價人A重復(fù)讀取第1個零件的讀數(shù)記錄在第2行評價人B在第7行記錄重復(fù)讀數(shù)評價人C在第12行記錄重復(fù)讀數(shù)如果需要測量3次則重復(fù)上述操作并在第38和13行記錄數(shù)據(jù)(7)如果評價人在不同的班次可以使用一個替換的方法讓評價人A測量10個零件并將讀數(shù)記錄在第1行然后讓評價人A按照不同的順序重新測量并把結(jié)果記錄在第2和第3

33、行評價人B和C也同樣做2.2使用控制圖分析(1 將每個評價人零件組合的極差畫在極差圖中同樣將平均值畫在均值圖中(2) 計算并繪出標(biāo)準(zhǔn)控制限(3) 評價圖表a. 判定極差圖表是否受控如果所有的極差都受控那幺評價人是一致的進行步驟3(b)如果不是可能是由于評價人技術(shù)位置誤差或儀器的一致性不好造成的應(yīng)在進行步驟3(b)之前糾正這些特殊原因并使極差圖進入控制中b. 檢驗平均值是否在控制限之外在控制限之內(nèi)的面積代表測量誤差（干擾）如果一半或更多的平均值落在極限之外則該測量系統(tǒng)足以檢查出試件間變差并且該測量系統(tǒng)可以提供控制該過程的有用數(shù)據(jù)當(dāng)一半以下落在控制限外則測量系統(tǒng)不足以檢查出零件間變差并且不能用于過

34、程控制2.3量具R&R數(shù)據(jù)表中數(shù)據(jù)計算注樣表一節(jié)中提供了可復(fù)制的空白表格(1) 從第123行中的最大值減去它們中的最小值把結(jié)果記入第5行在第67和8行1112和13行重復(fù)這一步驟并將結(jié)果記錄在第10和15行(2) 把填入第510和15行的數(shù)據(jù)變?yōu)檎龜?shù)(3) 將第5行的數(shù)據(jù)相加并除以零件數(shù)量得到第一個評價人的測量平均極差同樣對第10和15行的數(shù)據(jù)進行處理得到和(4) 將第510和15行的數(shù)據(jù)（）轉(zhuǎn)記到第17行將它們相加并除以評價人數(shù)將結(jié)果記為（所有極差的平均值）(5) 將（平均值）記入第19和20行并與和相乘得到控制下限和上限注意如果進行2次試驗則為零為3.27單個極差的上限值（）填入第

35、19行少于7次測量的控制下限極差值（）等于0(6) 使用原來的評價人和零件重復(fù)讀取任何極差大于計算的的讀數(shù)或剔除那些值并重新計算平均值根據(jù)修改過的樣本容量重新計算及限值糾正造成失控狀態(tài)的特殊原因如果數(shù)據(jù)的繪制和分析是使用前面討論過的控制圖法那幺這種狀態(tài)應(yīng)早已被糾正了且在這里不會出現(xiàn)(7) 將行（第1236781112和13行）中的值相加把每行的和除以零件數(shù)并將結(jié)果填入表中最右邊標(biāo)有“平均值”的列內(nèi)(8) 將第12和3行的平均值相加除以試驗次數(shù)結(jié)果填入第4行的格內(nèi)對第67和8第1112和13行重復(fù)這個過程將結(jié)果分別填入第9和14行的格內(nèi)(9) 將第49和14行的平均值中最大和最小值填入第18行中

36、適當(dāng)?shù)目崭裉幉⒋_定它們的差值將差值填入第18行標(biāo)有Diff處的空格內(nèi)(10) 將每個零件每次測量值相加并除以總的測量次數(shù)（試驗次數(shù)乘以評價人數(shù)）將結(jié)果填入第16行零件平均值的欄中(11) 從最大的零件平均值減去最小的零件平均值將結(jié)果填入第16行標(biāo)有Rp的空格內(nèi)Rp是零件平均值的極差(12) 將和Rp的計算值轉(zhuǎn)填入報告表格的欄中(13) 在表格左邊標(biāo)有“測量系統(tǒng)分析”的欄下進行計算(14) 在表格右邊標(biāo)有“總變差”的欄下進行計算(15) 檢查結(jié)果確認(rèn)沒有產(chǎn)生錯誤2.4量具R&R報告(1) 說明 EV（重復(fù)性設(shè)備變差） AV（再現(xiàn)性評價人變差） n=零件數(shù)r=試驗次數(shù) PV（零件變差）Rp

37、 TV（總變差）如果過程變差已知并且它的值以為基礎(chǔ)則它可以代替量具研究數(shù)據(jù)中計算出的總變差（TV）可通過進行如下兩項計算完成1.2.設(shè)備變差占總變差（TV）的百分率（EV）是通過計算的其它因素占總變差的百分率可以同樣計算如下如果分析是以容差而不是以過程變差為基礎(chǔ)則量具重復(fù)性和再現(xiàn)性報告表格可將右側(cè)的總變差可以改變?yōu)槿莶钜虼薊VAVR&R和PV的計算式中的分母總變差（TV）應(yīng)替換成容差值根據(jù)測量系統(tǒng)或顧客的要求可以采用任何一種或兩種方法(2)量具重復(fù)性和再現(xiàn)性（R&R）的可接受性準(zhǔn)則是 低于10%的誤差測量系統(tǒng)可接受 10%至30%的誤差根據(jù)應(yīng)用的重要性量具成本維修的費用等可能是

38、接受的 大于30%的誤差測量系統(tǒng)需要改進進行各種努力發(fā)現(xiàn)問題并改正評價人/試驗次數(shù)零 件平均值123456789101. A 10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.600.832. 2 0.601.000.800.950.451.000.950.801.000.700.8253. 34. 平均值0.6251.0000.8250.9000.5001.0000.9500.8251.0000.6500.82755. 極差0.050.000.050.100.100.000.000.050.000.100.0456. B 10.551.050.800.800.40

39、1.000.950.751.000.550.7857. 20.550.950.750.750.401.050.900.700.950.500.758. 39. 平均值0.5501.0000.7750.7750.4001.0250.9250.7250.9750.5250.767510. 極差0.000.100.050.050.000.050.050.050.050.050.04511. C 1 0.501.050.800.800.451.000.950.801.050.850.82512. 20.551.000.800.800.501.050.950.801.050.800.8313. 314. 平均值0.5251.0250.8000.8000.4751.0250.9500.8001.0500.8250.827515. 極差0.050.050.000.000.050.050.000.000.000.050.03016. 零件平均值()0.5671.0080.8000.8250.4581.0170.9420.