MSA測量系統(tǒng)分析培訓(xùn)課件

測量系統(tǒng)分析參考手冊第三版MeasurementSystem

Analysis1到本課程結(jié)束時，參加者應(yīng)能：2熟練掌握MSA常用的術(shù)語和概念;能獨立進行常用的計量型MSA的方法;能獨立進行常用的計數(shù)型MSA的方法;能掌握復(fù)雜系統(tǒng)的MSA的分析方法;具備一定的MSA獨立學(xué)習(xí)提高的基礎(chǔ)和能力.MSA第三版快速指南ThirdEditionFast

Guide測量系統(tǒng)類型

MSA方法3章基本計量型極差、均值和極差、方差分析（ANOVA)、偏倚、線性、控制圖三基本計數(shù)型信號探測、假設(shè)試驗分析四不可重復(fù)（如破壞試驗）控制圖三、四復(fù)雜計量型極差、均值和極差、ANOVA、偏倚、線性、控制圖三、四多重系統(tǒng)、量具或試驗臺控制圖、ANOVA分析、回歸分析三、四連續(xù)過程控制圖三其他情況其它替代法 五

課程目錄4第一章 通用測量系統(tǒng)指南第一章第一節(jié) 引言、目的和術(shù)語第二節(jié) 測量過程第三節(jié) 測量戰(zhàn)略和策劃第四節(jié) 測量資源的開發(fā)第五節(jié) 測量問題第六節(jié) 測量不確定度第七節(jié) 測量問題分析第二章測量系統(tǒng)評定的通用概念第一節(jié)引言第二節(jié)

選擇/制定試驗程序第三節(jié)

測量系統(tǒng)研究的準備第四節(jié)結(jié)果分析第三章 簡單測量系統(tǒng)推薦的實踐第一節(jié) 試驗程序?qū)嵗谖逭碌诙?jié) 計量型測量系統(tǒng)研究第三節(jié) 計數(shù)型測量系統(tǒng)研究第四章 復(fù)雜測量系統(tǒng)實踐第一節(jié) 復(fù)雜的或非重復(fù)的測量系統(tǒng)的實踐第二節(jié) 穩(wěn)定性研究第三節(jié) 變異性研究其他測量概念第一節(jié) 量化過渡的零件內(nèi)變差的影響第二節(jié) 均值極差－附加處理第三節(jié) 量具性能曲線第四節(jié) 通過多次讀數(shù)減少變差第五節(jié) GRR的合并標(biāo)準偏差法第一章 通用測量系統(tǒng)指南第一節(jié) 引言、目的和術(shù)語Catalog一、目的二、引言三、測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量四、術(shù)語五、術(shù)語總結(jié)六、標(biāo)準和可溯源5一、目的（主要關(guān)注的是每個零件能重復(fù)讀數(shù)的測量系統(tǒng)）；測量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠?測量系統(tǒng)分析還可以：評估新的測量儀器將兩種不同的測量方法進行比較對可能存在問題的測量方法進行評估確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題第一章 通用測量系統(tǒng)指南第一節(jié)

引言、目的和術(shù)語6二、引言1、測量數(shù)據(jù)的作用：

過程調(diào)整的依據(jù)；

可用來研究多個變量之間的相互關(guān)系；2、數(shù)據(jù)發(fā)揮作用的前提：

數(shù)據(jù)的質(zhì)量。三、測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量1、測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于處于穩(wěn)定條件下進行的測量系統(tǒng)中，多次測量的統(tǒng)計特性，如：可利用結(jié)果和真值之間的距離統(tǒng)計特性確定，

判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞：7第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語2、表征數(shù)據(jù)質(zhì)量的最通用的統(tǒng)計特征是測量系統(tǒng)的偏倚和變差。偏倚指數(shù)據(jù)值相對于真值的位置；變差指數(shù)據(jù)的分布寬度。3、數(shù)據(jù)的低質(zhì)量通常是由測量系統(tǒng)內(nèi)多因素交互作用產(chǎn)生的變差太大引起。故測量系統(tǒng)的管理重點在監(jiān)視和控制變差。8第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語四、術(shù)語什么是測量？賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)于特定特性的關(guān)系，賦值過程定義為測量過程；所賦的值稱為測量值；為什么我們需要測量數(shù)據(jù)？我們使用測量數(shù)據(jù)來判斷產(chǎn)品是否合格，制定有關(guān)過程管理的決策。我接受這件產(chǎn)品嗎？過程是很好，還是需要進行調(diào)整？我們對測量數(shù)據(jù)有什么期望？準確性：數(shù)據(jù)必須告訴我們真相！重復(fù)性：重復(fù)測量必須產(chǎn)生同樣的結(jié)果！再現(xiàn)性：結(jié)果不應(yīng)該受檢驗員的影響。9什么是測量儀器？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，包括通過/不通過的裝置；什么是檢驗員（或者鑒定人）？使用測量儀器進行測量的個人或裝置測量系統(tǒng)：是對測量單元進行量化或?qū)Ρ粶y特性進行評估其所用的儀器、量具、標(biāo)準、操作方法、夾具、軟件人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；也就是說用來獲得測量結(jié)果的整個過程。10第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語

一個測量過程可以看作一個制造過程，它產(chǎn)生數(shù)據(jù)作為輸出，這樣可以利用SPC中所有概念、原理和工具。五、術(shù)語總結(jié)：

（省略，見第一章第五節(jié)）1、標(biāo)準：接收的準則；用于比較可接收的值；參考值。2、基本設(shè)備：

分辨力、可讀性、分辨率（一個儀器測量或輸出的最小刻度單位）

有效分辨率（通常被描述為一種測量單元）

基準值（某一物品可接收數(shù)的值，常用來替代真值使用11第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語3、位置變差：

準確度

偏倚

穩(wěn)定性（漂移）

線性4、寬度變差：

精密度

重復(fù)性

再現(xiàn)性

GRR或量具R&R12第一章 第一節(jié)目的、引言和術(shù)語測量系統(tǒng)能力測量系統(tǒng)性能靈敏度一致性均一性（重復(fù)性的同義詞）5、系統(tǒng)變差：測量系統(tǒng)可具特征能力性能不確定度準確度(Accuracy)準確度(Accuracy)

—

測量的平均值是否與真值吻合?真值(True

Value):理論上正確的值國際度量衡標(biāo)準偏倚（Bias)測量值的均值與真值的距離測量系統(tǒng)持續(xù)地偏離目標(biāo)系統(tǒng)錯誤13六、標(biāo)準和可溯源性1、NIST:

國家標(biāo)準和技術(shù)研究院；

是美國的主要國家測量研究院NMI；

在美國商務(wù)部領(lǐng)導(dǎo)下提供服務(wù)；

NIST的前稱是國際標(biāo)準局NSB是美國最高水平權(quán)力機構(gòu)；

NIST的主要責(zé)任是提供測量服務(wù)和負責(zé)測量標(biāo)準，幫助美國工業(yè)進行可溯源的測量，主要是精密測量工業(yè)。14第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語2、測量研究院：

大多工業(yè)化國家都有自己的NMI和與NIST相近的機構(gòu)，美國NIST和其他國家NMI通過多邊認可協(xié)議MRAs進行實驗室的對比，確保他們的測量相同；

但這些NMI能力不同，并不是所有測量都是定期進行對比，故存在差異；

所以了解不同國家的測量是否是溯源的或是怎樣溯源的是很重要的。3、溯源性：

在商品和服務(wù)的貿(mào)易中是很重要的，有溯源性的結(jié)果更易被接受，可以減少重復(fù)試驗、拒收好產(chǎn)品接受壞產(chǎn)品。15第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語溯源性在ISO計量學(xué)基本和通用國際術(shù)語VIM中的解釋是：測量的特性或標(biāo)準值，此標(biāo)準是規(guī)定的標(biāo)準，通常是國家或國際標(biāo)準，通過全部規(guī)定了不確定度的不間斷的比較鏈相聯(lián)系。典型的溯源性是可返回到NMI，但在工業(yè)界通?？赡苁欠祷氐揭恢峦獾幕鶞手祷蚬┬桦p方認同的標(biāo)準，故最終測量可溯源到滿足顧客需求是很關(guān)鍵的，且隨著技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)中精密測量系統(tǒng)的使用，在哪里溯源以及怎樣溯源的定義是一個不斷發(fā)展的概念。16第一章 第一節(jié)目的、引言和術(shù)語第一章

第一節(jié)目的、引言和術(shù)語國家標(biāo)準應(yīng)用標(biāo)準工作標(biāo)準波長標(biāo)準干涉比測儀激光干涉儀引用量具量塊/比測CMM量塊夾量具千分尺生產(chǎn)量具圖：長度測量溯源性鏈的實例17

NMI與不同的國家實驗室、量具供應(yīng)商、精密制造公司等緊密合作，以確保他們的參考標(biāo)準正確校準，并溯源到由NMI用有的標(biāo)準；上述機構(gòu)可為其服務(wù)對象提供校準和測量服務(wù)，這種連接或比較最終達到工廠，通過這種不間斷的測量鏈又連接返回到NMI的測量稱為可溯源到NIST。

使用認可的商業(yè)/獨立的實驗室進行校準和測量是可以被接受的，但要求其提供認可的資格和業(yè)務(wù)范圍的證明。18第一章 第一節(jié)目的、引言和術(shù)語第一章 通用測量系統(tǒng)指南第二節(jié)

測量過程Catalog一、測量過程模式二、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性三、變差源四、測量系統(tǒng)變異性的影響五、對決策的影響六、對產(chǎn)品的影響七、對過程的影響八、新過程的接受九、過程設(shè)定/控制（漏斗試驗）19為了有效控制任何過程變差，需要了解：過程應(yīng)該做什么？什么能導(dǎo)致錯誤？過程在做什么？往往要達到上述目的，應(yīng)用FMEA、Control Plan等技術(shù)，并通過對過程參數(shù)和產(chǎn)品特性的監(jiān)測過程來實現(xiàn)。下面介紹測量過程的原理模型：20第一章 第二節(jié) 測量過程輸入操 作輸出需要控制的過程測量 分析決定測量過程圖：測量過程模式所有過

程控

制

管理

，統(tǒng)

計

或

邏

輯

技

術(shù)

均

能

應(yīng)

用

。21一、測量過程模式通用過程第一章 第二節(jié) 測量過程測量值第一章 第二節(jié) 測量過程22上述模型告訴我們：提供好的測量設(shè)備、清楚定義操作方法和標(biāo)準、正確使用操作測量設(shè)備、正確分析解釋測量結(jié)果、提供培訓(xùn)和支持、合理地使用適當(dāng)?shù)臏y量系統(tǒng)分析技術(shù)都是非常重要的事情。第一章 第二節(jié) 測量過程23二、測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性：1、理想的測量系統(tǒng)是只產(chǎn)生真值的結(jié)果，它應(yīng)具有零方差、零偏倚和錯誤分類零概率的統(tǒng)計特性，但這種理想的測量系統(tǒng)幾乎是不存在的；2、一個測量系統(tǒng)的質(zhì)量經(jīng)常用多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定。3、在某一用途中最重要的統(tǒng)計特性在另一種用途中不一定是最重要的。如CMM最重要的統(tǒng)計特性是小的偏倚和方差，它用來分析制造過程十分有用，但用它來區(qū)分好的和壞的產(chǎn)品時是不能夠被接受的。故測量系統(tǒng)的其它因素會產(chǎn)生額外的變差來源。4、管理者有責(zé)任識別對數(shù)據(jù)的最終使用最重要的統(tǒng)計特性，也有責(zé)任確保用哪些統(tǒng)計特性作為選擇一個測量系統(tǒng)的依據(jù)。為達到以上目的，需要有關(guān)統(tǒng)計特性的可操作的定義，24第一章

第二節(jié)

測量過程第一章 第二節(jié) 測量過程25以及測量他們的可接受方法，盡管每一個測量系統(tǒng)可能被要求有不同的統(tǒng)計特性，但有一些基本特性用于定義“好的”測量系統(tǒng)，他們包括：

足夠的分辨率和靈敏度：十進位或10－1法則，表明儀器的分辨率應(yīng)把公差或過程變差分為十份或更多。這個規(guī)則是選擇量具期望的實際最低點；

測量系統(tǒng)應(yīng)是統(tǒng)計受控的：即只存在普通原因的統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài)，且最好由圖形法評價；

對于產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變異性必須小于公差，依據(jù)特性的公差評價測量系統(tǒng)；第一章 第二節(jié) 測量過程26

對于過程控制，測量系統(tǒng)的變異性應(yīng)顯示有效的分辨率并且小于制造過程變差，根據(jù)6?過程變差和/或來自MSA研究的總變差可用來評價測量系統(tǒng)。

測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的變化而變化，如果是這樣，則測量系統(tǒng)最大（最壞）的變差必須小于過程變差或規(guī)范控制限。三、變差源1、測量系統(tǒng)受隨機和系統(tǒng)變差源影響（普通和特殊原因），為控制其變差，我們應(yīng)：

識別潛在的變差源

排除（可能時）或監(jiān)控這些變差源標(biāo)準27SW 工件（如零件）I 儀器P 人/程序E 環(huán)境第一章 第二節(jié) 測量過程2、分析原因的工具可以是：因果圖故障樹3、測量系統(tǒng)的變差源的主要要素－－測量系統(tǒng)的誤差模型第一章 第二節(jié) 測量過程4、測量系統(tǒng)的變差源識別的因果圖：測量系統(tǒng)變異性標(biāo)準工件（零件） 儀器（量具）環(huán)境人員穩(wěn)定性幾何相容性制造培訓(xùn)設(shè)計彈性變形彈性性質(zhì)標(biāo)準熱膨脹系數(shù)溫度人機工廠振動可操作定義體力經(jīng)驗理解清潔度充分的數(shù)據(jù)維護28第一章 第二節(jié) 測量過程29四、測量系統(tǒng)變異性的影響：測量系統(tǒng)變差源是由普通原因和特殊原因造成，不同變差源對測量系統(tǒng)的影響應(yīng)通過短期和長期評估；測量系統(tǒng)的能力是短期時間的測量系統(tǒng)（隨機）誤差，它是由線性、一致性、R&R誤差合成定量的；測量系統(tǒng)的性能，如同過程性能，是所有變差源隨時間的影響，這是通過確定過程是否受控、對準目標(biāo)、且在預(yù)期范圍內(nèi)是否有可接受的變差（

R&R）來完成；所有變差源的累積影響通常稱為測量系統(tǒng)誤差，或有時稱為誤差；30第一章

第二節(jié)

測量過程第一章 第二節(jié) 測量過程五、對決策的影響：1、對產(chǎn)品的決策是：確定產(chǎn)品是否可接受；2、對過程的決策是：確定過程是否受控；控制原理關(guān)注點1產(chǎn)品控制零件是否在指定的范圍內(nèi)？2過程控制過程變差是否穩(wěn)定并可接受？31六、對產(chǎn)品決策的影響：1、前提：測量過程是統(tǒng)計受控（所有變差由R&R影響）并且是零偏倚。第一章 第二節(jié) 測量過程LSLUSL1、Ⅰ型錯誤：生產(chǎn)者風(fēng)險或誤發(fā)報警（一個好的零件可能會判為壞的）；或LSLUSL2、Ⅱ型錯誤：消費者風(fēng)險或漏發(fā)報警（一個壞的零件可能會判為好的）；或32第一章 第二節(jié) 測量過程3、相對于公差，對零件作出錯誤決定的潛在因素只在測量系統(tǒng)誤差與公

差交叉時存在，下面給出三個區(qū)分的區(qū)域；

ⅡⅡⅠⅢ Ⅰ

此處：Ⅰ壞零件永遠被稱為壞零件Ⅱ可能作出潛在的錯誤決定Ⅲ好零件永遠被稱為好零件目標(biāo)

對于產(chǎn)品狀況，目標(biāo)是最大限度地作出正確的決定，有兩種選擇：A、改進生產(chǎn)過程：減少過程變差，沒有零件生產(chǎn)在Ⅱ區(qū)域；B、改進測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減少區(qū)域的面積，所有零件都在Ⅲ區(qū)，從而風(fēng)險降低。LSL33USL第一章 第二節(jié) 測量過程七、對過程決策的影響：1、對于過程控制需要確定以下要求：統(tǒng)計控制對準目標(biāo)可接受的變異性特注：關(guān)于Cp,應(yīng)參考附錄B公式和圖表342、對過程決策的影響如下：

把普通原因報告為特殊原因

把特殊原因報告為普通原因A、測量系統(tǒng)變異性可能影響過程的穩(wěn)定性、目標(biāo)及變差的決定， 以下是實際和觀測過程變差之間關(guān)系：2 2 2obs=

actual+

msa（觀測、實際、測量系統(tǒng)變差）B、能力指數(shù)為Cp=容差/6

，則觀測過程能力指數(shù)和實際之關(guān)系為：（Cp-2obs=

（Cp）-2actual+

（Cp）-2msa（觀測、實際、測量系統(tǒng)方差）35第一章 第二節(jié) 測量過程R&R

對過程變差計算的影響觀測到的過程變差實際的過程變差測量系統(tǒng)的變差36R&R

對過程能力計算的影響70%3760%50%40%30%10%過程變差剖析長期過程變差抽樣產(chǎn)生的變差實際過程變差穩(wěn)定性線性重復(fù)性準確度量具變差操作員造成的變差測量誤差過程變差觀測值“重復(fù)性”

和

“再現(xiàn)性”

是測量誤差的主要來源再現(xiàn)性短期過程變差38第一章 第三節(jié) 測量戰(zhàn)略和策劃39一、引言1、在設(shè)計和采購測量儀器或系統(tǒng)之前的策劃是關(guān)鍵的，策劃階段將確定過程并對如何很好地進行測量過程并能減少將來可能出現(xiàn)地問題和測量誤差有很重要地影響；2、有些情況下，由于被測量零件包括地風(fēng)險或因為測量裝置地成本和復(fù)雜性，OEM顧客可能使用APQP過程和小組決定供應(yīng)商地測量戰(zhàn)略；3、并不是所有產(chǎn)品和過程特性都需要測量系統(tǒng)，而是那些特性屬于詳細檢查這種類型。簡單地測量工具如卡尺被排除在外，但一個基本準則是看特性是否在控制計劃中識別或該特性在確定產(chǎn)品或過程是否可接受時是否是最重要的，另外的指南是對特定尺寸賦予的公差水平。第一章 第三節(jié) 測量戰(zhàn)略和策劃40二、復(fù)雜性1、測量系統(tǒng)的類型、復(fù)雜性和目的可以推動不同水平的項目管理、戰(zhàn)略決策、測量系統(tǒng)分析或其他測量選擇、評價和控制的特殊考慮；2、簡單的測量工具和裝置（例如天平、卷尺、固定限制或計數(shù)型量具）可能不需要復(fù)雜或關(guān)鍵的測量系統(tǒng)（如標(biāo)準或基準、CMM、試驗臺、自動在線測量等）要求的管理的水平、計劃或分析，任何測量系統(tǒng)可能需要或多或少的戰(zhàn)略策劃和檢查；3、作出適當(dāng)水平的決策的任務(wù)將由測量過程和顧客委派的APQP小組來完成。第一章 第三節(jié) 測量戰(zhàn)略和策劃41三、確定測量過程的目的和如何利用測量1、在測量過程開發(fā)的早期組織橫向協(xié)調(diào)小組完成這項任務(wù)很關(guān)鍵；2、這項工作與審核、過程控制、產(chǎn)品和過程開發(fā)及“測量壽命周期”的分析相關(guān)的事宜要特殊考慮。四、測量壽命周期1、此概念表達當(dāng)一個人研究和改進過程時，測量方法會隨著時間改變的信心；2、完成。To

continue……第一章 第四節(jié) 測量資源開發(fā)421、引言

；To

continue……第一章 第五節(jié) 測量問題Catalog一、引言二、測量系統(tǒng)變差的類型三、定義及潛在的變差源四、測量過程變差五、位置變差六、寬度變差七、測量系統(tǒng)變差八、注釋43第一章 第五節(jié) 測量問題44一、引言在評價一個測量系統(tǒng)時必須考慮三個基本問題：1、測量系統(tǒng)必須顯示足夠的靈敏性；

具有足夠的分辨率嗎，“十份制”就是典型的實例；

具有有效的分辨率嗎？即對應(yīng)用及環(huán)境變化的靈敏性；2、測量系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的；

在重復(fù)性的條件下，測量系統(tǒng)變差只歸于普通原因；

測量分析者必須經(jīng)常考慮到這一點對實際應(yīng)用和統(tǒng)計的重要性。3、統(tǒng)計特性（誤差）在預(yù)期的范圍內(nèi)一致，并注意滿足測量的目的（產(chǎn)品或過程控制）；注意：將測量誤差只作為公差的一個百分數(shù)來報告的傳統(tǒng)方法，不能適應(yīng)強調(diào)戰(zhàn)略上的和持續(xù)的過程改進的市場挑戰(zhàn)。當(dāng)過程改變或改進時必須重新評價測量系統(tǒng)。第一章 第五節(jié) 測量問題45二、測量系統(tǒng)變差的類型1、測量系統(tǒng)誤差類型有：

偏倚(Bias)

重復(fù)性(Repeatability)

再現(xiàn)性(Reproducibility)

穩(wěn)定性(Stability

)和

線性（Linearity）2、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，有關(guān)該系統(tǒng)測量變差大小和類型的信息，因為3、承認重復(fù)性和校準偏倚，并為他們確定合理的限制，遠比提供極準確的并具有高重復(fù)性的量具更實際。第一章 第五節(jié) 測量問題464、什么時候作MSA：

接收新測量設(shè)備時；

一種測量裝置與另外一種測量裝置的比較時；

評價一個疑似不充分量具的基礎(chǔ)；

測量設(shè)備維修前與維修后的比較；

計算過程變差的一個必要部分，以及一個生產(chǎn)過程的可接受性的水平；

繪制量具性能曲線（GPC)的必要信息，

GPC表示接受某一真值零件的概率。第一章 第五節(jié) 測量問題47三、定義及潛在的變差源：可操作的定義有助于：

交流

對實物進行具體檢驗和試驗；

確定的判定準則；

作出決定，對或錯，產(chǎn)品是否滿足要求；1、標(biāo)準

一個標(biāo)準是根據(jù)普遍認同的意見使之作為比較的基礎(chǔ)；是一個可接受的模型。它可能是一件人工制品或總效果（各種儀器、程序等），由某一權(quán)力機構(gòu)確定和建立，作為數(shù)量、重量、范圍、值或質(zhì)量的測量規(guī)則。第一章 第五節(jié) 測量問題48

一個簡單的總效果的例子應(yīng)是各種量塊校準的總效果，它由一個標(biāo)準量塊，一個比較器，一名操作者，環(huán)境和校準程序組成。2、參考標(biāo)準

一般在給定位置可得到的最高計量質(zhì)量標(biāo)準，在這個位置進行的測量，都是以此標(biāo)準為最終參照。3、測量和試驗設(shè)備（M&TE)

完成一次測量所必須的所有測量儀器，測量標(biāo)準，基準材料以及輔助設(shè)備。4、校準標(biāo)準

在進行定期校準中作為基準的標(biāo)準，用來減輕按照試驗室基準標(biāo)準來進行的校準工作負擔(dān)。第一章 第五節(jié) 測量問題495、傳遞標(biāo)準

用于把一個獨立的已知值的標(biāo)準與正在校準的元件進行比較的標(biāo)準。6、基準

用于校準過程的參考標(biāo)準，也被稱為參考標(biāo)準或校準標(biāo)準。7、工作標(biāo)準

在試驗室中用于進行定期測量的標(biāo)準。不用于校準標(biāo)準，但是也許可以用作傳遞標(biāo)準8、檢查標(biāo)準

一個非常類似設(shè)計測量過程的測量人工制品，不過它本身比被評價的測量過程更穩(wěn)定。注意：需要仔細考慮針對某一標(biāo)準的材料選擇（材料對環(huán)境、溫度等的敏感度）。下面是不同標(biāo)準之間的關(guān)系圖：第一章 第五節(jié) 測量問題測量及試驗設(shè)備傳遞標(biāo)準傳遞標(biāo)準參考標(biāo)準校準標(biāo)準工作標(biāo)準檢查標(biāo)準基準基準圖：不同標(biāo)準之間的聯(lián)系50第一章 第五節(jié) 測量問題519、參考值

也被成為可被接受的參考值或基準值。它是一個人工制品值或總效果值用作約定的比較基準值。該參考值基于下列各值而定：A由較高級（如計量實驗室或全尺寸檢驗設(shè)備）的測量設(shè)備得到的幾個測量平均值確定；B法定值：由法律定義和強制執(zhí)行；C理論值：根據(jù)科學(xué)原理計算而得；D給定值：根據(jù)某些國家或國際組織的實驗工作（由可靠的理論支持）而得；E同意值：根據(jù)由科學(xué)或工程主持下的合作實驗工作而得，由用戶，諸如專業(yè)和貿(mào)易組織在意見完全一致情況下來定義；F協(xié)議值：由有關(guān)各方明確一致同意的值；第一章 第五節(jié) 測量問題52在所有情況下，參考值必須基于可操作的定義和可接受的測量系統(tǒng)的結(jié)果。為此，用于決定參考值的測量系統(tǒng)應(yīng)包括：A使用比用于正常評價的系統(tǒng)要高的分辨等級和較低的測量系統(tǒng)誤差的儀器；B使用源于（美國）國家標(biāo)或者和技術(shù)局（NIST)或其他NMI的標(biāo)準進行校準；10真值

是零件的“實際”測量值，它是不可能被知道的，故參考值被用作真值的近似值（替代值）。它是測量過程的目標(biāo)（大家應(yīng)盡可能經(jīng)濟的接近這個值）。第一章 第五節(jié) 測量問題5311分辨力

是儀器可以探測到并如實顯示的參考值的變化量。亦稱可讀性或分辨率。

此能力的度量是看儀器的最小刻度值，如果刻度粗，則可以使用它的半刻度。

第一準則是分辨率是產(chǎn)品規(guī)范和過程變差的十分之一，因為它沒有包括測量系統(tǒng)變異的任何其他因素。

測量系統(tǒng)不能識別過程分布中所有零件的獨立或不同的被測特性。第一章 第五節(jié) 測量問題54

如果測量系統(tǒng)缺乏分辨力（靈敏度或有效分辨率），不能探測過程變差，則其用于分析過程是不可接受的，如他不能探測特殊原因的變差，則其不能用于控制。

分辨率不足會被極差圖顯示出來（只有少數(shù)幾個點在控制限內(nèi)或大多數(shù)極差為0）；

為得到足夠分辨率，建議可視分辨率為全過程的6標(biāo)準偏差的1/10.而非公差的1/10。

當(dāng)使用穩(wěn)定的，（最高等級的），并在切實可行的技術(shù)限值內(nèi)的測量系統(tǒng)后，可以達到穩(wěn)定的高能量的過程，然而，有效分辨率也許不足，并且進一步改進測量系統(tǒng)變得不可行了，在這種情況下，測量計劃需要其它代替性的過程檢測技術(shù)，只有具有一定資格的熟悉測量系統(tǒng)和過程的技術(shù)人員才能作出決定并用文件記錄。這些要求都要求獲得顧客的批準，并在控制計劃中文件化。第一章 第五節(jié) 測量問題分組數(shù)量控制分析1個數(shù)據(jù)分組可以用于控制的前提是：1、與規(guī)范相比規(guī)程變差較小；2、在預(yù)期過程變差范圍內(nèi)的損失函數(shù)是平緩的；3、主要的變差源導(dǎo)致均值偏移1、不能用于估算過程參數(shù)和指數(shù)；2、只表明過程是否正生產(chǎn)合格或不合格的零件。1、根據(jù)過程分布，可用于半計量控制技術(shù)；1、一般不用于估算過程參數(shù)和指數(shù)，因2、可以產(chǎn)生不敏感的計量控制圖；

為它只提供了粗略的估測

。2－4個數(shù)據(jù)分組1、可用于計量控制圖1、推薦使用5個或更多的數(shù)據(jù)分組圖：過程分布的分組數(shù)量（ndc)對控制和分析活動的影響55第一章 第五節(jié) 測量問題UCL0.1444Mean0.1397LCL0.135056UCL0.1438Mean0.1398LCL0.1359樣本均值樣本均值分辨率是0.001分辨率是0.01圖：分辨率對過程X均值控制圖的影響第一章 第五節(jié) 測量問題UCL0.001717Mean0.00812LCL0.0UCL0.01438Mean0.0068LCL0.0樣本極差樣本極差分辨率是0.001分辨率是0.01圖：分辨率對過程極差R控制圖的影響57測量儀器分辨率（測量儀器的分辨率必須小于或等于規(guī)范或過程誤差的10%）測量儀器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位?？纯聪旅娴牟考嗀和部件B，它們的長度非常相似。測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因為上面刻度的分辨率比兩個部件之間的差異要大，兩個部件將出現(xiàn)相同的測量結(jié)果。第二個刻度的分辨率比兩個部件之間的差異要小，部件將產(chǎn)生不同的測量結(jié)果。58測量系統(tǒng)的有效分辨率（

discrimination）要求不低于過程變差或允許偏差（

tolerance）的十分之一零件之間的差異必須大于最小測量刻度極差控制圖可顯示分辨率是否足夠看控制限內(nèi)有多少個數(shù)據(jù)分級不同數(shù)據(jù)分級(ndc)的計算為零件的標(biāo)準偏差/

總的量具偏差*

1.41.

一般要求它大于5才可接受直尺卡尺千分尺.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.279159分辨率不足的表現(xiàn)60在過程變差的SPC極差圖上可看出：當(dāng)極差圖中只有一、二或三種可能的極差值在控制界限內(nèi)時。如果極差圖顯示有四種可能的極差值在控制界限內(nèi)，且超過1/4以上的極差值為零。第一章 第五節(jié) 測量問題四、測量過程變差1、MSA之前，應(yīng)區(qū)分測量過程是否呈正態(tài)分布，因為MSA是建立在正態(tài)分布基礎(chǔ)之上的。2、對非正態(tài)分布，過程責(zé)任者有責(zé)任糾正這些測量系統(tǒng)的評價。位置寬度61圖：測量過程變差的特性第一章 第五節(jié) 測量問題五、位置變差1、準確度：一個表示準確的通用概念，涉及一個或多個測量結(jié)果的平均值與一個參考值之間一致的接近程度，ISO和ASTM（美國實驗與材料協(xié)會）使用這個術(shù)語時包含了偏倚和重復(fù)性的概念，故MSA中偏倚僅用來描述位置誤差。2、偏倚accuracy

：同一個人對同一零件同一特性進行測量，其真值（基準值）和觀測平均值的差值。偏倚62觀測平均值 基準第一章 第五節(jié) 測量問題造成過分偏倚的可能原因有

儀器需要校準

儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損

磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差

校準不當(dāng)或調(diào)整基準的使用不當(dāng)

儀器質(zhì)量差－－設(shè)計或一致性不好

線性誤差

應(yīng)用錯誤的量具

不同的測量方法－－設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)

測量錯誤的特性

（量具或零件）變形

環(huán)境－－溫度、濕度、振動、清潔的影響

違背假定，在應(yīng)用常量上出錯

應(yīng)用－－零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）校準過程中使用的測量程序應(yīng)盡可能與正常操作的測量程序一致63第一章 第五節(jié) 測量問題3、穩(wěn)定性：亦稱漂移，是測量系統(tǒng)在某一階段時間內(nèi)，測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量總變差，換句話說，穩(wěn)定性是整個時間的偏倚變化。時間64參考值第一章 第五節(jié) 測量問題不穩(wěn)定可能的原因包括

儀器需要校準，需要減少校準時間間隔

儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損

正常老化或退化

缺乏維護－－通風(fēng)、動力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔

磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差

校準不當(dāng)或調(diào)整基準的使用不當(dāng)

儀器質(zhì)量差－－設(shè)計或一致性不好

儀器設(shè)計或方法缺乏穩(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、清潔度

違背假定，在應(yīng)用常量上出錯

應(yīng)用－－零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）65第一章 第五節(jié) 測量問題4、線性：在測量設(shè)備預(yù)期的（測量）量程內(nèi)，偏倚值的差異，可以認為偏倚對于量程大小不同所發(fā)生的變化。

不可接受的線性是以不同的形式出現(xiàn)，故假定一種常量偏倚是不正確的。偏倚偏倚66值1值N第一章 第五節(jié) 測量問題一致的偏倚觀測值零偏倚線 線性－不一致的偏倚觀測值－基準值線性－不一致的偏倚基準值正向偏倚零偏倚負向偏倚基準值一致的偏倚圖：不同形式的線性分布示意圖67第一章 第五節(jié) 測量問題線性誤差可能的原因包括

儀器需要校準，需要減少校準時間間隔

儀器、設(shè)備或夾緊裝置的磨損

缺乏維護－－通風(fēng)、動力、液壓、過濾器、腐蝕、銹蝕、清潔

磨損或損壞的基準，基準出現(xiàn)誤差－－最小/最大

校準（不包括工作范圍）不當(dāng)或調(diào)整基準的使用不當(dāng)

儀器質(zhì)量差－－設(shè)計或一致性不好

儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性

應(yīng)用錯誤的量具

不同的測量方法－－設(shè)置、安裝、夾緊、技術(shù)

（量具或零件）隨零件尺寸變化的變形

環(huán)境－－溫度、濕度、振動、清潔度

違背假定，在應(yīng)用常量上出錯

應(yīng)用－－零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀察錯誤（易讀性、視差）68第一章 第五節(jié) 測量問題69六、寬度變差：1、精密度Precision：

描述測量范圍內(nèi)重復(fù)測量的預(yù)期變差，測量范圍也許是大小或時間（即“一個裝置在低量程同在高量程一樣具有相同的精密度”，或“今天與昨天的精密度一樣”）。

ASTM定義為包括來自不同的讀數(shù)、量具、人員、實驗室或條件。

利用同一量具，重復(fù)測量相同工件同一產(chǎn)品特性，所得數(shù)據(jù)的變異。第一章 第五節(jié) 測量問題2、重復(fù)性：

常稱為“評價人內(nèi)變異性”。

一個評價人，采用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差。

一般指儀器的變差EV。

當(dāng)測量參環(huán)考境值是固定的，重復(fù)性可理解為是系統(tǒng)內(nèi)部變差。重復(fù)性70第一章 第五節(jié) 測量問題重復(fù)性不好的可能原因：

零件（樣品）內(nèi)部：形狀、位置、表面加工、錐度、樣品一致性

儀器內(nèi)部：修理、磨損、設(shè)備或夾緊裝置故障，質(zhì)量差或維護不當(dāng)

基準內(nèi)部：質(zhì)量、級別、磨損

方法內(nèi)部：在設(shè)置、技術(shù)、零件調(diào)整、夾持、夾緊、點密度的變差

評價人內(nèi)部：技術(shù)、職位、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓(xùn)、感覺、疲勞

環(huán)境內(nèi)部：溫度、濕度、振動、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)計或方法缺乏穩(wěn)健性，一致性不好

應(yīng)用錯誤的量具

（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）71第一章 第五節(jié) 測量問題3、再現(xiàn)性：

常稱為“評價人之間的變異性”。

定義：不同評價人采用相同測量儀器，測量同一零件同一特性時測量平均值的變差。

自動測量系統(tǒng)中操作者就不是主要的變差源了，故

再現(xiàn)性被看作是系統(tǒng)之間的或測量條件之間的平均變差。

ASTM的定義超出上述范圍，它不僅包括評價人不同，而且量具、實驗室和環(huán)境再（現(xiàn)溫性度濕度）也不同，同時在再現(xiàn)性計算中還包括重復(fù)性。評價人A72B C第一章 第五節(jié) 測量問題再現(xiàn)性錯誤的潛在原因：

零件（樣品）之間：使用同樣的儀器、操作者和方法時，當(dāng)測量零件的類型為ABC時的均值差。

儀器之間：同樣的零件、操作者和環(huán)境，使用儀器ABC的均值差。注意：在這種研究情況下，再現(xiàn)性錯誤常與方法和/或操作者混淆。

標(biāo)準之間：測量過程中不同的設(shè)定標(biāo)準的平均影響。

方法之間：改變點密度，手動與自動系統(tǒng)相比，零點調(diào)整，夾持或夾緊方法等導(dǎo)致的均值差。

評價人（操作者）之間：評價人ABC等的訓(xùn)練、技術(shù)、技能和經(jīng)驗不同導(dǎo)致的均值差。對于產(chǎn)品及過程資格以及一臺手動測量儀器，推薦進行此研究。

環(huán)境之間：在第123等時間段內(nèi)測量，由環(huán)境循環(huán)引起的均值差。這是對較高自動化系統(tǒng)在產(chǎn)品和過程資格中最常見的研究。

違背研究中的假定。

儀器設(shè)計或方法缺乏穩(wěn)健性。

操作者訓(xùn)練效果。

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）。73第一章 第五節(jié) 測量問題74注意：

重復(fù)性和再現(xiàn)性的定義在本手冊中和ASTM采用的定義不同。

ASTM著重于多個實驗室之間的評價，關(guān)注實驗室與實驗室之間包括不同的操作者之間、量具和環(huán)境以及實驗室內(nèi)部的重復(fù)性的區(qū)別。

按ASTM標(biāo)準，設(shè)備保持在原狀時（一名操作者，一個量具、小段時間內(nèi)）重復(fù)性會是最好的，而再現(xiàn)性則體現(xiàn)更典型。第一章 第五節(jié) 測量問題GRRAC B4、量具R&R或GRR：

是結(jié)合了重復(fù)性和再現(xiàn)性變差的估計值。

等于系統(tǒng)內(nèi)部變差和系統(tǒng)之間變差的和。

2 =2 +

2GRR 再現(xiàn)性 重復(fù)性基準值75第一章 第五節(jié) 測量問題765、靈敏度：

。6、一致性：

。7、均勻性：

。七、測量系統(tǒng)變差1、能力：

。2、性能：

。3、不確定度：

。第一章 第五節(jié) 測量問題圖：偏倚和重復(fù)性的關(guān)系重復(fù)性（精密度）可接受偏倚（準確度）77第一章 第六節(jié) 測量不確定度Catalog一、總則二、測量的不確定度和MSA三、測量的溯源性四、ISO表述測量中不確定度的指南78第一章 第六節(jié) 測量不確定度791、總則

測量不確定度是國際上用來描述一個測量值的質(zhì)量的術(shù)語。它實質(zhì)上是賦值給測量結(jié)果的范圍，在給規(guī)定的置信水平內(nèi)描述為預(yù)期包含有真測量結(jié)果的范圍。它通常被描述為一個雙向量，不確定度是測量可靠性的定量表達，這個概念的一個簡單表達是：真測量值＝觀測到的測量值（結(jié)果）±U重要的是它是在測量時間上測量值可能變化多少的一個簡單估計值。這個估計將使應(yīng)用MSA和GRR法來確定這些重要的標(biāo)準誤差。定期充復(fù)評價與測量過程有關(guān)的不確定度以確保持續(xù)保持所預(yù)計的準確度是適宜的。

擴展不確定度U=KUC

,其中，K表示所希望的置信度范圍的正態(tài)分布的分布系數(shù)；UC表示測量過程中的合成標(biāo)準誤差。

ISO/IEC《測量中不確定度指南》確定了足以代表正態(tài)分布的95％的不確定度的分布系數(shù)。通常認為K＝2。第一章 第六節(jié) 測量不確定度802、測量的不確定度和MSA

測量不確定度是測量值的一個范圍，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；

MSA的重點是了解測量過程，確定在測量過程中的誤差總量，及評估用于生產(chǎn)和過程控制中的測量系統(tǒng)的充分性，MSA促進了解和改進（減少變差）。3、測量溯源性

它是一個測量特性或一個標(biāo)準值，借助它能將測量通過由都具有所述的不確定的各種比較組成的不間斷鏈與所舉例的參考資料相聯(lián)系，這些參考資料通常是國家標(biāo)準或國際標(biāo)準。4、ISO《測量不確定度表述指南》為怎樣評價和表達一個測量不確定度提供了指南。END第一章 第七節(jié) 測量問題分析Catalog一、引言二、第一步識別問題三、第二步確定小組四、第三步測量系統(tǒng)和過程的流程圖五、第四步因果圖六、第五步PDSA七、第六步可能的解決方法和對糾正的驗證八、第七步使更改制度化81第一章 第七節(jié) 測量問題分析82一、引言1、對測量變差及其對造成總變差的貢獻的了解是解決基礎(chǔ)問題的基本步驟；2、當(dāng)測量系統(tǒng)變差超過所有其他變量時，在使用之前應(yīng)分析和解決這些問題。二、第一步：識別問題1、清楚易懂地定義問題2、可用準確度、變差、穩(wěn)定性等形式來體現(xiàn)3、努力將測量變差和其貢獻與過程變差相分離（可立足過程，而非測量裝置做出這個判斷。三、第二步：確定小組1、小組大小可視測量系統(tǒng)和問題地復(fù)雜程度而定；2、人數(shù)限制在兩三個人到十人以內(nèi)。第一章 第七節(jié) 測量問題分析83四、第三步：測量系統(tǒng)和過程的流程圖1、小組應(yīng)評審所有已有的測量系統(tǒng)和過程流程圖，因為2、這將導(dǎo)致可能要對測量和測量過程的相互關(guān)系的已知和未知的信息進行討論。3、制定流程圖過程就可識別是否對該小組補充成員。五、第四步：因果圖1、小組應(yīng)復(fù)審所有已有的有關(guān)測量系統(tǒng)的因果圖，因為2、這在某些情況下就可能解決或部分解決問題，同樣這也會引起對已知和未知的信息進行討論；3、小組成員應(yīng)該用專業(yè)知識來初步識別那些對問題貢獻最大的變量。第一章 第七節(jié) 測量問題分析84六、第五步：計劃－實施－研究－措施（PDSA)1、它是一種科學(xué)的研究形式。2、計劃各種試驗、收集數(shù)據(jù)、建立穩(wěn)定性、作各種假設(shè)并加以證實，一直到獲得適當(dāng)?shù)慕鉀Q。七、第六步：可能的解決方法和對糾正的驗證1、將各步驟和解決方案文件化；2、可利用試驗設(shè)計等方法進行初步研究以確認解決方案；3、還可以隨時間的變化作額外的研究，包括環(huán)境和材料變差。八、第七步：使更改制度化1、最后的解決方案在報告中文件化，然后更改過程，以便將來不重復(fù)發(fā)生；2、積累大多數(shù)以前發(fā)生過的問題在程序、標(biāo)準及培訓(xùn)材料中，以豐富小組經(jīng)驗。第二章 測量系統(tǒng)評定的通用概念第一節(jié) 背景Catalog一、引言二、第1階段試驗三、第2階段試驗85第二章

第一節(jié)

背景86一、引言需要對兩個重要的方面進行評定：1、驗證在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y量正確的變量。若適用，還要驗證夾緊和鎖緊，另外，還要識別與測量相互依賴的任何關(guān)鍵的環(huán)境因素。2、確定測量系統(tǒng)需要具有何種統(tǒng)計特性才是可接受的。為了作出這樣的確定，很重要的一點是要知道數(shù)據(jù)將被怎樣使用。二、第一階段試驗了解測量過程，以及該過程是否滿足要求？1、第1階段試驗是一項評定，用以驗證是否按照測量系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范，在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y量正確的變量。2、可以利用從統(tǒng)計角度設(shè)計的實驗來評價操作環(huán)境對測量系統(tǒng)參數(shù)的影響（如偏倚、線性、R&R）。3、在該階段中所得結(jié)果應(yīng)用作測量系統(tǒng)維護計劃的輸入，并用作應(yīng)該在第2階段中使用的試驗類型。環(huán)境問題可能會引起位置變化或測量裝置需要受控的環(huán)境。4、例如：若R&R對測量系統(tǒng)的總變差有明顯的影響，就可定期進行簡單的兩因子統(tǒng)計試驗，作為第2階段試驗。87第二章

第一節(jié)

背景第二章

第一節(jié)

背景三、第二階段試驗研究測量過程隨時間的推移是否滿足要求？1、第二階段試驗提供對測量系統(tǒng)持續(xù)置信的主要變差源持續(xù)的監(jiān)視和/或測量系統(tǒng)經(jīng)過一定時間后降級的信號。88第二章 測量系統(tǒng)評定的通用概念第二節(jié) 選擇/制定試驗程序Catalog一、如何選擇/制定試驗程序89一、有很多程序可用來評價測量系統(tǒng)，但選擇合適的程序要視具體情況而定，在某些情況下，一個方法對一個特殊的測量系統(tǒng)是否合適，需要預(yù)先試驗，這種預(yù)先試驗應(yīng)是第一階段試驗中必不可少的部分。第二章 第二節(jié)

選擇/制定試驗程序901、選擇制定評定方法時，一般應(yīng)考慮：

試驗中是否應(yīng)使用溯源的標(biāo)準，標(biāo)準通常是評定一個測量系統(tǒng)準確度所必須的。若不使用標(biāo)準仍能評定該系統(tǒng)的變異性，但不大可能按合理的可信性評定該系統(tǒng)的準確度，如試圖解決生產(chǎn)者的測量系統(tǒng)和顧客測量系統(tǒng)之間明顯的差別就是如此。

對第二階段正進行的試驗，應(yīng)考慮使用盲測法。在盲測基礎(chǔ)上所進行的試驗通常不受霍桑效應(yīng)所干擾。（1924－1932西部電氣公司的霍商工廠工業(yè)試驗的結(jié)果，研究人員變更5個操作工的工作環(huán)境導(dǎo)致產(chǎn)量上升，但當(dāng)環(huán)境條件下降時產(chǎn)量繼續(xù)上升，這是因為工人知道他們是這項研究工作的一部分。故使他們產(chǎn)生了更積極的工作態(tài)度的結(jié)果）91第二章 第二節(jié)

選擇/制定試驗程序

試驗成本

試驗所需的時間

任何其定義沒有被普遍接受的術(shù)語應(yīng)作出可操作的定義，這些術(shù)語如準確度、精密度、R&R等。

是否由這個測量系統(tǒng)取得的結(jié)果要與另外一個測量系統(tǒng)相比，如果是那么應(yīng)使用第一步討論的標(biāo)準的試驗方法。若兩個系統(tǒng)一起工作不正常，那么不使用標(biāo)準，就不可能確定哪個系統(tǒng)需要改進。

第二階段試驗應(yīng)每隔多久進行一次？這個問題應(yīng)由單個測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性及其對設(shè)施的影響和使用該設(shè)施進行生產(chǎn)的顧客來決定。92第二章

第二節(jié)

選擇/制定試驗程序第二章 測量系統(tǒng)評定的通用概念第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備Catalog一、研究之前的典型準備二、研究方式三、當(dāng)制定第1、2階段試驗計劃時應(yīng)考慮的問題93實施研究之前應(yīng)進行充分的策劃和準備。一、研究之前的典型準備：1、先計劃將要使用的方法

例如通過使用工程決策，目視觀察或量具研究來確定評價人是否在校準或者使用儀器中產(chǎn)生影響

有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可以忽略，如按按鈕，打印出一個字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，應(yīng)考慮：

尺寸的關(guān)鍵性：關(guān)鍵尺寸需要更多的量具和/或試驗。原因是量具研究評價所需的置信度；

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、評價人（測量人）應(yīng)從日常操作該儀器的人中選??；94第二章 第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備4、樣品選擇：取決于MSA研究的設(shè)計、測量系統(tǒng)的目的以及能否獲得代表生產(chǎn)過程的樣品：

對產(chǎn)品控制情況，測量結(jié)果和判斷準則用于確定“相對特性規(guī)范確定合格或不合格”（如100％檢驗或抽樣），必須選擇樣本（或標(biāo)準），但不需要覆蓋整個過程范圍。測量系統(tǒng)的評定是基于特性的公差。

對過程控制情況，測量結(jié)果和判斷準則用于確定“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），獲得在整個操作范圍的樣本變得非常重要。在評定用于過程控制的測量系統(tǒng)的充分性時（如相對過程變差的％GRR),建議對過程變差進行獨立的估計（過程能力研究）。

樣品必須是選自過程并且代表過程中生產(chǎn)變差的范圍，由于每個樣品要被測量數(shù)次，必須對其編號標(biāo)識；95第二章 第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備5、儀器分辨力應(yīng)至少允許直接讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一；6、確保測量方法（如評價人和儀器）是測量特性的尺寸并遵守規(guī)定的測量程序。二、研究方式進行研究的方式十分重要，本手冊所介紹的所有分析都假定各次讀數(shù)的統(tǒng)計獨立性。為最大限度地減少誤導(dǎo)結(jié)果的可能性應(yīng)：1、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。評價人不知道，但研究人應(yīng)知道正在測量什么零件。96第二章 第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備2、在讀數(shù)設(shè)備中，測量值應(yīng)計量到儀器分辨率地實際限度。

機械裝置必須讀取和記錄到最小刻度單位。

對于電子讀數(shù)，測量計劃必須規(guī)定共同原則已記錄最準確的有意義顯示數(shù)據(jù)。

模擬裝置應(yīng)記錄到最小刻度的一半或靈敏度和分辨率的極限。對于模擬裝置，如果最小刻度為0.0001，則測量結(jié)果應(yīng)記錄0.00005。3、研究工作應(yīng)由了解進行可靠研究的重要性的人員進行管理和監(jiān)督。97第二章 第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備三、當(dāng)制定第1、2階段試驗計劃時應(yīng)考慮的問題：1、評價人對測量過程有何影響？若有可能，使用測量裝置的評價人應(yīng)包括在研究中。

評價人所用方法之間任何差異的影響將在測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性中反應(yīng)出來。2、評價人對測量設(shè)備的校準是否可能時引起變差的一個顯著原因？若是，評價人應(yīng)在讀數(shù)之前重新校準。3、要求有多少樣品和重復(fù)的讀數(shù)？

所要求的數(shù)量將取決于被測特性的重要性以及測量系統(tǒng)變差估計中所要求的置信水平。

對相同測量系統(tǒng)在第1階段和第2階段試驗計劃之間、或在第2階段序列試驗之間應(yīng)保持一致的評價人數(shù)量、試驗次數(shù)和零件數(shù)量。在試驗計劃和序列試驗間保持一致將增進不同試驗結(jié)果之間的可比性。98第二章 第三節(jié) 測量系統(tǒng)研究的準備第二章 測量系統(tǒng)評定的通用概念第四節(jié) 結(jié)果分析Catalog一、位置誤差二、寬度誤差99一個測量系統(tǒng)在任何附加的分析生效之前應(yīng)是穩(wěn)定的。一、接受準則－－位置誤差：通過偏倚和線性來確定1、一般地，一個測量系統(tǒng)地偏倚或線性誤差若是與零誤差差別較明顯或是超出量具校準程序確立的最大允許誤差，那么它是不可取的，在這種情況下，應(yīng)對測量系統(tǒng)重新進行校準或偏差校正以盡可能地減少誤差。二、接受準則－－寬度誤差：1、測量系統(tǒng)變異性是否令人滿意的準則取決于被測量系統(tǒng)變差所掩蓋掉的生產(chǎn)制造過程變異性的百分比或零件公差的百分比。對特定的測量系統(tǒng)最終的接受準則取決于測量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應(yīng)取得顧客的同意。100第二章

第四節(jié)

結(jié)果分析等于5。1012、對于以分析過程為目的的測量系統(tǒng)，通常單憑經(jīng)驗來確定測量系統(tǒng)的可接受性的規(guī)則如下：

誤差低于10％：測量系統(tǒng)可接受；

誤差在10％－30％之間：基于應(yīng)用的重要性、測量裝置的成本、維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的

超過30％：認為是不可接受的，應(yīng)作出各種努力來改進測量系統(tǒng)。3、過程被測量系統(tǒng)區(qū)分開的區(qū)別分級數(shù)（ndc)應(yīng)大于或測量系統(tǒng)最終可接受性不應(yīng)該單純由一組指數(shù)來決定。其長期表現(xiàn)也應(yīng)利用長期性能的圖形分析得到評審。第二章

第四節(jié)

結(jié)果分析第三章 簡單測量系統(tǒng)推薦的實踐第一節(jié) 試驗程序舉例Catalog一、引言102一、引言：1、本章介紹的試驗程序用于了解測量系統(tǒng)并量化，依賴于影響測量系統(tǒng)的變差源的差異。

多數(shù)情況下變差的主要來源是由于儀器（量具/設(shè)備）、人（評價人）、方法（測量程序），這正適合于本章介紹的程序。2、本章程序適用于當(dāng)：

只研究兩個因素，或稱為測量條件（如評價人和零件）加上所研究的測量系統(tǒng)重復(fù)性；

每個零件內(nèi)的變異性的影響可以忽略；

不存在統(tǒng)計上的評價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。3、可以進行試驗統(tǒng)計設(shè)計和/或用相關(guān)專業(yè)知識來判斷這些程序是否適用于任何特定的測量系統(tǒng)；END103第三章

第一節(jié)

試驗程序舉例第三章 簡單測量系統(tǒng)推薦的實踐第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究－－－

指南Catalog一、引言二、確定穩(wěn)定性的指南三、確定偏倚的指南－獨立樣本法四、確定偏倚的指南－控制圖方法五、確定線性的指南六、確定重復(fù)性和再現(xiàn)性的指南104一、引言：本章包括了第一章第五節(jié)中所描述的測量系統(tǒng)技術(shù)實施指南，為確保正確的應(yīng)用這些指南，應(yīng)作詳盡的回顧。第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南105二、確定穩(wěn)定性的指南：1、進行研究

取樣本并建立可溯源的標(biāo)準值。如該樣本不可得，選擇落在產(chǎn)品測量中程數(shù)得生產(chǎn)零件，指定其為穩(wěn)定性得標(biāo)準樣本。對于追蹤測量系統(tǒng)穩(wěn)定性，不需要一個已知基準值。(具備預(yù)期測量值的最低值、最高值和中程數(shù)的標(biāo)準樣本是較理想的，建議對每個標(biāo)準樣本分別作測量與控制圖）106第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南

定期（天、周）測量標(biāo)準樣本3－5次，應(yīng)在不同時間讀數(shù)以代表測量系統(tǒng)的實際使用情況，以便說明在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其他因素發(fā)生的變化。

將數(shù)據(jù)按時間順序畫在均值極差或均值標(biāo)準差圖上。2、結(jié)果分析－作圖法

建立控制限并用標(biāo)準控制圖分析評價失控或不穩(wěn)定狀態(tài)3、結(jié)果分析－數(shù)據(jù)法

除了正態(tài)控制圖分析法，對穩(wěn)定性沒有特別的數(shù)據(jù)分析或指數(shù)。

如果測量過程是穩(wěn)定的，數(shù)據(jù)可以用于確定測量系統(tǒng)的偏倚。同樣，測量的標(biāo)準偏差可以用作測量系統(tǒng)重復(fù)性的近似值。這可以與生產(chǎn)過程的標(biāo)準偏差進行比較以絕地給你測量系統(tǒng)的充分性是否適于應(yīng)用?？赡苄枰囼炘O(shè)計或其他分析解決問題的技術(shù)以確定測量系統(tǒng)穩(wěn)定性不足的主要原因。107第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南4、舉例－穩(wěn)定性為了確定一個新的測量裝置穩(wěn)定性是否可以接受，工藝小組選擇了在生產(chǎn)過程輸出范圍中接近中間值的一個零件，實驗室測量結(jié)果是6.01。小組每班測量這個零件5次，共測量4周（20個子組）

。收集所有數(shù)據(jù)后均值極差圖就作出來了?？刂茍D分析顯示，測量過程是穩(wěn)定的，因為沒有出現(xiàn)明顯的特殊原因。108第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南UCL6.297Mean6.021LCL5.746UCL1.010Mean0.4779LCL0.0樣本均值樣本極差第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南穩(wěn)定性的控制圖分析6.36.26.165.95.85.7109三、確定偏倚的指南－獨立樣本法：1、進行研究

取樣本并建立可溯源的標(biāo)準值。如該樣本不可得，選擇落在產(chǎn)品測量中程數(shù)得生產(chǎn)零件，指定其為偏倚分析的標(biāo)準樣本。在工具室測量大于等于10次，并計算均值，把其當(dāng)作“基準值”。(具備預(yù)期測量值的最低值、最高值和中程數(shù)得標(biāo)準樣本是較理想的，完成此步驟后，用線性研究分析數(shù)據(jù)）110第三章

第二節(jié)

計量型測量系統(tǒng)研究指南

讓一個評價人，以通常方法測量樣本10次以上。2、結(jié)果分析－作圖法

相對與基準值將數(shù)據(jù)畫出直方圖并評價，用專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)分析，對于n小于等于30時的解釋或分析，應(yīng)當(dāng)特別謹慎。3、結(jié)果分析－數(shù)據(jù)法

計算n個讀數(shù)的均值

計算可重復(fù)性標(biāo)準偏差重復(fù)性＝[max(xi)-min(xi)]/d*2 (此處g=1,m=n)如果GRR研究可用（且有效），重復(fù)性標(biāo)準偏差計算應(yīng)以研究結(jié)果為基礎(chǔ)。111第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南第三章

第二節(jié)

計量型測量系統(tǒng)研究指南

確定偏倚的t統(tǒng)計量：偏倚＝觀測測量平均值－基準值（偏倚的不確定度由b給出），t＝偏倚/

b

如果0落在圍繞偏倚值1－α置信區(qū)間以內(nèi)，偏倚在α水平是可接受的。偏倚－[b(tv,1-

α/2]≤0

≤偏倚+[b(tv,1-

α/2)]tv,1-

α/2、d2*在附錄C中可以查到，g=1,m=n.所取的α水平依賴于敏感度水平，而敏感度水平被用來評價控制該（生產(chǎn)）過程的并且與產(chǎn)品/生產(chǎn)過程的損失函數(shù)（敏感度曲線）有關(guān)。如果α水平不是用默認值0.05（95％置信度）則必須由顧客同意。b

r

/

n112t分布表0.10.050.0250.010.0050.0005（單側(cè)）0.20.10.050.020.010.001(雙側(cè))13.077686.3137512.7062031.8205263.65674636.6192521.885622.919994.302656.964569.9248431.5990531.637742.353363.182454.540705.8409112.9239841.533212.131852.776453.746954.604098.6103051.475882.015052.570583.364934.032146.8688361.439761.943182.446913.142673.707435.9588271.414921.894582.364622.997953.499485.40788113T分布表T分布表1141.396821.859552.306002.896463.355395.041311.383031.833112.262162.821443.249844.780911.372181.812462.228142.763773.169274.586891.363431.795882.200992.718083.105814.436981.356221.782292.178812.681003.054544.317791.350171.770932.160372.650313.012284.220838910111213141.345031.761312.144792.624492.976844.140454、舉例－偏倚一個制造工程師在評價一個用來監(jiān)視生產(chǎn)過程的新的測量系統(tǒng)。分析表明沒有線性問題，所以他只評價了偏倚。在記錄過程變差基礎(chǔ)上從測量系統(tǒng)操作范圍內(nèi)選擇一個零件，經(jīng)全尺寸檢驗測量以確定其基準值。而后由領(lǐng)班測量15次。偏倚研究數(shù)據(jù)表偏倚研究直方圖偏倚研究分析表115第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南四、確定偏倚的指南－控制圖方法：如果均值極差圖或均值標(biāo)準差圖用于測量穩(wěn)定性，數(shù)據(jù)也可以用來評價偏倚。在評價之前，控制圖分析應(yīng)該指示測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。1、進行研究

取樣本并建立可溯源的標(biāo)準值。如該樣本不可得，選擇落在產(chǎn)品測量中程數(shù)得生產(chǎn)零件，指定其為偏倚分析的標(biāo)準樣本。在工具室測量大于等于10次，并計算均值，把其當(dāng)作“基準值”。116第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南2、結(jié)果分析－作圖法

相對與基準值將數(shù)據(jù)畫出直方圖并評價，用專業(yè)知識確定是否存在特殊原因或出現(xiàn)異常。如果沒有，繼續(xù)分析。3、結(jié)果分析－數(shù)據(jù)法

從控制圖得到過程均值

從過程均值減去基準值計算出偏倚偏倚＝均值－基準值

用平均極差計算重復(fù)性標(biāo)準偏差重復(fù)性＝

平均極差R

/d2*117第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南第三章

第二節(jié)

計量型測量系統(tǒng)研究指南

確定偏倚的t統(tǒng)計量：t=偏倚/

b

如果0落在圍繞偏倚值1－α置信區(qū)間以內(nèi)，偏倚在α水平是可接受的。偏倚－[b(tv,1-

α/2)]≤0≤偏倚+[

b(tv,1-

α/2)]tv,1-

α/2、d2*在附錄C中可以查到，g=1,m=n.所取的α水平依賴于敏感度水平，而敏感度水平被用來評價控制該（生產(chǎn)）過程的并且與產(chǎn)品/生產(chǎn)過程的損失函數(shù)（敏感度曲線）有關(guān)。如果α水平不是用默認值0.05（95％置信度）則必須由顧客同意。

b

r

/

gm1184、舉例－偏倚參考圖9，對一個基準值6.01的零件進行穩(wěn)定性研究，所有樣本（20個子組）的總平均值是6.021。因而計算偏倚值為0.011。主管用電子表格和統(tǒng)計軟件生成的數(shù)據(jù)分析見表4。因為0落在偏倚置信區(qū)間（－0.0800,0.1020)內(nèi)，小組可以假設(shè)測量偏倚是可以接受的，同時假定實際使用不會導(dǎo)致附加變差源。119第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南偏倚測試數(shù)據(jù)120次序讀值標(biāo)準值偏差15.86-0.225.76-0.335.96-0.145.96-0.1566066.160.1766086.160.196.460.4106.360.311660126.160.1136.260.2145.66-0.415660數(shù)據(jù)計算結(jié)果121n均值標(biāo)準偏差r均值的標(biāo)準偏差b測量值156.00670.225140.05813數(shù)據(jù)計算結(jié)果122基準值=6.00α=0.05,m=15,

g=1,

d2*=3.55,d2=2.326t統(tǒng)計量df顯著的t值(雙尾)偏倚95%的偏倚置信區(qū)間低值高值測量值0.115310.82.2060.0067-0.12150.13495、偏倚研究的分析如果偏倚從統(tǒng)計上非0，尋找以下可能的原因：

標(biāo)準和基準值誤差，檢查標(biāo)準程序

儀器磨損，這在穩(wěn)定性分析可以表現(xiàn)出，建議按計劃維護或修整

儀器制造尺寸有誤

儀器測量了錯誤的特性

儀器為得到完善的校準，評審校準程序

評價人設(shè)備操作不但，評審測量說明書

儀器修正運算不正確123第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南五、確定線性的指南1、進行研究

選擇不少于5個覆蓋量具工作量程范圍的零件；

確認其基準值；

由儀器操作者隨機測量（盲測）每個零件m≥10次。2、結(jié)果分析－作圖法

計算每次測量的偏倚及偏倚均值；

在線性圖上畫出單值偏倚和相關(guān)基準值的偏倚均值

用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。124第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南最佳擬合直線

,xi=基準值，yi=偏倚平均值對于給定的x0,α水平置信帶是：

第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南yi

axi

b

斜率

1x2gmx2

gmxy

1

xya

2gm

2s

yi

b

yi

a

xiyib

y

ax

截距sx

xi1/

2220

1

x

x0

gm2,1/2

gm低值＝b

ax

t125sx

xi1/

2220

1

x

x0

gm2,1/2

gm高值＝b

ax

t畫出“偏倚＝0”線，評審該圖之處特殊原因和線性的可接受性。為使線性可接受，該線必須完全在擬合線置信帶以內(nèi)。3、結(jié)果分析－數(shù)據(jù)

如果作圖分析顯示測量系統(tǒng)線性可接受，如果下式成立，則測量系統(tǒng)對所有的基準值有相同的偏倚，對于可接受的線性，偏倚必須是0。且下面的假設(shè)就成立：H0:a＝0 斜率＝0126第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南若下式成立，則下面的假設(shè)成立：H0:b＝0 截距（偏倚）＝0第三章 第二節(jié) 計量型測量系統(tǒng)研究指南gm2,1

/

2j

t

x

2

xsat 21272gm2,1