【正文】 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？對這些問題的確定同過程的變差聯(lián)系起來是很有意義的。本節(jié)介紹的程序可解決許多問題，但不可能覆蓋所有的實際問題。通常這種情況不會是一個問題，可是如果出現(xiàn)問題，那么就應(yīng)采用其它的方法，或者應(yīng)改進這里介紹的程序。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。發(fā)現(xiàn)對特殊測量系統(tǒng)重要的具體問題是第一階段試驗的兩個目的之—。這些術(shù)語如準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性和再現(xiàn)性等。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)使用諸如那些可溯源至NIST的標(biāo)準(zhǔn)？如果是，什么等級的標(biāo)準(zhǔn)是合適的？標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常是評定一個測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度所必須的。有許多適當(dāng)?shù)姆椒捎糜谠u定測量系統(tǒng)。如果程序需要使用特殊標(biāo)準(zhǔn)，例如從NIST得到的那些標(biāo)準(zhǔn)，那么該試驗文件應(yīng)包括這些標(biāo)準(zhǔn)的儲存，維護和使用的說明。選擇待測項目和試驗程序應(yīng)用環(huán)境的規(guī)范。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，但是也可以相互獨立地完成，試驗通常在該機構(gòu)中完成。如果第一階段試驗表明環(huán)境溫度對測量的質(zhì)量有顯著影響，那么，該機構(gòu)可選擇在大氣可控制的環(huán)境下操作該測量系統(tǒng)，另一方面，如果試驗表明周圍環(huán)境溫度沒有明顯的影響，那么該測量系統(tǒng)可放心地在車間里使用。一般地，可能需要幾個單獨的試驗來確定一個測量系統(tǒng)是否可接受。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。為了作出上述確定，知道怎么使用數(shù)據(jù)是重要的?？伤菰礃?biāo)準(zhǔn)的使用特別有助于減少有時生產(chǎn)者和顧客之間的測量結(jié)果不一致時而產(chǎn)生的矛盾。對于完成破壞性測量的測量系統(tǒng)尤其困難。追溯性的另外一個定義為國防部使用的“通過一個不間斷的比較鏈把單個測量結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)或國家接受的測量系統(tǒng)相聯(lián)系的能力”（美國國防部，軍標(biāo)45662）一般來說，越是遠離國家標(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。第一級標(biāo)準(zhǔn)和第二級標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)常為私人公司同時擁有，因此它們有時也被稱為公司標(biāo)準(zhǔn)，公司標(biāo)準(zhǔn)通常只由公司的計量部門而不是公司的生產(chǎn)部門保持和使用。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。為使第一級標(biāo)準(zhǔn)是合法的，測量結(jié)果必須由 NIST或一個經(jīng)認(rèn)可的替代機構(gòu)僅用現(xiàn)行最佳的校準(zhǔn)程序傳遞到第一級標(biāo)準(zhǔn)。傳遞過程通常包括一個傳遞等級體系。以前稱為國家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的NIST協(xié)調(diào)與其它國家的測量標(biāo)準(zhǔn)，并編寫和分發(fā)測量及標(biāo)定程序。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性，在第二章的第1節(jié)和第2節(jié)進行更詳細(xì)的討論；2）測量系統(tǒng)的變異必須比制造過程的變異??；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帶兩者中精度較高者，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）測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的改變而變化。管理階層有責(zé)任識別對數(shù)據(jù)最終使用最重要的統(tǒng)計特性。一個具有這些特性的CMM將產(chǎn)生與證明過的標(biāo)準(zhǔn)值“很近”的測量結(jié)果，該標(biāo)準(zhǔn)值能追溯到國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)局（NIST）。其它特性，如成本、使用的容易程度等對一個測量系統(tǒng)總體理想性的貢獻也很重要。每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)值（見戴明，1986，281頁）相符。盡管如此，如果你有這樣的系統(tǒng)，還是建議你從適宜的統(tǒng)計資源中尋求幫助。目 的本手冊的目的是介紹選擇各種方法來評定測量系統(tǒng)質(zhì)量的指南。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。因為這一系統(tǒng)是一個較敏感的測量系統(tǒng)。這就是說，在這些事情中應(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)。一組測量的變差大多是由于測量系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交互作用造成的。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，但是，其它的統(tǒng)計特性如錯誤分類率在某些情況下也是恰當(dāng)?shù)?。測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量測量數(shù)據(jù)質(zhì)量與穩(wěn)定條件下運行的某一測量系統(tǒng)得到的多次測量結(jié)果的統(tǒng)計特性有關(guān)。各種分析研究是測量數(shù)據(jù)的最重要應(yīng)用之一，因為這些分析研究最終導(dǎo)致更好地理解各種過程。這種可能的關(guān)系可通過采用所謂回歸分析的統(tǒng)計方法進行研究。例如，是否調(diào)整制造過程現(xiàn)在普遍依據(jù)測量數(shù)據(jù)來決定。把測量數(shù)據(jù)或由它們計算出的一些統(tǒng)計量，與這一過程的統(tǒng)計控制限值相比較，如果比較結(jié)果表明這一過程在統(tǒng)計控制之外，那么要做某種調(diào)整，否則，這一過程就允許運行而勿須調(diào)整。即比較關(guān)鍵尺寸的測量結(jié)果與澆注材料溫度的測量結(jié)果。應(yīng)用以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的方法的益處，很大程度上決定于所用測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。例如，假定用在穩(wěn)定條件下運行的某測量系統(tǒng)，得到某一特性的多次測量結(jié)果。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。如果這種交互作用產(chǎn)生太大的變差，那么數(shù)據(jù)的質(zhì)量會很低，以致這些數(shù)據(jù)是無用的。絕大部分變差是不希望有的，但也有一些重要的例外。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。從這些定義得出，應(yīng)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。盡管這些指南足以通用于任何測量系統(tǒng)，但它們主要用于工業(yè)界的測量系統(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。一個能產(chǎn)生理想測量結(jié)果的測量系統(tǒng)，應(yīng)具有零方差、零偏倚和對所測的任何產(chǎn)品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性。但是，確定一個系統(tǒng)質(zhì)量的正是其測得的數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。從這樣一臺儀器所得到的數(shù)據(jù)對分析一個制造過程可能是十分有用的。管理階層也有責(zé)任確保用那些特性作為選擇一個測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)。若真的如此，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。NIST的主要服務(wù)之一是把測量從它的標(biāo)準(zhǔn)傳遞到其它測量系統(tǒng)。其中的每一等級依賴于自己的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。一旦建立了第一級標(biāo)準(zhǔn)，任何機構(gòu)如私人公司、科研機構(gòu)或政府機構(gòu)，無論什么目的都可從NIST得到它。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)。測量結(jié)果也可以從第二級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到另一級稱為工作標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)。但是，這些優(yōu)點通常是以較低精度為代價得到的。對于許多非破壞性的測量系統(tǒng)也是困難的。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。不了解這一點是不能夠確定恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計特性的，在已經(jīng)確定統(tǒng)計特性之后，必須評定該測量系統(tǒng)實際上是否具有這一特性。這類試驗應(yīng)在這個機構(gòu)實際使用該測量系統(tǒng)之前進行。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。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。試驗程序應(yīng)完全文件化。典型地，這些規(guī)范應(yīng)是采用試驗統(tǒng)計設(shè)計的形式；評定的時間，進行評定的機構(gòu)職責(zé)，對評定結(jié)果反應(yīng)的方式及責(zé)任應(yīng)由該機構(gòu)管理部門明確授權(quán)。選擇使用哪種方法取決于許多因素，其中許多因素必須針對被評定的每個測量系統(tǒng)一件一件地確定。如果不使用標(biāo)準(zhǔn)，仍能評定該測量系統(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(zhǔn)確度。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？如果對比，應(yīng)考慮使用依賴諸如上面第一步討論的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法。第Ⅱ章測定測量系統(tǒng)的程序第一節(jié)引 言第Ⅱ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)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。通常，這些方法便于在生產(chǎn)環(huán)境中使用，而且，雖然他們是統(tǒng)計學(xué)方法，但非統(tǒng)計學(xué)領(lǐng)域的人同樣可以使用。在某些情況下，唯一需要的改進也許是采用標(biāo)準(zhǔn)的盲測，即試驗中使用測量系統(tǒng)的方式就象實際正常使用期間一樣。因為這些程序集中在重復(fù)性、再現(xiàn)性、偏倚、穩(wěn)定性和線性這些統(tǒng)計特性上，所以它們對第2階段中進行的大多數(shù)試驗及第l階段中進行的部分試驗可能是合理的選擇方法。長期存在的把測量誤差只作為公差范圍百分率來報告的傳統(tǒng)，是不能面臨未來重點在于持續(xù)過程改進的市場挑戰(zhàn)。測量系統(tǒng)研究的目的之一是獲得測量系統(tǒng)與環(huán)境交互作用時，該系統(tǒng)有關(guān)測量變差量和類型的信息。下列定義幫助描述與測量系統(tǒng)有關(guān)的誤差或變差類型，以便在其后的討論中清楚地理解各個術(shù)語，每種定義都給出了一個示意圖，它以圖形顯示各個術(shù)語的意思。因為“accuracy”在字面上有許多意思，用它替代“偏倚”是不可取的。圖4 穩(wěn)定性線性線性是在量具預(yù)期的工作量程內(nèi)，偏倚值的差值。2）寬度或范圍? 重復(fù)性；? 再現(xiàn)性。本節(jié)將討論這些技術(shù)以及包含在第四節(jié)的執(zhí)行指南。被測特性將根據(jù)測量值來分為不同的數(shù)據(jù)組。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?？刂茍D（b）由于人為的嚴(yán)格限值好象是失控的。如果極差圖顯示可能4個極差值在控制限值內(nèi)且超過四分之一以上的極差為零，則該測量也正是在分辨力不足情況下進行的。因此為得到足夠分辨力，建議可視分辨率最多是總過程的6σ（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。從統(tǒng)計角度來講，他們是“同樣”地穩(wěn)定。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)。然而，諸如以上作為第l階段試驗所述的那些情況就出現(xiàn)了：不可能評定測量系統(tǒng)在各種條件下的統(tǒng)計穩(wěn)定性時，必須對測量系統(tǒng)的可適用性做出決定。如“短期穩(wěn)定性”及“長期穩(wěn)定性”這樣的術(shù)語有時被指明作為測量系統(tǒng)分析方法的假設(shè)。同樣地，隨著溫度的改變而波動的系統(tǒng)在溫度變化期間可能不是統(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?？刂茍D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）。這些信號的出現(xiàn)及控制限外一點或多點都表明“失控”或不穩(wěn)定狀態(tài)。還有可能由于基準(zhǔn)或基準(zhǔn)件變臟而出現(xiàn)失控信號。例如，如果確信使用者在使用系統(tǒng)之前提供足夠的預(yù)熱時間，則應(yīng)預(yù)熱后才進行抽樣。在任一控制圖下，由于樣本容量及抽樣頻率中的問題而可能出現(xiàn)失控的信號，所以仔細(xì)計劃控制圖技術(shù)很重要。改進的一種形式可能是從過程中排除特殊原因，從而形成穩(wěn)定的測量過程。他沒有已知粘度值的標(biāo)準(zhǔn)，但他保持著一個標(biāo)準(zhǔn)樣本。如果對這三個定時裝置的每一個作出控制圖，可對它們進行比較。給定測量過程標(biāo)準(zhǔn)偏差估計為。努力確定改變的原因，然后糾正?；鶞?zhǔn)值從這些讀數(shù)中獲得，然后這些讀數(shù)要與量具Ramp。如果需要一個指數(shù)，把偏倚乘以100再除以過程變差（或公差），就把偏倚轉(zhuǎn)化為過程變差（或公差）的百分比。10次測量值如下所示。％。如果極差圖失控，通常測量過程的一致性有問題。重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)偏差或儀器變差（σe）的估計為，式中為重復(fù)測量的平均極差。選擇兩名經(jīng)常進行該測量的評價人參與研究。根據(jù)試驗次數(shù)（3）得出的D3及D4因子（見表3）用來計算極差圖的控制限值。如果所有評價人都有一些失控的極差，則測量系統(tǒng)對評價人的技術(shù)是敏感的，需要改進以獲得有用數(shù)據(jù)。考慮評價人變異性的一種方法是認(rèn)為變異性代表每位評價人造成的遞增偏倚。再現(xiàn)性（假定2名評價人）。再現(xiàn)性＝＝由于量具變差影響了該估計值，必須通過減去重復(fù)性部分來校正。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。因此，圖表明測量系統(tǒng)測量零件的相對能力。零件間標(biāo)準(zhǔn)偏差可由測量系統(tǒng)研究的數(shù)據(jù)或獨立的過程能力研究確定。與測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性與重復(fù)性相關(guān)的過程變差百分比一般稱為％Ramp。R。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。因此，公差百分率，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。本圖所用控制限值計算如下： 式中試驗次數(shù)（3）用的（A2）系數(shù)（來自表3）。測量系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)偏差（σm）測量系統(tǒng)變差或量具Ramp。根據(jù)樣本平均值，樣本平均值極差（RP）是通過最高（）減去最小（）計算得出。在正態(tài)曲線下99％范圍內(nèi)零件間零件變差＝PV＝＝總過程變差的標(biāo)準(zhǔn)偏差σt＝＝＝研究得出的總過程變差＝TV＝＝％Ramp。量具文件：連接件量具Ramp。最佳擬合偏倚平均值與基準(zhǔn)值的直線的斜率乘以零件的過程變差（或公差）是代表量具線性的指數(shù)。在操作范圍內(nèi)選取的那些零件由一個或多個評價人測量，確定每一零件的觀察平均值，基準(zhǔn)值與觀察平均值之間的差值為偏倚，要確定各個被選零件的偏倚。系統(tǒng)的線性及線性百分率由回歸線斜率及零件過程變差（或公差）計算得出。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。然后一位評價人對每個零件測量12次。00偏倚＋＋＋－－極差表5 量具數(shù)據(jù)一覽表偏倚與基準(zhǔn)值之間的交點標(biāo)繪見圖12。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。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。有時每一天取一個樣本，持續(xù)若干天。進行研究的方式十分重要。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。確定穩(wěn)定性用指南確定穩(wěn)定性用指南包括以下內(nèi)容：1）獲取一樣本并確定其相對于可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。2）定期（天，周）測量基準(zhǔn)樣品3至5次。這些還包括預(yù)熱，環(huán)境或其它在一天內(nèi)可能變化的因素；3）在amp。確定偏倚用指南獨立樣本法1）獲取一樣本并確定其相對可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。每個樣本都要求單獨分析。如果不能得到則選擇一個落在產(chǎn)品測量中程數(shù)的產(chǎn)品零件，并指定它作為標(biāo)準(zhǔn)樣本進行偏倚分析；在工具間測量零件10次，并計算這10次讀數(shù)的平均值。復(fù)查校準(zhǔn)方法；6）評價人操作設(shè)備不當(dāng)。它們是極差法，均值和極差法（包括控制圖法）和方差分析法。（見65頁圖1