【正文】 些統(tǒng)計性能在預期范圍內(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，那么就應采用其它的方法，或者應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—。這些術語如準確度、精密度、重復性和再現(xiàn)性等。當選擇或制定一個評定方法時，一般應考慮的問題包括：1）試驗中是否應使用諸如那些可溯源至NIST的標準？如果是，什么等級的標準是合適的？標準經(jīng)常是評定一個測量系統(tǒng)的準確度所必須的。有許多適當?shù)姆椒捎糜谠u定測量系統(tǒng)。如果程序需要使用特殊標準，例如從NIST得到的那些標準，那么該試驗文件應包括這些標準的儲存，維護和使用的說明。選擇待測項目和試驗程序應用環(huán)境的規(guī)范。第二階段試驗通常作為該機構正常校準程序，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，試驗通常在該機構中完成。如果第一階段試驗表明環(huán)境溫度對測量的質量有顯著影響，那么，該機構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?？伤菰礃藴实氖褂锰貏e有助于減少有時生產(chǎn)者和顧客之間的測量結果不一致時而產(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果與國家標準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45662）一般來說，越是遠離國家標準的標準，該標準就越是耐其環(huán)境的變化，因此保持它也就越便宜和容易。第一級標準和第二級標準經(jīng)常為私人公司同時擁有，因此它們有時也被稱為公司標準，公司標準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。但是通常第一級標準對日常使用來說太昂貴且易損壞。為使第一級標準是合法的，測量結果必須由 NIST或一個經(jīng)認可的替代機構僅用現(xiàn)行最佳的校準程序傳遞到第一級標準。傳遞過程通常包括一個傳遞等級體系。以前稱為國家標準局（NBS）的NIST協(xié)調(diào)與其它國家的測量標準，并編寫和分發(fā)測量及標定程序。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）變異應小于公差帶；4）測量精度應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)生與證明過的標準值“很近”的測量結果，該標準值能追溯到國家標準和技術局（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。每次測量結果總應該與一個標準值（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，在這些事情中應著重于環(huán)境對測量系統(tǒng)的影響，以獲得高質量的數(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)相對標準值的位置，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?shù)摹y量數(shù)據(jù)的質量測量數(shù)據(jù)質量與穩(wěn)定條件下運行的某一測量系統(tǒng)得到的多次測量結果的統(tǒng)計特性有關。各種分析研究是測量數(shù)據(jù)的最重要應用之一，因為這些分析研究最終導致更好地理解各種過程。這種可能的關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。即比較關鍵尺寸的測量結果與澆注材料溫度的測量結果。應用以數(shù)據(jù)為基礎的方法的益處，很大程度上決定于所用測量數(shù)據(jù)的質量。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果。低質量數(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 語量具：任何用來獲得測量結果的裝置；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)生理想測量結果的測量系統(tǒng)，應具有零方差、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。管理階層也有責任確保用那些特性作為選擇一個測量系統(tǒng)的基礎。若真的如此，則測量系統(tǒng)最大的（最壞）變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。NIST的主要服務之一是把測量從它的標準傳遞到其它測量系統(tǒng)。其中的每一等級依賴于自己的標準系統(tǒng)。一旦建立了第一級標準，任何機構如私人公司、科研機構或政府機構，無論什么目的都可從NIST得到它。取而代之，測量結果從第一級標準傳遞到另一級標準，稱之為第二級標準。測量結果也可以從第二級標準傳遞到另一級稱為工作標準的標準。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?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。這類試驗應在這個機構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)一旦被認為是可行的，應持續(xù)具有恰當?shù)慕y(tǒng)計特性。試驗程序應完全文件化。典型地，這些規(guī)范應是采用試驗統(tǒng)計設計的形式；評定的時間，進行評定的機構職責，對評定結果反應的方式及責任應由該機構管理部門明確授權。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。如果不使用標準，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)的準確度。6）是否由這個測量系統(tǒng)取得的測量結果要與另外一個測量系統(tǒng)得到的測量結果對比？如果對比，應考慮使用依賴諸如上面第一步討論的標準試驗方法。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)計學方法，但非統(tǒng)計學領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準的盲測，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語，每種定義都給出了一個示意圖，它以圖形顯示各個術語的意思。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期的工作量程內(nèi)，偏倚值的差值。2）寬度或范圍? 重復性；? 再現(xiàn)性。本節(jié)將討論這些技術以及包含在第四節(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（標準偏差）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”這樣的術語有時被指明作為測量系統(tǒng)分析方法的假設。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)。還有可能由于基準或基準件變臟而出現(xiàn)失控信號。例如，如果確信使用者在使用系統(tǒng)之前提供足夠的預熱時間，則應預熱后才進行抽樣。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，所以仔細計劃控制圖技術很重要。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準，但他保持著一個標準樣本。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。給定測量過程標準偏差估計為。努力確定改變的原因，然后糾正。基準值從這些讀數(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。重復性標準偏差或儀器變差（σe）的估計為，式中為重復測量的平均極差。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)對評價人的技術是敏感的，需要改進以獲得有用數(shù)據(jù)?？紤]評價人變異性的一種方法是認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，必須通過減去重復性部分來校正。由于零件平均值的控制限值以重復性誤差為基礎，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。零件間標準偏差可由測量系統(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)性與重復性相關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)標準偏差（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?。ǎ┯嬎愕贸?。在正態(tài)曲線下99％范圍內(nèi)零件間零件變差＝PV＝＝總過程變差的標準偏差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；2）最小或最大值校準量具的誤差；3）磨損的儀器；4）儀器固有的設計特性。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)一覽表偏倚與基準值之間的交點標繪見圖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)量及重復讀數(shù)次數(shù)應預先確定。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知道正在檢查哪一零件，并相應記下數(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）在設備讀數(shù)中，讀數(shù)應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準的基準值。2）定期（天，周）測量基準樣品3至5次。這些還包括預熱，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準的基準值。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，并指定它作為標準樣本進行偏倚分析；在工具間測量零件10次，并計算這10次讀數(shù)的平均值。復查校準方法；6）評價人操作設備不當。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