【文章內(nèi)容簡介】 量系統(tǒng)的使用，在哪裡溯源以及怎樣溯源的定義是一個不斷發(fā)展的概念。 引用量具塊/比例鐳射干涉儀千分尺夾量具 圖1：長度測量溯源性鏈的示例 NMI與不同的國家實驗室、量具供應(yīng)商、精密製造公司等緊密合作，以確保他們的參考標(biāo)準(zhǔn)正確校準(zhǔn)，並直接溯源到由NMI擁有他們的標(biāo)準(zhǔn)為他們客戶的計量、量具實驗室、校準(zhǔn)工作、或其他私人標(biāo)準(zhǔn)提供校準(zhǔn)和測量服務(wù)。這種連接或比較鏈最終達(dá)到廠，然後提供測量溯源性的基礎(chǔ)。通過這個不間斷的測量鏈又連接返回到NIST的測量稱為可溯源到NIST。 並不是所有組織在其設(shè)施內(nèi)都有計量或量具實驗室，需要依靠外界的商業(yè)/獨立實驗室提供溯源性的校準(zhǔn)或測量服務(wù)。這是一種達(dá)到溯源到NIST的可接受的且適當(dāng)?shù)姆椒?，只要商業(yè)/獨立實驗室的能力通史通過如實驗室認(rèn)可等過程得到保證。國家標(biāo)準(zhǔn)引用標(biāo)準(zhǔn)工作標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)量具真值 測量過程的目標(biāo)是零件的“真”值，希望任何單獨 讀數(shù)都盡可能地接近這一數(shù)值（經(jīng)濟(jì)地）。遺憾的是 真值永遠(yuǎn)也不可能知道是肯定的。然而，通過使用 一個基於被很好地規(guī)定了特性操作定義的“基準(zhǔn)” 值，使用較高級別解析度的測量系統(tǒng)的結(jié)果，且可 溯源到NIST，可以使不確定度減小。因為使用基準(zhǔn) 作為真值的替代，這些術(shù)語通常互換使用。這種用 法沒有介紹。第一章— 第二節(jié)測量過程3 為了有效地控制任何過程變差，需要瞭解： ● 過程應(yīng)該做什麼 ● 什麼能導(dǎo)致錯誤 ● 過程在做什麼 規(guī)範(fàn)和工程要求規(guī)定過程應(yīng)該做什麼。 過程失效模式及後果分析4（PFMEA）是用來確定與潛在過程失效相關(guān)的風(fēng)險，並在這些失效出現(xiàn)前提出糾正措施。PFMEA的結(jié)果轉(zhuǎn)移至控制計畫。 通過評價過程結(jié)果或參數(shù)，可以獲得過程正在做什麼的知識。這種活動，通常稱為檢驗，是用適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)和測量裝置，檢查過程參數(shù)，過程中零件，已裝配的子系統(tǒng)，或者是已完成的成品活動。這種活動能使觀測者確定或否認(rèn)過程是以穩(wěn)定的方式操作並具有對顧客規(guī)定的目標(biāo)而言可接受的變差這一前提。這種檢查行為本身就是過程。 通用過程操 作輸入 輸出測量過程測量值分析測量決定需要控制的過程 3本章的部分內(nèi)容經(jīng)允許採用了測量系統(tǒng)分析 指南,第三代,1987,1988。4參見潛在的失效模式及後果分析（FMEA）參考手冊第3版 遺憾的是，工業(yè)界傳統(tǒng)上視測量和分析活動為“黑盒子”。設(shè)備是主要關(guān)注點 – 特性越“重要”，量具越昂貴。對儀器的有效性，與過程和環(huán)境的相容性，儀器的實用性很少有疑問。因此這些量具經(jīng)常是不能被正確使用或完全不被使用。 測量和分析活動是一個過程 – 一個測量過程。所有的程序控制管理，統(tǒng)計或邏輯技術(shù)均能應(yīng)用。這就意味著必須首先確定顧客和他們的需要。顧客，過程所有者，希望用最小的努力做出正確的決定。管理者必須提供資源以採購對於測量過程來說是充分且必要的設(shè)備。但是採購最好的或最新的測量技術(shù)未必能保證做出正確的生產(chǎn)程序控制決定。 設(shè)備公是測量過程的一部分，過程的所有者必須知道如何正確使用這些設(shè)備及如何分析和解釋結(jié)果。因此管理者也必須提供清楚的操作定義和標(biāo)準(zhǔn)以及培訓(xùn)和支援。依次，過程的擁有者有監(jiān)控和控制測量過程，以確保穩(wěn)定和正確的義務(wù)，這包括全部的測量系統(tǒng)分析觀點 – 量具的研究、程式、使用者及環(huán)境，例如，正常操作條件。 理想的測量系統(tǒng)在每次使用時，應(yīng)只產(chǎn)生“正確”的測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性 測量結(jié)果。每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)5相一致。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。遺憾的是，具有這樣理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在，因此過程管理者必須採用具有不太理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)。一個測量系統(tǒng)的品質(zhì)經(jīng)常僅用其多次測量資料的統(tǒng)計特性來確定。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(xiàn)也很重要。但是，確定一個測量系統(tǒng)品質(zhì)的正是其產(chǎn)生資料的統(tǒng)計特性。 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。例如，對一個三座標(biāo)測量機(jī)（CMM）的某些應(yīng)用，最重要的統(tǒng)計特性是“小”的偏倚和方差。一個具有這些特性的CMM將產(chǎn)生與證明過的、可溯源的標(biāo)準(zhǔn)值“很近”的測量結(jié)果。從這樣一臺機(jī)器上所得到的資料對分析一個製造過程可能是十分有用的。但是，不管其偏倚和方差多麼“小”，使用一臺CMM機(jī)的測量系統(tǒng)可能不能夠用於在好的或壞的產(chǎn)品中的分辨接收工作，由於測量系統(tǒng)中其他要素帶來了其他變關(guān)差源。 5有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)問題的完整討論見《走出危機(jī)》，W．Edwards Deming,1982,1986,P．279281. 管理者有責(zé)任識別對資料的最終使用最重要的統(tǒng)計特, 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)。為 了完成這些，需要有關(guān)統(tǒng)計特性的可操作的定義，以及測量它們的可接受的方法。儘管每一個測量系統(tǒng)可能被要求有不同的統(tǒng)計特性，但有一些基本特性用於定義“好的”測量系統(tǒng)。它們包括：1) 足夠的解析度和靈敏度。為了測量的目的，相對於過程變差呀規(guī)範(fàn)控制限，測量的增量應(yīng)該很小。通常所知的十進(jìn)位或101法則，表明儀器的解析度應(yīng)把公差（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起點。2) 測量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計受控制的。6這意味著在可重複條件下，測量系統(tǒng)的變差只能是由於普通原因而不是特殊原因造成。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性且最好由圖形法評價。3) 對於產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變異性與公差相比必須小。依據(jù)特性的公差評價測量系統(tǒng)。4) 對於程序控制，測量系統(tǒng)的變異性應(yīng)該顯示有效的解析度並且與製造過程變差相比要小。根據(jù)6σ過程變差和/或來自MSA研究的總變差評價測量系統(tǒng)。測量系統(tǒng)統(tǒng)計特性可能隨被測項目的變化而改變。如果是這樣，則測量系統(tǒng)最大的（最壞）變差應(yīng)小於過程變差和規(guī)範(fàn)控制限兩者中的較小者。變差源 與所有過程相似，測量系統(tǒng)受隨機(jī)和系統(tǒng)變差源影響。這些變差源由普通原因和特殊原因造成。為了控制測量系統(tǒng)變差：1) 識別潛在的變差源2) 排除（可能時）或監(jiān)控這些變差源儘管特定的原因?qū)⒁罁?jù)條件，但一些典型的變差源是可以識別的。有多種不同的方法可以對這些變差源表述和分類，如因果圖、故障樹圖等，但本指南將關(guān)注的是測量系統(tǒng)的主要要素。S 標(biāo)準(zhǔn)W 工件(如,零件)I 儀器P 人/程式E 環(huán)境，以確保達(dá)到要求的目標(biāo)。、工件、儀器、人、程式及環(huán)境。這可以視為全部測量系統(tǒng)的誤差模型8。要求理解影響這六個方面的因素。由此可以控制或排除這些因素。圖2顯示了一張潛在的變差源的因果圖。由於實際的變差源影響一個特定的測量系統(tǒng)，它對這個系統(tǒng)來說是唯一的，本圖所示可作為研究測量系統(tǒng)變差源的一個思考的起點。 7這五個首字母最初是由Mary Hoskins提出的，她是一個與HonEywell、Eliwhitney計量實驗室及Bendix公司合作的計量學(xué)家。8 .圖2：測量系統(tǒng)變異性 因果圖迴圈本位的和周圍的溫度穩(wěn)定系統(tǒng)部件熱膨脹空氣流人人工的陽光照明幾何相容性空氣污染振動照明壓力人機(jī)工廠溯源性態(tài)度程式目視標(biāo)準(zhǔn)可操作定義理解培訓(xùn)經(jīng)驗經(jīng)驗培訓(xùn)體力的教育的標(biāo)準(zhǔn)彈性性質(zhì)熱膨脹係數(shù)標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定性彈性性質(zhì)支援特徵物質(zhì)彈性變形隱藏的幾何形狀內(nèi)部相關(guān)特充分的資料清潔度製造可操作的定義設(shè)計確認(rèn)夾緊定位測量點測量感測器製造變差製造公差標(biāo)準(zhǔn).維護(hù)堅固性使用假設(shè)穩(wěn)定性線性放大接觸幾何變形影響均勻性敏感性一致性再現(xiàn)性重複性設(shè)計環(huán)境人員工件+(零件)儀器+(量具)測量系統(tǒng)變異性測量系統(tǒng)變異的影響 由於測量系統(tǒng)可以受多種變差源的影響，因此相同零件的 重複讀數(shù)也不產(chǎn)生相同或同樣的結(jié)果。讀數(shù)之間不相同是由於 普通和特殊原因造成。 不同的變差源對測量系統(tǒng)的影響應(yīng)經(jīng)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(jī)）誤差。它是 由線性能，如同過程性能，是所有變差源隨時間的影響。這是 通過確定我們的過程是否統(tǒng)計受控（如，穩(wěn)定並且一致；變差 僅由普通原因造成），對準(zhǔn)目標(biāo)（無偏倚），且在預(yù)期結(jié)果的範(fàn) 圍有可接受的變差（量具重複性和再現(xiàn)性（GRR））來完成的。 這為測量系統(tǒng)能力增加穩(wěn)定性和一致性。 由於測量系統(tǒng)的輸出值用於做出關(guān)於產(chǎn)品和過程的決 定，所有變差源的累積影響通常為測量系統(tǒng)誤差，或有時 稱為“誤差”。 對決策的影響 測量了一個零件後可採取的活動之一是確定零件的狀態(tài)。 在歷史上，它應(yīng)該確定零件是否可接受（在公差內(nèi)）或不可接 受（在公差外）。另外一種通常作法是把零件進(jìn)行規(guī)定的分類 （如，活塞尺寸）。 在下面的討論中，作為例子，使用兩種分類條件：在 差外（“壞”）和在公差內(nèi)（“好”）。對其他分類活動沒有限 制討論應(yīng)用。 進(jìn)上步的分類可能是可返工的、可挽救的或報廢的。在產(chǎn) 品控制原理下，這樣的分類活動是測量零件的主要原因。但是， 在程序控制原理下，興趣的焦點是零件變差是由過程中的普通 原因還是特殊原因造成的。 表1：控制原理和驅(qū)動興趣點控制原理驅(qū)動興趣點1產(chǎn)品控制零件是否在明確的目錄之內(nèi)？2程序控制過程是否穩(wěn)定和可接受？ 下一節(jié)討論測量誤差在產(chǎn)品決策上的影響。後面的章節(jié)討 論測量誤差對過程決定的影響。 為了更好地理解測量系統(tǒng)誤差對產(chǎn)品決策的影響，要考慮 單個零件重複讀數(shù)所有變差由量具的重複性和再現(xiàn)性影響。那對產(chǎn)品決策的影響 就是測量過程是統(tǒng)計受控的並且是零偏倚。 不論上面測量的零件分佈與規(guī)範(fàn)控制限是否有交叉，有時 也會做出錯誤的決定。例如，一個好的零件有時會被判為“壞” 的（I型錯誤，生產(chǎn)者風(fēng)險或誤發(fā)警報），如果： 一個壞的零件有時會被判為“好”的（II型錯誤，消費者 風(fēng)險或漏發(fā)警報），如果： 一個壞的零件有時會被判為“好”的（II型錯誤，消費者 風(fēng)險或漏發(fā)警報），如果： 相對公差，對零件做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。下麵給出三個區(qū)分的區(qū)域 下限 上限IIII I III I 目標(biāo) 此處， I 壞零件總是稱為壞的 II 可能做出潛在的錯誤決定 III 好零件總是稱為好的 對於產(chǎn)品狀況，目標(biāo)是最大限度地做出正確決定，有兩種 選擇：1) 改進(jìn)生產(chǎn)過程：減少過程的變差，沒有零件產(chǎn)生在II區(qū)域。2) 改進(jìn)測量系統(tǒng)：減少測量系統(tǒng)誤差從而減小II區(qū)域的面積，因此生產(chǎn)的所有零件將在III區(qū)域，這樣就可最小限度地降低做出錯誤決定的風(fēng)險。 上述討論假定測量過程是統(tǒng)計受控並且是對準(zhǔn)目標(biāo)。如果 有一種假定被違反，那麼通過任何觀測值做出正確決策的把握 就不大。 對於程序控制，需要確定以下要求：對過程決策的影響 ● 統(tǒng)計控制 ● 對準(zhǔn)目標(biāo) ● 可接受的變異性 在前一節(jié)中已作了解釋，測量誤差可引起對產(chǎn)品產(chǎn)生不正 確的決策。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 測量系統(tǒng)變異性可能影響過程的穩(wěn)定性、目標(biāo)以及變差的 決定。實際和觀測的過程變差之間的基本關(guān)係是： σ2obs = σ2actual + σ2msa 此處， σ2obs = 觀測過程方差 σ2actual = 實際過程方差 σ2msa = 測量系統(tǒng)方差 能力指數(shù)9Cp定義為容差6σ Cp = 這可以用上面的等式替代而得到觀測過程和實際過程指數(shù) 之間的關(guān)係： （Cp）2 obs =（Cp）2actua + （Cp）2msa * 假定測量系統(tǒng)統(tǒng)計受控而且對準(zhǔn)目標(biāo)，實際過程Cp可以 與觀測Cp10用圖形法比較。 因此，觀測的過程能力是實際過程能力加上測量過程造成 的變差的合成。為了達(dá)到規(guī)定的過程能力目標(biāo)需要變差因數(shù)分 解。 例如，如果測量系統(tǒng)Cp指數(shù)是2，為了計算的（觀測）指