【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 重點(diǎn)是促進(jìn)了解和改進(jìn)測(cè)量過(guò)程變差：?了解測(cè)量過(guò)程，確定在測(cè)量過(guò)程的誤差總量；?評(píng)估用于生產(chǎn)和過(guò)程控制中的測(cè)量系統(tǒng)的充分性。n不確定度是測(cè)量值的一個(gè)范圍，由置信區(qū)間來(lái)定義，與測(cè)量結(jié)果有關(guān)并希望包括測(cè)量的真值。571 測(cè)量問(wèn)題的七步分析法n第一步 —— 識(shí)別問(wèn)題 ?當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)工作時(shí)，無(wú)論任何過(guò)程，重要的是清楚地定義問(wèn)題?？捎脺?zhǔn)確度、變差、穩(wěn)定性的形式來(lái)體現(xiàn)。?將測(cè)量變差和其貢獻(xiàn)與過(guò)程變差分離 (立足于過(guò)程，而不是測(cè)量裝置作出這個(gè)判斷 )。?問(wèn)題的表述應(yīng)該是任何人都能理解，并作出恰如其分的操作定義。n第二步 —— 確定小組成立問(wèn)題解決小組。其成員的多少 (2~10人 )由測(cè)量系統(tǒng)和問(wèn)題的復(fù)雜性而定。明確小組成員及其職責(zé)。n第三步 —— 測(cè)量系統(tǒng)和過(guò)程流程圖?小組應(yīng)該評(píng)審已有的測(cè)量系統(tǒng)和過(guò)程流程圖；?目的是討論測(cè)量和其與測(cè)量過(guò)程的相互關(guān)系的信息；?制定流程圖的過(guò)程可識(shí)別是否對(duì)小組補(bǔ)充成員。581n第四步 —— 因果圖?小組應(yīng)該復(fù)審已有的有關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的因果圖；?目的是解決問(wèn)題、討論有關(guān)的信息；?應(yīng)用專業(yè)知識(shí)來(lái)初步識(shí)別那些是對(duì)問(wèn)題貢獻(xiàn)最大的變量。n第五步 —— 計(jì)劃 — 實(shí)施 — 研究 — 措施 (PDSA)PDSA是一個(gè)科學(xué)的研究形式。計(jì)劃各種試驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、建立穩(wěn)定性、作各種假設(shè)并加以證實(shí)，一直到獲得適當(dāng)?shù)慕鉀Q。591n第六步 —— 可能的解決方法和對(duì)糾正的驗(yàn)證?將各步驟和解決方法文件化對(duì)決定過(guò)程作出記錄；?進(jìn)行初步研究以確認(rèn)解決方法，可用試驗(yàn)設(shè)計(jì)的形式；?可隨時(shí)間的變化作額外的研究，包括環(huán)境和材料變差。n第七步 —— 更改制度化?最后的解決方法應(yīng)形成報(bào)告，通過(guò)責(zé)任部門來(lái)更改過(guò)程，使問(wèn)題不再發(fā)生；?更改可能體現(xiàn)在程序、標(biāo)準(zhǔn)及培訓(xùn)教材上。601第二章 測(cè)量系統(tǒng)評(píng)定的通用概念 背景兩個(gè)重要的方面的評(píng)定 :n驗(yàn)證在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y(cè)量正確的變量：?若適用還要驗(yàn)證夾緊和鎖緊；?識(shí)別和測(cè)量相互依賴的任何關(guān)鍵的環(huán)境因素。n確定測(cè)量系統(tǒng)具有可接受的統(tǒng)計(jì)特性：?明確數(shù)據(jù)的使用，以確定統(tǒng)計(jì)特性；?統(tǒng)計(jì)特性確定之后，應(yīng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定，以便了解它實(shí)際上是否具有這些特性。611 評(píng)定工作的階段n第 1階段 — 了解測(cè)量過(guò)程，以及該過(guò)程是否滿足要求 ?n第 2階段 — 測(cè)量過(guò)程隨時(shí)間的推移是否滿足要求 ?621第 1階段n該段試驗(yàn)是一項(xiàng)評(píng)定，用以驗(yàn)證是否按測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，在適當(dāng)?shù)奶匦晕恢谜跍y(cè)量正確的變差；n該階段的目的 :?通過(guò)試驗(yàn)確定系統(tǒng)是否具有所需的統(tǒng)計(jì)特性；?通過(guò)試驗(yàn)找出對(duì)系統(tǒng)有顯著影響的環(huán)境因素，以確定使用環(huán)境的要求。631第 2階段n試驗(yàn)提供：?對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的主要變差源持續(xù)的監(jiān)視；?測(cè)量系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后降級(jí)的信號(hào)。n量具的雙性（ RR）是本階段試驗(yàn)的一種形式。n這些試驗(yàn)通常是單位的日常工作，該工作是正常校準(zhǔn)程序、維護(hù)程序和計(jì)量程序的一部分。641 選擇 /制定試驗(yàn)程序選擇 /制定一個(gè)評(píng)定測(cè)量系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性的試驗(yàn)方案應(yīng)考慮的問(wèn)題：n 采用哪一級(jí)的計(jì)量用標(biāo)準(zhǔn) ?能否可溯源到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)？。n 對(duì)于第二階段（ RR）的試驗(yàn)應(yīng)使用盲測(cè)法。? 盲測(cè)法 ：在實(shí)際測(cè)量的環(huán)境下，在操作者事先不知道正在對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)定的條件下，所進(jìn)行的測(cè)量。n 試驗(yàn)成本；n 試驗(yàn)所需的時(shí)間；n 沒(méi)有被普遍接受的術(shù)語(yǔ)應(yīng)作出可操作的定義，如，準(zhǔn)確度、精密度、重復(fù)性和再現(xiàn)性。n 兩個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)。n 確定第二階段試驗(yàn)的頻次：這應(yīng)由單個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性及其對(duì)設(shè)施的影響和使用該設(shè)施的用戶決定。651測(cè)量系統(tǒng)研究的準(zhǔn)備實(shí)施研究之前的典型準(zhǔn)備如下：n確定使用的方法。如：?通過(guò)使用工程決策，目視觀察或量具研究來(lái)確定評(píng)價(jià)人在校準(zhǔn)或使用儀器中產(chǎn)生影響。?有些測(cè)量系統(tǒng)的再現(xiàn)性影響可忽略，如按按鈕，打印出一個(gè)數(shù)據(jù)。n評(píng)價(jià)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)考慮的因素 :?關(guān)鍵尺寸需要更多的零件 /試驗(yàn)。?零件結(jié)構(gòu)大或重者可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn) 。 n評(píng)價(jià)人應(yīng)從日常操作該儀器的人中選擇。661n 樣品的選擇應(yīng)具有代表性。? 對(duì)于產(chǎn)品控制，測(cè)量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定： “ 相對(duì)特性規(guī)范確定合格或不合格 ”( 如 100%檢驗(yàn)或抽樣 )，選擇的樣本 (或標(biāo)準(zhǔn) )不需要覆蓋整個(gè)過(guò)程范圍；? 對(duì)于過(guò)程控制，測(cè)量結(jié)果和判斷準(zhǔn)則用于確定： “ 過(guò)程穩(wěn)定性、方向和符合自然過(guò)程變差 ”( 如 SPC、過(guò)程監(jiān)視、能力及過(guò)程改進(jìn) )，樣本要覆蓋整個(gè)過(guò)程變差；n 儀器的分辨力應(yīng)至少直接讀取特性的預(yù)期過(guò)程變差的 1/10；n 確保測(cè)量方法 (如，評(píng)價(jià)人和儀器 )正在測(cè)量特性的尺寸并遵守規(guī)定的測(cè)量程序。n 在制定第 1階段或第 2階段試驗(yàn)計(jì)劃時(shí)，應(yīng)考慮：? 評(píng)價(jià)人對(duì)測(cè)量過(guò)程有否影響？? 評(píng)價(jià)人對(duì)測(cè)量設(shè)備的校準(zhǔn)是否可能是引起變差的一個(gè)顯著原因？? 要求有多少樣品和重復(fù)讀數(shù)？671有關(guān)置信度的概念n 雙側(cè)置信區(qū)間 (GB/T—93 )若 θ是要估計(jì)的總體分布未知量， T1≤T2是兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量，使區(qū)間 [T1， T2]以一定概率包含 θ，則稱此區(qū)間是 θ的一個(gè)雙側(cè)置信區(qū)間。 T2和 T1分別稱為置信區(qū)間的上下限。n 置信水平 (GB/T—93 )[T1， T2]是 θ的一個(gè)雙側(cè)或單側(cè)置信區(qū)間， 1α是 0和 1之間的常數(shù)，若對(duì)一切 θ， 有 P（ T1≤θ≤T2） ≥1α，則稱 1α為該置信區(qū)間的置信水平。n 當(dāng) P（ T1≤θ≤T2） =1α?xí)r， 1α也常稱為置信系數(shù)或置信度。置信水平 1α通常取接近于 1的值，如 、 、 。 α常稱為顯著性水平，一般取值為 、 、 。681 結(jié) 果 分 析n目的：以確定測(cè)量裝置就其預(yù)期的應(yīng)用是否可接受。?一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)在任何附加的分析生效之前應(yīng)該是穩(wěn)定的 。n位置誤差?位置誤差接受準(zhǔn)則通常是通過(guò)分析偏倚和線性來(lái)確定。?一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的偏倚 /線性的誤差，若是與零誤差差別較明顯，或超出量具校準(zhǔn)程序確立的最大允許誤差，則是不可接受。?應(yīng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重新校準(zhǔn) /偏差校正以盡可能地減少誤差。691n寬度誤差接受準(zhǔn)則取決于： ?被測(cè)量系統(tǒng)變差所覆蓋的制造過(guò)程變異性的百分比(%GRR/TV) 或零件公差的百分比 (%GRR/ 公差 )；?對(duì)特定的測(cè)量系統(tǒng)最終取決于測(cè)量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應(yīng)該取得顧客的同意。?用于分析過(guò)程的測(cè)量系統(tǒng)，其可接受性的準(zhǔn)則 :u誤差 (%GRR) 低于 10% ，通常認(rèn)為測(cè)量系統(tǒng)是 可接受 的；u誤差 (%GRR) 在 10% 到 30% 之間，基于應(yīng)用的重要性、測(cè)量裝置和維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的；u(%GRR )超過(guò) 30% ，則是不可接受的。應(yīng)努力來(lái)改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)。n過(guò)程能被測(cè)量系統(tǒng)區(qū)分的分級(jí)數(shù) (ndc)應(yīng)該 ≥5。701第三章 簡(jiǎn)單測(cè)量系統(tǒng)推薦的實(shí)踐以下舉例的試驗(yàn)程序簡(jiǎn)便易行；n用于了解測(cè)量系統(tǒng)并量化，依賴于影響測(cè)量系統(tǒng)的變差源的差異；n在多數(shù)情況下，變差的主要來(lái)源是由于儀器 (量具 /設(shè)備 )、人 (評(píng)價(jià)人 )和方法 (測(cè)量程序 )；n舉例的試驗(yàn)程序可充分用于如下測(cè)量系統(tǒng) :?只研究?jī)蓚€(gè)因素，或稱為測(cè)量條件 (如評(píng)價(jià)人和零件 )加上所研究的測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性；?每個(gè)零件內(nèi)的變異性的影響可以忽略；?不存在統(tǒng)計(jì)上的評(píng)價(jià)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。711計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)研究指南確定穩(wěn)定性的指南n 區(qū)分兩種穩(wěn)定性? 隨時(shí)間變化系統(tǒng)偏倚的總變差；? 統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定，包含重復(fù)性、偏倚、一般過(guò)程等。n 研究測(cè)量 穩(wěn)定性的方法 :應(yīng)用控制圖技術(shù)。? 取一樣本并建立基準(zhǔn)值。如不可獲得，選擇一個(gè)落在產(chǎn)品測(cè)量中程數(shù)的生產(chǎn)零件，為標(biāo)準(zhǔn)樣本。? 分別對(duì)每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣本測(cè)量并繪制控制圖。? 定期 (天，周 )測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣本 3~5次。樣本容量和頻率的確定因素可包括：l 重新校準(zhǔn)的頻次；l 要求的修理；l 使用的頻率；l 作業(yè)條件的好壞。應(yīng)在不同的時(shí)間讀數(shù)，以代表測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際使用情況，記錄在一天中預(yù)熱、周圍環(huán)境和其它因素的變化。n將數(shù)據(jù)按時(shí)間順序畫在 控制圖上。XR或 XS 721穩(wěn)定性 舉例 為了確定一個(gè)新的測(cè)量裝置穩(wěn)定性是否可接受，工藝小組：n 選擇樣本：在生產(chǎn)測(cè)量的中程數(shù)附近選擇了一個(gè)零件；n 確定其基準(zhǔn)值：在測(cè)量實(shí)驗(yàn)室中測(cè) 10次得均值為 ；n 測(cè)量頻次： 5次 /班，共測(cè) 4周 (20個(gè)子組 )；●●●●●● ●●●●●●●● ●●●●●●UCL=LCL=樣本均值01020●● ●●●●●●●●●●●●●● ●●●●樣本極差UCL=LCL=0控制圖分析顯示：測(cè)量過(guò)程是穩(wěn)定的。 圖，如下圖。n 收集數(shù)據(jù)，做 X— R731 偏倚指南n做法?獲取一個(gè)樣本并建立相對(duì)于可溯源標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值 :u如得不到，選擇一個(gè)落在生產(chǎn)測(cè)量的中程數(shù)的生產(chǎn)零件，作為標(biāo)準(zhǔn)樣本；u在工具室測(cè)量該零件 n≥10次，并計(jì)算均值，作為 “基準(zhǔn)值 ”；?讓一個(gè)評(píng)價(jià)人以通常的方法測(cè)量該樣本 10次以上。n結(jié)果分析 ?偏倚 =觀測(cè)平均值 基準(zhǔn)值偏倚過(guò)程變差? 偏倚占過(guò)程變差百分比 =100%741 線 性 指 南n 線性的研究是采用線性擬合的方法 χi=基準(zhǔn)值? 線性指數(shù) =斜率 過(guò) 程 變 差由上式得之：斜率（ a）越小量具的線性越好。 ?最佳擬合線公式 Уi=ɑχi+b式中 :Уi=偏倚平均值 ɑ = =斜率 ∑ χУ [— ∑ χ ∑ У ]∑χ2—(∑ χ)21gm1gmb=Уɑχ=截距偏倚 i , j=χi , j–(基準(zhǔn)值 ) i偏倚 i=∑偏倚 i , j/m mi=1751 線 性 指 南n 做法? 選擇 g≥ 5個(gè)零件 ， 由于是過(guò)程變差 ， 零件測(cè)量值覆蓋量具的操作范圍 。? 用全尺寸檢驗(yàn)測(cè)量每個(gè)零件以確定其基準(zhǔn)值，并確認(rèn)包括量具的操作范圍。? 操作者測(cè)量每個(gè)零件 m≥10次 (盲測(cè)法 )。n 事例：基于已證明的過(guò)程變差 ， 評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的線性 ：在測(cè)量系統(tǒng)操作量程內(nèi)選擇了 5個(gè)零件，經(jīng)全尺寸檢驗(yàn)確定其基準(zhǔn)值。分別測(cè)量 (隨機(jī) )每個(gè)零件 12次，結(jié)果如下 線性研究數(shù)據(jù) 表。得出 Y=試驗(yàn)次數(shù)零 件 1 2 3 4 5基準(zhǔn)值 /偏倚 偏倚 偏倚 偏倚 偏倚 偏倚1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 偏倚均值 761重復(fù)性和再現(xiàn)性指南n 測(cè)量系統(tǒng)的變差 式中： σm—— 測(cè)量系統(tǒng)的變差（ RR） σa—— 量具的重復(fù)性（量具的變差） （極差圖受控）如果用正態(tài)分布的 99%來(lái)表示，則為 如果試驗(yàn)次數(shù)為 2時(shí)， d2=則上式簡(jiǎn)化為 σe —— 量具的再現(xiàn)性（評(píng)價(jià)人的變差） n 其他可接受的方法：? 極差法? 均值極差法 (包括控制圖法 )? ANOVE法 (方差分析法 )σm=√σe2+σa2RaRa/d2σa=Ra/Re/d2σe= Re為 評(píng)價(jià)人的極差 771極差法 極差法可快速提供一個(gè)測(cè)量變異的近視值、測(cè)量系統(tǒng)的整體概況。不能將變異分為重復(fù)性和再現(xiàn)性 。n 典型的極差法用 2個(gè)評(píng)價(jià)人和 5個(gè)零件進(jìn)行研究：? 兩個(gè)評(píng)價(jià)人各將每個(gè)零件測(cè)量一次；? 零件極差 =|評(píng)價(jià)人 A測(cè)量值 評(píng)價(jià)人 B測(cè)量值 |；? 計(jì)算極差和及其平均極差；? 總測(cè)量變差既 GRR=平均極差乘以 1/d2*，在附錄 C中可查到， m=2,g=零件數(shù)時(shí)的 d2*值。舉例 : 量具研究 (極差法 )數(shù)據(jù)表 GRR=R/d2*=% GRR=100%( GRR/ 過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)偏差 )=%( 從以前的研究可知，過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)偏差 =)由結(jié)果得知，測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn)。零 件 號(hào) 評(píng)價(jià)人 A 評(píng)價(jià)人 B 極差 (A,B)1 2 3 4 5 平均極差 (R )=∑Ri /5=781 均值極差法n做法?取樣本零件數(shù) n5，應(yīng)代表實(shí)際或期望的過(guò)程變差范圍。?選擇評(píng)價(jià)人 A、 B、 C等，將零件編號(hào)，按盲測(cè)法測(cè)量。?讓評(píng)價(jià)人 A、 B、 C以隨機(jī)順序測(cè)量 n個(gè)零件，記錄人按被測(cè)零件編號(hào)將結(jié)果，在均值極差數(shù)據(jù)表上分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。?如評(píng)價(jià)人屬于不同的班次，可使用一個(gè)替代方法。讓評(píng)價(jià)人每次用不同的隨機(jī)測(cè)量順序完成 3次，記錄人將結(jié)果分別填入各自的數(shù)據(jù)欄中。n均值極差法 (XR)可分別對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性作出評(píng)估，而不是它們的交互作用。791均值極差法數(shù)據(jù)表 評(píng)價(jià)人 /試驗(yàn) 零 件 平均值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10A1 16