【正文】 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。然而，如果兩個系統(tǒng)一起工作不正常，那么不用標準，就不可能確定哪個系統(tǒng)需要改進；7）第二階段試驗應每隔多久進行一次？這個問題應由單個測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性及其對該設(shè)備影響和使用該設(shè)備進行生產(chǎn)的顧客來決定，事實上該生產(chǎn)過程由于一個測量系統(tǒng)沒有正常工作而未受監(jiān)控；除了這些一般性的問題外，其它正在試驗的特殊測量系統(tǒng)的特殊問題也可能重要。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，應考慮使用依賴諸如上面第一步討論的標準試驗方法。盲測是指在實際測量環(huán)境下，在操作者事先不知正在對該測量系統(tǒng)進行評定的條件下，獲得的測量結(jié)果，通過適當?shù)墓芾?，根?jù)盲測得到的試驗結(jié)果通常不受眾所周知的霍桑效應”所干擾；3）試驗成本；4）試驗所需要的時間；5）任何其定義沒有被普遍接受的術(shù)語應作出可操作的定義。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。這種預先試驗應是上節(jié)討論的第一階段試驗的整個部分。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。”評價的邏輯評價研究手冊，第一卷編者 Elmer L，Struening和 Marcia Guttentag。評定的時間，進行評定的機構(gòu)職責，對評定結(jié)果反應的方式及責任應由該機構(gòu)管理部門明確授權(quán)。關(guān)鍵術(shù)語和概念可操作的定義；典型地，這些規(guī)范應是采用試驗統(tǒng)計設(shè)計的形式；示例；試驗程序應完全文件化。R”的這種研究是第二階段試驗的一種形式。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。環(huán)境溫度是這些因素之一。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。另一方面，如果顯示測量系統(tǒng)不具備正確的特性，則這個機構(gòu)不應使用它。這類試驗應在這個機構(gòu)實際使用該測量系統(tǒng)之前進行。在第一階段，我們要明白該測量過程并確定該測量系統(tǒng)能否滿足我們的需要。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。評定一個測量系統(tǒng)的第二步是確定該測量系統(tǒng)必須具有什么樣可接受的統(tǒng)計特性。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。但是對于那些精度是重要的系統(tǒng)，使用可溯源標準經(jīng)常是正確保證測量系統(tǒng)在它預期使用中有足夠精度的唯一方法。對于許多非破壞性的測量系統(tǒng)也是困難的。標準的使用一般地，不使用可溯源標準來確定一套測量系統(tǒng)的準確度是困難的。但是，這些優(yōu)點通常是以較低精度為代價得到的。通過應用連接標準等級體系的適當校準程序，可返回到NIST的測量標準，稱為可溯源至NIST。測量結(jié)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，為使第二級標準可溯源，傳遞必須用恰當?shù)男食绦蜻M行。取而代之，測量結(jié)果從第一級標準傳遞到另一級標準，稱之為第二級標準。在某些情況下，第一級標準常用來校準其它測量系統(tǒng)。一旦建立了第一級標準，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。測量結(jié)果從國家標準傳遞到下一級標準，稱之為第一級標準。其中的每一等級依賴于自己的標準系統(tǒng)。其旨意是使其它測量系統(tǒng)與NIST產(chǎn)生的測量結(jié)果相一致。NIST的主要服務(wù)之一是把測量從它的標準傳遞到其它測量系統(tǒng)。作為美國商務(wù)部的一部分，NIST起著儲備大多數(shù)國家理化測量標準的作用。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。盡管每一個測量系統(tǒng)可能需要有不同的統(tǒng)計特性，但有一些特性是所有測量系統(tǒng)必須共有的，它們包括：1）測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，這意味著測量系統(tǒng)中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。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(chǔ)。因此，在那些常用條件下，該CMM機對分析制造過程是可接受的，與此同時對做最后項目檢查是不可接受的。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。例如，對一個座標測量機（CMM）的一些應用，最重要的統(tǒng)計特性是“小”的偏倚和方差。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。一個測量系統(tǒng)的質(zhì)量經(jīng)常僅僅用其測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性來確定。一個能產(chǎn)生理想測量結(jié)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。第二節(jié)測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性理想的測量系統(tǒng)在每次使用時，應只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果。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。許多分析對于其它形式的測量系統(tǒng)也是很有用的，并且該手冊的確包含了參考意見和建議。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)。因為它允許我們接受那些早已表明它們在統(tǒng)計過程控制領(lǐng)域用途的所有概念、原理和工具。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。這個定義由C. Eisenhart（1963）首次給出。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。一個測量系統(tǒng)對這種變化越靈敏，這個系統(tǒng)越是良好。絕大部分變差是不希望有的，但也有一些重要的例外。管理一個測量系統(tǒng)的許多工作是監(jiān)視和控制變差。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。因此這一測量系統(tǒng)是不太合乎需要的。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。表征數(shù)據(jù)質(zhì)量最通用的統(tǒng)計特性是偏倚和方差。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。為了確保應用測量數(shù)據(jù)所得到的益處大于獲得它們所花的費用，就必須把注意力集中在數(shù)據(jù)的質(zhì)量上。應用以數(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。通常，分析研究是增加對于有關(guān)影響過程的各種原因的系統(tǒng)的知識。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。例如，人們可以推測一模制塑料件的關(guān)鍵尺寸與澆注材料溫度有關(guān)系。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。第Ⅰ章通用測量系統(tǒng)指南第一節(jié)引言、目的和術(shù)語引 言測量數(shù)據(jù)的使用比以前更頻繁、更廣泛。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。測量數(shù)據(jù)的另外一個用途是確定兩個或多個變量之間是否存在某種顯著關(guān)系。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。探索象這類關(guān)系的研究，是戴明博士稱為以分析的方法研究的一些實例。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。如果測量數(shù)據(jù)質(zhì)量低，則這種方法的益處很可能低，類似地，如果測量數(shù)據(jù)質(zhì)量高，這一方法的益處也很可能高。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)。如果這些測量數(shù)據(jù)與這一特性的標準值都很“接近”，那么可以說這些測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量“高”，類似地，如果一些或全部測量結(jié)果“遠離”標準值，那么可以說這些數(shù)據(jù)的質(zhì)量“低”。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)?。例如，測量某容器內(nèi)的流體的容積，使用的測量系統(tǒng)可能對它周圍的環(huán)境溫度敏感，在這種情況下，數(shù)據(jù)的變差可能由于其體積的變化或周圍溫度的變化，使得解釋這些數(shù)據(jù)更困難。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。例如，一個具有大量變差的測量系統(tǒng)，用來分析一個制造過程，可能是不恰當?shù)?，因為這一測量系統(tǒng)的變差，可能會掩蓋制造過程中的變差。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(zhì)量的數(shù)據(jù)。例如這一變差是由于被測量特性的小變化而引起的，一般情況下這一變差被認為是有用的。因為這一系統(tǒng)是一個較敏感的測量系統(tǒng)。測量過程在本手冊中，術(shù)語“測量”定義為“賦值給具體事物以表示它們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系”。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。這樣看待測量系統(tǒng)是有用的。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。本手冊不打算作為所有測量系統(tǒng)分析的概要，它主要的焦點是對每個零件能重復讀數(shù)的測量系統(tǒng)。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。測量系統(tǒng)：用來對被測特性賦值的操作、程序、量具、設(shè)備、軟件以及操作人員的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個過程。每次測量結(jié)果總應該與一個標準值（見戴明，1986，281頁）相符。遺憾的是，具有這樣理想的統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)幾乎不存在，因此過程管理者必須采用具有不太理想的統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)。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。應認識到，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(jié)果，該標準值能追溯到國家標準和技術(shù)局（NIST）。但是，不管其偏倚和方差可能如此“小”，在某些常用條件下，同一臺CMM機由于其錯誤分類比率太高而不能在好產(chǎn)品和壞產(chǎn)品間做可接受的分辨工作。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。為了完成這些，需要有關(guān)統(tǒng)計特性可操作的定義，以及測量它們的可接受的方法。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?。?）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。第三節(jié)標 準背景國家標準和技術(shù)局（NIST）在美國是主要的標準機構(gòu)。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。用來傳遞測量的程序稱為“校準”程序。傳遞過程通常包括一個傳遞等級體系。在整個等級制中最高級標準為國家標準，這個國家標準通常為NIST所擁有，但是在某些情況下，可能由象Los Alamos科學試驗室這樣的某些其它機構(gòu)代表NIST掌握。為使第一級標準是合法的，測量結(jié)果必須由 NIST或一個經(jīng)認可的替代機構(gòu)僅用現(xiàn)行最佳的校準程序傳遞到第一級標準。第一級標準用來直接連接擁有第一級標準的機構(gòu)和NIST的國家標準。但是通常第一級標準對日常使用來說太昂貴且易損壞。這種傳遞可由任何能利用第一級標準的機構(gòu)完成。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。工作標準通常用來校準在生產(chǎn)設(shè)備中建立的測量系統(tǒng)，工作標準也稱為生產(chǎn)標準，并經(jīng)常由生產(chǎn)人員而不是計量部門保持。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。一個機構(gòu)沒有自己的計量部門時就可以選擇利用外面機構(gòu)的設(shè)備，這種機構(gòu)稱為“校準試驗室”。對于完成破壞性測量的測量系統(tǒng)尤其困難。幸運的是，對于某些系統(tǒng)，精度不象重復性那樣重要。可溯源標準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。如果一直在測量錯誤的變量，那么無論該測量系統(tǒng)多么準確或精密，都將是徒勞無益的。為了作出上述確定，知道怎么使用數(shù)據(jù)是重要的。測量系統(tǒng)的評定通常分為兩個階段，稱為第一階段和第二階段。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。如果試驗表明該測量系統(tǒng)具有合適的特性，那么該系統(tǒng)被稱為在預期的使用中具有可接受的質(zhì)量，并且該系統(tǒng)能夠被這個機構(gòu)所使用。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。例如，一個第一階段的試驗可能包括幾個不同水平的環(huán)境因素。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。常見的被稱為“量具Ramp。第二階段試驗通常作為該機構(gòu)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(gòu)中完成。文件應包括：選擇待測項目和試驗程序應用環(huán)境的規(guī)范。如何收集、記錄、分析數(shù)據(jù)的詳細說明；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。第五節(jié)選擇／制定試驗程序“只要理解并遵守限制，則任何技術(shù)都可能是有用的。有許多適當?shù)姆椒捎糜谠u定測量系統(tǒng)。在某些情況下，為確定一個方法對一個特殊的測量系統(tǒng)是否合適，需要預先試驗。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。缺乏這樣的可信性可能是一個問題，例如，試圖解決生產(chǎn)測量系統(tǒng)和顧客測量系統(tǒng)之間明顯的差別就是如此；2）對于第二階段正在進行的試驗，應考慮使用盲測。這些術(shù)語如準確度、精密度、重復性和再現(xiàn)性等。如果不用標準，仍有可能確定兩個測量系統(tǒng)是否可以同時正常工作。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—?？傮w說來，這些程序有時被稱為“量具Ramp。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。但應指出，由于試驗方式的原因，該程序用于評價量具和操作者的最佳能力好于評價實際使用中的整個測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性。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。這種方式獲得的數(shù)據(jù)就可以用來分析，以評價整個測量系統(tǒng)的