MSA-测量系统分析

1、第142页 共142页第一章通用测量系统指南第一章第一节引言、目的和术术语引 言测量数据的使用用比以前更频频繁、更广泛泛。例如，现现在普遍依据据测量数据来来决定是否调调整制造过程程，把测量数数据或由它们们计算出的一一些统计量，与与这一过程的的统计控制限限值相比较，如如果比较结果果表明这一过过程统计失控控，那么要做做某种调整，否否则，这一过过程就允许运运行而勿须调调整。测量数数据另一个用用处是确定在在两个或更多多变量之间是是否存在重要要关系。例如如，可能怀疑疑注塑塑料件件上的一个关关键尺寸和注注射材料的温温度有关。这这种可能的关关系可以通过过采用所谓回回归分析的统统计方法来研研究，即比较较关键尺

2、寸的的测量值和注注射材料的温温度测量值。探索象这类关系系的研究，是是戴明博士称称为分析研究究的事例。通通常，分析研研究是增加对对有关影响过过程的各种原原因的系统知知识。各种分分析研究是测测量数据的最最重要应用之之一，因为这这些分析研究究最终导致更更好地理解各各种过程。应用以数据为基基础的方法的的收益，很大大程度上决定定于用测量数数据的质量。如如果测量数据据质量低，则则这种方法的的收益很可能能低。类似地地，测量数据据质量高，这这一方法的收收益也很可能能高。为了确保应用测测量数据所得得的收益大于于获得它们所所花的费用，就就必须把注意意力集中在数数据的质量上上。测量数据的质量量测量数据质量由由在稳定

3、条件件下运行的某某一测量系统统得到的多次次测量结果的的统计特性确确定。例如，假假定用在稳定定条件下运行行的某测量系系统，得到某某一特性的多多次测量数据据。如果这些些测量数据与与这一特性的的标准值都很很“接近”，那么可以以说这些测量量数据的质量量“高”，类似地，如如果一些或全全部测量数据据“远离”标准值，那那么可以说这这些数据的质质量“低”。表征数据质量最最通用的统计计特性是测量量系统的偏倚倚和方差。所所谓偏倚的特特性，是指数数据相对基准准（标准）值值的位置，而而所谓方差的的特性，是指指数据的分布布。低质量数据最通通常的原因之之一是数据变变差太大。一一组测量的变变差大多是由由于测量系统统和它的环

4、境境之间的交互互作用造成的的。例如，测测量某容器内内流体的容积积，使用测量量系统可能对对它周围的环环境温度敏感感，在这种情情况下，数据据的变差可能能由于其体积积的变化或周周围温度的变变化，使得解解释这些数据据很困难，因因此这一测量量系统是不理理想的。如果交互作用产产生太大的变变差，那么数数据的质量可可能会很低以以至于数据没没有用处。例例如，一具具具有大量变差差的测量系统统，在分析制制造过程中使使用是不适合合的，因为测测量系统变差差可能会掩盖盖制造过程的的变差。管理理一个测量系系统的许多工工作是监视和和控制变压器器差。这就是是说，应着重重研究掌握环环境对测量系系统的影响，以以使测量系统统产生可接

5、受受的数据。目 的本手册的目的是是为评定测量量系统的质量量提供指南。尽尽管这些指南南足以用于任任何测量系统统，但希望它它们主要用于于工业界的测测量系统。本本手册不打算算作为所有测测量系统分析析的汇编。它它主要关注的的是对每个零零件能重复读读数的测量系系统。许多分分析对于其它它形式的测量量系统也是很很有用的，并并且该手册的的确包含了参参考意见和建建议。对更复复杂或不常见见的情况在此此没有讨论，建建议咨询有统统计能力的资资源。测量系系统分析方法法需要顾客批批准，本手册册没有覆盖。术 语不建立一套涉及及通用统计特特性和测量系系统相关要素素的术语，对对测量系统分分析的讨论会会使人迷惑或或误解。本节节提

6、供了本手手册中使用的的这些术语。在本手册使用以以下术语：测量定义为赋值值（或数）给给具体事物以以表示它们之之间关于特定定特性的关系系。这个定义义由C.Eiisenhaart（19963）首次次提出。赋值值过程定义为为测量过程，而而赋予的值定定义为测量值值。量具：任何用来来获得测量结结果的装置，经经常用来特指指用在车间的的装置；包括括通过/不通通过装置。测量系统：是用用来对被测特特定量测量或或定性评价的的仪器或量具具、标准、操操作、方法、夹夹具、软件、人人员、环境和和假设的集合合；用来获得得测量结果的的整个过程。根据定义，一个个测量过程可可以看成是一一个制造过程程，它产生数数值（数据）作作为输出

7、。这这样看待测量量系统是有用用的，因为这这可以使我们们运用那么早早已在统计过过程控制领域域证明了有效效的所有概念念、原理和工工具。术语总结标准 用于比较的的可接受的基基准 用于接受的的准则 已知数值，在在表明的不确确定度界限内内，作为真值值被接受 基准值一个标准应该是是一个可操作作的定义：由由供应商或顾顾客应用时，在在昨天、今天天和明天都具具有同样的含含义，产生同同样的结果。基本的设备 分辨力、可可读性、分辨辨率 别名：最小小的读数的单单位、测量分分辨率、刻度度限度或探测测限度 由设计决定定的固有特性性 测量或仪器器输出的最小小刻度单位 总是以测量量单位报告 1：10经经验法则 有效分辨率率

8、对于一个特特定的应用，测测量系统对过过程变差的灵灵敏性 产生有用的的测量输出信信号的最小输输入值 总是以一个个测量单位报报告 基准值 人为规定的的可接受值 需要一个可可操作的定义义 作为真值的的代替 真值 物品的实际际值 未知的和不不可知的位置变差 准确度“接近”真值值或可接受的的基准值ASTM包括括位置和宽度度误差的影响响 偏倚测量的观测平平均值和基准准值之间的差差异测量系统的系系统误差分量量 稳定性 偏倚随时间间的变化 一个稳定的的测量过程是是关于位置的的统计受控 别名：漂移移 线性 整个正常操操作范围的偏偏倚改变 整个操作范范围的多个并并且独立的偏偏倚误差的相相互关系 测量系统的的系统误

9、差分分量宽度变差 精密度 重复读数彼彼此之间“接近度” 测量系统的的随机误差分分量 重复性 由一位评价价人多次使用用一种测量仪仪器，测量同同一零件的同同一特性时获获得的测量变变差 在固定和规规定的测量条条件下连续（短短期）试验变变差 通常指E.V.-设备备变差 仪器（量具具）的能力或或潜能 系统内变差差 再现性 由不同的评评价人使用同同一个量具，测测量一个零件件的一个特性性时产生的测测量平均值的的变差 对于产品和和过程条件，可可能是评价人人、环境（时时间）或方法法的误差 通常指A.V-评价人人变差 系统间（条条件）变差 ASTM E456-96包括重重复性、实验验室、环境及及评价人影响响 GR

10、R或量量R&R 量具重复性性和再现性：测量系统重重复性和再现现性合成的评评估 测量系统能能力：依据使使用的方法，可可能包括或不不包括时间影影响 测量系统能能力 测量系统变变差的短期评评估（例如“GRR”包括图形） 测量系统性性能 测量系统变变差的长期评评估（长期控控制图法） 灵敏度 最小的输入入产生可探测测出的输出信信号 在测量特性性变化时测量量系统的响应应 由量具设计计（分辨率）、固固有质量（OOEM）、使使用中的维修修及仪器和标标准的操作条条件确定 总是以一个个测量单位报报告 一致性 重复性随时时间的变化程程度 一个一致的的测量过程是是考虑到宽度度（变异性）下下的统计受控控 均一性 整个正

11、常操操作范围重复复性的变化 重复性的一一致性 系统变差 测量系统变变差可以具有有如下特征： 能力 短期获取读读数的变异性性 性能 长期获取读读数的变异性性 以总变差为为基础 不确定度 关于测量值值的数值估计计范围，相信信真值包括在在此范围内测量系统必须稳稳定和一致测量系统总变差差的所有特性性均假设系统统是稳定和一一致的。标准和溯源性国家标准和技术术研究院（NNIST）是是美国的主要要国家测量研研究院（NMMI），在美美国商务部领领导下提供服服务。NISST以前称为为国家标准局局（NBS），是是美国计量学学最高水平的的权力机构。NNIST的主主要责任是提提供测量服务务和负责测量量标准，帮助助美国

12、工业进进行可溯源的的测量，最终终帮助产品和和服务贸易。NNIST直接接对许多类型型的工业提供供服务，但主主要是那些需需要最高水平平准确度的产产品以及与之之相配的生产产过程中进行行精密测量的的工业。国家测量研究院院世界范围内大多多数工业化国国家都拥有自自己的NMII和与NISST相近的机机构，他们为为各自国家提提供高水平的的计量标准或或测量服务。美美国NISTT与其他国家家的NMI机机构合作，以以确保在一个个国家的测量量与其它国家家相同。这通通常是通过多多边认可协议议（MRAss），在NMMI之间进行行国际实验室室比对完成的的。有一点应应该注意，这这些NMI的的能力不同，并并不是所有类类型的测量

13、是是在定期的基基础上进行比比对，所以存存在着差异。这这就是为什么么需要了解哪哪国的测量是是溯源的以及及是怎样溯源源的是很重要要的。溯源性在商品和服务贸贸易中溯源性性是一个重要要概念。溯源源到相同或相相近的标准的的测量比那些些没有溯源性性的测量更容容易被认同。这这为减少重新新试验、拒收收好的产品、接接收坏的产品品提供了帮助助。溯源性在ISOO计量学基本本和通用术语语（VIM）中中的定义是：“测量的特性或或标准值，此此标准是规定定的其准，通通常是国家或或国际标准，通通过全部规定定了不确定度度的不间断的的比较链相联联系。”典型的测量溯源源性是通过可可返回到NMMI的比较链链建立的。但但在工业中的的许

14、多情况下下，测量的溯溯源性可能与与返回到一致致同意的基准准值或顾客与与供应商之间间“认同的标准准”有联系。与与这些“认同的标准准”相关的返回回到NMI溯溯源性可能不不总是理解得得很清楚，因因此最终测量量可溯源到满满足顾客需求求是很关键的的。随着测量量技术的发展展和工业中精精密测量系统统的使用，在在哪里溯源以以及怎样溯源源的定义是一一个断发展的的概念。NMI与不同的的国家实验室室、量具供应应商、精密制制造公司等紧紧密合作，以以确保他们参参考标准正确确校准，并直直接溯源到由由NMI拥有有的标准。这这些政府的或或私人的工业业组织然后使使用他们的标标准为他们客客户的计量、量量具实验室、校校准工作、或或

15、其他私人标标准提供校准准和测量服务务。这种连接接或比较链最最终达到工厂厂，然后提供供测量溯源性性的基础。通通过这个不间间断的测量链链又连接返回回到NISTT的测量称为为溯源到NIIST。并不是所有组织织在其设施内内都有讲师或或量具实验室室，需要依靠靠外界的商业业/独立实验验室提供溯源源性的校准或或测量服务。这这是一种达到到溯源到NIIST的可接接受的且适当当的方法，只只要商业/独独立实验室的的能力能够通通过如实验室室认可等过程程得到保证。测量过程的目标标是零件的“真”值，希望任任何单独读数数都尽可能地地接近这一数数值（经济地地）。遗憾的的是真值永远远也不可能知知道是肯定的的。然而，通通过使用一

16、个个基于被很好好地规定了特特性操作定义义的“基准”值，使用较较高级别分辨辨率的测量系系统的结果，且且可溯源到NNIST，可可以使不确定定度减少。因因为使用基准准作为真值的的替代，这些些术语通常互互换使用。这这种方法没有有介绍。第一章第二二节测量过程为了有效地控制制任何过程变变差，需要了了解： 过程应该做做什么 什么能导致致错误 过程在做什什么规范和工程要求求规定过程应应该做什么。过程失效模式及及后果分析（PPFMEA）是是用来确定与与潜在过程失失效相关的风风险，并在这这些失效出现现前提出纠正正措施。PFFMEA的结结果转移至控控制计划。通过评价过程结结果或参数，可可以获得过程程正在做什么么的知

17、识。这这种活动，通通常称为检验验，暖和适当当的标准和测测量装置，检检查过程参数数，过程中零零件，已装配配的子系统，或或者是已完成成的成品的活活动。这种活活动能使观测测者确定或否否认过程是以以稳定的方式式操作并具有有对顾客规定定的目标而言言可接受的变变差这一前提提。这种检查查行为本身就就是过程。遗憾的是，工业业界传统上视视测量和分析析活动为“黑盒子”。设备是主主要关注点特性越“重要”，量具越昂昂贵。对仪器器的有效性，与与过程和环境境的相容性，仪仪器的实用性性很少有疑问问。因此这些些量具经常是是不能被正确确使用或完全全不被使用。测量和分析活动动是一个过程程一个测量量过程。所有有的过程控制制管理，统

18、计计或逻辑技术术均能应用。这这就意味着必必须首先确定定顾客和他们们的需要。顾顾客，过程所所有者，希望望用最小的努努力做出正确确的决定。管管理者必须提提供资源以采采购对于测量量过程来说是是充分且必要要的设备。但但是采购最好好的或最新的的测量技术未未必能保证做做出正确的生生产过程控制制决定。设备仅是测量过过程的一部分分，过程的所所有者必须知知道如何正确确使用这些设设备及如何分分析解释结果果。因此管理理者也必须提提供清楚的操操作定义和标标准以及培训训和支持。依依次，过程的的拥有者有监监控和控制测测量过程，以以确保稳定和和正确的义务务，这包括全全部的测量系系统分析观点点量具的研研究、程序、使使用者及环

19、境境，例如，正正常操作条件件。测量系统的统计计特性理想的测量系统统在每次使用用时，应只产产生“正确”的测量结果果。每次测量量结果总应该该与一个标准准相一致。一一个能产生理理想测量结果果的测量系统统，应具有零零方差、零偏偏倚和对所测测的任何产品品错误分类为为零概率的统统计特性。遗遗憾的是，具具有这样理想想统计特性的的测量系统几几乎不存在，因因此过程管理理者必须采用用具有不太理理想统计特性性的测量系统统。一个测量量系统的质量量经常仅用其其多次测量数数据的统计特特性来确定。其其它特性，如如成本，使用用的容易程度度等对一个测测量系统总体体理想性的贡贡献也很重要要。但是，确确定一个测量量系统质量的的正是

20、其产生生数据的统计计特性。在某一用途中最最重要的统计计特性在另一一种用途中不不一定是最重重要的。例如如，对一个三三座标测量机机（CMM）的的某些应用，最最重要的统计计特性是“小”的偏倚和方方差。一个具具有这些特性性的CMM将将产生与证明明过的、可溯溯源的标准值值“很近”的测量结果果。从这样一一台机器上所所得到的数据据对分析一个个制造过程可可能是十分有有用的。但是是，不管其偏偏倚和方差多多么“小”，使用一台台CMM机的的测量系统可可能不能够用用于在好的或或坏的产品中中的分辨接收收工作，由于于测量系统中中其他要素带带来了其他变变差源。管理者有责任识识别对数据的的最终使用最最重要的统计计特性，也有有

21、责任确保用用那些特性作作为选择一个个测量系统的的基础。为了了完成这些，需需要有关统计计特性的可操操作的定义，以以及测量它们们的可接受的的方法。尽管管每一个测量量系统可能被被要求有不同同的统计特性性，但是一些些基本特性用用于定义“好的”测量系统。它它们包括：1） 足够的分分辨率和灵敏敏度。为了测测量的目的，相相对于过程变变差或规范控控制限，测量量的增量应该该很小。通常常所知的十进进位或10-1法则，表表明仪器的分分辨率应把公公差（过程变变差）分为十十份或更多。这这个规则是选选择量具期望望的实际最低低起点。2） 测量系统统应该是统计计受控制的。这这意味着在可可重复条件下下，测量系统统的变差只能能是

22、由于普通通原因而不是是特殊原因造造成。这可称称为统计稳定定性且最好由由图形法评价价。3） 对于产品品控制，测量量系统的变异异性与公差相相比必须小。依依据特性的公公差评价测量量系统。4） 对于过程程控制，测量量系统的变异异性应该显示示有效的分辨辨率并且与制制造过程变差差相比要小。根根据6过程变差和和/或来自MMSA研究的的总变差评价价测量系统。测量系统统计特特性可能随被被测项目的变变化而改变。如如果是这样，则则测量系统最最大的（最坏坏）变差应小小于过程变差差和规范控制制限两者中的的较小者。变差源与所有过程相似似，测量系统统受随机和系系统变差源影影响。这些变变差源由普通通原因和特殊殊原因造成。为为

23、了控制测量量系统变差：1） 识别潜在在的变差源2） 排除（可可能时）或监监控这些变差差源尽管特定的原因因将依据条件件，但一些典典型的变差源源是可以识别别的。有多种种不同的方法法可以对这些些变差源表述述和分类，如如因果图、故故障树图等，但但本指南将关关注的是测量量系统的主要要要素。这五个字母S.W.I.PP.E用来表表示归纳的测测量系统六个个基本要素以以确保达到要要求的目标。SS.W.I.P.E代表表标准、工件件、仪器、人人、程序和环环境。这可以以视为全部测测量系统的误误差模型。要求理解影响这这六个方面的的因素，由此此可以控制或或排除这些因因素。由于实际的变差差来源影响一一个特定的测测量系统，它

24、它对这个系统统来说是唯一一的，本图所所示可作为研研究测量系统统变差源的一一个思考的起起点。测量系统变变异异性的影响由于测量系统可可以受多种变变差源的影响响，因此相同同零件的重复复读数也不产产生相同或同同样的结果。读读数之间 不不相同是由于于普通和特殊殊原因造成的的。不同的变差源对对测量系统的的影响应经过过短期和长期期评估。测量量系统的能力力是短期时间间的测量系统统（随机）误误差。它是由由线性、一致致性、重复性性和再现性误误差合成定量量的。测量系系统的性能，如如同过程性能能，是所有变变差源随时间间的影响。这这是通过确定定我 的过程程是否统计受受控（如，稳稳定并且一致致；变差仅由由普通原因造造成）

25、，对准准目标（无偏偏倚），且在在预期结果的的范围有可接接受的变差（量量具重复性和和再现性（GGRR）来来完成的。这这为测量系统统能力增加稳稳定性和一致致性。由于测量系统的的输出值用于于做了关于产产品和过程的的决定，所有有变差源和累累积影响通常常称为测量系系统误差，或或有时称为“误差”。对决策的影响测量了一个零件件后可采取的的活动之一是是确定零件的的状态。在历历史上，它应应该确定零件件是否可接受受（在公差内内）或不可接接受（在公差差外）。另外外一种通常作作法是把零件件进行规定的的分类（如，活活塞尺寸）。在下面讨论中，作作为例子，使使用两种分类类条件：在分分差外（“坏”）和在公差差内（“好”）。对

26、其他他分类活动没没有限制讨论论应用。进一步的分类可可能是可返工工的、可挽救救的或报废的的。在产品控控制原理下，这这样的分类活活动是测量零零件的主要原原因。但是，在在过程控制原原理下，兴趣趣的焦点是零零件变差是由由过程中的普普通原因还是是特殊原因造造成的。下一节讨论测量量误差在产品品决策上的影影响。后面的的章节讨论测测量误差对过过程决定的影影响。对产品决策的影影响为了更好地理解解测量系统误误差对产品决决策的影响，要要考虑单个零零件重复读数数所有变差由由量具的重复复性和再现性性影响。那就就是测量过程程是统计受控控的并且是零零偏倚的。不论上面测量的的零件分布与与规范控制限限是否有交叉叉，有时也会会做

27、出错误的的决定。例如如，一个好的的零件有时会会被判为“坏”的（型错误，生生产者风险或或误发警报），如如果：一个坏的零件有有时会被判为为“好”的（型错误，消消费者风险或或漏发警报），如如果：相对于公差，对对零件做出错错误决定的潜潜在因素只在在测量系统误误差与公差交交叉时存在。下下面给出三个个区分的区域域，此处， 坏零件总是是称为坏的 可能做出潜潜在的错误决决定 好零件总是是称为好的对于产品状况，目目标是最大限限度地做出正正确决定，有有两种选择：1） 改进生产产过程：减少少过程的变差差，没有零件件产生在区域。2） 改进测量量系统：减少少测量系统误误差从而减小小区域的面积积，因此生产产的所有零件件将

28、在区域，这样样就可最小限限度地降低做做出错误决定定的风险。上述讨论假定测测量过程是统统计受控并且且是对准目标标。如果有一一种假定被违违反，那么通通过任何观测测值做出正确确决策的把握握就不大。对过程决策的影影响对于过程控制，需需要确定以下下要求： 统计控制 对准目标 可接受的变变异性在前一节中已作作了解释，测测量误差可引引起对产品产产生不正确的的决策。对过过程决策的影影响如下： 把普通原因因报告为特殊殊原因 把特殊原因因报告为普通通原因测量系统变异性性可能影响过过程的稳定性性、目标以及及变差的决定定。实际和观观测的过程变变差之间的基基本关系是：此处，=观测过过程方差，=实际过程方方差，=测量量系

29、统方差，能能力指数Cpp定义为这可以用上面的的等式替代而而得到观测过过程和实际过过程指数之间间的关系：假定测量系统统统计受控而且且对准目标，实实际过程Cpp可以与观测测Cp用图型型法比较。因此，观测的过过程能力是实实际过程能力力加上测量过过程造成的变变差的合成。为为了达到规定定的过程能力力目标需要测测量变差因子子分解。例如，如果测量量系统Cp指指数是2，为为了计算的（观观测）指数为为1.33，实实际过程需要要Cp大于或或等于1.779。如果测测量系统Cpp本身是1.33，最终终结果也要求求是1.333，那么过程程必须完全没没有变差这显然是一一个不可能的的条件。新过程的接受当有一个新过程程，如机

30、加工工、制造、冲冲压、材料处处理、热处理理，或采购总总成时，作为为采购活动的的一部分，经经常要完成一一系列步骤。这这通常包括在在供应商处对对设备的研究究以及随后在在顾客处对设设备的研究。如果在任何一方方使用的测量量系统与正常常情况下使用用的测量系统统不一致，那那么就会发生生混乱。最通通常的情况包包括使用不同同的仪器，在在供应商一方方使用的比生生产用的（量量具）分辨率率高。例如，在在采购时用一一个三坐标测测量机测量零零件，但在生生产中用一个个高度量具。在在采购时用电电子天平或实实验室机械天天平测量（称称重），但在在生产中用简简单的机械天天平。在采购时使用的的（高等级）测测量系统的GGRR为100

31、%且实际过过程Cp为22.0的情况况下，在采购购进观测过程程Cp将为11.96。这一过程是在生生产中用生产产量具研究时时，将会观测测到更大的变变差（如，较较小的Cp）。例例如，如果生生产量具的GGRR为300%且实际过过程Cp仍是是2.0，那那么观测的过过程Cp为11.71。最坏的假想情况况是如果生产产用量具不具具备资格却被被使用了。如如果测量系统统的GRR实实际为60%（但不知道道这个事实），那那么观测的CCp将是1.20。观测测Cp1.996与1.220之间的差差异是由于不不同的测量系系统造成的。没没有这个知识识，就可能会会白花费努力力来看新过程程发生什么错错误。过程作业准备/控制（漏斗斗

32、试验）通常生产操作是是在一天的开开始时使用单单个零件来检检验过程是否否对准目标。如如果测量的零零件在目标外外，就调整过过程。然后，在在一些情况下下测量另一个个零件并且可可能再次调整整过程。戴明明博士把这种种类型的测量量和做决策称称为干预。有一个零件的精精密金属涂层层的重量控制制目标为5.00克的情情况。假设从从用于确定重重要的天平得得到的结果在在0.20克克变化，但由由于从来没有有进行测量系系统分析，所所以对这一点点不了解。操操作指导书要要求操作者以以一个样件为为基础在作业业准备时及每每小时对重量量进行验证。如如果重要在此此期间超过44.90-55.10克，操操作者再次设设定过程。作业准备时，

33、假假设过程运行行为4.955克，但由于于测量误差操操作者观测为为4.85克克。根据指导导书操作者谋谋略向上调整整过程0.115克。为了了对准目标，现现在过程运行行为5.100克。当操作作者这次检查查作业准备时时，观测到55.08克，因因此允许过程程运行。过程程的过度调整整会增加变差差并会持续影影响。这是戴明博士用用于描述干预预影响的漏斗斗试验的一个个示例。测量量误差只是把把这些问题复复杂化。漏斗试验的四项项规则是：规则1：除非过过程不稳定，否否则不作调整整或不采取行行动。规则2：在上次次进行测量的的相反方向以以等量调整过过程。规则3：对准目目标重新设定定过程。然后后在目标的相相反方向以等等量调

34、整过程程。规则4：调整过过程至上次测测量点。精密金属涂层过过程的作业准准备指导书规规则3的示例例。规则2、33和4增加了了更多的变差差。规则1是是产生最小变变差的最佳选选择。其它漏斗试验的的示例是： 基于任意限限制的量具重重新校准一如如，限制没有有反映测量系系统的变异性性。（规则33） 在没有任何何更改的指示示或历史的记记录（特殊原原因）情况下下，使用任意意数值重新控控制过程控制制测量系统。（规规则3） 以上次生产产的零件为基基础自动补偿偿调整过程。（规规则2） 在职培训方方面，工作AA培训工作BB，后来工作作B又培训CC没有标准培培训材料。类类似于“邮局”游戏。（规规则4）。 测量零件，发发

35、现在目标之之外，但画在在控制图表上上过程显示稳稳定因此，没没有采取行动动。（规则11）。第一章第三三节测量战略和策划划引 言在设计和采购测测量仪器或系系统之前策划划是关键的。在在策划阶段做做出的许多决决定可以影响响测量设备的的方向和选择择。目的是什什么？测量结结果如何使用用？策划阶段段将确定过程程并对如何很很好地运行测测量过程并能能减少将来可可能出现的问问题和测量误误差有重要的的影响。有些情况下，由由于被测量零零件包括风险险或因为测量量装置的成本本和复杂性，（OOEM）顾客客可能使用AAPQP过程程和小组决定定供应商的测测量战略。并不是所有产品品和过程特性性都需要测量量系统，而是是哪些产品和和

36、过程的研究究属于详细检检查这种类型型。得意的标标准测量工具具，如千分尺尺、卡尺可能能不需要这样样深度的战略略和计划。一一个基本的经经验准则是被被测量的零件件或子系统的的特性是否已已在控制计划划中识别或该该特性在确定定产品或过程程是否可接受受时是重要的的。另外的指指南是对特定定尺寸赋予的的公差水平。常常识是任何情情况下的指导导。复杂性测量系统的类型型、复杂性和和目的可以推推动不同水平平的项目管理理、战略的策策划、测量系系统分析或其其他测量选择择、评价和控控制的特殊考考虑。简单的的测量工具和和装置（例如如，天平、卷卷尺、固定限限制或计数型型量具）可能能不要复杂或或关键的测量量系统（例如如，标准或基

37、基准，CMMM，试验台，自自动在线测量量，等）要求求的管理水平平、计划或分分析。根据给给定的产品或或过程条件，任任何测量系统统可能需要或或多或少的战战略策划和检检查。做出适适当水平的决决策将留给由由测量过程和和顾客委派的的APQP小小组。以下许许多活动包括括的或实施的的实际程度应应由特别的测测量系统推动动，并且考虑虑量具控制和和校准系统的的支持，以及及对过程的深深刻理解及常常识。确定测量过程的的目的第一步是确定测测量的目的和和如何利用测测量。在测量量过程开发的的早期组织横横向协调小组组完成这项任任务很关键。与与审核、过程程控制、产品品和过程开发发及“测量寿命周周期”的分析相关关的事宜要特特殊考

38、虑。测量寿命周期测量寿命周期概概念表达当一一个人研究和和改进过程时时，测量方法法会随着时间间改变的信心心。例如，测测量可能开始始于一个产品品特性以确立立过程的稳定定性和能力。这这可以对直接接影响零件特特性的关键过过程控制特性性有一个很好好的了解。对对零件特性的的信息依靠减减少，抽样计计划的减少意意味着这种理理解（每小时时5件至每班班1件）。同同样，测量方方法可以从CCMM测量变变为计数型测测量的某些形形式。最终发发现可能要求求对很少的零零件进行监控控，只要过程程被维护或者者是进行测量量和监控维护护与加工，就就是需要的全全部。测量水水平依赖对过过程理解的水水平。大多数的测量和和监控可能最最终在进

39、货材材料供应商结结束。相同的的测量，针对对相同的特性性，在过程的的相同领域，经经过很长的时时间，是缺少少研究或者是是一个停滞的的测量过程的的证据。测量过程设计选选择的准则在采购测量系统统之前，应制制定测量过程程的详细工程程概念。利用用上述研究的的目的，横向向协调小组中中将通过设计计制定测量系系统的计划和和概念。下面面是一些指南南：小组需要评价子子系统或零件件的设计并识识别重要特性性。这些是以以顾客要求和和子系统或零零件对整个系系统的功能性性为基础的。如如果重要的尺尺寸已经识别别，评估测量量这些特性的的能力。例如如，如果塑料料注射模具成成型零件的重重要特性在模模具分型线，尺尺寸的检查会会很难并且

40、测测量变差会比比较高。与这睦相近的获获得信息方法法是利用潜在在失效模式分分析（FMEEA）过程对对量具设计风风险区域进行行分析，从对对零件的测量量能力到功能能量个（设计计和过程FMMEA）。这这有助于维护护和校准计划划的制定。制定流程图用来来显示零件总总成或子系统统的制造关键键过程步骤。在在过程的每一一步确定关键键的输入和输输出。这将对对在过程位置置受影响的测测量仪器的标标准和要求的的制定有帮助助。测量计划划、测量类型型清单都出自自这一研究。对于复杂的测量量系统，流程程图由测量过过程组成。包包括被测量的的零件或子系系统的交付、测测量本身和返返回到过程的的零件或子系系统。下一个方法是在在团队进行

41、头头脑风暴，为为每个测量制制定要求的通通用准则。一一个简单的方方法是使用因因果图。与测量策划相关关要考虑的几几个附加问题题： 谁应该包括括在“需要”分析中？流流程图和最初初的讨论将有有助于确定关关键人员。 为什么进行行测量并且如如何使用？数数据用于控制制、分类、资资格判定吗？将使用的测测量方式可以以改变测量系系统的灵敏度度水平。 要求的灵敏敏度水平是什什么？产品规规范是什么？期望的过程程变异是什么么？需要量具具检测的零件件间的差异是是怎样的？ 量具所提供供的信息类型型是什么（例例如，手册操作维护护等），要求求的操作员的的基本技能是是什么？谁进进行培训？ 测量怎样进进行？手动，在在传送带上，在在

42、线下，自动动的，等等？零件定位和和固定可能是是变差源？接接触或不接触触？ 测量怎样校校准？与其它它测量过程比比较吗？谁将将对校准标准准负责？ 何时、何地地进行测量？零件是干净净的，有油，热热的？记住用数据来评评定测量过程程的一般假设设，比起以错错误信息和对对外界问题不不健全的系统统为基础做决决策更好，安安全且能在外外界收集数据据。研究不同测量方方法在购买新设备之之前应研究当当前的测量方方法。已经证证实的测量方方法可以提供供更可靠的操操作。如可能能，使用已有有证实追溯记记录的测量设设备。开发和设计概念念及建议开发和设计概念念请参见第一一章第四节“测量系统开开发建议部分分的检查表”。在测量设备制造

43、造过程和制造造以后以及测测量过程（方方法、培训、文文件化等）开开发过程和开开发以后，应应进行试验研研究和数据收收集。这些研研究和数据将将用于了解这这一测量过程程，以便对这这一过程和将将来的过程进进行改进。第一章第四四节测量资源开发引 言本节阐述了测量量过程寿命的的报价/采购购的时间框架架。已构成了了关于制定测测量过程报价价文件包过程程，获得文件件包的反应、项项目的判定、完完成最终设计计、开发测量量过程，以及及与建立的生生产过程相结结合的测量过过程的完整的的讨论。强烈烈建议在没有有完全阅读和和理解对测量量过程的讨论论的情况下不不要使用本章章。为了从测测量过程获得得最大的利益益，用作为具具有输入和

44、输输出的过程研研究并表述它它。本章是由集体智智慧编写的。它它不是买方或或采购代表的的职业描述。这这里所描述的的活动要求团团队成功地克克服困难并且且在产品质量量先期策划（AAPQP）组组的总体框架架下管理。这这样可以在不不同的力队功功能之间形成成良好z的相互作用用来自于策策划过程的概概念在量具供供应商最后设设计到达前可可能会被修改改，以满足测测量系统要求求。通常，“采购”过程是在一一个已知的项项目下，由顾顾客和供应商商之间的正式式交流开始的的。坦率的效效率对项目成成功至关重要要，因为在这这一阶段将进进行对未来有有效的顾客/供应商关系系必要的基础础工作，采购购过程是从顾顾客项目赣的的正式说明报价要

45、求求（RFQ），供供应商满足这这一意向（报报价）的建议议的正式说明明开始的。顾顾客和供应商商应完全理解解项目要求，什什么是可交付付的方法，以以此双方都可可以成功。理理解来自双方方之间准确及及时的交流。一旦双方对未来来项目的概念念达成一致并并且顾客和供供应商的关系系已经确立，可可以开始着手手进行详细设设计、测量系系统的制造及及开发活动。在在这时顾客和和供应商之间间的交流特别别重要。由于于对要进行的的概念批准可可能有几种水水平需进行，有有可能的环境境变化及团队队成员变化的的潜在因素，测测量过程项目目可能会摇摆摆甚至抢购。如如果保持经常常、详细的交交流通讯在顾顾客和供应产产之间的文件件记录，双方方为

46、保持交流流安排正式的的职责（个人人），将会降降低这种风险险。这一活动动的理想讨论论和形式是AAPQP过程程。在测量过程已经经被概念化地地设计后，围围绕该过程/系统的采购购活动可以开开始了。理想地，当前流流行使用几何何尺寸和公差差（GB&T），贯穿穿制造过程和和测量系统的的基准需要协协调（如同样样的），这一一需要应在AAPQP过程程的非常早期期建立。根据据具体的组织织特点，最初初的职责是属属于产品设计计工程师、尺尺寸控制等。当当基准计划与与整个制造过过程不匹配，特特别是测量系系统，可能测测量错误的事事项，有配合合问题等，导导致对制造过过程的无效控控制。有时当基准计划划用于最后的的总成不能与与用于

47、子部件件制造过程相相匹配。当出出现这种情况况，可在APPQP过程中中尽可能早地地建立基准，以以便所有团队队的成员了解解可能出现的的困难和矛盾盾，并有机会会去克服。在在这一过程期期间，需要研研究不同的基基准系统用于于了解这些差差异的影响。某些零件特性可可能产生比其其它零件多的的问题，例如如，凸轮轴中中心，其它圆圆的、圆筒状状的或管状特特性。例如，凸凸轮轴必须在在中心上制造造，但其重要要的产品特性性在其凸轮。制制造可能需要要一种方法或或基准计划，而而最终产品测测量却需要另另一种计划。先决条件和假设设在讨论量具供应应商的开发之之前，应假设设“正确的”的工程产品品设计（GBB&T）和“正确的”过程设计

48、（在在过程的适当当时间和位置置允许测量）已已经解决。无无论如何不能能减少在APPQP过程的的早期适当的的团队成员考考虑这些事项项。假设量具供应商商参与APQQP过程，小小组法。量具具供应商将对对全部生产过过程和产品使使用做出一个个清楚的评价价，因此他的的角色不仅被被他而且被小小组其他人所所了解（制造造、质量、工工程等）。根据特别的程序序/项目或其其它限制，在在一些活动中中或活动的顺顺序可能会有有一些重叠。例例如，APQQP小组没有有很多来自量量具来源的输输入可以研究究出一定的量量具概念。其其它概念可能能需要量个来来源的专门技技术。这可以以由测量系统统的复杂性以以及小组视为为有意义的决决策来推动

49、。量具来源选择过过程（制定报报价文件包）详细的工程概念念在测量系统要求求的报价文件件包可以提供供给潜在的供供应商作为其其正式提出建建议之前，需需要研究测量量过程详细的的工程概念。将将组成小组，由由小组对测量量过程维护和和持续改进负负责，并直接接负责研究详详细的概念。这这可以作为AAPQP小组组的一部分。为为了更好地研研究这一概念念，需要回答答几个问题。小组可以研究不不同的问题用用于帮助决定定设计测量过过程应遵循的的方向和路径径。某些方向向和路径可以以由产品设计计指示或强烈烈影响。当研研究这睦详细细概念时，需需要由小组提提出的可能问问题的多种示示例可在本节节最后的“测量系统研研究检查表建建议要素

50、”中找到。顾客总是过份依依赖供应商的的方案。在顾顾客要求供应应商对过程问问题提出建议议方案之前，过过程的基础和和意图应由掌掌握过程的小小组完全理解解和预料。那那时，只有那那时过程才能能被正确使用用、支持和改改进。预防性维护的考考虑预防性维护应该该安排什么活活动（例如，润润滑，振动分分析，传感器器的完整性，零零件更换等）？这些活动大大部分依赖于于测量系统、设设备或工具的的复杂性。简简单的量具可可能只要求定定期检查，然然而复杂的系系统需要持续续进行详细的的统计分析和和工程师小组组进行预见性性的维护。策划预防性维护护活动应与测测量过程策划划的启动相一一致。许多活活动，例如每每天排干空气气滤清器，在在

51、设计规定的的操作时间后后润滑轴承等等，可在测量量系统完全建建立、研究和和实施之前策策划。事实上上这是更可取取的并改进先先进的测量策策划和降低成成本。与这些些活动相关的的数据收集方方法和维护建建议可从原始始制造商，或或工厂工程、制制造和质量人人员的研究获获得。在实施施测量过程之之后和在使用用中，适合测测量过程功能能的数据需要要随时间收集集并画图。可可以实施简单单的分析方法法（链图、趋趋势分析）用用以确定系统统的稳定性。最最终，根据系系统稳定性显显示判断，可可相应安排预预防性维护程程序。以时间间连续信息为为基础，在稳稳定的系统上上进行预防性性维护将比在在传统技术上上进行的预防防性维护浪费费少。规范

52、在设计和制造过过程中规范对对顾客和供应应商均可作为为指南。这些些指南起到交交流可接受的的标准作用。可可接受的标准准可以分为两两类： 设计标准 制造标准依据谁为项目付付费设计标准准的形式可以以有差异。成成本问题可能能影响形式。通通常，有足够够的文件化的的详细设计是是一个好主意意，设计可以以由任何有资资格的设计者者进行或修改改到最初的意意图但是，这这个决定可由由成本和重要要程度驱动。最最终设计要求求的格式可以以是CAD或或硬拷贝工程程图样。它可可以包括从OOEM、SAAE、ASTTM或其它组组织标准中选选择的工程标标准，量具供供应商必须可可得到最新的的版本并了解解这些标准。OOEM可以要要求不论在

53、设设计或制造阶阶段使用特别别的标准，甚甚至在测量系系统发放使用用之前可以要要求正式批准准。设计标准将使设设计者向制造造者详述交流流方法（CAAD例如，CAATIA，UUnigraaphicss、IGESS、harddcopy等等）的方法。对对于更复杂的的测量系统还还应包括性能能标准。制造标准将包括括测量系统制制造所必须的的公差。制造造公差应以用用于生产量具具或量具零件件的过程的能能力的合成为为基础。制造造公差不应该该仅仅是产品品公差的已知知百分比。如果需要夹具或或系统的复制制品，正确的的策划和标准准化可以导致致互换性和柔柔性。标准化零件或分分总成的使用用也可导致互互换性、柔性性，降低成本本，总

54、体上减减少长期测量量误差。评估报价接到报价时，小小组应集合以以对报价进行行评审并评价价它们。固定定的项目包括括： 符合基本要要求吗？ 有超过标准准的问题吗？ 供应商展示示了一种例外外情况？为什什么？（例外的情况可可以是价格或或交付明显的的不一致没有必要作作为消极因素素而打折扣一个供应应商可能发现现一项内容而而其他供应商商却忽视了） 概念促进了了简易性和可可维修性？可交付的文件当获得测量过程程时，文件化化有时被忽视视。成功项目目文件化的重重要性经常被被误解。在文文件化背后的的通常策略是是在测量过程程硬件交付时时提供一套最最初的机械和和电气设计（CCAD或硬拷拷贝图样）。这这样可以满足足最初的实施

55、施要求，但是是这种文件对对于规定的潜潜在磨损点，建建议可能出现现问题区域或或描述怎样使使用过程是没没有用处的。因因此，任何过过程所要求的的文件应包括括超过测量设设备总成及详详细图样。任何系统有效的的文件就如同同旅行中一张张好地图，有有着同样的目目的。例如，它它将建议使用用者怎样能从从一点到另一一点（用户说说明书或量具具说明书）。如如果主要路径径堵塞或关闭闭，它可以向向使用者提供供可能的替代代路径达到理理想的目的地地（发现并修修理故障指南南或诊断树）。一个完整的文件件包可能包括括： 一套可复制制的总成和详详细的机械图图（CAD或或硬拷贝）（包包括任何需要要的标准）。 一套可复制制的电器配线线、原

56、理和软软件。 经常使用或或易损项目/细节的建议议备件清单。清清单应该包括括需一定提前前期才能获得得的项目。 带有机器图图的维修手册册规定了正确确装配和拆解解机器零件的的方法与步骤骤。 手册规定的的作业准备、操操作和机器运运输要求的有有用要求（例例如，安放轴轴承数）。 校准说明 诊断树和发发现修理故障障指南 认证报告（适适当时可追溯溯到NISTT） 校准指导书书 技术支持人人员、系统操操作员和维护护人员可以使使用的用户手手册。当提出报价文件件包时，上述述清单可以作作为检查表使使用；但是没没有必要包括括一切。这里的中心思想想是交流。由由于文件是交交流和形式，小小组和其它人人员在制定测测量过程文件件

57、包的每个层层次都应该参参与。在供应商处的资资格适用时，在测量量系统供应商商装运之前，应应对量具或测测量系统进行行全面的尺寸寸检验和功能能测试。显然然，被选定的的供应商在现现场必须有合合格的测量设设备和人员来来完成此项工工作。如果不不是这样，必必须预先安排排在外部独立立的有资格的的实验室进行行这些工作。这这些尺寸检验验和/或测试试的结果应与与顾客设计和和制造标准一一致，并且应应全部形成文文件并可供顾顾客评审。成功的尺寸检验验后，供应商商应进行初始始的但却是正正式的测量系系统分析。这这再次预先要要求供应商有有人员、知识识和经验来完完成适当的分分析。顾客应应该预告确定定供应商（或或许是OEMM）此时

58、需要要什么类型的的分析并且知知道供应商所所需要的任何何指南。一些些需要讨论、商商议或一般协协议的事项是是： 初始MSAA研究的目标标： 量具重复性性（GR）与与重复性和再再现性（GRRR）的对比比 偏倚和/或或线性的评估估 顾客测量的的目的的评估估 研究中的零零件数、试验验次数和操作作者人数 可接受标准准 使用供应商商人员与顾客客提供人员的的对比 必要的人员员培训 他们有资格格吗？ 他们理解意意图吗？ 可能使用什什么软件？此时在这一点上上得到什么结结果，都应该该认识到这些些仅是最初的的，对结果的的可接受性判判断可能是需需要的。装 运检查表 设备什么时时候装运？ 怎样装运？ 谁从卡车或或机动轨道

59、上上搬运设备？ 需要保险吗吗？ 文件与硬件件一起装运吗吗？ 顾客有正确确的设备把硬硬件卸下来吗吗？ 装运前系统统存放在什么么地方？ 执行前系统统存放在什么么地方？ 装运文件完完成了吗？是是否很容易让让装卸人员、运运输人员、卸卸货人员和安安装人员了解解？在顾客处的资格格通常，装运前在在供应商处为为使用测量系系统有资格所所做的一切应应在完成交付付后在顾客处处以某种方式式重复。由于于这是以预期期的环境来研研究测量系统统第一次真正正的机会，此此处使用的接接受标准和分分析方法应认认真考虑。注注意所有各方方所涉及的零零件的细节对对于测量系统统最后的成功功和其产生的的数据使用都都是极为重要要的。收到测量系统

60、后后，在开始测测量分析之前前，测量系统统应进行全尺尺寸检验以确确认它是否符符合制造要求求/标准。这这次全尺寸检检查的范围可可以根据装运运前供应商对对测量系统进进行的早期全全尺寸检查工工作和对由供供应商进行的的全尺寸检查查结果质量的的信任以及没没有潜在装运运损坏平衡。比比较装运前和和装运后的结结果时，应意意识到由于测测量系统的差差异可能会在在测量时有一一些差异。文件交付下面是要求的信信息，至少用用于帮助任何何系统的实施施和启动：（这这些信息在交交付前应交给给顾客）。 如果小组需需要，CADD或硬拷贝图图 适用时，系系统的过程流流程图 用户手册 维护/服务务手册 备件清单 发现修理故故障指南 校准