测量系统分析系统MSA

1、测量系统分析1课程内容容基础术语语说明测量过程程测量系统统变异性性的影响响对决策、产品、过程的的影响测量战略略和策划划量具来源源选择过过程测量系统统开发检检查表的的建议要要素测量问题题测量不确确定度和和MSA选择制定定试验程程序测量系统统研究准准备2课程内容容计量型分分析稳定性分分析偏倚分析析偏倚分析析控制制图法线性指南南确定重复复性和再再现性的的指南计数型分分析风险分析析法解析法复杂或非非重复的的测量系系统的实实践通过多次读数减少少变差3术语首先我们们必须先先充份的的了解各各项MSA的术术语，如如此才能能充份的的体认到到各项的的要求。4准确度观测值和和可接受受的基准准值之间间同意的的接近程程

2、度。5方差分析析一种经常常用于试试验设计计(DOE)中中统计方方法(ANOVA)，用于分分析多组组的计量量型数据据以便比比较方法法和分析析变异源源。6可视分辨辨率测量仪器器最小增增量的大大小叫可可视分辨辨率。该该数值通通常以文文字形式式(如广广告中)来划分分测量仪仪器的分分级。数数据的分分级可通通过把该该增量的的大小划划分为预预期的过程分分布范围围(6)来确定。注：显示示或报告告的位数数不一定定表示仪仪器的分分办率。例如，零件的的测量值值为29.075,29.080,29.095等，记记录为5位数。然而，该仪器器的分辨辨率为0.005而不不是0.001。7评价人变变差在一个稳稳定环境境中应用用

3、相同的的测量仪仪器和方方法，不不同评价价人(操操作者)对相同同零件(被测体体)的测测量平均均值之间间的变差差。评价价人变差差(AV)是一种由由于操作作者使用用相同测测量系统统的技巧巧和技能能产生的的差别造造成的普普通原因因测量系系统变差差(误差差源)。评价人人变差通通常被假假定为与与测量系系统有关关的”再再现性误误差”，但这并并不总是是正确的的(见再再现性)。8偏倚测量的观观测平均均值(在在可重复复性条件件下的一一组试验验)和基基准值之之间的差差值。传传统上称称为准确确度。偏偏倚是在在测量系系统操作作范围内内对一个个点的评评值和表表达。9校准在规定的的条件下下，建立立测量装装置和已已知基准准值

4、和不不确定度度的可溯溯源标准准之间的的关系的的一组操操作。校校准可能能也包括括通过调调整被比比较测量量装置的的准确度度差异而而进行的的探测、相关性性、报告告或消除除的步骤骤。10校准周期期两次校准准间的规规定时间间总量或或一组条条件，在在此期间间，测量量装置的的校准参参数被认认定为有有效的。11能力以测量系系统短期期评定为为基础的的一种测测量误差差的合成成变差(随机的的和系统统的)估估计。12置信区间间期望包括括一个参参数的真真值的值值的范围围(在希希望的概概率情况况下叫置置信水平平)。13控制图一种按时时间顺序序以样本本测量为为基础的的过程特特性图形形，(这这种图形形)用于于显示过过程行为为

5、，识别别过程差差的形式式，评价价稳定性性并指示示过程方方向。14数据一组条件件下观察察结果的的集合，既可以以是连续续的(一一个量值值和测量量单位)又可以以是离散散的(属属性数据据或计数数数据如如成功失败、好坏坏、过不通过过等统计计数据)。15设计的试试验一种包含含一系列列试验统统计分析析的有计计划的研研究，在在试验中中，有目目的地改改变过程程因子并并观察结结果，以以便确定定过程变变量之间间的联系系并改进进过程。16分辨力(别名)又称最最小可读读单位，分辨力力是测量量分辨率率、刻度度限值或或测量装装置和标标准的最最小可探探测单位位。它是是量具设设计的一一个固有有特性，并作为为测量或或分级的的单位

6、被被报告。数据分分级数通通常称为为”分辨辨力比率率”，因因为它描描述了给给定的观观察过程程变差能能可靠地地划分为为多少级级。17明显的数数据分级级能通过测测量系统统有效分分辨率和和特定应应用下被被观察过过程的零零件变差差可靠地地区分开开的数据据分级或或分类，见ndc。18有效分辨辨率考虑整个个测量系系统变差差时的数数据分级级大小叫叫有效辨辨率。基基于测量量系统变变差的置置信区间间长度来来确定该该等级的的大小。通过把把该数据据大小划划分为预预期的过过程分布布范围能能确定数数据分级级数ndc。对对于有效效分辨率率，该ndc的的标准(在97%置信信水平)估计为为1.41(PV/GRR)。19F比在选

7、定的的置信水水平上，用于评评估随机机发生概概率的一一系列数数据的组组间均方方误差与与组内均均方误差差之间的的数学比比率的统统计表达达。20量具R&R一个测量量系统的的重复性性和再现现性的合合成变差差的估计计。GRR变差差等于系系统内和和系统间间变差之之和。21直方图分组数据据的频率率的一种种图形表表示(条条形图)，用来来提供数数据分布布的直观观评价。22受控只表现出出随机、普通原原因变差差的过程程的状态态(与无无序、可可指定的的或特殊殊原因变变差相反反)。只只有随机机变差的的过程操操作是统统计稳定定的。23独立一个事件件或变量量的发生生对另一一个事件件或变量量发生的的概率没没有影响响。24独立

8、和相相同的分分布通常叫”IID”。一一组同质质的数据据，这些些数据相相互独立立并随机机分布于于一个普普通分布布之中。25交互作用用源于两个个或多个个重要变变量的合合成影响响或结果果，评价价人和零零件之间间具有不不可附加加性。评评价人差差别依赖赖于被测测零件。26线性测量系统统预期操操作范围围内偏倚倚误差值值的差别别。换句句话说，线性表表示操作作范围内内多个和和独立的的偏倚误误差值的的相关性性。27长期能力力对某个过过程长时时间内表表现的子子组内变变差的统统计量度度。它不不同于性性能，因因为它不不包括子子组间的的变差。28被测体在规定条条件下被被测量的的特殊数数量或对对象，对对于测量量应用一一个

9、定义义的系列列规范。29测量系统统用于量化化一个测测量单位位或确定定被测特特性性质质的仪器器或量具具、标准准、操作作、方法法、夹具具、软件件、人员员、环境境、和条条件的集集合；用用来获获得测量量的整个个过程。30测量系统统误差用于量具具偏倚、重复性性、再现现性、稳稳定性和和线性产产生的合合成变差差。31计量学测量的科科学。32NDC分级数1.41(PV/GRR)33不可重复复性由于被测测体的动动态性质质决定的的对相同同样本或或部件重重复测量量的不可可能性。34不受控表现出混混乱、可可指定的的或特殊殊原因变变差的过过程的状状态。不不受控的的过程即即统计不不稳定。35零件变差差与测量系系统分析析有

10、关，对一个个稳定过过程零件件变差(PV)代表预预期的不不同零件件和不同同时间的的变差。36性能以测量系系统长期期评价为为基础的的测量误误差(容容量、范范围和时时间)的的分辨力力、敏感感性和重重复性的的净效果果。在一一些组织织中，精精密度和和重复性性具有互互换性。事实上上，精密密度最经经常用于于描述测测量范围围内的预预期重复复测量变变差，这这个范围围可以是是容量和和时间。通常建建议使用用此术语语”精度度”更具具有描述述性的分分术语。37概率以已收集集数据的的特定分分布为基基础，描描述特定定事件发发生机会会的一种种估计(用比例例或分数数)。概概率估计计值范围围从0(不可能能事件)到1(必然事事件)

11、。一组条条件或原原因共同同作用产产生某种种结果。38过程控制制一种运行行状态，将测量量目的和和决定准准则应用用于实时时生产以以评估过过程稳定定性和测测量体或或评估自自然过程程变差的的性质。测量结结果显示示过程或或者是稳稳定和”受控”，或者者是”不不受控”。39产品控制制一种运行行状态，将测量量目的和和决定准准则应用用于评价价特性符符合某规规范。测测量结果果显示过过程或者者是”在在公差内内”或者者是”在在公差外外”。40基准值被承认的的一个被被测体的数值值，作为为一致同意意的用于进进行比较较的基准准或标准准样本。一个基于于科学原原理的理理论值或或确定值值。一个基于于某国家家或国际际组织的的指定值

12、值。一个基于于科学或或工程组组织主持持的合作作试验工工作产生生的一致致同意值值。对于具体体用途，采用接接受的参参考方法法获得一一个同意意值。该值包含含特定数数量的定定义，并并为其它它已知目目的自然然被接受受，有时时是按惯惯例被接接受。41基准值注：与基基准值同同义使用用的其它它术语已接受的的基准值值已接受值值惯用值惯用真供供指定值最佳估计计值标准值标准测量量42回归分析析两个或多多个变量量之间关关系的统统计研究究。确定定两个或或多个变变量间数数学关系系的一种种计算。43重复性在确定的的测量条条件下，来源于于连续试试验的普普通原因因随机变变差。通通差指设设备变差差(EV)，尽尽管这是是一个误误导

13、。当当测量条条件固定定和已定定义时，即确定定零件、仪器标标准、方方法、操操作者、环境和和假设条条件时，适合重重复性的的最佳术术语为系系统内变变差。除除了设备备内变差差，重复复性也包包括在特特定测量量误差模模型下条条件下的的所有内内部变差差。44可重复的的对相同样样件或部部件进行行重复测测量的能能力，被被测体或或测量环环境没有有明显的的物理变变化。45重复重复性(相同的的)条件件下的多多次实验验。46再现性测量过程程中由于于正常条条件改变变所产生生的测量量均值的的变差。一般来来说，它它被定义义为在一一个稳定定环境下下，应用用相同的的测量仪仪器和方方法，相相同零件件(被测测体)不不同评价价人(操操

14、作者)之间测测量值均均值的变变差。这这种情况况对受操操作者技技能影响响的手动动仪器常常常是正正确的，然而，对于操操作者不不是主要要变差源源的测量量过程(如自动动系统)则是不不正确的的。由于于这个原原因，再再现性指指的是测测量系统统之间和和测量条条件之间间的均值值变差。47分辨率可用作测测量分辨辨率或有有效分辨辨率。测测量系统统探测并并如实显显示被测测特性微微小变化化的能力力。48散点图数据X-Y坐标标图，用用于评估估两个变变量之间间的关系系。49敏感性导致一个个测量装装置产生生可探测测(可辨辨别)输输出信号号的最小小输入信信号。一一个仪器器应至少少和其分分辨力单单位同样样敏感。敏感性性是通过过

15、固有量量具的设设计与质质量、服服务期内内维护和和操作条条件确定定的。敏敏感性是是用测量量单位报报告的。50显著水平平被选择用用来测试试随机输输出概率率的一个个统计水水平，也也同风险险有关，表示为为风险，代代表一个个决定出出错的概概率。51稳定性既指测量量过程的的统计稳稳性又指指随时间间变化的的测量稳稳定性。两者对对测量系系统预期期用途都都是重要要的。统统计稳定定性包含含一个可可预测的的、潜在在的测量量过程，该过程程在普通通原因变变差(受受授)条条件下运运行。测测量稳定定性(别别名漂移移)代表表测量系系统在运运行周期期(时间间)内对对测量标标准或基基准的必必要的符符合程度度。52容差(公公差)为

16、了维持持配合、形式和和功能，与标准准值或公公称值相相比允许许的偏差差。53不确定度度同测量结结果有关关的一个个参数，代表数数值的分分散性。此数值值归结于于被测体体(VIM)是是合理的的。在给给定的置置信水平平内，对对一个测测量结果果的指定定范围描描述，限限值期望望包含真真实测量量结果。不确定定度是一一个测量量可靠性性的量化化表述。54单峰具有一种种模式的的一组邻邻近的数数据。55溯源性在商品和和服务贸贸易中溯溯源性是是一个重重要概念念，溯源源到相同同或相近近的标准准的测量量比那些些没有溯溯源性的的测量更更容易被被认同。这为减减少重新新试验、拒收好好的产品品、接收收坏的产产品提供供了帮助助。溯源

17、性在在ISO计量学学基本和和通用国国际术语语(VIM)中中的定义义是”测测量的特特性或标标准值，此标准准是规定定的基准准，通常常是国家家或国际际标准，通过全全部规定定了不确确度的不不间断的的比较链链相联系系。56溯源示例例国家标准引用标准工作标准生产量具夹量具千分尺CMM量块激光干涉涉仪引用量具具量块比测波长标准准干涉比测测器57真值测量过程程的目标标是零件件的”真真”值，希望任任何单独独读数都都尽可能能地接近近这一读读值(经经济地)。遗憾憾的是真真值永远远也不可可能知道道是肯定定的。然然而，通通过使用用一个基基于被很很好地规规定了特特性僺作作定义的的”基准准”值，使用较较高级别别分辨率率的测

18、量量系统的的结果，且可溯溯源到NIST，可以以使不确确定度减减小。因因为使用用基准作作为真值值的替代代，这些些术语通通常互换换使用。58理想的测测量系统统理想的测测量系统统在每次次使用时时，应只只产生“正确”的测量量结果。每次测测量结果果总应该该与一个个标准值值相符。一个能能产生理理想测量量结果的的测量系系统，应应具有零零方差、零偏倚倚和所测测的任何何产品错错误分类类为零概概率的统统计特性性。59IDEALMEASUREMENTSYSTEM真值真值60一致性一致性是是随时间间得到测测量变差差的区别别。它也也可以看看成重复复性随时时间的变变化。影响一致致性的因因素是变变差的特特殊原因因，如：零件

19、的温温度电子设备备的预热热要求设备的磨磨损61均匀性均匀性是是量具在在整个工工作量程程内变差差的区别别。它也也可被认认为是重重复性在在量程上上的均一一性(同同一性)。影响均匀匀性的因因素包括括：夹紧装置置对不同同定位只只接受较较小较较大尺寸寸。刻度的可可读性不不好读数视差差62测量不确确定度不确定度度是赋值值给测量量结果的的范围，在规定定的置信信水平内内描述为为预期包包含有真真测量结结果的范范围。测测量不确确定度通通常被描描述为一一个双向向量，不不确定度度是测量量可靠度度的定量量表达。这个概概念的一一个简单单的表达达是：真测量值值=观测测到的测测量(结结果)UU是一个被被测量对对象和测测量结果

20、果的”扩扩大不确确定度”术语。扩展不不确定度度是测量量过程中中合成标标准误差差Uc，或合成误误差的标标准偏差差(随机机的和系系统的)乘以一一个代表表所希望望的置信信范围中中的正态态分布的的分布系系数(K)。正态分布布经常在在测量系系统中用用作一个个原理性性的假设设。ISO/IEC确定了了足以代代表正态态分布的的95%的不确确定度的的分布系系数。通通常认为为K=2， U=KUc。63测量不确确定度合成标准准误差Uc包括了在在测量过过程中变变差的所所有重要要组成部部份。在在大多数数情况下下，按着着本手册册完成的的测量系系统分析析的方法法可以用用来定量量确定测测量不确确定度的的众多来来源。通通常，大

21、大多数重重要的误误差合成成部份可可用2性能定量量表示。其它重重要的误误差源根根据实际际测量的的情况来来采用这这些方法法。不确确定度的的描述必必须包括括识别所所有重要要误差和和允许被被重复测测量的足足够的范范围。一一些不确确定度描描述将通通过长期期、其它它短期、测量系系统误差差而产生生。然而而，简单单的表达达式被定定量表示示为：Uc2=2性能+2其它重要的是是要记住住测量不不确定度度在测量量时间上上测量值值可能变变化多少少的一个个简单估估计值。要考虑虑在测量量过程中中所有重重要的测测量变差差源加上上校准、基准、方法、环境及及其它没没有考虑虑到的因因素的重重要误差差。在许许多情况况下，这这个估计计

22、将使用用MSA和GRR法来定量量确定这这些重要要的标准准误差。定期重重复评价价与测量量过程有有关的不不确定度度以确保保持续保保持所预预计的准准确度是是适宜的的。64测量的不不确定度度和MSA测量不确确定度和和MSA(测量量系统分分析)的的主要区区别是：MSA的重点点是了解解测量过过程，确确定在测测量过程程中的误误差总量量，及评评估用于于生产和和过程控控制中的的测量系系统的充充份性。MSA促进了了解和改改进(减减少变差差)。不不确定度度是测量量值的一一个范围围，由置置信区间间来定义义，与测测量结果果有关并并希望包包括测量量真值。65好的测量量系统一个好的的测量系系统包括括足够的分分辨率和和灵敏度

23、度。为了了测量的的目的，相对于于过程变变差或规规范控制制限，测测量的增增量应该该很小。通常所所有的十十进制或或10/1法则则，表明明仪器的的分辨率率应把公公差(过过程变差差)分为为十份或或更多。这个规规则是选选择量具具期望的的实际最最低起点点。测量系统统应该是是统计受受控制的的。这意意味着在在可重复复条件下下，测量量系统的的变差只只能是由由于普通通原因而而不是特特殊原因因造成。这可称称为统计计稳定性性且最好好由图形形法评价价。66好的测量量系统对产品控控制，测测量系统统的变异异性与公公差相比比必须小小于依据据特性的的公差评评价测量量系统。对于过程程控制，测量系系统的变变异性应应该显示示有效的的

24、分辨率率并与过过程变差差相比要要小。根根据6变差和或来自自MSA研究的总总变差评评价测量量系统。67变差源与所有过过程相似似，测量量系统受受随机和和系统变变差源影影响。这这些变差差源由普普通原因因和特殊殊原因造造成，为为了控制制测量系系统变差差识别潜在在的变差差源排除(可可能时)或监控控这些变变差源。尽管特定定的原因因将依据据条件，但一些些典型的的变差源源是可以以识别的的。有多多种不同同的方法法可以对对这些变变差源表表述和分分类，如如因果图图、故障障树图等等，但本本MSA将关注在在测量系系统的主主要要素素。68测量误差差y=x+测量值=真值(True Value)+测量误差差戴明说没没有真值的

25、存在在一致(线线性)69测量误差差的来源源Sensitivity敏感度(Threshold起始值)化学指示示器Discrimination(办别能力力)Precision精密度(Repeatability重复性)Accuracy准确度(Bias偏差)Damage损坏Differencesamonginstrumentsandfixtures(不同仪器器和夹具具间的差差异)70测量误差差的来源源Difference in usebyinspector不同检验验者的差差异(Reproducibility再现性)Differencesamongmethods of use(使用不同同的方法法所造成成

26、差异)Differencesduetoenvironment(不同环境境所造成成的差异异)71测量的变变异说明明72环境因素素温度湿度振动照明腐蚀磨耗污染(油油脂)73人性因素素训练技能疲劳无聊眼力舒适零件的复复杂性检验的速速度指导书的的误解74测量系统统的特性性Discrimination办别力(ability to tellthings apart)Bias偏差(Accuracy准确性)Repeatability重复性(precision)Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性75测量系统统变异性性的影响响由于测量量系统可可以接受受多种变变差源的

27、的影响，因此相相同零件件的重复复读数也也不产生生相同或或同样的的结果。读数不不同是由由于普通通和特殊殊原因造造成的。不同的变变差源对对测量系系统的影影响应经经过短期期和长期期评估。测量系系统的能能力是短短时间的的测量系系统(随随机)误误差。它它是由线线性、一一致性、重复性性和再现现性误差差合成定定量的。测量系系统的性性能，如如同过程程性能是是所有变变差源随随时间的的影响。这是通通过确定定我们的的过程是是否统计计受控(如稳定定并且一一致，变变差仅由由普通原原造成)，对准准目标(无偏倚倚)，且且在预期期结果范范围有可可接受的的变差(量具重重复性和和再现性性(GRR)来完成的的。这为为测量系系统能力

28、力增加稳稳定性和和一致性性。由于测量量系统的的输出值值用于做做出关于于产品和和过程的的决定，所有变变差源的的累积影影响，通通常称为为测量系系统误差差，有时时称为误误差。76对决策的的影响测量了一一个零件件后可采采取的活活动之一一是确定定零件的的形态。在历史史上，它它应该确确定该零零件是否否可接受受(在公公差内)或不可可接受(在公差差外)。另一种种通常作作法是把把零件进进行规定定的分类类(如活活塞尺寸寸)。进一步的的分类可可能是可可返工的的、可挽挽救的或或报废的的。在产产品控制制原理下下，这样样的分类类活动是是测量零零件的主主要原因因。但是是，在过过程控制制原理下下，兴趣趣的焦点点是零件件变差是

29、是由过程程中的普普通原因因还是特特殊原因因造成的的。77控制原因因和驱动动兴趣点点控制原理驱动兴趣点产品控制零件是否在明确的目录之内过程控制过程是否稳定和可接受78对产品决决策的影影响TYPE I误差，将将好的判判成坏的的。其平均值值是落在在合格区区的，但但由于GRR的影响可可能会将将其判成成不合格格的。LSLUSL79对产品决决策的影影响TYPE II误差，将将坏的判判成好的的。其平均值值是落在在不合格格区的，但由于于GRR的影响可可能会将将其判成成合格的的。LSLUSL80对产品决决策的影影响相对于公公差，对对零件做做出错误误决定的的潜在因因素只只在测量量系统误误差与公公差交叉叉时存在在，

30、下面面给出三三个区分分的区域域。LSLUSLIIIIIIIIIBadisbadBadisbadGood is goodConfusedareaConfusedarea81对产品决决策的影影响对于产品品状况，目标是是最大限限度地做做出正确确决定，有二种种选择：改进生产产区域：减少过过程变差差，没有有零件产产生在II区。改进测量量系统：减少测测量系统统误差从从而减小小II区域的面面积，因因而生产产的所有有零件将将在III区域，这这样就可可以最小小限度地地降低做做出错误误决定的的风险。上述讨论论假定测测量过程程是统计计受控并并且是对对准目标标。如果果有一种种假定被被违反，那幺通通过任何何观测值值做出

31、正正确决策策的把握握就不大大。82对产品决决策的影影响对于过程程控制，需要确确定以下下要求统计控制制对准目标标可接受的的变异性性。测量系统统变异性性可能影影响过程程的稳定定性、目目标以及及变差的的决定。实际和和观测的的过程变变差的基基本关系系是：83GRR对对能力指指数Cp的影响响84GRR对对能力指指数Cp的影响响85例题如果目前前有一个个制程其其观察的的Cpo=1.67，而其GRR=0.2，请试试算其真真实的Cpa=?解86新过程的的接受Cpa=2.0GRR=0.1Cpo=1.96Cpa=2.0GRR=0.3Cpo=1.7187新过程的的接受最坏的假假想情况况是如果果生产用用量具不不具备资

32、资格却被被使用了了。如果果假设GRR=60%(但不不知道事事实)那那幺观测测的Cp就是1.2了了，此时时如果不不知道是是仪器问问题，而而在寻找找制程问问题，就就会白费费努力了了。Cpa=2.0GRR=0.6Cpo=1.288测量的重重要性如果测量量的方式式不对，那幺好好的结果果可能被被测为坏坏的结果果，坏的的结果也也可能被被测为好好的结果果，此时时便不能能得到真真正的产产品或过过程特性性。PROCESS原料人机法环测量测量结果好不好89测量系统统的组成成将被测试试的材料料间断连续将被测量量的特性性收集和准准备样品品测量的种种类和尺尺度仪器或测测试设备备检验者或或技术员员使用的状状况90典型的进

33、进展过程责任者决定关键特性产品工程师决定所需要的分辨率产品工程师考虑整个测量系统的特性跨功能小组决定那些是可以使用的设备度量衡小组91决定那些些是要测测量顾客的声声音你必须转转换成技技术特征征或规格格。技术特征征失效模式式分析控制计划划因为在条条文要求求中，只只要是列列在控制制计划中中的就必必须进行行测量92持续改进进的说明明93测量过程程赋值过程程定义为为测量过过程。而赋予的的值定义义为测量量值。量具：任任何用来来获得测测量结果果的装置置，经常常用来特特指用在在车间的的装置，包括用用来测量量合格不合格格的装置置。测量系统统：内来来对被测测特性赋赋值的操操作、程程序、量量具、设设备、软软件以及

34、及操作人人员的集集合；用用来获得得测量结结果的整整个过程程。94测量系统统所应具具有之特特性测量系统统必须处处于统计计控制中中，这意意味着测测量系统统中的变变差只能能是由于于普通原原因而不不是由于于特殊原原因造成成的。这这可称为为统计稳稳定性。测量系统统的变异异必须比比制造过过程的变变异小。变异应小小于公差差带。95测量精密密应高于于过程变变异和公公差带两两者中精精度较高高者，一一般来说说，测量量精度是是过程变变异和公公差带两两者中精精度较高高者的十十分之一一。测量系统统统计特特可能随随被被测测项目的的改变而而变化。若真的的如此，则测量量系统的的最大的的变差应应小于过过程变差差和公差差带两者者

35、中的较较小者。96何谓标准准国家标准准在美国是是由NIST保持或追追踪。一级标准准直接从国国家标准准直接复复制或传传递而来来的标准准。二级标准准从一级标标准传递递而来的的标准工作标准准从二级标标准传递递而来的的标准97测量系统统的评定定第一阶段段：明白白该测量量过程并并确定该该测量系系统是否否满足我我们的需需要。主主要有二二个目的的确定该测测量系统统是否具具有所需需要的统统计特性性，此项项必须在在使用前前进行。发现那种种环境因因素对测测量系统统显着的的影响，例如温温度、湿湿度等，以决定定其使用用之空间间及环境境。98第二阶段段的评定定目的是在在验证一一个测量量系统一一旦被认认为是可可行的，应持

36、续续具有恰恰当的统统计特性性。常见的就就是R&R是其中的的一种型型式。99评价测量量系统的的三个基基本问题题测量系统统是否有有足够的的分辨力力？(解解析能力力)这种测量量系统在在一定时时间内是是否在统统计上保保持一致致？(再再生和再再现)这些统计计性能在在预期范范围内是是否一致致？(线线性)这些问题题要和过过程变差差联系起起来。(是否足足够小)100测量过程程设计选选择的准准则在采购测测量系统统之前，应制定定测量过过程的详详细工程程概念。利用上上述研究究的目的的，横向向协调小小组中将将通过设设计制定定测量系系统的计计划和概概念。下下面是一一些指南南：小组需要要评价子子系统或或零件的的设计并并识

37、别重重要特性性。这些些是以顾顾客要求求和子系系统或零零件对整整个系统统的功能能性为基基础的。如果重重要的尺尺寸已经经识别，评估测测量这些些特性的的能力。例如，如果塑塑料注射射模具成成型零件件的重要要特在模模具分型型线，尺尺寸的检检查会很很难并且且测量变变差会比比较高。101测量过程程设计选选择的准准则与这些相相近的获获得信息息方法是是利用潜潜在失效效模式分分析过程程对量具具设计风风险区域域进行分分析，从从对零件件的测量量能力到到功能量量具。这这有助于于维护和和校准计计划的制制定。制定流程程图内来来显示零零件总成成或子系系统的制制造关键键过程步步骤。在在过程的的每一步步确定关关键的输输入和输输出

38、。这这将对在在过程位位置受影影响的测测量仪器器的标准准和要求求的制定定有帮助助。测量量计划、测量类类型清单单都出自自这一研研究。对于复杂杂的测量量系统，流程图图由测量量过程组组成。包包括被测测量的零零件或子子系统的的交付、测量本本身和返返回到过过程的零零件或子子系统。下一个方方法是在在团队进进行头脑脑风暴，为每个个测量制制定要求求的通用用准则。一个简简单的方方法是使使用因果果图。102与测量策策划相关关要考虑虑的几个个附加问问题谁应该包包括在”需要”分析中中？流程程图和最最初的讨讨论将有有助确定定关键人人员。为什幺进进行测量量并且如如何使用用？数据据用于控控制、分分类、资资格判定定吗？将将使用

39、的的测量方方式可以以改变测测量系统统的灵敏敏度水平平。要求的灵灵敏度水水平是什什幺？产产品规范范是什幺幺？期望望的过程程变异是是什幺？需要量量具检测测的零件件间变异异是什怎怎样的？量具所提提供的信信息类型型是什幺幺(例如如，手册册操作维维护等)，要求求的操作作员的基基本技能能是什幺幺？谁进进行培训训？测量怎样样进行？手动，在传送送带上，线下的的，自动动的，等等等？零零件定位位和固定定可能是是变差源源？接触触或不接接触？测量怎样样校准？与其它它测量过过程比较较吗？谁谁将对校校准标准准负责？何时、何何地进行行测量？零件是是干净的的，有油油、热的的。记住用数数据来证证测量过过程的一一般假设设，比起起

40、以错误误信息和和对外界界问题不不健全的的系统为为基础做做决策更更好，安安全且能能在外界界收集数数据。103量具来源源选择过过程预防性维维护的考考虑预防性维维护应该该安排什什幺活动动(例如如，润滑滑，振动动分析，传感器器的完整整性，零零件更换换等)？这些活活动大部部依赖于于测量系系统、设设备或工工具的复复杂性。简单的的量具可可能只要要求定期期检查，然而复复杂的系系统需要要持续进进行详细细的统计计分析和和工程师师小组进进行预见见性的维维护。策划预防防性维护护活动应应与测量量过程策策划的激激活相一一致。许许多活动动，例如如每天排排干空气气滤清器器，在设设计规定定的操作作时间后后润滑轴轴承等，可在测测

41、量系统统完全建建立、研研究和实实施之前前策划。事实上上这是更更可取的的并改进进先进的的测量策策划和降降低成本本。与这这些活动动相关的的数据收收集方法法和维护护建议可可从原始始制造商商，或工工厂工程程、制造造和质量量人员获获得。在在实施测测量过程程之后和和在使用用中，适适合测量量过程功功能的数数据需要要随时间间收集并并划图。可以实实施简单单的分析析方法(链图、趋势分分析)用用以确定定系统的的稳定性性。最终终，根据据系统稳稳定性显显示判断断，可以以安排预预防性维维护程序序。以时时间连续续信息为为基础，在稳定定的系统上上进行预预防性维维护将比比在传统统技术上上进行的的预防性性维护浪浪费少104量具来

42、源源选择过过程可交付的的文件，一个完完整整的的文件包包可能包包括一套可复复制的总总成和详详细的机机械图(CAD或硬挎具具)一套可复复复的电电器配线线、原理理和软件件。经常使用用或易损损项目细节的的建议备备件清单单。清单单应该包包括需一一定提前前期才能能获得的的项目。带有机器器图的维维修手册册规定了了正确装装配和拆拆解机器器零件的的方法和和步骤手册规定定的作业业准备、操作和和机器运运输要求求的有用用要求(例如，安放轴轴承数)。校准说明明诊断树和和发现修修理故障障指南认证报告告(适当当时可追追溯到NIST)校准指导导书技术支持持人员、系统操操作员和和维护人人员可以以使用的的用户手手册。105各项定

43、义义量具:指指生产产中所使使用的测测量仪器器.测量系统统:指指由人员员、量具具,操操作程序序及其它它设备或或软件所所构成的的系统.量具再现现性:指指由不不同操作作人员使使用相同同的量具具测量相相同产品品之特性性时其作作业者间间测量平平均值之之变异.量具重复复性:指指由同同一个操操作人员员用同一一种量具具经多次次测量同同一个零零件,其其测量量特性值值再现能能力,亦亦称测测量值间间的变异异.106稳定性: 同一一量具于于不同时时间测量量同一零零件之相相同特性性所得之之变异.偏性:指指由同同一操作作人员使使用相同同量具, 测量量同一零零件之相相同特性性多次数数所得平平均值与与工具室室或精密密仪器测测

44、量同一一零件之之相同特特性所得得之真值值或参考考值之间间的偏差差值.107偏移(Bias)真值观测平均均值偏倚偏倚：是是测量结结果的观观测平均值与与基准值值的差值值。真值的取取得可以以通过采采用更高级别别的测量量设备进进行多次测量量，取其其平均值值而定之。108造成过份份偏倚的的可能原原因仪器需要要校准仪器、设设备或夹夹紧装置置的磨损损磨损或损损坏的基基准，基基准出现现误差校准不当当或调整整基准的的使用不不当仪器质量量差设设计或一一致性不不好线性误差差应用错误误的量具具不同的测测量方法法设置置、安装装、夹紧紧、技术术测量错误误的特性性量具或零零件的变变形环境温温度、湿湿度、振振动、清清洁的影影

45、响违背假定定、在应应用常量量上出错错应用零零件尺寸寸、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观察察错误109重复性(Repeatability)重复性重复性是是由一个个评价人人，采用用一种测量量仪器，多次测测量同一一零件的同同一特性性时获得得的测量量值变差。110重复不好好的可能能原因零件(样样品)内内部：形形状、位位置、表表面加工工、锥度度、样品品一致性性。仪器内部部：修理理、磨损损、设备备或夹紧紧装置故故障，质质量差或或维护不不当。基准内部部：质量量、级别别、磨损损方法内部部：在设设置、技技术、零零位调整整、夹持持、夹紧紧、点密密度的变变差评价人内内部：技技术、职职位、缺缺乏经验验、操作作技能或

46、或培训、感觉、疲劳。环境内部部：温度度、湿度度、振动动、亮度度、清洁洁度的短短期起伏伏变化。违背假定定：稳定定、正确确操作仪器设计计或方法法缺乏稳稳健性，一致性性不好应用错误误的量具具量具或零零件变形形，硬度度不足应用：零零件尺寸寸、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观察察误差(易读性性、视差差)111再现性(Reproducibility)再现性是是由不同同的评价价人，采采用相同的的测量仪仪器，测测量同一一零件的同同一特性性时测量量平均值值的变差。再现性112再现性不不好的可可能潜在在原因零件(样样品)之之间：使使用同样样的仪器器、同样样的操作作者和方方法时，当测量量零件的的类型为为A,B,C

47、时的均值值差。仪器之间间：同样样的零件件、操作作者、和和环境，使用仪仪器A,B,C等的均值值差标准之间间：测量量过程中中不同的的设定标标准的平平均影响响方法之间间：改变变点密度度，手动动与自动动系统相相比，零零点调整整、夹持持或夹紧紧方法等等导致的的均值差差评价人(操作者者)之间间：评价价人A,B,C等的训练练、技术术、技能能和经验验不同导导致的均均值差。对于产产品及过过程资格格以及一一台手动动测量仪仪器，推推蕮进行行此研究究。环境之间间：在第第1,2,3等等时间段段内测量量，由环环境循环环引起的的均值差差。这是是对较高高自动化化系统在在产品和和过程资资格中最最常见的的研究。违背研究究中的假假

48、定仪器设计计或方法法缺乏稳稳健性操作者训训练效果果应用零零件尺寸寸、位置置、观察察误差(易读性性、视差差)113稳定性(Stability)稳定性时间1时间2稳定性(或飘移移)，是是测量系系统在某持续续时间内内测量同同一基准准或零件的的单一特特性时获获得的测测量值总变变差。114不稳定的的可能原原因仪器需要要校准，需要减减少校准准时间间间隔仪器、设设备或夹夹紧装置置的磨损损正常老化化或退化化缺乏维护护通风风、动力力、液压压、过滤滤器、腐腐蚀、锈锈蚀、清清洁磨损或损损坏的基基准，基基准出现现误差校准不当当或调整整基准的的使用不不当仪器质量量差设设计或一一致性不不好仪器设计计或方法法缺乏稳稳健性不

49、同的测测量方法法装置置、安装装、夹紧紧、技术术量具或零零件变形形环境变化化温度度、湿度度、振动动、清洁洁度违背假定定、在应应用常量量上出错错应用零零件尺寸寸、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观察察错误115线性(Linearity)量程基准值观测平均均值基准值线性是在在量具预预期的工工作范围围内，偏偏倚值的的差值116线性(Linearity)观测平均均值基准值无偏倚有偏倚117不稳定的的可能原原因仪器需要要校准，需要减减少校准准时间间间隔仪器、设设备或夹夹紧装置置的磨损损正常老化化或退化化缺乏维护护通风风、动力力、液压压、过滤滤器、腐腐蚀、锈锈蚀、清清洁磨损或损损坏的基基准，基基准出现现误差

50、校准不当当或调整整基准的的使用不不当仪器质量量差设设计或一一致性不不好仪器设计计或方法法缺乏稳稳健性不同的测测量方法法装置置、安装装、夹紧紧、技术术量具或零零件变形形环境变化化温度度、湿度度、振动动、清洁洁度违背假定定、在应应用常量量上出错错应用零零件尺寸寸、位置置、操作作者技能能、疲劳劳、观察察错误118Case study(你喜欢什什幺类型型仪器)基准值观测平均均值基准值观测平均均值基准值观测平均均值119测量系统统的分析析对测量系系统进行行分析的的目的是是为了更更好地了了解变差差来源。测量系统统特性可可用下列列方式来来描述位置：稳稳定性、偏倚、线性。宽度或范范围：重重复性、再现性性。12

51、0位置和宽宽度位置宽度位置宽度121分辨率一个数据据分级控制：只只有下列列条件才才可用于于控制与规范相相比过程程变差较较小预期过程程变差上上的损失失函数很很平缓过程变差差的主要要原因导导致均值值偏移分析：对过程参参数及指指数的估估计不可可接受。只能表明明过程是是否正在在生产合合格零件件。122分辨率24个个数据分分级控制：只只有下列列条件才才可用于于控制依据过程程分布可可用半计计量控制制技术可产生不不敏感的的计量控控制图分析：一般来说说对过程程参数及及指数的的估计不不可接受受。只提供粗粗劣的估估计。1235个或更更多个个个数据分分级控制：只只有下列列条件才才可用于于控制可用于计计量控制制图分析

52、：建议使用用分辨率124分辨率的的要求建议的要要求是总总过程6(标准偏差差)的十十分之一一。传统是公公差范围围的十分分之一。125测量系统统研究的的淮备先计划将将要使用用的方法法。例如如，通过过利用工工程决策策，直观观观察或或量具研研究决定定，是否否评价人人在校准准或使用用仪器中中产生影影响。有有些测量量系统的的再现性性(不同同人之间间)影响响可以忽忽略，例例如按按按钮，打打印出一一个数字字。126测量系统统研究的的淮备评价人的的数量，样品数数量及重重复读数数次数应应预先确确定。在在此选择择中应考考虑的因因素如下下：尺寸的关关键性：关键尺尺寸需要要更多的的零件和和或试试验，原原因是量量具研究究

53、评价所所需的置置信度。零件结构构：大或或重的零零件可规规定较少少样品和和较多试试验。127测量系统统研究的的淮备由于其目目的是评评价整个个测量系系统，评评价人的的选择应应从日常常操作该该仪器的的人中挑挑选。样品必须须从过程程中选取取并代表表其整个个工作范范。有时时每一天天取一个个样本，持续若若干天。这样做做是有必必要的，因为分分析中这这些零件件被认为为生产过过程中产产品变差差的全部部范围。由于每每一零件件将被测测量若干干次，必必须对每每一零件件编号以以便识别别。128取样的代代表性不具代表表性的取取法129取样的代代表性具代表性性的取法法130测量系统统研究的的淮备仪器的分分辨力应应允许至至少

54、直接接读取特特性的预预期过程程变差的的十分之之一，例例如特性性的变差差为0.001，仪器器应能读读取0.0001的变变化。确保测量量方法(即评价价人和仪仪器)在在按照规规定的测测量步骤骤测量特特征尺寸寸。131测量系统统分析进进行的方方式测量应按按照随机机顺序，以确保保整个研研究过程程中产生生的任何何漂移或或变化将将随机分分布。评评价人不不应知道道正在检检查零件件的编号号，以避避免可能能的偏倚倚。但是是进行研研究的人人应知道道正在检检查那一一零件，并记下下数据。在设备读读数中，读数应应估计到到可得到到的最接接近的数数字。如如果可能能，读数数应取至至最小刻刻度的一一半。例例如，如如果最小小刻度为

55、为0.0001，则每每个读数数的估计计应圆整整为0.00005。研究工作作应由知知其重要要性且仔仔细认真真的人员员进行。每一位评评价人应应采用相相同方法法，包括括所有步步骤来获获得读数数。132结果分析析位置误差差位置误差差通常是是通过分分析偏倚倚和线性性来确定定。一般地，一个测测量系统统的偏倚倚或线性性的误差差若是与与零误差差差别较较明显或或是超出出量具校校准程序序确立的的最大允允许误差差，那幺幺它是不不可接受受的。在在这种情情况下，应对测测量系统统重新进进行校准准或偏差差校正以以尽可能能地减少少该误差差。133结果分析析宽度误差差测量系统统变异异异性是否否令人满满意的准准则取决决于被测测量

56、系统统变差所所掩盖掉掉的生产产制造过过程变异异性的百百分比或或零件公公差的百百分比。对特定定的测量量系统最最终的接接受准则则取决于于测量系系统的环环境和目目的，而而且应该该取得顾顾客的同同意。对于以分分析过程程为目的的的测量量系统，通常单单凭经验验来确定定测量系系统的可可接受性性的规则则如下：134结果分析析误差10%，通常认认为测量量系统是是可接受受的。10%30%，基于应用用的重要要性、测测量装置置的成本本、维修修成本等等方面的的考虑，可能是是可以接接受的。超过30%，认认为是不不可接受受的，应应该做出出各种努努力来改改进测量量系统。此外，过过程能被被测量系系统区分分开的分分级数(ndc)

57、应该大于于或等于于5。135分析时机机新生产之之产品PV有不同时时新仪器，EV有不同时时新操作人人员，AV有不同时时(appraiser)易损耗之之仪器必必须注意意其分析析频率。136测量系统统开发检检查表建建议的要要素测量系统统设计和和开发问问题要测量什什幺？特特性的类类型是什什幺？是是动态还还是静态态？是电电性能吗吗？有重重要的零零件内变变差？测量过程程的结果果(输出出)用作作什幺目目的？生生产改进进、生产产监控、实验室室研究、过程审审核、装装运检查查、进货货检查、对doe的反馈吗吗？谁将使用用过程？操作者者、工程程师、技技师、检检查者、审核员员？要求的培培训：操操作者、维护人人员、工工程

58、师、教室、实际应应用、在在职培训训、学徒徒期间。137测量系统统开发检检查表建建议的要要素确定变差差来源了了吗？使使用小组组、头脑脑风暴、渊博的的过程知知识、因因果图或或矩阵建建立误差差模型。开发测量量系统或或专用的的测量系系统？测测量系统统可以是是永久的的和专用用的，或或者也可可以是柔柔性的且且有可以以测量不不同类型型零件的的能力；如：仪仪器车量量具、夹夹具量具具、三坐坐标测量量机等。柔性的的量具会会更昂贵贵，但长长期运行行可以省省钱。接触或不不接触：可靠性性、特性性类型、样件计计划、成成本、维维护、校校准、人人员技能能、兼容容性、环环境、速速度、传传感器类类型、零零件偏差差和图像像处理。这

59、可以以由控制制计划要要求和测测量(在在连续抽抽样期间间全面接接触量具具可能有有额外磨磨损)频频次确定定。全表表面接触触传感、传感器器类型、空气反反馈喷射射、图像像处理，CMM或光学比比较仪等等。138测量系统统开发检检查表建建议的要要素环境：污污垢、潮潮湿、湿湿度、温温度、振振动、噪噪声、电电磁干扰扰、周围围空气移移动、空空气污染染物等。实验室室、车间间、办公公室等？以微米米水平计计算的紧紧密公差差使环境境成为关关键的问问题。同同时，还还有cmm、显示系统统及超声声波等。这可能能是过程程内自动动反馈类类型测量量的一个个因素。切削油油、切削削碎片和和超高温温也可能能成为问问题。需需要干净净房间吗

60、吗？测量和定定位点：使用GD&T清楚地确确定固定定和夹紧紧点以及及在零件件的何处处进行测测量。固定方法法：自由由状态或或夹紧的的零件定定位。零件方向向：主要要部份位位置与其其它部份份。139测量系统统开发检检查表建建议的要要素零件准备备：测量量前零件件应该干干净、无无油、温温度稳定定吗？传感器定定位：角角度方向向，到最最初定位位器或网网络的距距离。相互关系系问题1：在车车间内或或在车间间之间需需要加倍倍(或更更多)的的量具支支持要求求吗？制制造的考考虑、测测量误差差的考虑虑、维修修的考虑虑。那个个被认定定是标准准？怎样样使每项项有资格格？相互关系系问题2：方法法分歧：从不同同的测量量系统设设计