过程能力和性能监测统计方法 第 7 部分：测量过程能力 征求意见稿

1本文件定义了一个用来验证测量系统和测量过程的过程，为了说明一个给定的测量过程是否能进行估计的不确定分量的确定和合成建立了一个基本的、本文件主要用于简单一维测量过程，并且相对于实施不确定度，方法不确定度和规范不确定度较小。它也可以用在类似的情况下，如果测量被用来估计过程能力或性能过程。它不适用于复杂的几何测量过程，比如依赖于几个测量点或在几个方向上同时测量的表面纹理、形状、方向和位置的2规范性引用文件下列文件或整体或部分被规范式引用到该文件中，对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所最大允许测量误差maximumpermissiblemeasu最大允许误差maximumpermissib2测量误差的极限值，相对于一个已知的参考量值，对于一个给定的测量、测量仪器或测量系统例1：用内部电阻很大的电压表测量时，电池两端的测量不确定度measurementuncertainty测量不确定度uncertaintyofmeasu不确定度的B类评定进行评定，也用标准偏差表征。测量不确定度的A类评定TypeAevaluationo注2：有关统计分析资料，可参阅GB/T2741测量不确定度的B类评定TypeBevalu——校准证书，——仪器的漂移，——根据人员经验推断的极限值。4标准测量不确定度standardmeasurementuncerta标准测量不确定度standarduncertaintyofmea标准不确定度standarduncert合成标准测量不确定度combinedstandardmeasurementunce合成标准不确定度combinedstandardunce2017,2.3.4.扩展测量不确定度expandedmeasurementunc测量结果measurementresult计，则测量结果可表示为单个测得的量值。在许多领域中这是表示测量结测量模型measurementmod测量模型中输入量X1,…,Xn的有关信息推到注2：在有两个或多个输出量的较复杂情况下，测量模型测量任务measurementta——说明表征生产过程的被测量是否在给定的规范限内。——获得给定的平均长度为同一被测量的两个量值的差的置信区间。测量重复性measurementrepeata测量再现性measurementreproducibi测量过程的稳定性stabilityofameasurementprocess4符号和缩略语aaOBJαBiβ0β1Cp,obs观测的过程能力指数Cp,p实际过程能力指数dLRd平均区间k包含因子K基于一个标准重复测量的总数。标准可以是参考标准或参考工件kCAL来自校准证书的参考因子lmjiBowker检验中的频数N标准的个数nP概率Pp过程性能指数Pp,obs观测的过程性能指数Pp,p实际过程性能指数Qattr计数型测量过程能力比QMS测量系统能力比QMP测量过程能力比RE测量系统的分辨率s样本标准差（对于测量系统重复性）T温度t1−(α/2)uα膨胀系数的标准不确定度uAVuBIuCALuMPuEVuEVRuEVOuGVuIAiuLINuMPuMPEuMSuMS-RESTuOBJuREuRESTuTuTAuTDyj第j次的测量值 y xgxixm4.2缩略语ANOVADOE在某些情况下，如果使用该方法的先决条件（各影响分量间不相关，没有灵敏系数，简单的线性模实施不确定度相比，方法不确定度和规范不确定度很小。此外，该方法不适用于且不应被用于复杂的几何测量过程，比如依赖于几个测量点或在几个方向上同时测量的表面纹理、形状、方向和位置成标准不确定度时，这两种类型的估计都要用标准不确定度的平方表征并且用同样的方式对待。标为了评价一个测量系统或者测量过程，可以基于合成标准测量不确定度和规范计算得到能力比QMS或Qup或能力指数CMS或CMP。如果用试验方法（A类评定）获得的不确定度分量的估计和布宽度不一致，那么这些分量就不应用试验方法估计。相反，它们应该通过使用一个数学模型来导分辨率是测量不确定度的贡献者之一。它永远也不会比分辨率效果低。如果根据实际分辨率计默认情况下，使用一个测量系统来定义是否符合双边规范，供应商和购买者之间没有建立特定默认情况下，按照双边规范，通过使用统计过程控制工具用一个测量系统来控制制造过程，供5.3已知和使用的最大允许误差统用于记录是否符合作为一个或多个最大允许误差给出的定5.3.2MPE，测量系统的最大允许偏差-UMPE最大允许偏差（MPE）或误差极限（通常称为MPL）是相对于已知参考值的测量偏差的允许极值。MPE通常描述允许偏差的一半宽度。——引用适用的经认证校准的国家/国际标准；——应使用已发布的和国际公认的或类似的适当校准方法；——在什么条件下（实验室、实际温度偏差、空气湿度范围等）进行了校准；——使用决定是否在有或无校准不确定度的情况下作出；5.4测量系统和测量过程的能力和性能限如果该测量系统是要被分类到特定的测量过程中，它对测量的不确定度设置限制是重要的。按这种方法，对于即将到来的测量任务测量系统的选择下面的方法是基于如下前提，与测量过程有关的不确定度分量，如测量对象的非均匀性、分辨至于其他过程，测量过程同样会受到随机性和系统性变异源的影响。为了评估并控制测量过程的变异，必须识别所有重要的变异源，并尽可能对其进行监控。一般而言，若某不确定度分量小于在工业实践中，报告的测量过程的不确定度通常限制在由基于一个参考标准或典型的要被生产的，被称为工件的项目的测量过程的重复性得到的不确定度。由任何线性偏差所引起的不确定度或建议采用在参考标准上实施广为人知的重复性实验，用以评估测量过程的重复性与偏差。通过该实验即可计算出测量能力指数。此方法可扩展应用，即使用多个参考标准并将其设置在规格限附如果测量系统的线性必须被确定，它可以通过基于至少三个参考标准进行线性研究来完成。研——基于最大允许误差估算的不确定度；——由以下几种分量合成的不确定度：——校准不确定度，——偏倚，——线性性，以及——其他不确定度分量。6.2.2.2使用最大允许误差值估计UMPE所选测量系统的实际分辨率应足够高，使得由分辨率标准不确定度计算得出的扩展不确定度显进或经数字修约的测量值，均会产生不确定度分量。当重复性不确定度分量源自实验数据时，若该若重复性分量的不确定度大于分辨率分量的不确定度，则URE6.2.2.4采用参考标准或校准工件计算所选用的参考标准或工件应能够溯源至声明的参考标准，通常为国家或国际标准，或所谓的共识标准（即供需双方共同认可的标准）。在此校准过程中，当前存在的不确定度应予以确定（参见UCAI如遇协议中的不确定度按照扩展不确定度给出，它试验方法考虑关系：Y=A+BX（描述因变量y作为自变量X的函数是如何变化的）如ULINLIN和UEVR通过试验方法确定（参看下述例2）UBIUEVRUEVR可以被估计出来。通过方差分析的方法估计UEVR和ULIN。不包含在上面的其他不UMS−REST在真实条件下定义的测量过程的分析中，过程其他的不确定度分量的识别和计算应与上述的来6.2.3.2从试验（A类评定）获得的不确定UEVO用方差分析的方法估计不确28043,GB/T22553,ISO2测量的再现性条件中操作员测量系统的再现性（测量地UGV测量再现性条件中随时间变USTABULAi如果不存在操作员影响，需UOBJα是膨胀系数；ΔT是温度差；且假设矩形分布。α是膨胀系数；ΔT是温度差；且假设矩形分布。工件是被测量的对象，包括在生产中通过嵌入式在许多测量过程中，在测量期间，工件的表面与测量系统接触。取决于表面纹理、形状偏差和标称几何偏差，测量系统和工件之间的接触将导致不确定度。取决于被测量和对工件测量的重新分配，形状偏差的影响不具有相同的水平（如果被测量对应于最大值，我们进行一次测量，则该形状偏差直接影响，但是，如果我们转动工件，采用最大观测值，则形状偏差就会被整合在估计中，并aOBJ可以从对图纸的要求或者通过合适的试验如果工件的重复性分量（uEVO）大于该工件的分辨率分量，那么分辨率分量包含在重复性分量重。如果不是，则分量uRE应该被添加到模型中6.2.3.6.2由温度差和膨胀引起的不确定（例如来自温度的电力影响）的参考温度可能由完全温度和测量系统的时间、空间温度变化导致的线性膨胀、弯曲等引起。测量设立和被测量的物体引起不确定度分量uTΔTαl不确定度分量uTD可以按照例如GB/T18779.来自被测量工件的膨胀系数的变化的不确定度分量通常存在。在这种情况下，不确定度uTA可TA=α33其中uα是工件的膨胀系数的标准不确定度。为确保研究能提供有效信息，测量系统的分辨率必须经过测定，并满足实际测需确认重复性引起的标准不确定度不小于分辨率导致的标准不确定度。若重复性标准不确定度本方法基于对实际测量系统线性特性的认知。若已知系统的线性特性，可通过一个（或多个）如果不确定度分量ULIN等于零或根据最大允许误差（MPE）估计，UEVR的确定来自对参考标准或工件的测计偏差和重复性的综合影响，在这种情况下，偏差和变化被一起用作两个不同的不确定——参考标准或工件的参考量值应该和目标值接近。目标值的参考标准的最大偏差取决于测量系统——每次测量之间，参考标准或工件应被去除和替换。——对于单边容忍限（“自然限”）的情况，参考标准或工件的参考量值应该和规范值接近。xg只要测量设备的调零可能会导致额外的变差，则在每次尝试之间用定义的标准或工件对测量系如果在试验中一个以上的标准用来确定重复性，均值和各自的标准之间的偏差的最大值作为偏7.1.3来自线性偏差的标准不确定度ULINULIN=SLIN标准的实际值应在测量系统的应用范围内大致等距分布，只要可以合理地预期超出公差的零件，应对于这两种变体，参考零件/标准的校准不确定度应明显小于特征公差的最大校准不确定度用作UCAL（见6.2.2.4用于确定测量系统的合成不确定度。测量应在测量系统的典型Bimax=max(Bi1…Bin)ULIN=0应假设该平均偏差无法纠正，在重新调整测量系统后可以随机改变。应在检查前消除可纠正部分[见5,1UEVR=SRESX参考部件数值2线性度引致的不确定度◆个体误差◆参考部件平均偏倚8计算合成不确定度计算才能按照指定的方式进行。有关计算的更多信息可以在GB/T27418-2017（第5章UCALULINUBIUEV=max{UEVR,URE}UEVRUREUMS−RESTUEVOUEV=max{UEVR,UEVO,URE}UGVUSTABUIAiUOBJURESTUEV=max{UEVR,URE}UMP=」UAL+UIN+UI+UV+US−REST+UV+UV+UTAB+UBJ+U+UEST+ΣiUAiUEV=max{UEVR,UEVO,URE}如果测量过程UMP的计算合成测量不确定度包含多个测量系统的再现性，则必须注意用于计算测量系统UMS的合成测量不确定度的所有组件都来自UMS最大的测量系统，如果无法单独计算比较测量系统的UMS，则必须取测量系统每个组件的最大值（URE,UCAL,UEVR,ULIN,…若不同影响因素对测量系统的作用存在显著差异，则同样适用于测量系统和测量过程的其余分量。对所有最大值的估计可能会导致估计值测量系统各组分的最大UMPEUEVOUEV=max{UEVR,UEVO,URE}UGVUSTABUIAiUOBJUREST如果使用最大允许误差MPE作为测量系统的唯一输入，则UM使用相同的方法从标准不确定度UMP中找到扩展的UMP：扩展不确定度的计算基于约95%的置信区间；因此使用覆盖因子k=2。覆盖因子:K=t1−α/2,v测量过程的能力可以通过计算性能比或能力指数得到。更倾MnP9.3单侧规范限时测量过程的能力能使用CMS和CMP的标准公式。为了估计这种情况下的能力，需要修正原来的公式来处理单侧（单边）规有几种方法可以估算过程分散度∆,优先级如下（详见以下段落过程的散布的确定推荐使用ISO225∆=X99.865%−X0.135%∆u=X99.865%−Xmid∆L=Xmid−X0.135%Y概率分布值程变化。使用以下公式可以找到基于测量零件的标准偏差的优seff是估计的“真实”标准偏差；n是用于计算sp的测量次数在任意分布的情况下，过程位置xmid的估计值为50%分位数x50%，在非偏斜对称分布（如正态分布）的Y概率分布值如果给出了较低的单侧规格限制，则能力指数和性能注：在特殊情况下，如果制造过程有指定的操作点/标称值xnom，则分别使用术语cp.ΔL,cp.Δu可以用以——在单侧规格下限cp.Δu=xnom−L的情况下；——操作点和规格上限见图6Y概率分布值观察到的过程能力或过程性能（cpobs,Ppobs）、实际过程能力或性能（cpreal,Ppreal）和测量过程的能力比（QMP）之间存在以下联系：——产品特性的测量服从正态分布。——生产过程服从正态分布且处于统计受控状态。——CP指数的计算是基于6倍标准差估计的99.73％的参考值。——所观察到的，经验性的标准偏差是：sbs−(σ+σP)x2(v)2σP表示生产过程的标准差；σMPQMP=10%QMP=20%QMP=30%QMP=40%QMP=50%NaNaNaNa示例：根据生产过程的测量值计算出能力值CP=1.0观察到的过程能力或过程性能（cpobs,Ppobs）、实际实际过程能力或性能（cpreal,Ppreal）和测量过程的能力指数cMP之间存在以下联系：=0.1=0.2=0.3=0.4=0.5因为计数型测量的性质，它只可能得到的结果是是否合格。为了建立测量过程的能力，则需要用来计算计数型测量过程能力的一个合适方法必须考虑到特定检验结果的概率依赖于特性类型。原则上，所提出的方法使得测量能力（交叉法）和有无参考值在实践中，没有普遍接受的测试方法，但有许多不同的方法来评估操作员获得一致力。本文件规定了研究无参考零件和有参考零件的检测部件的选择可能对这种检测方法的结果有决定性性的影响。不能考虑这种情况。至少要有一定至少有40种不同的检测工件应由2个不同的操作者，称为A和B，进行3次检测。操作员A或B——第二类：同一工件的三个测量结果给出不同的结果。nij结果“+++”结果“---”结果“+++”73147结果“---”215该计算值8.603大于χ2(3)分布的95%分位点7.815。原则上，这个方法对与由两个以上的操作员也可以使用。在这种情况下，各操作员对被测量的物体进行三次测试，随后，需要分别检验两个操作员的注：在这种情况下，对整体描述的显著性水此方法基于信号检测，因此需要有已知参考值的工件。为处理规一个“好的”笑脸意味着所有三个操作员在三次检测中均认为检测件的结果为通过或拒绝，并—×选择所有操作员第一次评价所有结果为满意的第一个值。这是从符号“×”过渡×+选择所有操作员最后一次评价所有结果为满意的最后一个值。这是从符号“+”过渡到符号“×”。+××—计算区间dUR，就是从所有操作员评价结果为不满意（未通过）的最后一个值到所有操作员评dUR=0.566152-0.542704=0.023448计算区间dLR，就是从所有操作员评价结果为dLR=0.470832-0.446697=0.024135d=(dUR+dLR)/2=(0.023448+0.024135)/2=0.0237915XY工件应按照参考值位于不确定度范围之外的方式选择，这样可以预期一个明确如果所有三个测试结果与参考值一致，则测试被接受。若非如此，在修正UMP;max考虑到扩展不确定度通常是给出95%的水平。在该试验中A.1至少有三个标物的线性性研究示例这个例子取自GB/T22554-201定真值xn基于N=10个标物的K=4次重复测量值ynjyn1yn2yn3yn4XY真值xn^估计值ynen1en2en3en4X参考部件数值2线性度引致的不确定度◆个体误差◆参考部件平均偏倚A.1.3方差分析表N=10标物的数量（因素A）v^2σiFF09和A.1.4估计不确定度分量uIAi）应该从真实条件下该过程的结果评价计算得到111213141516171819121222324252627282923132333435363738393vSsMs^2σi2i=+σ计量FF029Na操作员和部件之间的交——vSsMs^2σi计量FF029Na——uEVO=0.1827不确定度分量uRE比uEVR小。因此，分量uRE将不会被使用。分量uOBJuTuSTABuREST测量系统的合成不确定度：uMS=0.1扩展不确定度：UMS=0.228测量过程的合成不确定度：uMP=0.223扩展不确定度：UMP=0.446%QMP=9.9%在两个方差的比较中，两个方差相等的假设被拒绝B.2方差分析表来源v^2σi检验统计量FF0A误差和uar=NK-1—试验信息和结论：N个标物（随机因子A）每个⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮⋮p=w⋮⋮⋮随机因子A(“评价员”)有v个水平:即下标a=1到v；随机因子P(“工件”)有w个水平:即下标p=1到w；重复测量次数:即下标r=1到n。vSs^2σi统计量F临界值F0SsLIN^2σLIN^2σEVRF,v2)SsEVR度v和SsMs^2σi计量F员NA-1件NP-1SsPV(NP-1) 操作员的F0的α=5%的临界值是F1-α[(NA-1),(NA-1)(NP-1)]部件对部件的F0的α=5%的临界值是F1-α[(NP-1),(NA-1)(NP-1)]交互作用的F0的α=5%的临界值是F1-α[(NP-1),(NPNR-1)]mSsPool=SsEV+SsIAMsPool代替方差分析表前2行的MsIA。度和^2σi计量FNP-1SsPVMsPVNANP(NR-1)SsEVOMsEVO—部件对部件的F0的α=5%的临界值是F1-α[(NP-1),(NPNR-1)]yj.如果分析是关于测量系统和部件之间的重复性和交互作用的测量不确定度分量，它类似于把表B.3测量过程能力和生产过程能力之间的关系1.对于具有