測量系統(tǒng)分析

1、測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析的基本內(nèi)容數(shù)據(jù)是通過測量獲得的,對測量定義是：測量是賦值給具體事物以表示他們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系。這個定義由CEisenhart首次給出。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。從測量的定義可以看出，除了具體事物外，參于測量過程還應(yīng)有量具、使用量具的合格操作者和規(guī)定的操作程序，以及一些必要的設(shè)備和軟件，再把它們組合起來完成賦值的功能，獲得測量數(shù)據(jù)。這樣的測量過程可以看作為一個數(shù)據(jù)制造過程，它產(chǎn)生的數(shù)據(jù)就是該過程的輸出。這樣的測量過程又稱為測量系統(tǒng)。它的完整敘述是：用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合，用來

2、獲得測量結(jié)果的整個過程稱為測量過程或測量系統(tǒng)。眾所周知，在影響產(chǎn)品質(zhì)量特征值變異的六個基本質(zhì)量因素(人、機器、材料、操作方法、測量和環(huán)境)中，測量是其中之一。與其它五種基本質(zhì)量因素所不同的是，測量因素對工序質(zhì)量特征值的影響?yīng)毩⒂谖宸N基本質(zhì)量因素綜合作用的工序加工過程，這就使得單獨對測量系統(tǒng)的研究成為可能。而正確的測量，永遠(yuǎn)是質(zhì)量改進的第一步。如果沒有科學(xué)的測量系統(tǒng)評價方法，缺少對測量系統(tǒng)的有效控制，質(zhì)量改進就失去了基本的前提。為此，進行測量系統(tǒng)分析就成了企業(yè)實現(xiàn)連續(xù)質(zhì)量改進的必經(jīng)之路。近年來，測量系統(tǒng)分析已逐漸成為企業(yè)質(zhì)量改進中的一項重要工作，企業(yè)界和學(xué)術(shù)界都對測量系統(tǒng)分析給予了足夠的重視。測

3、量系統(tǒng)分析也已成為美國三大汽車公司質(zhì)量體系QS9000的要素之一，是6質(zhì)量計劃的一項重要內(nèi)容。目前，以通用電氣(GE)為代表的6連續(xù)質(zhì)量改進計劃模式即為：確認(rèn)(Define)、測量(Measure)、分析(Analyze)、改進(Improve)和控制(Control)，簡稱DMAIC。從統(tǒng)計質(zhì)量管理的角度來看，測量系統(tǒng)分析實質(zhì)上屬于變異分析的范疇，即分析測量系統(tǒng)所帶來的變異相對于工序過程總變異的大小，以確保工序過程的主要變異源于工序過程本身，而非測量系統(tǒng)，并且測量系統(tǒng)能力可以滿足工序要求。測量系統(tǒng)分析，針對的是整個測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，它需要分析測量系統(tǒng)的位置變差、寬度變差。在位置變差中

4、包括測量系統(tǒng)的偏倚、穩(wěn)定性和線性。在寬度變差中包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性、再現(xiàn)性。測量系統(tǒng)可分為“計數(shù)型”及“計量型”測量系統(tǒng)兩類。測量后能夠給出具體的測量數(shù)值的為計量型測量系統(tǒng)；只能定性地給出測量結(jié)果的為計數(shù)型測量系統(tǒng)。“計量型”測量系統(tǒng)分析通常包括偏倚(Bias)、穩(wěn)定性(Stability)、線性(Linearity)、以及重復(fù)性和再現(xiàn)性(RepeatabilityReproducibility，簡稱RR)。在測量系統(tǒng)分析的實際運作中可同時進行，亦可選項進行，根據(jù)具體使用情況確定?！坝嫈?shù)型”測量系統(tǒng)分析通常利用假設(shè)檢驗分析法來進行判定。測量系統(tǒng)所應(yīng)具有之統(tǒng)計特性1.測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中，

5、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。這可稱為統(tǒng)計穩(wěn)定性。2.測量系統(tǒng)的變差必須比制造過程的變差小。3.變差應(yīng)小于公差帶。4.測量精度應(yīng)高于過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，測量精度是過程變差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。若真的如此，則測量系統(tǒng)的最大的變差應(yīng)小于過程變差和公差帶兩者中的較小者。測量系統(tǒng)分析的標(biāo)準(zhǔn)1.國家標(biāo)準(zhǔn);2.第一級標(biāo)準(zhǔn)(連接國家標(biāo)準(zhǔn)和私人公司、科研機構(gòu)等);3.第二級標(biāo)準(zhǔn)(從第一級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到第二級標(biāo)準(zhǔn));4.工作標(biāo)準(zhǔn)(從第二級標(biāo)準(zhǔn)傳遞到工作標(biāo)準(zhǔn))。測量系統(tǒng)分析的指標(biāo)1、測量系統(tǒng)測量

6、系統(tǒng)是指用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；是用來獲得測量結(jié)果的整個過程。測量系統(tǒng)是指測量設(shè)備、測量人、測量方法、測量環(huán)境、被測工標(biāo)準(zhǔn)這一套與測量結(jié)果緊密關(guān)聯(lián)的一套系統(tǒng)，用在某處以獲取數(shù)據(jù)時是否適宜，是否可以接受。測量系統(tǒng)分析按照分析數(shù)據(jù)類型來分,可以分為“計數(shù)型”和“計量型”測量系統(tǒng)分析兩類。“計量型”測量系統(tǒng)分析通常包括“穩(wěn)定性”、“重復(fù)性”、“再現(xiàn)性”、“偏倚”及“線性”的分析和評價。在測量系統(tǒng)分析的實際運作中可同時進行，亦可選項進行，根據(jù)具體使用情況確定。2、穩(wěn)定性測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指測量系統(tǒng)的各個計量特性（主要是偏倚和精

7、度）在時間范圍內(nèi)保持恒定的能力。經(jīng)過一段長時間下，用相同的測量系統(tǒng)以同一基準(zhǔn)或零件的同一特性進行測量所獲得的總變差，穩(wěn)定性是整個時間的偏倚變化。3、偏倚偏倚是指多次測量的理論上的平均值與其參考值之間的差異。參考值的來源主要有：多個準(zhǔn)確測量設(shè)備所得重復(fù)測量值的平均值；專業(yè)團體認(rèn)可的值；當(dāng)事方達成一致的值或者法律規(guī)定的值。4、線性線性是指在測量系統(tǒng)預(yù)期的量程范圍內(nèi)，各點處的偏倚與參考值呈線性關(guān)系。線性就是要求這些偏倚量在數(shù)學(xué)上表現(xiàn)為是其對應(yīng)參考值的線性回歸關(guān)系。5、重復(fù)性重復(fù)性誤差指的是同一個操作者使用同一套測量設(shè)備，對同一個測量部件的同一特性在較短的時間間隔內(nèi)進行多次測量系統(tǒng)分析時機1）.新生產(chǎn)

8、之產(chǎn)品PV有不同時;2）.新儀器，EV有不同時;3）.新操作人員，AV有不同時;4）.易損耗之儀器必須注意其分析頻率。1.R&R之分析決定研究主要變差形態(tài)的對象。使用"全距及平均數(shù)"或"變差數(shù)分析"方法對量具進行分析。于制程中隨機抽取被測定材料需屬統(tǒng)一制程。選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進行測量, 測試人員將操作員所讀數(shù)據(jù)進行記錄, 研究其重復(fù)性及再現(xiàn)性(作業(yè)員應(yīng)熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影響系統(tǒng)的可靠度)同時評估量具對不同操作員熟練度。針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度

9、應(yīng)是被測量物品公差的1/10, (即其最小刻度應(yīng)能讀到1/10過程變差或規(guī)格公差較小者; 如: 過程中所需量具讀數(shù)的精確度是0.01m/m, 則測量應(yīng)選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應(yīng)是被測量物品公差的1/5。試驗完后, 測試人員將量具的重復(fù)性及再現(xiàn)性數(shù)據(jù)進行計算如附件一(R&R數(shù)據(jù)表), 附件二(R&R分析報告), 依公式計算并作成-R管制圖或直接用表計算即可。2.結(jié)果分析1)當(dāng)重復(fù)性(EV)變差值大于再現(xiàn)性(AV)時:量具的結(jié)構(gòu)需在設(shè)計增強。量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善。量具應(yīng)加以保養(yǎng)。2)當(dāng)再現(xiàn)性(

10、AV)變差值大于重復(fù)性(EV)時:作業(yè)員對量具的操作方法及數(shù)據(jù)讀取方式應(yīng)加強教育, 作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)再明確訂定或修訂?？赡苄枰承A具協(xié)助操作員, 使其更具一致性的使用量具。量具與夾治具校驗頻率于入廠及送修糾正后須再做測量系統(tǒng)分析, 并作記錄。">編輯進行測量系統(tǒng)分析的基本要求(1)量具擬執(zhí)行測量系統(tǒng)分析的量具必須經(jīng)過計量確認(rèn)合格，同時其分辨力應(yīng)至少能直接讀取被測特性預(yù)期變差的1/10。(2)評價人執(zhí)行測量作業(yè)的人員，均應(yīng)經(jīng)過必要的量具使用、維護訓(xùn)練，不至于出現(xiàn)因人員操作問題所造成的測量誤差。(3)編制測量系統(tǒng)分析計劃在計劃中明確所要進行分析的量具以及評價人、開始日期和預(yù)計完成日期等

11、。(4)測量過程為盲測最大可能地減少評價人在測量過程中的主觀影響。進行測量系統(tǒng)分析的步驟測量系統(tǒng)分析的評定通常分為兩個階段:1.第一階段：驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計規(guī)范要求。主要有兩個目的：(1)確定該測量系統(tǒng)是否具有所需要的統(tǒng)計特性，此項必須在使用前進行。(2)發(fā)現(xiàn)哪種環(huán)境因素對測量系統(tǒng)有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間及環(huán)境。2.第二階段(1)目的是在驗證一個測量系統(tǒng)一旦被認(rèn)為是可行的，應(yīng)持續(xù)具有恰當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計特性。(2)常見的就是“量具R&R”是其中的一種型式。">編輯測量系統(tǒng)分析的案例從選礦生產(chǎn)過程中選取10個鐵精礦樣品，選用3名化檢驗人員，使用同一

12、套檢驗系統(tǒng)，按不同的順序分別檢測10個樣品，重復(fù)3遍。檢測結(jié)果數(shù)據(jù)如下表。測量數(shù)據(jù)處理的結(jié)果及圖表的解釋本實驗的測量結(jié)果數(shù)據(jù)的處理采用Minitable軟件處理。數(shù)據(jù)處理結(jié)果可用變差的方差分析表和圖表兩種方式來解釋和說明。其中，變差的方差分析表從各項方差占總變差的百分比來說明變異情況，圖表則以圖來說明。1.變差的方差分析表本方法運用極差來計算方差，然后通過方差來計算各種變差及各變差占合計變異的比例，從而確定各變差的影響程度。計算結(jié)果如表2。由表2可知：。(1)測量系統(tǒng)的合計量具R&R的研究變異值為1738，介于1020之間，化檢驗系統(tǒng)變差較小，化驗系統(tǒng)可以接受。(2)測量系統(tǒng)的重復(fù)性為

13、1626，介于1020之間，波動較小，說明設(shè)備系統(tǒng)變差在可接受范圍內(nèi)。但重復(fù)性(1626)較大，也是引起合計量具R&R偏高的主要原因，應(yīng)引起注意，查明原因。(3)測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性和檢驗人員的變異都為615，小于10，說明檢驗人員間的變差波動很小?；瘷z驗人員操作一致性較好。(4)樣品間的變異值為9848，變異顯著，檢驗系統(tǒng)明顯表示出樣品間的品質(zhì)差異。(5)區(qū)別分類數(shù)(ndc)為7，大于5。因此，化驗系統(tǒng)能夠滿足測量的需要。2.圖表結(jié)果圖表以較直觀的方式來說明檢驗情況，并可以看出較細(xì)微的差異：（1）各變異分量各變異分量情況由圖1顯示，從圖1可以看出樣品間的變異是變異的主要來源，系統(tǒng)能夠區(qū)分試樣品位的變化。（2）Xbar控制圖圖2Xbar控制圖(平均值圖)顯示A，B，C三位化檢驗人員每件樣品3次化驗的平均值情況。趨勢基本一致，手法和條件控制基本一樣。3位化檢驗人員3次化驗結(jié)果的平均值超過半數(shù)的點在控制線以外，化驗系統(tǒng)能夠反應(yīng)樣品的區(qū)別。（3）R控制圖圖3為R控制圖，顯示了A，B，C三位化驗人員每件樣品3次化驗結(jié)果的極差。圖中顯示每名檢驗人員的3次結(jié)果的極差小于033；同時小于國家標(biāo)準(zhǔn)中誤差(<0.5)的要求。圖中沒有超出極差上限(UCL=033)的值。數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算的結(jié)果與圖表結(jié)果一致，可以確定：檢驗系統(tǒng)變差較小，檢驗人員之間差別不大，檢驗系