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1、仪器评论步骤(精)丈量仪器重复性、再现性的评论(技术总结报告)西安电子科技大学微电子学院“SPC课题组”2009年3月SPC和Cpk评论的基础是数据。明显，数据质量的利害，即数据能否如实地反映实质工艺状况，将决定SPC和Cpk评论结论能否正确。数据是经过丈量仪器获得的。所以数据质量的利害主要取决于丈量仪器的状态和水平。从计量的角度考虑，应当从“正确度”和“精细度”双方面保证仪器能知够数据收集的要求。当前各单位都对仪器进行惯例的“计量校准”，以保证仪器拥有必定的“正确度”。可是常常忽视了对“精细度”的评论。依据中华人民共和国国家军用标准“GJB3014电子元器件统计过程控制系统”的要求，为了保证
2、用于SPC和Cpk评论的数据质量，第一应当保证仪器的运转处于统计受控状态；同时还应当评论仪器的精细度，并且对仪器的精细度有明确的定量指标要求。本技术总结报告在参照国内外有关资料的基础上，联合课题组的部分研究成果，总结了丈量仪器重复性、再现性的评论步骤，并对评论中需要注意的问题进行说明，供各单位参照。一、丈量仪器评论的基本观点收集数据的丈量过程也是一种“过程”，就必定存在测试系统水平的高低以及测量过程能否处于统计受控状态的问题。本节介绍有关丈量系统剖析的基本观点以及主要评论要求。/11.丈量系统的“偏差”(1) 丈量系统“偏差”的分类因为存在各样不行防止的要素影响丈量结果，致使丈量结果必定存在偏
3、差。可从“正确度”和“精细度”双方面描绘丈量系“统偏差”。正确度指测试结果与“真值”之间的偏差大小，决定了丈量结果的“系统偏差”。精细度指多次测试同一个对象，测试结果的分别程度，决定了丈量结果的“随机偏差”。对于大部分丈量过程，丈量偏差基本听从正态散布，正态散布均值取决于正确度，反应了“系统偏差”的大小。而正态散布的标准偏差则取决于精细度的高低，或许说反应了“随机偏差”的大小。明显，对同一个对象，多次测试结果的均匀值反应了正确度的利害，描绘多次测试结果之间分别性的标准偏差反应了精细度的高低。能够从图1形象理解正确度与精细度的关系：图1正确度与精细度关系(2) 丈量系统的正确度（Accuracy
4、）丈量系统的正确度是指丈量结果的均匀值与“真值”之间的靠近程度，用于描绘丈量值与实质值之间的差异。能够经过“计量校准”的方式提升丈量系统的正确度。2(3) 丈量系统的精细度（Precision）丈量系统的精细度描绘的是采纳同一台仪器多次重复丈量同一个对象，丈量结果分别性的大小，反应了丈量过程的随机偏差。影响丈量系统精细度的主要要素有两个：重复性和再现性。重复性（Repeatability）描绘的是同一个操作人员采纳同一台丈量仪器对同一零件的同一特征，进行多次丈量获得的丈量结果之间的分别性。因为操作人员和被测对象保持不变，多次重复丈量结果之间的分别性反应的就是丈量仪器（量具）自己的能力或潜能，是
5、丈量设施自己固有的随机起伏，所以重复性往常又称为设施变差（EquipmentVariation），记为EV。再现性（Reproducibility）定义为不一样的评论人（或不一样时间、不一样环境，总之是不一样条件）使用相同的丈量仪器对同一产品的同一特征分别进行重复丈量，所得均匀值之间的变差。所以，一个丈量系统（或量具）的再现性主要反应的是操作者之间在丈量技术方面的差异。明显，因为手动丈量仪器的丈量结果往常受操作者技术的影响较大，再现性评价表现的分别性必定较大。对于操作者不是丈量偏差主要原由的丈量过程（比如自动丈量系统），丈量过程中操作者就不是主要的变差源，再现性评论表现的分别性将较小，所以，再
6、现性往常又称为操作者变差（AppraiserVariation），记为AV。2. 丈量系统“精细度”有关参数的定量表征固然“正确度”和“精细度”都会致使丈量偏差，可是当前一般单位只对测试仪器“正确度”有足够重视，对每台仪器都有按期进行计量校准的明确规定，保证测试仪器的“正确度”。常常对仪器“精细度”的影响注意不够，基本上未进行仪器“精细度”3评论。所以本总结报告要点说明怎样从“重复性”和“再现性”双方面定量评论丈量系统（或量具）的“精细度”。（1）丈量系统“重复性”的定量表征重复性和EV：一般状况下，同一丈量者使用同一丈量仪器重复丈量同一对象时，所得的丈量值不会完整相同，而是存在分别性。一般听
7、从正态散布。定量表征丈量系统（或量具）重复性的最直接方法是，计算同一个操作人员采纳同一台丈量仪器重复多次丈量同一个对象获得的多个丈量数据之间的标准偏差，记为重复性。因为重复性主要反应的是丈量设施自己固有的变差（EquipmentVariation，缩写为EV），所以重复性又简记为EV。EV：依据数理统计结论，听从正态散布的数据中，其值大于（均值+2.575）以及小于（均值-2.575）的概率均为0.5%，或许说99%的数据位于（均值2.575）范围，即99%的丈量数据所占的范围为5.15。所以也能够用5.15重复性描绘重复性，并记为EV：即EV=5.15重复性(1)或许简记为EV=5.15EV
8、（2）丈量系统“再现性”的定量表征再现性和AV：与重复性状况近似，定量表征丈量系统（或量具）再现性的最直接方法是，计算不一样操作人员采纳同一台丈量仪器重复多次丈量相同对象所得平均值数据之间的标准偏差，记为再现性。因为再现性主要反应的是操作者之间的变差（AppraiserVariation，缩写为AV），所以再现性可简记为AV。AV：与重复性状况近似，再现性评论中，99%的丈量数据所占的范围为5.15。所以也能够用5.15再现性描绘再现性，并记为AV：即AV=5.15再现性(2)或许简记为AV=5.15AV（3）丈量系统精细度的定量表征仪器和G：描绘仪器精细度大小的参数是仪器标准偏差仪器，又简写
9、为G（G代表Gauge）。因为仪器精细度是仪器“重复性”和“再现性”（Repeatability&Reproducibility，缩写为R&R）两个要素的综合结果，依据数理统计的结论，表征4仪器“精细度”程度的仪器标准偏差仪器与上述重复性以及再现性之间的关系为：222(3)仪器重复性再现性或许简记为：222GEVAVR&R：与上述重复性、再现性状况近似，精细度评论中，99%的丈量数据所占的范围为5.15RR。所以用5.15RR描绘精细度范围，并记为R&R。即R&R=5.15仪器(4)或许简记为R&R=5.15RR（4）工艺参数分别性的定量表征工艺和P：实质生产过程中，用工艺参数散布的标准偏差工
10、艺描绘工艺参数的分别程度。工艺又简写为P（P代表Process）。PV：与上述描绘仪器精细度状况近似，99%的工艺参数数据所占的范围为5.15P。所以用5.15P描绘工艺参数变化（ProcessVariation）范围，并记为PV。即PV=5.15或许简记为PV=5.15（5）丈量数据分别性的定量表征工艺(5)P总和T：实质生产过程中，收集的工艺参数数据是用测试仪器丈量获得的，记描绘测得的工艺参数数据分别性的标准偏差为数据。明显，测得的工艺参数数据所表现出的起伏其实是一种既包含了工艺自己的变化，同时也包含有丈量仪器自己分别性的总的起伏，所以又称为总，简记为T（T代表Total）。TV：与上述描
11、绘工艺参数分别性状况近似，99%的丈量数据所占的范围为5.15T。所以用5.15T描绘数据变化范围（TotalVariation），并记为TV。即TV=5.15或许简记为TV=5.15数据(6)T3. 仪器精细度、工艺参数分别性以及丈量数据分别性之间的关系（1）标准偏差之间的关系如(3)式所示，仪器精细度是仪器重复性和再现性的综合表示，所以有222(7)仪器重复性再现性或许简记为：222GEVAV因为丈量数据的分别性是工艺参数自己的分别性以及丈量仪器分别性的综合结果，所以依据数理统计原理，反应丈量数据分别性的标准偏差总与描绘工艺本身分别性的标准偏差工艺以及测试仪器固有的标准偏差仪器之间存在下述
12、关系：5222(8)数据工艺仪器或许简记为：222TPG（2）分别性之间的关系因为描绘分别范围的EV、AV、R&R、PV以及TV分别为相应标准偏差的5.15倍，所以有(R&R)2EV2AV2TV2PV2(R&R)24. 对仪器精细度水平的要求为了保证丈量仪器收集的数据能用于工艺评论，表征仪器精细度的小一定知足必定的要求。（1）基本关系式(9)(10)仪器数值大上述（10）式描绘了反应丈量数据分别性的TV与描绘工艺自己分别性的PV以及测试仪器固有分别性的R&R之间的关系。明显，为了保证丈量数据的分别性基本反应的是工艺自己的分别性，应当保证(10)式中的测试仪器分别性R&R足够小，或许说应当保证R&R与TV之比尽量小，使丈量数据的分别性TV近似等于表征工艺自己分别性的PV。记R&R与TV之比为(R&R)%，即：R&R(11)（R&R）%TV因为R&R和TV分别是仪器标准偏差以及数据标准偏差的5.15倍，所以有：(R&R)%仪器或许(R&R)%数据G(12)T也能够简记为GT（2）对(R&R)%参数的定量要求明显，参数(R&R)%的大小可直接用于评论一台仪器可否被接受用于实行S
