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1、测量系统分析课程日京企业管理咨询有限公司1术语术语n测量测量赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系 。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。n量具量具任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在车间任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在车间的装置；包括通过不通过装置。的装置；包括通过不通过装置。 n测量系统测量系统用来对被测特性定量或定性评价的仪器或量具、标用来对被测特性定量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来准、操作、方法、夹具、
2、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。获得测量结果的整个过程。n基准基准认为规定的可接受值。认为规定的可接受值。n真值真值物品的真实值。物品的真实值。n溯源性溯源性测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是测量的特性或标准值，此标准是规定的基准，通常是国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相国家或国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。联系。2测量系统特性1.测量系统的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因测量系统的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性；造成的。这可称为统计稳定性；2.测量系统的变异必须比制
3、造过程的变异小；测量系统的变异必须比制造过程的变异小；3.变异应小于公差带；变异应小于公差带；4.测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一，即十进位或的十分之一，即十进位或10-1法则。这表明仪器的分辨率法则。这表明仪器的分辨率应把公差分为十份或更多；应把公差分为十份或更多；5.测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统最大的（最坏）变差应小于过程变差和
4、如此，则测量系统最大的（最坏）变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。公差带两者中的较小者。 3测量系统的误差源测量系统的误差源误差源误差源别名或分量别名或分量P P零件零件生产件、样本、被测体、测试单元（生产件、样本、被测体、测试单元（UUTUUT），人工制品、检），人工制品、检查标准查标准I I仪器仪器量具、量具、M&TEM&TE单元、主量具、测量机器、试验台单元、主量具、测量机器、试验台S S标准标准刻度、基准、人工制品、检查标准、固有的标准、一致意刻度、基准、人工制品、检查标准、固有的标准、一致意见、标准基准材料（见、标准基准材料（SRMSRM）、等级、接受准则）、等级、接受准则M
5、M方法方法岗位培训、口述、作业指导书、控制计划、检验计划、试岗位培训、口述、作业指导书、控制计划、检验计划、试验程序、零件程序验程序、零件程序O O操作者操作者评价人、校准或试验技师、评估人、检查员评价人、校准或试验技师、评估人、检查员E E环境环境温度、湿度、浓度、现场清洁、照明、位置、振动、动力、温度、湿度、浓度、现场清洁、照明、位置、振动、动力、电磁干扰（电磁干扰（EMIEMI）、噪声、时间、空气）、噪声、时间、空气A A假设假设统计的、操作的、标准、常数、手册值、热稳定、弹性模统计的、操作的、标准、常数、手册值、热稳定、弹性模数、科学定律数、科学定律4测量有关的问题测量有关的问题在评价
6、一个测量系统时需要确定三个基本问题：在评价一个测量系统时需要确定三个基本问题：1.这种测量系统有足够的分辨力吗？这种测量系统有足够的分辨力吗？2.这种测量系统在一定时间内是否在统计上保持这种测量系统在一定时间内是否在统计上保持一致？一致？3.这些统计性能在预期范围内是否一致，并且用这些统计性能在预期范围内是否一致，并且用于过程分析或控制是否可接受？于过程分析或控制是否可接受？4.测量同样的零件特性在不同的场合是否采用了测量同样的零件特性在不同的场合是否采用了不同的测量系统不同的测量系统5测量系统的五个性测量系统的五个性1.偏倚偏倚2.重复性重复性3.再现性再现性4.稳定性稳定性5.线性线性6偏
7、倚偏倚偏倚是对同偏倚是对同样的零件的样的零件的同样特性，同样特性，真值（基准真值（基准值）和观测值）和观测到的测量平到的测量平均值的差值。均值的差值。7造成过分偏倚的可能原因是：造成过分偏倚的可能原因是：n仪器需要校准n仪器、设备或夹紧装置的磨损n磨损或损坏的基准，基准出现误差n校准不当或调整基准的使用不当n仪器质量差设计或一致性不好n线性误差n应用错误的量具n不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术n测量错误的特性n（量具或零件）变形n环境温度、湿度、振动、清洁的影响n违背假定，在应用常量上出错n应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）8重复性重复性由一个评价由一个评价人，
8、采用一人，采用一种测量仪器，种测量仪器，多次测量同多次测量同一零件的同一零件的同一特性时所一特性时所获得的测量获得的测量值变差。值变差。9重复性不好的可能原因包括重复性不好的可能原因包括n零件内部：形状、位置、表面加工、样品一致性、变形、硬度不够。零件内部：形状、位置、表面加工、样品一致性、变形、硬度不够。n仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障、质量差、维护不当、仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障、质量差、维护不当、变形、硬度不够。变形、硬度不够。n基准内部：质量、级别、磨损。基准内部：质量、级别、磨损。n方法内部：设置、技术、零件调整、夹持、夹紧、点密度的变差。方法内部：设置、技术
9、、零件调整、夹持、夹紧、点密度的变差。n评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳。劳。n环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁。环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁。n应用错误的量具。应用错误的量具。10偏倚和重复性的关系偏倚和重复性的关系11再现性再现性由不同的评价人，采用相同的测量仪器，由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。的变差。12再现性错误的潜在原因包括：再现性错误的潜在原因包括：n零件（样品）之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方
10、法时，当测量零件的类型为A、B、C时的均值差。n仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A、B、C等的均值差。注意：在这种研究情况下，再现性错误常与方法和/或操作者混淆。n标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响n方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整，夹持或夹紧方法等导致的均值差。n评价人（操作者）之间：评价人A、B、C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推荐进行此研究。n环境之间：在第1、2、3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化系统在产品和过程资格中最常见的研究。n操作者训练效果n应用零件尺寸、位置
11、、观察误差（易读性、视差）13量具量具R&R和和GRR14稳定性稳定性偏依随时间偏依随时间的变化的变化别名：漂移别名：漂移15不稳定性可能的原因包括：不稳定性可能的原因包括：n仪器需要校准，需要减少校准时间间隔n仪器、设备或夹紧装置的磨损n正常老化或退化n缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁n磨损或损坏的基准，基准出现误差n校准不当或调整基准的使用不当n仪器质量差设计或一致性不好n不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术n（量具或零件）变形n环境变化温度、湿度、振动、清洁度n应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）16线性线性整个正常操作范围的偏倚改变。整个正常
12、操作范围的偏倚改变。17线性（变化的线性偏倚）线性（变化的线性偏倚）18性线误差的可能原因包括：性线误差的可能原因包括：n仪器需要校准，需要减少校准时间间隔n仪器、设备或夹紧装置的磨损n缺乏维护通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁n磨损或损坏的基准，基准出现误差最小/最大n校准（不包括工作范围）不当或调整基准的使用不当n仪器质量差设计或一致性不好n仪器设计或方法缺乏稳健性n应用错误的量具n不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术n（量具或零件）随零件尺寸变化的变形n环境温度、湿度、振动、清洁度n违背假定，在应用常量上出错n应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）19描述
13、测量系统变差的分布可赋予下列特性描述测量系统变差的分布可赋予下列特性1）位置位置 稳定性；稳定性； 偏倚；偏倚； 线性。线性。2）宽度或范围）宽度或范围 重复性；重复性； 再现性。再现性。20变差重叠：变差重叠：21不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响控 制分 析只有下列条件才可用于控制： 与规范相比过程变差较小 对过程参数 预期过程变差上的损失函数很平缓 只能表明过程是否正在产生合格零件 过程变差的主要原因导致均值偏移 依据过程分布可用半计量控制技术 一般来说对过程参数及指数的估计不可接受 可产生不敏感的计量控制图 只提供粗劣的估计
14、 可用于计量控制图 建议使用22过程控制图过程控制图过程控制图过程控制图1 1 1 1（X X 和和 R R）23过程控制图过程控制图过程控制图过程控制图2 2 2 2（X X 和和 R R，分辨率不足的情形，分辨率不足的情形）243030的零件平均值在限值外，测量过程不足以检测出零件间的零件平均值在限值外，测量过程不足以检测出零件间变差变差25量具研究（极差法）量具研究（极差法）零件评价人A评价人B极差（AB）10.850.800.0520.750.700.0531.000.950.0540.450.550.1050.500.600.10平均极差（ ）Ri50.3550.07GR&R5.15
15、（ ） 5.15（ ）1.195.15（0.07）1.190.303过程变差0.40GR&R100GR城过程变差1000.3030.4075.5 26零件零件评价人图评价人图27直方图直方图28量具量具重复重复性和性和再现再现性数性数据表据表格格包包括零括零件内件内变差变差29量具量具重复重复性和性和再现再现性报性报告告包包括零括零件内件内变差变差30标准标准均值均值和极和极差法差法量具量具重复重复性和性和再现再现性数性数据表据表31标准标准均值均值和极和极差法差法量具量具重复重复性和性和再现再现性报性报告告32计数型量具研究（小样法）：计数型量具研究（小样法）：橡胶软管内径橡胶软管内径橡胶软
16、管内径橡胶软管内径 通过不通过塞规通过不通过塞规通过不通过塞规通过不通过塞规 A 评 价 人B 评 价 人12121GGGG2GGGG3NGGGG4NGNGNGNG5GGGG6GGGG7NGNGNGNG8NGNGGG9GGGG10GGGG11GGGG12GGGG13GNGGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGGG20GGGG33MSAMSA过程过程过程过程测量系统分析本身也可以被看成是一个过程，其实施的步骤包括：测量系统分析本身也可以被看成是一个过程，其实施的步骤包括：1.对测量设备进行分类；对测量设备进行分类；2.针对被测量的特性选择适当的测量工具（参照控制
17、计划）针对被测量的特性选择适当的测量工具（参照控制计划） ；3.确定测量系统分析方法（计数方法还是计量方法、小样法还是大样确定测量系统分析方法（计数方法还是计量方法、小样法还是大样法）；法）；4.确定要进行分析所需的样品容量；确定要进行分析所需的样品容量；5.按事先策划的零件数、测量者、测量次数进行测量数据收集；按事先策划的零件数、测量者、测量次数进行测量数据收集；6.分析结果；分析结果；7.根据分析结果确定接受或拒收测量系统；根据分析结果确定接受或拒收测量系统；8.如果拒收测量系统，需要确定是否更换更适合的测量系统并重复以如果拒收测量系统，需要确定是否更换更适合的测量系统并重复以上步骤。上步
18、骤。34测量管理：测量管理：测量管理：测量管理：n测量前的测量设备的选择；n不确定度确定n具有资格的操作者n具有资格的分析者（校准、维修等）n建立测量设备台帐n测量设备标识n测量过程标识；n规定测量方法、技术和程序；n规定测量环境要求；n测量确认（MSA）；n测量过程监控；n测量过程完成后的数据分析；n搬运、放置、调整等活动控制；n测量仪器失效的控制。35测量涉及的其他活动测量涉及的其他活动测量涉及的其他活动测量涉及的其他活动1. 校准2. 验证3. 调整4. 修理5. 比较6. 密封7. 标识36计量计量计量计量n计量（metrological）以确定可信赖量值为目的的一组操作。37校准校准
19、n校准（Calibration）在规定的条件下，为确定测量仪器、测量系统的示值、实物量具或标准物质所代表的值与相对应的由参考标准确定的量值之间关系的一组操作。n注：1）校准结果既可以给示值赋值，又可确定示值的修正值。2）校准也可确定其他计量特性，如影响量的作用。3）校准结果可以记录在有时称为“校准证书”或“校准报告”的文件中。38检定检定检定检定n检定（Verification）为评定计量器具的计量特性，确定其是否符合法定要求所进行的全部工作。39调整调整调整调整n调整（Adjustment）为使测量仪器达到性能正常、消除偏差而适于使用的状态所进行的操作。40计量、校准和检定的比较计量、校准和
20、检定的比较计量、校准和检定的比较计量、校准和检定的比较计量检定校准检定和校准是计量的具体作业。他们遵循计量的有关规定实施作业。当无法对测量设备进行检定或校准时，计量还可以通过其他的方式进行，如验证、比较、测验、试验等。是法规行为，必须送检或获得检定资格。即是强制性的，必须按检定规程的要求进行操作。往往是由政府实施的一种管理和监督行为。是组织行为，组织内部可以完成，即非强制性的，可以按着推荐性的校准规范操作。往往是组织内部实施管理的一种行为。由认可资格的人员进行由胜任的人员进行评定计量器具的全部计量特性，并且符合检定规定中的其他计量管理要求计量检测设备、测量系统、或者实物量具的示值误差，也可以用以确定其他计量特性。给出检定证书，并有法律效力。给出校准证书或校准报告。检定不合格时不能使用。检定不合格时，如果还满足预期使用要求还能使用。 41实验室和实验室范围实验室和实验室范围实验室进行检验、试验或校准的设施，其范围包括但不限于化学、金相、尺寸、物理、电性能或可靠性试验。实验室范围受控文件包括：实验室有资格进行特定试验、评价和校准；用来进行上述活动的设备清单进行上述活动的方法和标准清单。42
