量规仪器校验-课件

ISO9001系列培训量规仪器校验1主要内容n概论n量规仪器校正n管理体系与量规仪器校正要求n量规仪器管理n测量系统分析(MSA)2一、概论1.测量与测量目的2.测量的方式3.测量单位4.测量精度观念5.误差6.量测不确定度31、测量与测量目的、测量与测量目的n测量n所谓“测量”是人类对自然界中的物质或现象，予以量的掌握，经由这个量化的过程，我们才能对此物质或现象得到较准确的认识，并能有较客观且准确的描述。n“测量”就是“一系列的操作，为的是要决定对象某特性的数值”。4测量与测量目的测量与测量目的n测量的目的n保证质量：以测量所得结果，作为管理/决策的依据，掌握现况，保证产品质量的一致性。n降低成本：由测量结果得到最佳的制造条件，避免不必要的浪费，降低生产成本。n确保安全：由制造过程中变量的测量，确认生产中的安全问题（如压力过高将发生爆炸等），适时做好处理，以保障人员及设备安全。52、测量的方式n直接测量直接测量n“直接量测”是指量具测量工件后，立即可得知量测结果的一种量测方式。又可分为：n直读式由量具上指示刻划，可直接读出量测值。例如以光标尺量测长度，用电压表量测电压等。n区分式藉由量具的应用来区分产品的特性是否在某特定范围内，藉此判定工件为合格或不合格。例如利用样规或传感器为量规，作为工件判定的依据。n比对式利用样板比对，可立刻判定工件的等级。例如利用表面粗度比较板作加工面表面粗度的比较等。6n间接量测n是指量具无法直接量测工件，须先以量具配合附件取得量测资料，再经过转移、计算等方式，得知量测的结果。一般可分为：n转移式利用转移式量具，先将被测物的待量测值量出，再转移至直读式量具得到实际测量值。例如利用内外卡钳作加工件的量测，再移至刻度尺或卡尺得到实际的测量值。n计算式利用量具及附件将被测物相关数值量测出后，再以公式间接推算出欲量测的功能值。如利用电表量出电流I、电阻R后，再利用公式V=I R算出电压值V来。测量的方式73、测量单位量基本单位名称符号长度质量时间电流温度物质量光强度 米、公尺（meter）公斤（kilogram）秒（second）安培（Ampere）克耳文（Kelvin）莫耳（mole）烛光（candela）mkgsAKmolcd n测量单位：用来度量同类量大小的标准量称作测量单位。n国际标准单位制中的基本单位8n精密度（Precision）n精密度是指量测仪器所能够区分出的微量程度或最小距离，亦即代表量测仪器对同一待测工件，以相同量测过程作重复量测时，其各量测结果的差异程度。以差异程度愈微小称为精密度佳，反之称为精密度差n准确度（Accuracy）n准确度是指量测仪器的实际量测值（或量测平均值）与待测值之真值（True Value）的接近程度，亦即实际测量值偏离真实值的程度。以偏差愈微小之程度称为准确度佳，反之称为准确度差4、测量精度9n精密度与准确度的关系n就量测仪器的选用而言，并非精度愈高愈好，必须视工件尺寸要求的程度而选用不同精度的量具。n量测仪器可能有很高的精密度，却未必具有很好的准确度，因为一般量测仪器均须经过校正后才能确定其准确度。测量精度10n精密度与准确度的关系n测量值应该向真值集中，并且平均值恰好等于真实值。平均值=真值图1.1理想状况量测值分布测量精度11n精密度与准确度的关系n实际上可能有下列四种情况：测量精度12很精密但不准确很精密但不准确既不准确也不精密既不准确也不精密13既精密又准确既精密又准确准确但不精密准确但不精密 145、误差n测量时，实际测量值（或测量平均值）与真值之间的差异，称为误差。n按发生源可分为：仪器误差、人为误差、环境误差和方法误差，这些因素都会造成量测值的偏离，而降低量测的准确性。n若就误差的性质区分，一般又可分为：n系统性误差n随机性误差和n重大误差。15n“系统性误差”是指在相同条件下，重复多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持不变；或在条件改变时，将会按某一明确定律变化的误差。n依“系统性误差”可能发生的原因大致可分为下列三种误差：n仪器误差n人为误差n环境误差。A/系统性误差16n仪器误差：指因仪器本身的缺失而引起的误差。可归纳为：n制造公差n调整误差。n功能误差（磨损或不当使用）n人为误差：指人为的缺失所造成的误差，如视觉的误判、个人生理、心理因素、测量经验或测量训练不足等。n环境误差：指量测量环境未经妥善控制所造成的误差，例如温度、湿度、气压、振动、照明、干扰等测量环境变化所造成的误差。系统性误差17B/随机性误差n随机性误差指在相同条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号会以不可预期的方式变化的误差。n随机性误差又称为偶然性误差，凡无法归类到系统性误差者皆可称为随机性误差。n随机性误差不像系统性误差可以解释其误差发生的原因，而经由改进加以控制，如气流、辐射、噪声等。18C/重大误差n重大误差：超出规定条件下预期的误差，即明显歪曲测量结果的误差。此部份通常是由人为操作失误引起。在处理数据时应予以去除。196、测量不确定度n由前面对误差的分类，我们得知：n随机误差有其不可修正的特性。n系统误差虽可加以修正，但修正因子或修正量的本身，亦可能隐含有不确定性。n所以由以上两点我们引申出：测量误差必存在于每一测量作业中，而此误差在评估及修正的过程中所衍生出来的不确定性，若加以量化，即为量测不确定度。20测量不确定度211.何谓量规仪器校正2.量规仪器校正的目的3.量测标准的种类4.校正的方式5.校正周期的制定6.那些仪器需要校正7.量测的传递与追溯二、量规仪器校正22n量规仪器校正是指由合格的校正人员，在适当的环境下，依据正确的校正作业程序，用更准确的标准件和(或)更精密的测试装备，来测量并判定待校仪器的精密度或准确度。在可行的情况下，对不合格的仪器进行调整，使其达到合格与准确的状态。1、何谓量规仪器校正232、量规仪器校正的目的n内部的需求n正确判断产品符合性；n研究过程变异。n协力生产的需求n保证不同工厂或生产线生产的产品品质的一致性。n国际交易的需求n保障买卖双方，共同认定的品质制度与规范标准之要求应运而生，例如ISO 9000、CE MARK、UL等，均重视量规仪器的管理与使用。n法规的要求n规定：企、事业单位使用的最高计量标准器具以及用于安全防护、卫生医疗、贸易结算、环境监测方面列入强制检定目录的的工作计量器具必须送县以上计量行政部门检定，例如血压计、电表（瓦时表）、水表、瓦斯表、出租车计费表、电子秤与加油机计费表等。243、测量标准的种类n国际标准（International Standards）n代表测试与制造技术所能达到最精确的单位标准。作为一般测试时比较或校正用。n原级标准（Primary Standards）n亦即国家标准，其校正由各国家实验室自行调校，然后各国之测试结果互相比对，再取平均值作为世界标准。n二级标准（Secondary Standards）n此标准是用于工业实验室的基本参考标准。n工作标准（Working Standards）n工作标准是一般校验实验室的基本校正装备，主要用来调校一般实验仪器或测试仪器，使其达到执行工作所应有的精准度。25测量值的溯源n一般在实际运作上，测量标准可分为传递和追溯。n将国际或国家标准经由校正（或其它传递方式）传给下一等级的测量标准，并依次逐级传递到最终使用的测量仪器，以保证被测量对像的值准确一致，这就是量值传递。n仪器使用者将使用的仪器及（或）标准件，送往上一级较精确与国家标准有关联性之实验室进行校正或检定，使较低层次的量测结果，能与国际标准或国家标准测量系统相连结，使其具有公信力，且相互间能达到一致性，这就是量值溯源。26n比较校正n将准确度高的仪器或标准件与待校件之仪器作比较，并调整其误差使符合准确度要求之范围，谓之比较校正，一般之仪器校正多为此类。n绝对校正n以物理上的定律与特性所发展出来的原级标准，直接进行仪器校正工作，以获得待校件之误差值，谓之绝对校正，国家标准实验室之仪器追溯国外之仪器校正，部份属于此类。4、校正的方式27n校正是为了避免仪器带来的测量偏差，而制定校正周期则是为使仪器或标准件能保持稳定。n校正周期是根据使用的目的、程度及准确度需求，以统计方法及经验判断所推导出来最具信赖度的校正间隔时间。n影响校正周期制定的因素很多，其中以制造厂商的建议、仪器和标准件使用/保养情况、环境状况、测量准确度和校正成本等的影响最大。5、校正周期的制定28校正周期的制定nISO校正周期法：校正周期先作初期选择，然后再对校正周期进行调整。1.初期选择的校正周期n 根据工程经验，以固定期间作为校正周期。292.校正周期再调整的方法，可分下列五种：A.自动的或阶梯式的调整校正周期n以一定基本的程序，每次对设备项目进行校正，当发现在允差范围内时，在其后的校正周期加长，但若在允差范围外时，则缩短校正周期n（注：规范中未提示，校正周期加长多久，注：规范中未提示，校正周期加长多久，或减短多少或减短多少,可凭经验处理）可凭经验处理）校正周期的制定30B.管制图法：n每次选择相同的校正点，将所量得的数据绘成图形（纵轴为量测值，横轴为时间）由图形上加以标出量测值散布及偏差情形，以决定如何调整校正周期n（注：规范中未提示散布幅度或偏差幅度）（注：规范中未提示散布幅度或偏差幅度）校正周期的制定31C.历时法n初期以工程经验按类别（相似结构，期望信赖度与稳定度）给出一校正周期。每一类别在选定之周期内被送回来校正的仪器，发现超过误差或不符合的件数占此期间同一类别总数的比率，如果很高时，必须缩短校正周期n（注：未明确提示比率多高，才算高，企业注：未明确提示比率多高，才算高，企业可自行决定可自行决定）。校正周期的制定32D.实际使用时数法n为历时法的变形方式，基本方法保持不变，但周期确认系以使用的小时计算。E.“使用中”或“黑箱”测试法n为阶梯式及管制图法的变形，使用轻便的校正设备，时常查核被选定的参数，对临界参数进行查验，如发现超过界限，则进行作完整的校正（除非实务经验丰富者，否则不易选定适当的查核参数）。校正周期的制定33校正周期的制定与仪器分类管理n根据测量数据的要求、仪器本身情况可将测量仪器进行分类管理，从而制定不同的校正周期。n一般可分为三类：A类：数据要求高，仪器容易出问题或属强制校正器具 B类：数据要求较高，仪器不易出问题 C类：数据要求不高，仪器不易出问题346、哪些仪器需要校正nISO规定下列情况必须校正：判定产品符合性之仪器。如：数字复用电表、电源供应器、定时器、比重计、容量瓶、天平、卡尺、压力表、温度记录器等。内校用之标准件。如：法码、块规，精密电表等。新购买的仪器。新购买的仪器在出厂前大都已校正过，但由于运输安装过程中，诸多未可预期因素的干扰，新仪器在精密度和准确度上也会受到影响。35nISO 9001对量规仪器校正的要求nQS 9000对量规仪器校正的要求nISO 14001对量规仪器校正的要求n量规仪器管理作业常见缺失三、管理体系对量规仪器校正的要求36管理体系对量规仪器校正的要求nISO 9001：2000条款7.6监视和测量装置监视和测量装置的控制的控制n QS 9000 除了ISO要求外还增加测量系测量系统分析统分析（4.11.4）nISO 14001于4.5.1监测和测量监测和测量章节对检（监）测设备管理之要求37四、量规仪器管理常见缺失n量规仪器超过校验日期，尚未校正仍在现场使用，而管理者未做任何处置。n执行内校的人员没有经过相关的训练。n检测设备内校，但未建立校正指导书。n校正没有允收标准允收标准。n标准件当成免校件。n自制的检测设备，未建立校正标准（或因无法外校无适当标准件，列为免校），与条文要求不符。38量规仪校管理n管理系统的建立n初期规划n文件建立39n全面清查厂内所有量测仪器n依据仪器清查资料，统计下列有关资料n仪器的种类、数量n每种仪器的规格（量程、精密度、允收标准）n确定仪器校正周期n确定仪器的校正方式：内校、外校、免校n若有内校，需建立相关内校作业指导书及标准。初期规划40购买仪器n采购仪器时机n工厂工作负荷增加。n有新的测量需要。n老旧仪器汰旧换新。n确认采购需求n必要性n所需仪器之规格（量程/精密度）n选择适当供货商n可靠性n校验及售后服务41n人员选派条件：n学历n专业n部门n训练方式：n仪器制造厂商培训。n参加外部训练。n(邀请专家至本单位训练。培训人员42n厂内若有校正作业，其校正环境的监控与维持，需注意下列几点：n校正实验室环境之建立：n对标准件性能之影响：温度、湿度、气压、尘埃、电场、振动、地心引力等。n对校正测试装备之影响：电源电压、电源频率、温度、电场等。n对作业人员之影响：照明、噪音、温度、尘埃等。环境的需求43环境的需求n标准环境实验室之等级区分：nE级（EXCELLENT）：国家标准研究机构同程度之精度。nG级（GOOD）：严格要求精准度之标准实验室。nS级（STANDARD）：实用量测仪器校正实验室。n环境条件种类：nA类：特别严格之环境条件限制。nB类：次级严格之环境条件限制。nC类：一般要求之环境条件限制。44n仪器应标示以利管制n标示包含校正合格、免校及暂停使用等卷标。n建立仪器资料n应包含仪器一览表、仪器履历表，必要时加以编号管理。n明订校正需求n外校：须送国家认可机构才有追溯性。n内校：须有合格之人员、校正指导书及标准件并有校正报告。n免校：对产品质量不会造成影响的仪器可列为免校。文件的建立程序45n制定校正周期n可依据历次校正报告之结果，加以统计分析而制定，例如连续三次合格则延长一半周期，但至多以二年为限，一旦不合格则回复调整前之周期。一般电量仪器为：半年，物理量仪器为一年。n订定年度校正计划n应考量将仪器分开送校，避免无仪器可用的困扰。n执行校正：n依仪器校正需求及校正周期执行校正，仪器校正后应判定是否合格文件的建立程序46n校正标识：n依据校正结果判定，对每一仪器施予正确标识，一般有校正合格、暂停使用、禁止使用（不合格暂停使用、禁止使用（不合格）或免校正标识。n搬运、储存管理：n搬运应注意防震，保存与储藏应注意环境条件，防止精度变差，并于使用时再做必要的功能测试。n强调禁止仪器任意调整：n一般在仪器校正后应贴上封签以防止不当调整。文件的建立程序47n校正失效的处置：n应追溯过去测量的产品，加以评估，作成书面报告并有纠正措施（例如与该量规有关之检验测试纪录、特采纪录及客户抱怨记录等）。n国内无法校正的处置：n自行校正或相互比对。但须有书面规定校正准则。文件的建立程序48n待校件n使用标准件n校正环境n校正范围n校正步骤：又可分校正前、中、后文件的建立指导书49n判定标准，其内容需求重点为：n使用简单易懂的句子表达。n力求完整、正确并概括每一细节。n尽可能使用或合并已建立的校正指导书。n撰写格式、标准、内容、纸张大小等尽可能做到标准化。n依需要适时对校正指导书加以修正及更新。文件的建立指导书50n主要表格与记录有：n监测仪器一览表。n监测仪器校正周期表。n监测仪器校正记录n监测仪器维修保养记录。文件的建立表格与记录51nMSA简介nGR&R分析(计量值型)nGO/NO GO分析(计数值型)nP/T比率(Ratio)五、测量系统分析(MSA)52n对一个测量系统进行评定的第一个步骤，是验证系统是否在测量“正确的变量”。n评定的第二个步骤，是要确定系统应具备什么样的统计特性才可以接受。（例如该测量系统是归属于计数型或者计量型）。MSA简介53n是所有测量系统必须具备的共同特性：n测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中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 n测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的1/10n测量系统的变差必须比制造过程的变差小n变差应小于公差带。MSA简介54n测量系统分析的目的：n确定测量系统是否具有所需要的统计特性。n追查哪些是对测量系统有显著影响的环境因素。n验证该系统若被认为是可接受时，是否持续具备恰当的统计特性。MSA简介55n名词定义n重复性Repeatability：是指用同一量具，同一位作业者，当多次测量相同零件的指定特性时所得的变异。n再现性Reproducibility：是指不同作业者以相同的量具，测量相同产品的特性时，测量平均值的变异。n量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指有在车间的装置，包括用来测量合格不合格的装置。n测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得整个测量结果的过程。GR&R分析(计量值型)56作业步骤n确定M名操作者A、B、C，选定N个被测零件，按1、2、，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。n测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录之，B、C在不知他人测量结果的前提下，以同样方法测量各零件的数据并记录之。n再以随机顺序重复上述测量r次(如23次)57数据处理-极差计算58数据处理-均值计算59结果分析n以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差=5.15n重复性60结果分析n再现性61结果分析n测量系统双性（R&R）n（R&R）=100*（R&R/TV）TV：Tolerance Value 公差62结果分析n应同时将EV、AV、R&R各值与公差带宽度比较，得出各变差占公差带的百分比n%R&R可接受的条件是：n数值10%的误差测量系统可接受n10%数值30%的误差测量系统不能接受，须予以改进。进行各种努力发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品再抽查检验，如发现库存品已超出规格应立即追踪出货，通知客户，协调处理对策。63结果分析n当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时n量具的结构需再设计增强n量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以改善n量具应加以保养64结果分析n当再现性(EV)变差值大于重复性(AV)时n作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育,作业标准应再明确订定或修订n可能需要某些夹具协助操作员,使其更具一致性的使用量具n量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析,并作记录65n先选取20个零件来进行。n选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。n在选取20个零件时，必须有一些零件稍许高或低于规范限值。n所有的测量结果(每个零件测4次)一致则接受该量具，否则应改进或重新评价该量具，如果不能改进该量具，则不能被接受并且应找到一个可接受之替代测量系统GO/NO GO分析(计数值型)66n当为不能接受时，可能有但不限于下列情况，并应采取相对应的措施n仪器性能不稳定，检查并修理或更换仪器；n对测量者进培训，提高测量者测量水平；n量具的夹紧或定位装置需要改进。GO/NO GO分析(计数值型)67附表3 GO/NO GO量具属性数据表68nP/T比率(Ratio)是衡量量测设备的精度与产品特性的允差之间关系的一种方法。n公式 nP/T=ToleranceEVnEV(Equipment Variation)是设备变异，通常量测一个产品10次以上，可获不同读值，根据读值计算EV(=6)nTolerance 是产品特性的允差nLSL是规格下限，USL是规格上限nTolerance 即是USL减LSL(Tolerance=USLLSL)。nP/T 比率以大于10倍为佳。P/T比率(Ratio)69P/T比率(Ratio)70