MSA–测量系统分析

单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,MSA,测量系统分析,通用测量系统指南,测量系统分析,1通用测,量,量系统,指,指南,1.1引言、,目,目的和,术,术语,测量数,据,据的用,途,途,依据测,量,量数据,调,调整制,造,造过程,确定两,个,个或多,个,个变量,之,之间是,否,否存在,某,某种显,著,著关系,测量数,据,据的质,量,量,如果测,量,量数据,与,与标准,值,值很接,近,近，则,可,可以说,这,这些测,量,量数据,的,的质量,“,“高”,；,；,如果测,量,量数据,远,远离标,准,准值，,则,则可以,说,说这些,测,测量数,据,据的质,量,量“低,”,”；,低质量,最,最普通,的,的原因,之,之一是,数,数据变,差,差太大,。,。,一组测,量,量的变,差,差大多,是,是由于,测,测量系,统,统和它,的,的环境,之,之间的,交,交互作,用,用造成,的,的（如,温,温度变,化,化对液,体,体容积,的,的影响,）,）。如,果,果这种,交,交互作,用,用产生,太,太大的,变,变差，,那,那么数,据,据的质,量,量会很,低,低，以,致,致这些,数,数据是,无,无用的,。,。例如,，,，一个,具,具有大,量,量变差,的,的测量,系,系统，,用,用来分,析,析一个,制,制造过,程,程，可,能,能是不,恰,恰当的,，,，因为,这,这一测,量,量系统,的,的变差,，,，可能,会,会掩盖,制,制造过,程,程中的,变,变差。,管理一,个,个测量,系,系统的,许,许多工,作,作是监,视,视和控,制,制变差,。,。这就,是,是说，,应,应着重,于,于环境,对,对测量,系,系统的,影,影响，,以,以获得,高,高质量,的,的数据,。,。,如果数,据,据的质,量,量是不,可,可接受,的,的，则,必,必须改,进,进，通,常,常是通,过,过改进,测,测量系,统,统来完,成,成，而,不,不是改,进,进数据,本,本身。,1.1引言、,目,目的和,术,术语,测量过,程,程,术语“,测,测量”,定,定义为,“,“赋值,给,给具体,事,事物以,表,表示它,们,们之间,关,关于特,殊,殊特性,的,的关系,”,”。,赋值过,程,程定义,为,为测量,过,过程，,而,而赋予,的,的值定,义,义为测,量,量值。,应将一,种,种测量,过,过程看,成,成一个,制,制造过,程,程，它,产,产生数,字,字（数,据,据）作,为,为输出,。,。,目的,本手册,的,的目的,是,是介绍,选,选择各,种,种方法,来,来评定,测,测量系,统,统质量,的,的指南,。,。尽管,这,这些指,南,南足以,通,通用于,任,任何测,量,量系统,，,，但它,们,们主要,用,用于工,业,业界的,测,测量系,统,统。,术语,量具：任何用,来,来获得,测,测量结,果,果的装,置,置；经,常,常用来,特,特指用,在,在车间,装,装置；,包,包括用,来,来测量,合,合格/,不,不,合格的,装,装置。,测量系,统,统：用来对,被,被测特,性,性赋值,的,的操作,、,、程序,、,、量具,、,、设备,、,、软件,以,以及操,作,作人员,的,的集合,；,；,用来获,得,得测量,结,结果的,整,整个过,程,程。,1.2测量系,统,统的统,计,计特性,理想的,测,测量系,统,统在每,次,次使用,时,时，应,只,只产生,“,“正确,”,”的测,量,量结果,。,。每次,测,测量结,果,果应该,与,与一个,标,标准值,相,相符。,一,一个能,产,产生理,想,想测量,结,结果的,测,测量系,统,统，应,具,具有零,方,方差、,零,零偏倚,和,和对所,测,测的任,何,何产品,错,错误分,类,类为零,概,概率的,统,统计特,性,性。,遗憾的,是,是，具,有,有这样,理,理想的,统,统计特,性,性的测,量,量系统,几,几乎在,存,存在的,，,，因此,过,过程管,理,理者必,须,须采用,具,具有不,太,太理想,的,的统,计,计特性,的,的测量,系,系统。,一些特,性,性是所,有,有测量,系,系统必,须,须共有,的,的，它,们,们包括,：,：,1）,测,测量,系,系统必,须,须处于,统,统计控,制,制中，,这,这意味,着,着测量,系,系统中,的,的变差,只,只能是,由,由于普,通,通原因,而,而不是,由,由于特,殊,殊原因,造,造成的,。,。,2）,测,测量,系,系统的,变,变异必,须,须比制,造,造过程,的,的变异,小,小；,3）,变,变异,应,应小于,公,公差带,；,；,4）,测,测量精,度,度应高,于,于过程,变,变异和,公,公差带,两,两者中,精,精度较,高,高者，,一,一般来,说,说，测,量,量精度,是,是过程,变,变异和,公,公差带,两,两者中,精,精度较,高,高者的,十,十分之,一,一；,5）,测,测量,系,系统统,计,计特性,可,可能随,被,被测项,目,目的改,变,变而变,化,化。若,真,真的如,此,此，则,测,测量系,统,统最大,的,的（最,坏,坏）变,差,差应小,于,于过程,变,变差和,公,公差带,两,两者中,的,的较小,者,者。,1.3选择/,制,制定试,验,验程序,当选择,或,或制定,一,一个评,定,定方法,时,时，一,般,般应考,虑,虑的问,题,题包括,：,：,1）,试,试验中,是,是否应,使,使用诸,如,如那些,可,可溯源,至,至NIST的标准,？,？标准,经,经常是,评,评定一,个,个测量,系,系统的,准,准确度,所,所必须,的,的。,2）考,虑,虑使用,盲,盲测。,盲,盲测是,指,指在实,际,际测时,环,环境下,，,，在操,作,作者事,先,先不知,正,正在对,该,该测量,系,系统进,行,行评定,的,的条件,下,下，获,得,得的测,量,量结果,。,。,3）,试,试验成,本,本;,4）,试,试验所,需,需的时,间,间;,5）,任,任何其,定,定义没,有,有被普,遍,遍接受,的,的术语,应,应作出,可,可操作,的,的定义,。,。这些,术,术语如,准,准确度,、,、精度,度,度、重,复,复性和,再,再现性,等,等。,1.3选择/,制,制定试,验,验程序,6）是,否,否由这,个,个测量,系,系统取,得,得的测,量,量结果,要,要与另,外,外一个,测,测量系,统,统得到,的,的测量,结,结果对,比,比？如,果,果对比,，,，应考,虑,虑使用,依,依赖诸,如,如上面,第,第一步,讨,讨论的,标,标准试,验,验方法,。,。如果,不,不用标,准,准，仍,有,有可能,确,确定两,个,个测量,系,系统是,否,否可经,同,同时正,常,常工作,。,。然而,，,，如果,两,两个系,统,统一起,工,工作不,正,正常，,那,那么不,用,用标准,，,，就不,可,可能确,定,定哪个,系,系统需,要,要改进,；,；,7）应,每,每隔多,久,久进行,一,一次？,这,这个问,题,题应由,单,单个测,量,量系统,的,的统计,特,特性及,其,其对该,设,设备影,响,响和使,用,用该设,备,备进行,生,生产的,顾,顾客来,决,决定。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,本章中,介,介绍的,程,程序广,泛,泛用于,整,整个汽,车,车工业,，,，以评,价,价用于,生,生产环,境,境中的,测,测量系,统,统，特,别,别是这,些,些程序,用,用于评,定,定下列,统,统计特,性,性；重,复,复性、,再,再现性,、,、偏倚,、,、稳定,性,性及线,性,性。,测量有,关,关的问,题,题,在评价,一,一个测,量,量系统,时,时需要,确,确定三,个,个基本,问,问题：,1）这,种,种测量,系,系统有,足,足够的,分,分辨力,吗,吗？,2）这,种,种测量,系,系统在,一,一定时,间,间内是,否,否在统,计,计上保,持,持一致,？,？,3）这,些,些统计,性,性能在,预,预期范,围,围内是,否,否一致,，,，并且,用,用于过,程,程分析,或,或控制,是,是否可,接,接受？,测量系,统,统变差,的,的类型,测量系,统,统误差,可,可以分,成,成五种,类,类型：,偏,偏倚，,重,重复性,，,，再现,性,性，稳,定,定性以,及,及线性,。,。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,定义,偏倚,是测量,结,结果的观测平均值,与,与基准值的差,值,值。基,准,准值，,也,也称为,可,可接受,的,的基准,值,值或标,准,准值，,是,是充当,测,测量值,的,的一个,偏,偏倚一,致,致认可,的,的基准,，,，一个,基,基准值,可,可以通,过,过采用,更,更高级,别,别的测,量,量设备,（,（例如,，,，计量,实,实验室,或,或全尺,寸,寸检验,设,设备）,进,进行多,次,次测量,，,，取其,平,平均值,来,来确定,。,。,基准值,观测的,平,平均值,偏倚,重复性,重复性,是,是由一,个,个评价,人,人，采,用,用一种测,量,量仪器，多次,测,测量同一零,件,件的同一,特,特性时,获,获得的,测,测量值,变,变差。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,重复性,再现性,再现性,是,是由不,同,同的评,价,价人，,采,采用相,同,同的测量仪,器,器，测量,同,同一零件的同一,特,特性时,测,测量平,均,均值的,变,变差。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,操作者B,操作者C,操作者A,再现性,稳定性,稳定性,（,（或飘,移,移），,是,是测量,系,系统在,某,某持续,时,时间内,测,测量同,一,一基准,或,或零件,的,的单一,特,特性时,获,获得的,测,测量值,总,总变差,。,。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,稳定性,时间2,时间1,线性,线性是,在,在量具,预,预期的,工,工作范,围,围内，,偏,偏倚值,的,的差值,。,。,2评定测,量,量系统,的,的程序,2.1,引,引言,象每个,过,过程一,样,样，对,用,用来描,述,述测量,系,系统变,差,差的分,布,布可以,赋,赋予下,列,列特性,：,：,1）位,置,置,稳,稳定性,;,;,偏,偏倚;,线,性,性。,2）宽,度,度或范,围,围,重,复,复性；,再,现,现性。,2.2测量系,统,统的分,析,析,稳定性,使用控,制,制图来,确,确定统,计,计稳定,性,性。控,制,制图可,提,提供方,法,法来分,离,离影响,所,所有测,量,量结果,的,的原因,产,产生的,变,变差（,普,普通原,因,因变差,）,）和特,殊,殊条件,产,产生的,变,变差（,特,特殊原,因,因变差,）,）。控,制,制图法,可,可在质,量,量与统,计,计过程,控,控制（SPC,）,）一书中,找,找到。,需,需要着,重,重指出,的,的是，,使,使用控,制,制图时,，,，我们,不,不仅必,须,须注意,落,落在控,制,制限以,外,外的点,，,，还应,注,注意其,他,他特殊,原,原因信,号,号如趋,势,势和中,心,心线附,近,近的点,。,。这些,信,信号的,出,出现及,控,控制限,外,外一点,或,或多点,都,都表明,“,“失控,”,”或不,稳,稳定状,态,态。,研究测,量,量系统,稳,稳定性,的,的一个,方,方法是,按,按常规,画,画出基,准,准或基,准,准件重,复,复读数,的,的平均,值,值和极,差,差(X-R控制图,),)。从,这,这种分,析,析中可,以,以确定,，,，例如,，,，失控,信,信号是,需,需要校,准,准测量,系,系统的,标,标志。,还,还有可,能,能由于,基,基准或,基,基准件,变,变脏而,出,出现失,控,控信号,。,。无论,哪,哪种情,况,况，包,含,含在控,制,制信号,内,内的信,息,息的解,释,释取决,于,于对过,程,程的了,解,解。,用于测,量,量系统,控,控制图,的,的样本,容,容量及,抽,抽样频,率,率的确,定,定也应,依,依赖于,对,对测量,系,系统的,了,了解。,主,主要考,虑,虑的还,是,是使用,过,过程中,测,测量系,统,统所有,的,的外部,条,条件。,例,例如,如,如果确,信,信使用,者,者在使,用,用