MSA务实教材-------第一章 通用测量系统指南

第一章
通用测量系统指南
第一节
引言﹑目的和术语

引 言
现在人们大量使用测量数据来决定许多事情﹒

1. 如依据测量数据来决定是否调整制造过程（利用统计控制过程）﹔
2. 测量数据可以确定两个或多个变量之间是否存在某种显著关系﹒例如﹐推测一模制塑料件的关键尺寸与浇注材料温度有关系﹒这种可能的关系可通过回归分析进行研究﹔
3. 利用测量数据来分析各种过程﹐理解各种过程﹔
4. 了解测量数据的质量﹒质量高﹐带来的效益大﹔质量低﹐带来的效益低﹒

测量数据的质量
如果测量数据与标准值都很“接近”﹐这些测量数据的质量“高”﹔如果一些或全部测量结果“远离”标准值﹐这些数据的质量“低”﹒
表征数据质量最通用的统计特性是偏倚和方差﹒所谓偏倚的特性﹐是指数据相对标准值的位置﹐而所谓方差的特性﹐是指数据的分布﹒
低质量数据最普通的原因之一是数据变差太大﹒一组测量的变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的﹒如果这种交互作用产生太大的变差﹐那么数据的质量会很低﹐以致这些数据是无用的﹒因为这一测量系统的变差﹐可能会掩盖制造过程中的变差﹒
管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差﹒这时应着重于环境对测量系统的影响﹐以获得高质量的数据﹒
如果数据的质量是不可接受的﹐则必须改进﹐通常是通过改进测量系统来完成﹐而不是改进数据本身﹒

测量过程
可将一种测量过程看成一个制造过程﹐它产生数字（数据）作为输出﹒
目 的
MSA是介绍选择各种方法来评定测量系统﹐它普遍用于工业界的测量系统﹒它主要的焦点是对每个零件能重复读数的测量系统﹒

术 语
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的装置﹔包括用来测量合格／不合格的装置﹒
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﹔用来获得测量结果的整个过程﹒

第二节
测量系统的统计特性

理想的测量系统应只产生“正确”的测量结果﹒每次测量结果总应该与一个标准值相符﹒能产生理想测量结果的测量系统﹐应具有零方差﹑零偏倚和以所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性﹒
遗憾的是﹐具有这样理想的统计特性的测量系统几乎不存在﹒测量系统的质量经常只用其产生出来的测量数据的统计特性来确定﹒
每一个测量系统可能需要有不同的统计特性﹐但有一些特性是所有测量系统必须共有的﹐它们包括﹕

1. 测量系统必须处于统计控制中﹐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﹔
2. 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﹔
4. 测量精度应高于过程变异和公差两者中精度较高者﹐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的十分之一﹔
5. 如果测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化﹒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﹒

第三节
标 准

背 景

1. 在整个等级制中最高级标准为国家标准﹒测量结果从国家标准传递到下一级标准﹐称之为第一级标准﹒
2. 第一级标准常用来校准其它测量系统﹒但是通常第一级标准对日常使用来说太昂贵且易损坏﹒取而代之﹐测量结果从第一级标准传递到另一级标准﹐称之为第二级标准﹒
3. 一般来说﹐越是远离国家标准的标准﹐该标准就越是耐其环境的变化﹐因此保持它也就越便宜和容易﹒但是﹐这些优点通常是以较低精度为代价得到的﹒

一个机构没有自己的计量部门时就可以选择利用外面机构的设备﹐这种机构称为“校准试验室”﹒

1. 标准的使用

一般地﹐确定一套测量系统的精度﹐如果不使用可追溯标准是很困难的﹒对于完成破坏性测量的测量系统尤其困难﹒对于许多非破坏性的测量系统也是困难的﹒幸运的是﹐对于某些系统﹐精度不象重复性那样重要﹒但是对于精度是重要的系统﹐使用可追溯标准经常是正确保证测量系统在它预期使用中有足够精度的唯一方法﹒
可追溯标准的使用特别有助于减少某些生产者和顾客之间的测量结果不一致时而产生的矛盾﹒
第四节
通用指南


评定一个测量系统的第一步是验证该系统一直在测量正确的变量﹒如果一直在测量错误的变量﹐那么无论该测量系统多幺准确或精密﹐都将是徒劳无益的﹒
评定一个测量系统的第二步是确定该测量系统必须具有什幺样可接受的统计特性﹒
测量系统的评定通常分为两个阶段﹒在第一阶段﹐我们要明白该测量过程并确定该测量系统能否满足我们的需要﹒第一阶段试验有两个目的﹐第一个目的是确定该测量系统是否具有所需要的统计特性﹒
第一阶段试验的第二个目的是发现哪种环境因素对测量系统有显著影响﹒如果试验表明周围环境温度没有明显的影响﹐那么该测量系统可放心地在车间里使用﹒
第二阶段试验的目的是验证一个测量系统一旦被认为是可行的﹐应持续具有恰当的统计特性﹒“量具R和R”的研究是第二阶段试验的一种形式﹒第二阶段试验通常作为该机构正常校准程序﹐维护程序和计量程序的一部分日常工作来完成﹐但是也可以相互独立地完成﹐试验通常在该机构中完成﹒


第五节
选择／制定试验程序


当选择或制定一个评定方法时﹐一般应考虑的问题包括﹕

1. 试验中是否应使用诸如那些可追溯的标准﹔
2. 正在进行的试验﹐应考虑使用盲测﹒盲测是指在实际测量环境下﹐在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下﹐获得的测量结果﹔
3. 试验成本﹔
4. 试验所需要的时间﹔
5. 定义﹒如准确度﹑精密度﹑重复性和再现性等﹔
6. 是否由这个测量系统取得的测量结果要与另外一个测量系统得到的测量结果对比﹖如果两个系统一起工作不正常﹐那幺不用标准﹐就不可能确定哪个系统需要改进﹔
7. 试验应每隔多久进行一次﹖