测测 量量 系系 统统 分分 析析Measurement Systems AnalysisMeasurement Systems Analysis （ M S A M S A ）一、测量系统分析（一、测量系统分析（MSAMSA）概述）概述1 1、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）的概念：）的概念： 指指 Measurement Systems Analysis Measurement Systems Analysis （测量系统分析）的英文简称。（测量系统分析）的英文简称。 M M ( ( Measurement Measurement ) ) 测量测量 S S ( ( Systems Systems ) ) 系统系统 A A ( ( Analysis Analysis ) ) 分析分析2 2、测量系统的定义：、测量系统的定义： 指用来对被测特性定量测量或定性评价的指用来对被测特性定量测量或定性评价的 仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、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；用来获软件、人员、环境和假设的集合；用来获 得测量结果的整个过程。得测量结果的整个过程。 3 3、ISO/TS 16949ISO/TS 16949：2002 2002 质量管理体系对测量系统分析质量管理体系对测量系统分析 （MSAMSA）的要求：）的要求： 7.6.1 7.6.1 测量系统分析测量系统分析 为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果为分析每种测量和试验设备系统得出的测量结果 存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须存在的变差，必须进行适当的统计研究。此要求必须 适用于在控制计划中提出的测量系统。所用的分析方适用于在控制计划中提出的测量系统。所用的分析方 法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析的参考手法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析的参考手 册相一致。如果得到顾客的批准，也可采用其它分析册相一致。如果得到顾客的批准，也可采用其它分析 方法和接收准则。方法和接收准则。4 4、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）理解要点说明：）理解要点说明： 在在控制计划控制计划中提出的测量系统都要进行测量系统（中提出的测量系统都要进行测量系统（MSAMSA）分析，）分析， 主要是针对产品特性所使用到的测量系统。主要是针对产品特性所使用到的测量系统。 所用的测量分析方法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析所用的测量分析方法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析 的参考手册相一致。的参考手册相一致。 如经顾客批准，也可以采用其它方法及接收准则。如经顾客批准，也可以采用其它方法及接收准则。 ISO/TS 16949:2002 ISO/TS 16949:2002 标准中的体系内部审核检查表强调要有证标准中的体系内部审核检查表强调要有证 据证明上述要求已达到。据证明上述要求已达到。 生产件批准程序（生产件批准程序（PPAPPPAP）手册中明确规定：对新的或改进的量）手册中明确规定：对新的或改进的量 具、测量和试验设备必须参考测量系统分析（具、测量和试验设备必须参考测量系统分析（MSAMSA）手册进行）手册进行 变差统计研究。变差统计研究。 产品质量先期策划（产品质量先期策划（APQPAPQP）手册中明确规定：测量系统分析）手册中明确规定：测量系统分析 （MSAMSA）作为第四阶段）作为第四阶段“产品和过程确认产品和过程确认”的输出之一。的输出之一。 测量系统分析（测量系统分析（SPCSPC）手册中明确指出测量系统分析（）手册中明确指出测量系统分析（MSAMSA）是）是 控制图必需的准备工作内容之一。控制图必需的准备工作内容之一。控控 制制 计计 划划第第 页，共页，共 页页 样件样件 试生产试生产 生产生产控制计划编号：控制计划编号：主要联系人主要联系人/ /电话：电话：日期日期( (编制编制) )：日期日期( (修订修订) )：零件编号零件编号/ /最新更改等级：最新更改等级：核心小组：核心小组：顾客工程批准顾客工程批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：零件名称零件名称/ /描述：描述：供方供方/ /工厂批准工厂批准/ /日期：日期：顾客质量批准顾客质量批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：供方供方/ /工厂：工厂：供方代码：供方代码：其它批准其它批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：其它批准其它批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：零件零件/ /过过程编程编号号过程名称过程名称/ /操作描述操作描述机器、装机器、装置、夹具、置、夹具、工装工装特特 性性特殊特殊特性特性分类分类方方 法法反应反应计划计划编编号号产品产品过程过程产品产品/ /过程过程规范规范/ /公差公差评价评价/ /测量测量技术技术样样 本本控制方法控制方法容量容量 频率频率1010进货检验进货检验内径内径游标卡尺游标卡尺外径外径千分卡尺千分卡尺硬度硬度硬度计硬度计3030热处理热处理硬度硬度硬度计硬度计4040车外圆车外圆内径内径游标卡尺游标卡尺厚度厚度厚度计厚度计5050车外圆检验车外圆检验内径内径游标卡尺游标卡尺厚度厚度厚度计厚度计QR-711-2-01A0QR-711-2-01A0控控 制制 计计 划划第第 页，共页，共 页页 样件样件 试生产试生产 生产生产控制计划编号：控制计划编号：主要联系人主要联系人/ /电话：电话：日期日期( (编制编制) )：日期日期( (修订修订) )：零件编号零件编号/ /最新更改等级：最新更改等级：核心小组：核心小组：顾客工程批准顾客工程批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：零件名称零件名称/ /描述：描述：供方供方/ /工厂批准工厂批准/ /日期：日期：顾客质量批准顾客质量批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：供方供方/ /工厂：工厂：供方代码：供方代码：其它批准其它批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：其它批准其它批准/ /日期日期( (如需要如需要) )：零件零件/ /过过程编程编号号过程名称过程名称/ /操作描述操作描述机器、装机器、装置、夹具、置、夹具、工装工装特特 性性特殊特殊特性特性分类分类方方 法法反应反应计划计划编编号号产品产品过程过程产品产品/ /过程过程规范规范/ /公差公差评价评价/ /测量测量技术技术样样 本本控制方法控制方法容量容量 频率频率1010进货检验进货检验内径内径游标卡尺游标卡尺（）外径外径千分卡尺千分卡尺（）硬度硬度硬度计硬度计（）4040车外圆车外圆内径内径游标卡尺游标卡尺（）厚度厚度厚度计厚度计（）5050车外圆检验车外圆检验内径内径游标卡尺游标卡尺（）注：在注：在“评价评价/ /测量技术测量技术”栏目中以栏目中以“”符号标识的量具需进行测量系统（符号标识的量具需进行测量系统（MSAMSA）分析。）分析。 QR-711-2-01A0QR-711-2-01A05 5、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）在）在ISO/TS16949:2002ISO/TS16949:2002体系标准中实施要点体系标准中实施要点 说明：说明： 标识监测和测量设备及其检定标识监测和测量设备及其检定/ /校准的状态；校准的状态； 确定量具的准确度和精确度；确定量具的准确度和精确度； 当量具被发现处于非检定当量具被发现处于非检定/ /校准状态或失准状态时，应对其以校准状态或失准状态时，应对其以 前的测量结果进行确认；前的测量结果进行确认； 确保所有的量具的搬运、防护（保护确保所有的量具的搬运、防护（保护/ /维护）、清洁和贮存；维护）、清洁和贮存； 检定检定/ /校准记录应包括个人量具；校准记录应包括个人量具； 应用符合顾客要求的测量系统分析（应用符合顾客要求的测量系统分析（MSAMSA）手册（第三版）中）手册（第三版）中 规定的测量分析方法和接收准则；除非顾客规定其它的测量分规定的测量分析方法和接收准则；除非顾客规定其它的测量分 析方法和接收准则。析方法和接收准则。6 6、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）在）在ISO/TS16949:2002ISO/TS16949:2002体系标体系标 准中实施的优胜者方法：准中实施的优胜者方法： 最大限度的减少量具的种类；最大限度的减少量具的种类； 最大限度的减少量具的数量；最大限度的减少量具的数量； 根据产品族添置所需要的量具；根据产品族添置所需要的量具； 只采用符合测量系统分析（只采用符合测量系统分析（MSAMSA）要求的量具；）要求的量具； 尽量不允许作业员使用个人量具，如作业员一尽量不允许作业员使用个人量具，如作业员一 定要使用个人量具，则对作业员使用的个人量定要使用个人量具，则对作业员使用的个人量 具必须经检定具必须经检定/ /校准合格后方可使用；校准合格后方可使用； 用用6 6过程分布计算结果，而不是规格公差。过程分布计算结果，而不是规格公差。7 7、MSA MSA 与与 APQP/CPAPQP/CP、FMEAFMEA、PPAPPPAP和和SPCSPC的关系的关系 第一阶段第一阶段 第二阶段第二阶段 第三阶段第三阶段 第四阶段第四阶段 第五阶段第五阶段 计划和计划和 产品设计产品设计 过程设计过程设计 产品和产品和 反馈、评定反馈、评定 确定项目确定项目 和开发和开发 和开发和开发 过程确定过程确定 和纠正措施和纠正措施 样件制作样件制作 试生产试生产 批量生产批量生产 PPAP PPAP MSAMSA DFMEA PFMEA SPC SPC DFMEA PFMEA SPC SPC （Ppk1.67) Ppk1.67) （Cpk1.33Cpk1.33） 样件样件CP CP 试生产试生产CP CP 生产生产CPCP MSA MSA 在在 APQPAPQP 过程中的位置过程中的位置/ /阶段关系：阶段关系： 输输 出出 试生产试生产 过程审核过程审核 测量系统分析评价测量系统分析评价 初始过程能力研究初始过程能力研究 生产件批准生产件批准 产品审核产品审核 样品送样和确认样品送样和确认 生产确认试验生产确认试验 包装评价包装评价 过程策划和开发经验总结过程策划和开发经验总结 生产控制计划生产控制计划 质量策划认定和管理者支持质量策划认定和管理者支持输输 入入 制造过程设计输入及其评审制造过程设计输入及其评审 资料资料 包装标准包装标准 产品产品/ /过程质量体系评审过程质量体系评审 过程流程图过程流程图 车间平面布置图车间平面布置图 特性矩阵图特性矩阵图 过程过程FMEAFMEA分析资料分析资料 试生产控制计划试生产控制计划 过程指导书过程指导书 测量系统分析（测量系统分析（MSAMSA）计划）计划 初始过程能力（初始过程能力（SPC-PpkSPC-Ppk）研）研 究计划究计划 包装规范包装规范 制造过程设计输出及其评审制造过程设计输出及其评审 资料资料 制造过程验证和确认及其评制造过程验证和确认及其评 审资料审资料 管理者支持管理者支持第第四四阶阶段段：产产品品和和过过程程确确认认8 8、“过程分析（乌龟图）过程分析（乌龟图）”在测量系统分析（在测量系统分析（MSAMSA）中的运用）中的运用过程分析（乌龟图）工作表过程分析（乌龟图）工作表注：测量系统分析（注：测量系统分析（MSAMSA）的）的“过程分析（乌龟图）过程分析（乌龟图）”表中之具体和详细内容的填写请见附件。表中之具体和详细内容的填写请见附件。过程过程 填写填写COPCOP或过程名称或过程名称测量系统分析测量系统分析( M S A )( M S A )使用什么方式进行使用什么方式进行 （材料（材料/ /设备设备/ /装置）装置）填写机器（包括试验设备），材填写机器（包括试验设备），材料，计算机系统，过程中所使用料，计算机系统，过程中所使用的软件等的详细说明的软件等的详细说明 输输 入入（要求是什么？）（要求是什么？）填写详细的实际输入填写详细的实际输入, ,这可能这可能是一份文件、材料、工具、是一份文件、材料、工具、计划等计划等如何做？如何做？ （作业指导书（作业指导书/ /方法方法/ /程序程序/ /技术）技术）填写相关的过程控制、支持过程、填写相关的过程控制、支持过程、管理过程、程序、作业指导书、管理过程、程序、作业指导书、方法和技术等的详细说明方法和技术等的详细说明由谁进行？由谁进行？ （能力（能力/ /技能技能/ /知识知识/ /培训）培训）填写资源要求，特别注意要填写资源要求，特别注意要求的技能和能力准则，安全求的技能和能力准则，安全设备等设备等 输输 出出（将要交付的是什么？）（将要交付的是什么？）填写详细的实际输出填写详细的实际输出, ,这可能这可能是产品、文件，而且应该和是产品、文件，而且应该和实际有效性的测量相联系实际有效性的测量相联系使用的关键准则是什么？使用的关键准则是什么？（测量（测量/ /评估）评估） 填写过程有效性的测量，比填写过程有效性的测量，比如矩阵和指标如矩阵和指标测量系统分析（测量系统分析（MSAMSA）过程分析（乌龟图）工作表）过程分析（乌龟图）工作表 使用什么方式进行使用什么方式进行（材料（材料/ /设备设备/ /装置）装置）1 1、量具；、量具；2 2、电脑；、电脑；3 3、计算软件、计算软件/ /计计算公式；算公式；4 4、计算器；、计算器；5 5、统计方法。、统计方法。 如何做？如何做？（作业指导书（作业指导书/ /方法方法/ /程序程序/ /技术）技术）1 1、测量系统分析程序；、测量系统分析程序；2 2、测量系统分析手册；、测量系统分析手册；3 3、监测和测量装置控制程序；、监测和测量装置控制程序；4 4、量具的操作规、量具的操作规程；程；5 5、文件控制管理程序；、文件控制管理程序；6 6、记录控制管理程、记录控制管理程序；序；7 7、人力资源管理程序；、人力资源管理程序；8 8、纠正与预防措施、纠正与预防措施控制程序；控制程序；9 9、持续改进管理程序。、持续改进管理程序。 输入（要求是什么？）输入（要求是什么？）1 1、顾客要求（包括：顾客特殊要、顾客要求（包括：顾客特殊要求，如顾客要求提交的求，如顾客要求提交的PPAPPPAP资料中资料中对测量系统分析的要求等）；对测量系统分析的要求等）；2 2、公司要求；公司要求；3 3、控制计划（包括：、控制计划（包括：新产品试生产控制计划和生产控制新产品试生产控制计划和生产控制计划、常规产品的通用生产控制计计划、常规产品的通用生产控制计划等）；划等）；4 4、顾客指定的和组织确、顾客指定的和组织确定的产品特殊特性；定的产品特殊特性；5 5、合格的检、合格的检定证书或校准记录；定证书或校准记录；6 6、用来进行、用来进行测量系统分析测量系统分析(MSA)(MSA)的产品；的产品；7 7、检、检定或校准合格的量具。定或校准合格的量具。 使用的关键准则是什么？使用的关键准则是什么？（测量（测量/ /评估）评估）1 1、测量系统分析计划完成率；、测量系统分析计划完成率；2 2、GR&RGR&R达成率；达成率；3 3、稳定性达成率；、稳定性达成率；4 4、偏倚、偏倚达成率；达成率；5 5、线性达成率；、线性达成率；6 6、kappakappa一致一致性达成率；性达成率；7 7、纠正措施有效关闭率。、纠正措施有效关闭率。 由谁进行？由谁进行？（能力（能力/ /技能技能/ /知识知识/ /培训）培训）1 1、测量系统分析人员；、测量系统分析人员；2 2、作业员；、作业员；3 3、检验员；、检验员；4 4、质量部主管；、质量部主管；5 5、多、多方论证小组；方论证小组；6 6、管理者代表。、管理者代表。过程过程 填写填写COPCOP或过程名称或过程名称测量系统分析测量系统分析( M S A )( M S A ) 输出（将要交付的是什么？）输出（将要交付的是什么？）1 1、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）计划；）计划；2 2、零件评价人平均值和重复性极差控零件评价人平均值和重复性极差控制图；制图；3 3、量具重复性和再现性分、量具重复性和再现性分析数据表；析数据表；4 4、量具重复性和再现、量具重复性和再现性分析报告；性分析报告；5 5、量具极差法分析、量具极差法分析表；表；6 6、量具稳定性分析报告；、量具稳定性分析报告；7 7、量具偏倚分析报告；量具偏倚分析报告；8 8、量具线性、量具线性分析报告；分析报告；9 9、计数型量具假设检、计数型量具假设检验分析研究数据表；验分析研究数据表；1010、计数型量、计数型量具假设检验分析交叉表；具假设检验分析交叉表；1111、纠正、纠正和预防措施报告和预防措施报告. . 9 9、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）的目的）的目的 1 1）、对参加课程培训的人员：）、对参加课程培训的人员： 理解理解测量系统分析（测量系统分析（MSAMSA）在产品控制和过程改进中在产品控制和过程改进中 的重要性；的重要性； 具备开展测量系统分析具备开展测量系统分析（MSAMSA）所需要的实用知识；所需要的实用知识； 建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标和接建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标和接 受准则，从而作出专业、客观的评价。受准则，从而作出专业、客观的评价。 2 2）、对企业使用测量系统分析（）、对企业使用测量系统分析（MSAMSA）方法：）方法： 确定新购或经维修、校准合格后的测量设备在生产过程中确定新购或经维修、校准合格后的测量设备在生产过程中 使用时能提供客观、正确的分析使用时能提供客观、正确的分析/ /评价数据，对各种测量评价数据，对各种测量 和试验设备系统测量结果的变差进行适当的可靠性统计研和试验设备系统测量结果的变差进行适当的可靠性统计研 究，以了解测量系统是否满足产品特性的测量需求和评价究，以了解测量系统是否满足产品特性的测量需求和评价 测量系统的适用性，确保产品质量满足和符合顾客的要求测量系统的适用性，确保产品质量满足和符合顾客的要求 和需求。和需求。 1010、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）实施的时机和范围）实施的时机和范围 凡组织在凡组织在控制计划控制计划中所提及的和中所提及的和/ /或顾客要求的所有监或顾客要求的所有监 视和测量装置均要进行测量系统分析（视和测量装置均要进行测量系统分析（MSAMSA）。）。 新产品；新产品； 因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改；因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改； 常规产品（老产品常规产品（老产品/ /旧产品）；旧产品）； 特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到特别是以上产品中被确定为产品特殊特性所使用到 的监视和测量装置必须进行测量系统分析（的监视和测量装置必须进行测量系统分析（MSAMSA）；）； 只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测只针对产品特性所使用到的监视和测量装置进行测 量系统分析（量系统分析（MSAMSA），而对过程特性所使用到的监），而对过程特性所使用到的监 视和测量装置则不需进行测量系统分析（视和测量装置则不需进行测量系统分析（MSAMSA）。）。1111、编制监视和测量装置的测量系统分析（、编制监视和测量装置的测量系统分析（MSAMSA）计划）计划 质量部根据控制计划和质量部根据控制计划和/ /或顾客要求制定监视和测量或顾客要求制定监视和测量 装置的装置的“测量系统分析计划测量系统分析计划”，并确定在控制计划，并确定在控制计划 和和/ /或顾客要求中所用到的监视和测量装置需进行测或顾客要求中所用到的监视和测量装置需进行测 量系统分析的方法、内容、预计完成时间、负责部量系统分析的方法、内容、预计完成时间、负责部 门门/ /人员、分析频率、进度要求等，经管理者代表核人员、分析频率、进度要求等，经管理者代表核 准后由质量部、生产部和相关部门执行。准后由质量部、生产部和相关部门执行。 进行测量系统分析（进行测量系统分析（MSAMSA）的工作）的工作/ /和管理人员必和管理人员必 须接受公司内部或外部的相关测量系统分析课程须接受公司内部或外部的相关测量系统分析课程 培训培训/ /训练，并经考试合格或获得相关证书，方训练，并经考试合格或获得相关证书，方 可进行测量系统分析（可进行测量系统分析（MSAMSA）工作。）工作。 测量系统分析（测量系统分析（MSAMSA）计划）计划序序号号量具名称量具名称量具编号量具编号产品产品特性特性分析内容和分析方法分析内容和分析方法分析分析频率频率预计完预计完成时间成时间/ /日期日期产品产品特殊特殊特性特性( (符号符号) )备备注注偏偏倚倚稳定稳定性性线线性性重复性和再现重复性和再现性（性（GR&RGR&R）假设检验假设检验分析法分析法1 1游标卡尺游标卡尺YBKC0001YBKC0001内径内径1 1年年/1/1次次2004/02004/05/105/102 2硬度计硬度计YDJ0002YDJ0002硬度硬度1 1年年/1/1次次2004/02004/05/105/103 3千分卡尺千分卡尺QFKC0001QFKC0001外径外径1 1年年/1/1次次2004/02004/05/105/104 4通通/ /止规止规TZG0001TZG0001内径内径1 1年年/1/1次次2004/02004/05/105/10备备 注注核核 准准审审 查查制制 表表制定部门：质量部制定部门：质量部 产品名称：产品名称： 规格规格/ /型号：型号： 制定日期：制定日期：20042004年年0505月月0101日日QR-726-2-01A0QR-726-2-01A01212、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）第三版和第二版区别）第三版和第二版区别 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对重复性和再现性（）手册中对重复性和再现性（GR&RGR&R）的常用系数）的常用系数K K1 1、 K K2 2和和K K3 3发生变化，与第二版的常用系数发生变化，与第二版的常用系数K K1 1、K K2 2和和K K3 3不同。不同。 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对重复性和再现性（）手册中对重复性和再现性（GR&RGR&R）分析方法的计算）分析方法的计算 内容增加了内容增加了ndcndc（分级数）的计算，并要求（分级数）的计算，并要求ndcndc（分级数）的计算结果必须取整（分级数）的计算结果必须取整 数且数且ndcndc（分级数）必须（分级数）必须5 5。而在第二版测量系统分析（。而在第二版测量系统分析（MSAMSA）手册中却对此没）手册中却对此没 有要求。有要求。 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对计数型量具的分析方法规定为：风险分析）手册中对计数型量具的分析方法规定为：风险分析 法假设检验分析和信号探测理论、解析法。已经不再使用第二版测量系统分法假设检验分析和信号探测理论、解析法。已经不再使用第二版测量系统分 析（析（MSAMSA）手册中的计数型量具的小样法和大样法分析方法。）手册中的计数型量具的小样法和大样法分析方法。 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对破坏性测量系统要求使用）手册中对破坏性测量系统要求使用 X-Rm X-Rm 控制图控制图 （单值极差）进行测量系统分析（单值极差）进行测量系统分析（MSAMSA）, ,而在第二版测量系统分析（而在第二版测量系统分析（MSAMSA）手册）手册 中却没有要求。中却没有要求。 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对偏倚的分析方法要求画出直方图，并评审）手册中对偏倚的分析方法要求画出直方图，并评审 直方图，以确定其是否存在特殊原因或出现异常；同时计算方式、计算公式和直方图，以确定其是否存在特殊原因或出现异常；同时计算方式、计算公式和 判定的接受准则均与第二版不一样。判定的接受准则均与第二版不一样。 第三版测量系统分析（第三版测量系统分析（MSAMSA）手册中对线性的分析方法要求计算出）手册中对线性的分析方法要求计算出“偏倚偏倚0 0” 线并必须完全在拟合置信带以内；同时计算方式、计算公式和判定的接受准则线并必须完全在拟合置信带以内；同时计算方式、计算公式和判定的接受准则 均与第二版不一样。均与第二版不一样。二、与测量系统有关的术语和定义二、与测量系统有关的术语和定义1 1、测量测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定特：定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定特 性的关系。这个定义有性的关系。这个定义有C.EisenhartC.Eisenhart（19631963）首次提出。赋值过程定）首次提出。赋值过程定 义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。2 2、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的装：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，包括通过置，包括通过/ /不通过装置（如：塞规、通不通过装置（如：塞规、通/ /止规等）。止规等）。3 3、测量系统测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、：是用来对被测特性定量测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；用来标准、操作、方法、夹具、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。 根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程，它产生数值根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程，它产生数值 （数据）作为输出。这样看待测量系统是有用的，因为这可以使（数据）作为输出。这样看待测量系统是有用的，因为这可以使 组织运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概组织运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概 念、原理和工具。念、原理和工具。 4 4、测量系统误差测量系统误差：由于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生：由于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生 的合成变差。的合成变差。 5 5、校准校准：在规定条件下，建立测量装置和己知基准值和不确定度的可溯：在规定条件下，建立测量装置和己知基准值和不确定度的可溯 源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测 量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。6 6、核准周期核准周期：两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量：两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量 装置的校准参数被认定为有效的。装置的校准参数被认定为有效的。7 7、标准标准：一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的基础；是一个：一个标准是根据普遍认同的意见使之作为比较的基础；是一个 可接受的模型。它可能是一件人工制品或总效果可接受的模型。它可能是一件人工制品或总效果( (各种仪器，程序各种仪器，程序 等等) )，由某一权力机构确定和建立，作为数量、重量、范围、值或质，由某一权力机构确定和建立，作为数量、重量、范围、值或质 量的测量规则。量的测量规则。 用于比较的可接受的基准；用于比较的可接受的基准； 用于接受的准则；用于接受的准则； 已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受；已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被接受； 基准值；基准值； 一个标准应该是一个可操作的定义：由供应商或顾客应用时，一个标准应该是一个可操作的定义：由供应商或顾客应用时， 在昨天、今天和明天都具有同样的含义，产生同样的结果。在昨天、今天和明天都具有同样的含义，产生同样的结果。8 8、参考标准参考标准：一般在给定位置可得到的最高计量质量标准，在这个位置进行的：一般在给定位置可得到的最高计量质量标准，在这个位置进行的 测量，都是以此标准为最终参照。测量，都是以此标准为最终参照。9 9、测量和试验设备测量和试验设备(M&TE)(M&TE)：完成一次测量所必需的所有测量仪器，测量标准，：完成一次测量所必需的所有测量仪器，测量标准， 基准材料以及辅助设备。基准材料以及辅助设备。1010、校准标准校准标准：在进行定期校准中作为基准的标准，用来减轻按照试验室基准：在进行定期校准中作为基准的标准，用来减轻按照试验室基准 标准来进行的校准工作负担。标准来进行的校准工作负担。1111、传递标准传递标准：用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的：用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的 标准。标准。1212、基准基准：用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。：用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。1313、工作标准工作标准：在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是：在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是 也许可以用作传递标准。也许可以用作传递标准。 需要仔细考虑针对某一标准的材料选择。材料的使用应反映测量系统的需要仔细考虑针对某一标准的材料选择。材料的使用应反映测量系统的 使用和范围，以及基于时间的变差源，如磨损及环境因素使用和范围，以及基于时间的变差源，如磨损及环境因素( (温度，湿度温度，湿度 等等) )。 1414、检查标准检查标准：一个非常类似设计测量过程的测量人工制品，不过它本身比被：一个非常类似设计测量过程的测量人工制品，不过它本身比被 评价的测量过程更稳定。评价的测量过程更稳定。 不同标准之间的联系不同标准之间的联系 测测量量及及试试验验设设备备检查标准检查标准传递标准传递标准传递标准传递标准基准基准基准基准参考标准参考标准校准标准校准标准工作标准工作标准1515、参考值参考值：参考值也称为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工：参考值也称为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工 制品值或总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值制品值或总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值 而定：而定： 由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备）的测量设备得到的由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备）的测量设备得到的 几个测量平均值确定。几个测量平均值确定。 法定值：由法律定义和强制执行。法定值：由法律定义和强制执行。 理论值：根据科学原理而得。理论值：根据科学原理而得。 给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由可靠的理论给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由可靠的理论 支持）而得。支持）而得。 同意值：根据由科学或工程组主持下的合作实验工作而得；由用同意值：根据由科学或工程组主持下的合作实验工作而得；由用 户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义。户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义。 协议值：由有关各方明确一致同意的值。协议值：由有关各方明确一致同意的值。 在所有情况下，参考值必须基于可操作的定义和可接受的测量系在所有情况下，参考值必须基于可操作的定义和可接受的测量系 统的结果。为此，用于决定参考值的测量系统应包括：统的结果。为此，用于决定参考值的测量系统应包括： 使用比用于正常评价的系统要高的分辨等级和较低的测量系统误使用比用于正常评价的系统要高的分辨等级和较低的测量系统误 差的仪器。差的仪器。 使用源于（美国）国家标准和技术局（使用源于（美国）国家标准和技术局（NISTNIST）或其他的）或其他的NMINMI的标的标 准进行校准。准进行校准。 1616、基本设备：、基本设备： 16.1 16.1 分辨力分辨力（别名：可读性、分辨率）：又称最小的可读数单位，（别名：可读性、分辨率）：又称最小的可读数单位， 分辨率是测量分辨率、刻度限值或测量装置和标准的最小可分辨率是测量分辨率、刻度限值或测量装置和标准的最小可 探测单位。它是量具设计的一个固有特性，并作为测量或分探测单位。它是量具设计的一个固有特性，并作为测量或分 级的单位被报告。数据分级数通常称为级的单位被报告。数据分级数通常称为“分辨力比率分辨力比率”，因，因 为它描述了给定的观察过程变差能可靠地划分为多少级。为它描述了给定的观察过程变差能可靠地划分为多少级。 由设计决定的固有特性；由设计决定的固有特性； 测量或仪器输出的最小刻度单位；测量或仪器输出的最小刻度单位； 总是以测量单位报告；总是以测量单位报告； 1 1：10 10 经验法则。经验法则。16.2 16.2 有效分辨率有效分辨率：考虑整个测量系统变差时的数据分级大小叫有效分辨：考虑整个测量系统变差时的数据分级大小叫有效分辨 率。基于测量系统变差的置信区间长度来确定该等级的大小。通过率。基于测量系统变差的置信区间长度来确定该等级的大小。通过 把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据分级数把该数据大小划分为预期的过程分布范围能确定数据分级数(ndc)(ndc)。 对于有效分辨率，该对于有效分辨率，该ndcndc的标准（在的标准（在97%97%置信水平）估计值为置信水平）估计值为1.411.41 （PV/GRRPV/GRR）。（见）。（见 WheelerWheeler，19891989，一书中的另一种解释。），一书中的另一种解释。） 对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的灵敏性；对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的灵敏性； 产生有用的测量输出信号的最小输入值；产生有用的测量输出信号的最小输入值； 总是以一个测量单位报告。总是以一个测量单位报告。16.3 16.3 真值真值：真值是零件的：真值是零件的“实际实际”测量值，虽然这个值是不知道的，并测量值，虽然这个值是不知道的，并 且是不可知的，但是它是测量过程的目标。任何人读值都应尽可能且是不可知的，但是它是测量过程的目标。任何人读值都应尽可能 （经济地）接近这个值。遗憾的是，真值的确从没能够被知道。在（经济地）接近这个值。遗憾的是，真值的确从没能够被知道。在 所有的分析中，参考值被用作真值的近似值。因为参考值被用作真所有的分析中，参考值被用作真值的近似值。因为参考值被用作真 值的替代值，所以这些标准术语常常互换使用，不过不推荐这种用值的替代值，所以这些标准术语常常互换使用，不过不推荐这种用 法。法。 物品的实际值；物品的实际值； 未知的和不可知的。未知的和不可知的。 16.4 16.4 基准值基准值：被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比较的基准或标准样：被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比较的基准或标准样 本：本： 一个基于科学原理的理论值或确定值；一个基于科学原理的理论值或确定值； 一个基于某国家或国际组织的指定值；一个基于某国家或国际组织的指定值； 一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值。一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值。 对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。 该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时是按惯例被接受。该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时是按惯例被接受。 人为规定的可接受值；人为规定的可接受值； 需要一个可操作的定义；需要一个可操作的定义； 作为真值的替代；作为真值的替代； 一个基准值可通过采用更高级别的测量设备（如：计量实验室或全尺寸检验设一个基准值可通过采用更高级别的测量设备（如：计量实验室或全尺寸检验设 备注：备注： ）进行多次测量，取其平均值来确定。）进行多次测量，取其平均值来确定。 与基准值同义使用的其它术语：与基准值同义使用的其它术语： 已接受的基准值已接受的基准值 已接受值已接受值 惯用值惯用值 惯用真值惯用真值 指定值指定值 最佳估计值最佳估计值 标准值标准值 标准测量标准测量 1717、位置变差：、位置变差： 17.1 17.1 准确度准确度：观测值和可接受的基准值之间同意的接近程度。：观测值和可接受的基准值之间同意的接近程度。 “接近接近”真值或可接受的基准值；真值或可接受的基准值； ASTMASTM包括位置和宽度误差的影响。包括位置和宽度误差的影响。 一个表示准确的通用概念，它涉及一个或多个测量结果一个表示准确的通用概念，它涉及一个或多个测量结果 的平均值与一个参考值之间一致的接近程度。测量过程的平均值与一个参考值之间一致的接近程度。测量过程 必须处于统计控制状态，否则过程的准确度就毫无意义。必须处于统计控制状态，否则过程的准确度就毫无意义。 在一些组织中准确度和偏倚互换使用。在一些组织中准确度和偏倚互换使用。ISO(ISO(国际标准化国际标准化 组织组织) )以及以及ASTM(ASTM(美国实验与材料协会美国实验与材料协会) )使用准确度这个术使用准确度这个术 语时同时包含了偏倚和重复性的含义。为了避免由使用语时同时包含了偏倚和重复性的含义。为了避免由使用 准确度准确度一词产生的混淆，一词产生的混淆，ASTMASTM建议术语建议术语偏倚偏倚只被用来描只被用来描 述位置误差。本文将沿用这个原则。述位置误差。本文将沿用这个原则。 17.2 17.2 偏倚偏倚：对同样的零件的同样特性，测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验）：对同样的零件的同样特性，测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验） 和真值和真值( (基准值基准值) )之间的差值。偏倚常被称作之间的差值。偏倚常被称作“准确度准确度”（传统上称为（传统上称为“准确度准确度”）。）。 因为因为“accuracyaccuracy”在字面上有好几种意思，所以建议不要用它来替代在字面上有好几种意思，所以建议不要用它来替代“偏倚偏倚”。偏。偏 倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。 测量结果的观测平均值与基准值之间的差异；测量结果的观测平均值与基准值之间的差异； 测量系统的系统误差分析。测量系统的系统误差分析。 偏倚是测量系统的系统误差的测量。它引起由各种已知的或未知的变差源的综合偏倚是测量系统的系统误差的测量。它引起由各种已知的或未知的变差源的综合 影响组成的总误差，它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行测量影响组成的总误差，它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行测量 时，总是趋向于使所有的测量结果发生持续及可预测的偏移。时，总是趋向于使所有的测量结果发生持续及可预测的偏移。 造成过分偏倚的可能原因是：造成过分偏倚的可能原因是： 仪器需要校准；仪器需要校准； 仪器、设备或夹紧装置的磨损；仪器、设备或夹紧装置的磨损； 磨损或损坏的基准，基准出现误差；磨损或损坏的基准，基准出现误差； 校准不当或调整基准的使用不当；校准不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好；设计或一致性不好； 线性误差；线性误差； 应用错误的量具；应用错误的量具； 测量错误的特性；测量错误的特性； （量具或零件）变形；（量具或零件）变形； 不同的测量方法不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 环境环境 温度、湿度、振动、清洁的影响；温度、湿度、振动、清洁的影响； 违背假定，在应用常量上出错；违背假定，在应用常量上出错； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）。 在校准过程使用的测量程序（如：使用在校准过程使用的测量程序（如：使用“基准基准”）应尽可能与正常操作的测量程）应尽可能与正常操作的测量程 序一致。序一致。 17.3 17.3 稳定性稳定性：既指测量过程的统计稳定性又指随时间变化的测量稳定性。两者对于测量系：既指测量过程的统计稳定性又指随时间变化的测量稳定性。两者对于测量系 统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测的，潜在的测量过程，该过程在统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测的，潜在的测量过程，该过程在 普通原因变差普通原因变差( (受控受控) )条件下运行，测量稳定性代表测量系统在运行周期条件下运行，测量稳定性代表测量系统在运行周期( (时间时间) )内对测内对测 量标准或基准的必要的符合程度。量标准或基准的必要的符合程度。 偏倚随时间的变化；偏倚随时间的变化； 一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控；一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控； 别名：漂移。别名：漂移。 稳定性是测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的稳定性是测量系统在某一阶段时间内，测量同一基准或零件的单一特性时获得的 测量总变差。换句话说，稳定性是偏倚随时间的变化。测量总变差。换句话说，稳定性是偏倚随时间的变化。 不稳定性可能的原因包括：不稳定性可能的原因包括： 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔；仪器需要校准，需要减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置的磨损；仪器、设备或夹紧装置的磨损； 环境变化环境变化 温度、湿度、振动、清洁度；温度、湿度、振动、清洁度； 磨损或损坏的基准，基准出现误差；磨损或损坏的基准，基准出现误差； 校准不当或调整基准的使用不当；校准不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好；设计或一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳健性；仪器设计或方法缺乏稳健性； （量具或零件）变形；（量具或零件）变形； 违背假定，在应用常量上出错；违背假定，在应用常量上出错； 正常老化或退化；正常老化或退化； 不同的测量方法不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 缺乏维护缺乏维护 通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁；通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误（易读性、视差）。 17.4 17.4 线性线性：测量系统预期操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说，线性表示操作范围内：测量系统预期操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说，线性表示操作范围内 多个和独立的偏倚误差值的相关性。多个和独立的偏倚误差值的相关性。 整个正常操作范围的偏倚改变；整个正常操作范围的偏倚改变； 整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系；整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系； 测量系统的系统误差分量。测量系统的系统误差分量。 在设备的预期操作（测量）范围内偏倚的不同被称为线性。线性可以被认为是关在设备的预期操作（测量）范围内偏倚的不同被称为线性。线性可以被认为是关 于偏倚大小的变化。于偏倚大小的变化。 注意不可接受的线性可能以各种形式出现。不要假定一个常量偏倚。注意不可接受的线性可能以各种形式出现。不要假定一个常量偏倚。 线性误差的可能原因包括：线性误差的可能原因包括： 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔；仪器需要校准，需要减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置的磨损；仪器、设备或夹紧装置的磨损； 缺乏维护缺乏维护 通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁；通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁； 磨损或损坏的基准，基准出现误差磨损或损坏的基准，基准出现误差 最小最小/ /最大；最大； 校准（不包括工作范围）不当或调整基准的使用不当；校准（不包括工作范围）不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好；设计或一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳健性；仪器设计或方法缺乏稳健性； 应用错误的量具；应用错误的量具； （量具或零件）随零件尺寸变化的变形；（量具或零件）随零件尺寸变化的变形； 环境环境 温度、湿度、振动、清洁度；温度、湿度、振动、清洁度； 违背假定，在应用常量上出错；违背假定，在应用常量上出错； 不同的测量方法不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误（易读性、视差）。 1818、宽度变差：、宽度变差： 18.1 18.1 精密度精密度：传统上，精密度描述了测量系统在操作范围（大小、：传统上，精密度描述了测量系统在操作范围（大小、 量程和时间）内分辨力、灵敏度和重复的最终影响（净效量程和时间）内分辨力、灵敏度和重复的最终影响（净效 果）。在一些组织中，精密度和重复性具有互换性。事实上，果）。在一些组织中，精密度和重复性具有互换性。事实上， 精密度最经常用于描述测量范围内重复测量的预期变差，这个精密度最经常用于描述测量范围内重复测量的预期变差，这个 测量范围可以是大小、容量或时间（即测量范围可以是大小、容量或时间（即“一个装置在低量程测一个装置在低量程测 量同在高量程测量一样，具有相同的精密度量同在高量程测量一样，具有相同的精密度”，或，或“今天和昨今天和昨 天的精密度一样天的精密度一样”）。有人也许会说精密度对应重复性，而线）。有人也许会说精密度对应重复性，而线 性对应偏倚（虽然前者是随机的，而后者是系统误差）。通常性对应偏倚（虽然前者是随机的，而后者是系统误差）。通常 建议使用比术语建议使用比术语“精度精度”更具有描述性的分术语。更具有描述性的分术语。ASTMASTM（美国（美国 实验及材料协会）更广泛地把精密度定义为包括来自不同的读实验及材料协会）更广泛地把精密度定义为包括来自不同的读 数、量具、人员、实验室或条件的变差。数、量具、人员、实验室或条件的变差。 重复读数彼此之间的重复读数彼此之间的“接近度接近度”； 测量系统的随机误差分量。测量系统的随机误差分量。 18.2 18.2 重复性重复性：传统上把重复性看作：传统上把重复性看作“评价人内变异性评价人内变异性”。重复性是指由。重复性是指由 一个评价人，用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性一个评价人，用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性 时获得的测量变差。它是设备本身固有的变差和性能，通常指设备时获得的测量变差。它是设备本身固有的变差和性能，通常指设备 变差变差(EV)(EV)，尽管这样容易使人误解。但事实上，重复性是在确定的，尽管这样容易使人误解。但事实上，重复性是在确定的 测量条件下连续试验得到的普通原因（随机变差）变差。当测量环测量条件下连续试验得到的普通原因（随机变差）变差。当测量环 境固定和已定义时，即确定了固定的零件、仪器、标准、方法、境固定和已定义时，即确定了固定的零件、仪器、标准、方法、 操作者、环境和假设条件时，对于重复性最佳的术语是系统内部变操作者、环境和假设条件时，对于重复性最佳的术语是系统内部变 差。除了设备内部变差以外，重复性也包括在特定测量误差模型下差。除了设备内部变差以外，重复性也包括在特定测量误差模型下 任何情况下的内部变差。任何情况下的内部变差。 在固定的和规定的测量条件下连续（短期）实验变差；在固定的和规定的测量条件下连续（短期）实验变差； 通常指通常指 E.V - E.V - 设备变差；设备变差； 仪器（量具）的能力或潜能；仪器（量具）的能力或潜能； 系统内变差。系统内变差。 重复性不好的可能原因包括：重复性不好的可能原因包括： 零件（样品）内容：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性；零件（样品）内容：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性； 仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当；仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当； 基准内部：质量、级别、磨损；基准内部：质量、级别、磨损； 方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差；方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差； 评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳；评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳； 环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化；环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化； 违背假定违背假定稳定、正确操作；稳定、正确操作； 仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好； 应用错误的量具；应用错误的量具； （量具或零件）变形，硬度不足；（量具或零件）变形，硬度不足； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察误差（易读性、视零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察误差（易读性、视 差）。差）。 18.3 18.3 再现性再现性：传统上把再现性看作：传统上把再现性看作“评价人之间评价人之间”的变异。再现性通常定义为的变异。再现性通常定义为 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 平均值的变差。手动仪器受操作者技术影响常常是实际情况，然而，在测平均值的变差。手动仪器受操作者技术影响常常是实际情况，然而，在测 量过程（即自动操作系统）中操作者就不是主要的变差源了。由于这个原量过程（即自动操作系统）中操作者就不是主要的变差源了。由于这个原 因，为此，再现性被看作是测量系统之间或测量条件之间的平均变差。因，为此，再现性被看作是测量系统之间或测量条件之间的平均变差。 由不同的评价人使用同一量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量由不同的评价人使用同一量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量 平均值的变差；平均值的变差； 对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差；对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差； 通常指通常指A.V-A.V-评价人变差；评价人变差； 系统间（条件）变差；系统间（条件）变差； ASTM E456-96ASTM E456-96包括重复性、实验室、环境及评价人影响。包括重复性、实验室、环境及评价人影响。 ASTMASTM（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评 价人不同，而量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时在再现价人不同，而量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时在再现 性计算中还包括重复性。性计算中还包括重复性。 再现性错误的潜在的原因包括：再现性错误的潜在的原因包括： 零件（样品）之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件（样品）之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量 零件的类型为零件的类型为A A、B B、C C时的均值差。时的均值差。 仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器A A、B B、C C等的均值差。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。或操作者混淆。 标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响 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。方法等导致的均值差。 评价人（操作者）之间：评价人评价人（操作者）之间：评价人A A、B B、C C等的训练、技术、技能和经验等的训练、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。进行此研究。 环境之间：在第环境之间：在第1 1、2 2、3 3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。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。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。 违背研究中的假定。违背研究中的假定。 仪器设计或方法缺乏稳健性。仪器设计或方法缺乏稳健性。 操作者训练效果。操作者训练效果。 应用应用 零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。 18.4 18.4 GRRGRR或量具或量具R&RR&R：一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估：一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估 计。换句话说，计。换句话说，GRRGRR变差等于系统内部和系统之间的方差的总和。变差等于系统内部和系统之间的方差的总和。 2 2GRR GRR = = 2 2再现性再现性 + + 2 2重复性重复性 量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性合成的评估；量具重复性和再现性：测量系统重复性和再现性合成的评估； 测量系统能力；依据使用的方法，可能包括或不包括时间影测量系统能力；依据使用的方法，可能包括或不包括时间影 响。响。 18.5 18.5 测量系统能力测量系统能力： 测量系统变差的短期评估（例如测量系统变差的短期评估（例如“GRRGRR”包括图形）测量系统性能；包括图形）测量系统性能； 测量系统变差的长期评估（长期控制图法）。测量系统变差的长期评估（长期控制图法）。 18.6 18.6 灵敏度灵敏度：灵敏度是导致一个测量装置产生可探测：灵敏度是导致一个测量装置产生可探测( (可辨别可辨别) )输出信号的最小输出信号的最小 的输入。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感，它是测量系统对被测的输入。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感，它是测量系统对被测 量特征改变的响应。灵敏度由量具设计量特征改变的响应。灵敏度由量具设计( (分辨力分辨力) )、固有质量、固有质量(OEM)(OEM)、使用、使用 中的维护以及仪器和标准的操作条件决定。它通常被描述为测量的一个单中的维护以及仪器和标准的操作条件决定。它通常被描述为测量的一个单 位，是用测量单位报告的。位，是用测量单位报告的。 最小的输入产生可探测出的输出信号；最小的输入产生可探测出的输出信号； 在测量特性变化时测量系统的响应；在测量特性变化时测量系统的响应； 由量具设计（分辨率）、固有质量（由量具设计（分辨率）、固有质量（OEMOEM）、使用中的维修及仪器和标）、使用中的维修及仪器和标 准操作条件确定；准操作条件确定； 总是以一个测量单位报告。总是以一个测量单位报告。 影响灵敏度的因素包括：影响灵敏度的因素包括： 使仪器减振的能力；使仪器减振的能力； 操作者的技能；操作者的技能； 测量装置的重复性；测量装置的重复性； 在电子或气动量具情况下提供无漂移运行的能力；在电子或气动量具情况下提供无漂移运行的能力； 仪器正被使用的环境，如大气、尘埃、湿度。仪器正被使用的环境，如大气、尘埃、湿度。 18.7 18.7 一致性一致性：随时间得到测量变差的区别。它也可以看成重复性随时间的变：随时间得到测量变差的区别。它也可以看成重复性随时间的变 化。化。 重复性随时间的变化程度；重复性随时间的变化程度； 一个一致的测量过程是考虑到宽度（变异性）下的统计受控。一个一致的测量过程是考虑到宽度（变异性）下的统计受控。 影响一致性的因素是变差的特殊原因，如：影响一致性的因素是变差的特殊原因，如： 零件的温度；零件的温度； 电子设备的预热要求；电子设备的预热要求； 设备的磨损。设备的磨损。 18.8 18.8 均一性均一性：指量具在整个工作量程内变差的区别。它也可以被认为是重复性：指量具在整个工作量程内变差的区别。它也可以被认为是重复性 在量程上的均一性在量程上的均一性( (同一性同一性) )。 整个正常操作范围重复性的变化；整个正常操作范围重复性的变化； 重复性的一致性。重复性的一致性。 影响均匀性的因素包括：影响均匀性的因素包括： 夹紧装置对不同定位只夹紧装置对不同定位只 接受较小较大尺寸；接受较小较大尺寸； 刻度的可读性不好；刻度的可读性不好； 读数视差。读数视差。 1919、系统变差：测量系统变差可以具有如下特征：、系统变差：测量系统变差可以具有如下特征： 19.1 19.1 能力能力: :短期获取读数的变异性，对测量误差短期获取读数的变异性，对测量误差( (随机的和系统的随机的和系统的) )合成变差的估计。合成变差的估计。 简单的能力包括以下几个部分：简单的能力包括以下几个部分： 不正确的偏倚或线性不正确的偏倚或线性 重复性和再现性重复性和再现性(GRR)(GRR)，包括短期一致性，包括短期一致性 测量能力的估计是对于规定条件、范围和测量系统量程内的预期误差的表达测量能力的估计是对于规定条件、范围和测量系统量程内的预期误差的表达 ( (不同于测量不确定度，测量不确定度是一个与测量结果有关的误差或值的不同于测量不确定度，测量不确定度是一个与测量结果有关的误差或值的 预期范围的表达预期范围的表达) )。当测量误差互不相关时。当测量误差互不相关时( (随机的和独立的随机的和独立的) )，合成变差，合成变差( (方方 差差) )的能力表达可以量化为：的能力表达可以量化为： 2 2能力能力 = = 2 2偏倚（线性）偏倚（线性） + + 2 2GRRGRR 对于理解和准确应用测量能力有两个基本点：对于理解和准确应用测量能力有两个基本点： 首先，能力的估计总是与规定的测量范围首先，能力的估计总是与规定的测量范围条件、量程和时间有关。条件、量程和时间有关。 例如，如果没有测量条件的定量范围和量程，那么一个例如，如果没有测量条件的定量范围和量程，那么一个25mm25mm的测微计的的测微计的 能力是能力是0.1mm0.1mm的说法是不完全的。再次强调，这就是为什么误差的模型的说法是不完全的。再次强调，这就是为什么误差的模型 对于定义测量过程是如此重要的原因。测量能力的评价范围应该是在测对于定义测量过程是如此重要的原因。测量能力的评价范围应该是在测 量范围有限的部分内或在整个测量范围内，很具体的或者是一个概括的量范围有限的部分内或在整个测量范围内，很具体的或者是一个概括的 操作说明。上面所说的操作说明。上面所说的“短期短期”的意思可以是：一系列测量循环期间的的意思可以是：一系列测量循环期间的 能力；完成能力；完成GRRGRR评价的时间：一个规定的生产期，或由校准频率表示的时评价的时间：一个规定的生产期，或由校准频率表示的时 间。测量能力的说明只需要完整到能合理地再现出测量条件和量程。一间。测量能力的说明只需要完整到能合理地再现出测量条件和量程。一 个文件化的控制计划可以达到这一目的。个文件化的控制计划可以达到这一目的。 对于理解和准确应用测量能力有两个基本点：对于理解和准确应用测量能力有两个基本点： 其次，在测量量程内的短期一致性和均匀性其次，在测量量程内的短期一致性和均匀性( (重复性误差重复性误差) )被包含在能力被包含在能力 的评价中。一个简单的仪器，如的评价中。一个简单的仪器，如25mm25mm测微计，在整个测量范围内使用典测微计，在整个测量范围内使用典 型的，有技术的操作者，其重复性被期望是一致的和均匀的。在此例子型的，有技术的操作者，其重复性被期望是一致的和均匀的。在此例子 中，能力的评价可以包括在普通条件下多种类型特性的整个测量范围。中，能力的评价可以包括在普通条件下多种类型特性的整个测量范围。 测量范围越长或测量系统越复杂测量范围越长或测量系统越复杂( (如如CMM)CMM)，就越表明了在一定的量程范，就越表明了在一定的量程范 围内或尺寸方面存在围内或尺寸方面存在( (不正确不正确) )的线性、均匀性和短期一致性的测量误差。的线性、均匀性和短期一致性的测量误差。 因为这些误差是相互关联的，所以他们不能用上述简单的线性公式组合因为这些误差是相互关联的，所以他们不能用上述简单的线性公式组合 起来。当起来。当( (不正确不正确) )的线性、均匀性或一致性在一定的量程范围内明显变的线性、均匀性或一致性在一定的量程范围内明显变 化时，测量计划者和分析者就只有两种实际选择：化时，测量计划者和分析者就只有两种实际选择： 报告对于整个规定的条件、范围和测量系统量程的最大报告对于整个规定的条件、范围和测量系统量程的最大( (最坏的情况最坏的情况) ) 能力或能力或 对于规定的测量量程区间对于规定的测量量程区间( (即低、中、较大量程即低、中、较大量程) )确定和报告多种能力确定和报告多种能力 评估。评估。 19.2 19.2 性能性能: :测量系统性能是所有有效的和可确定的变差源随时间的最终影响。性能量化了测量系统性能是所有有效的和可确定的变差源随时间的最终影响。性能量化了 合成测量误差合成测量误差( (随机的和系统的随机的和系统的) )的长期评估。的长期评估。 长期获取读数的变异性；长期获取读数的变异性； 以总变差为基础。以总变差为基础。 性能包括的长期误差为以下几部分：性能包括的长期误差为以下几部分： 能力能力( (短期误差短期误差) )； 稳定性和一致性。稳定性和一致性。 测量性能的估计是一个规定的条件、范围和测量系统量程的预期误差的表达测量性能的估计是一个规定的条件、范围和测量系统量程的预期误差的表达( (不不 同于测量不确定度，测量不确定度是一个与测量结果有关的误差或值的预期范围同于测量不确定度，测量不确定度是一个与测量结果有关的误差或值的预期范围 的表达的表达) )。当测量误差互不相关时。当测量误差互不相关时( (随机的和独立的随机的和独立的) )，该合成变差，该合成变差( (方差方差) )的性能的性能 表达式可以量化为：表达式可以量化为： 2 2性能性能 = = 2 2能力能力 + + 2 2稳定性稳定性 + + 2 2一致性一致性 此外，如同短期能力此外，如同短期能力样，长期样，长期性能性能总是与规定的测量范围总是与规定的测量范围条件、量程和时条件、量程和时 间有关。测量性能的评价范围应是在测量范围有限的部分内或在整个测量范围间有关。测量性能的评价范围应是在测量范围有限的部分内或在整个测量范围 内，很具体的或者是一个概括的操作说明。内，很具体的或者是一个概括的操作说明。“长期长期”的意思可以是：几个在时间的意思可以是：几个在时间 上的能力评估的平均；来自测量控制图的长期平均误差：校准记录评估或多种线上的能力评估的平均；来自测量控制图的长期平均误差：校准记录评估或多种线 性研究；或来自在测量系统的寿命和量程方面的几个性研究；或来自在测量系统的寿命和量程方面的几个GRRGRR研究的平均误差。测量性研究的平均误差。测量性 能的说明只需要完整到能合理地再现出测量环境和范围。能的说明只需要完整到能合理地再现出测量环境和范围。 在测量量程内的长期一致性和均匀性在测量量程内的长期一致性和均匀性( (重复性误差重复性误差) )被包含在性能估计中。测量分被包含在性能估计中。测量分 析者必须知道误差之间的潜在的关联，以便没有过高地估计性能。这要依赖于这析者必须知道误差之间的潜在的关联，以便没有过高地估计性能。这要依赖于这 些误差被怎样确定。当长期些误差被怎样确定。当长期( (不正确不正确) )的线性，均匀性或一致性在一定的量程范围的线性，均匀性或一致性在一定的量程范围 内明显变化时，测量计划者和分析者就只有两种实际选择：内明显变化时，测量计划者和分析者就只有两种实际选择： 报告对于整个测量系统规定的条件、范围和量程的最大报告对于整个测量系统规定的条件、范围和量程的最大( (最坏的情况最坏的情况) )性能或性能或 对于规定的测量量程区间对于规定的测量量程区间( (即低、中、较大量程即低、中、较大量程) )确定和报告多种性能评估。确定和报告多种性能评估。 19.3 19.3 不确定度不确定度：同测量结果有关的一个参数，代表数值的分散特性，：同测量结果有关的一个参数，代表数值的分散特性， 此数值归结于被测体此数值归结于被测体(VIM)(VIM)是合理的。在给定的置信水平内，对是合理的。在给定的置信水平内，对 一个测量结果的指定范围描述，限值期望包含真实测量结果。一个测量结果的指定范围描述，限值期望包含真实测量结果。 不确定度是一个测量可靠性的量化表述。即：关于测量值的数不确定度是一个测量可靠性的量化表述。即：关于测量值的数 值估计范围，相信真值包括在此范围内。值估计范围，相信真值包括在此范围内。 测量不确定度测量不确定度是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。是国际上用来描述一个测量值的质量的术语。 本质上，不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内本质上，不确定度是赋值给测量结果的范围，在规定的置信水平内 描述为预期包含有描述为预期包含有真真测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为 一个双向量一个双向量，不确定度是测量可靠性的定量表达。这个概念的，不确定度是测量可靠性的定量表达。这个概念的 一个简单的表达是：一个简单的表达是： 真真测量值测量值 = = 观测到的测量值（结果）观测到的测量值（结果） U U U U是一个被测量对象和测量结果的是一个被测量对象和测量结果的“扩大不确定度扩大不确定度”术语。扩术语。扩 展不确定度是测量过程中合成标准误差（展不确定度是测量过程中合成标准误差（U UC C），或合成误差的），或合成误差的 标准偏差（随机的和系统的）。乘以一个代表所希望的置信度标准偏差（随机的和系统的）。乘以一个代表所希望的置信度 范围的正态分布系统（范围的正态分布系统（K K）。正态分布经常在测量系统中用作）。正态分布经常在测量系统中用作 一个原理性假设。一个原理性假设。ISO/IECISO/IEC测量中不确定度指南测量中不确定度指南确定了足确定了足 以代表正态分布的以代表正态分布的95%95%的不确定度的分布系数。通常认为的不确定度的分布系数。通常认为 K=2K=2： U = KUU = KUC C 合成标准误差（合成标准误差（U UC C）包括了测量过程中变差的所有重要组成部分。）包括了测量过程中变差的所有重要组成部分。 在大多数情况下，按着本手册完成的测量系统分析的方法可用来定在大多数情况下，按着本手册完成的测量系统分析的方法可用来定 量确定不确定度的众多来源。通常，大多数重要的误差合成部分可量确定不确定度的众多来源。通常，大多数重要的误差合成部分可 用用2 2性能性能 定量表示。其它重要的误差源根据实际测量的情况来采用定量表示。其它重要的误差源根据实际测量的情况来采用 这些方法。不确定度的描述必须包括识别所有重要误差和允许被重这些方法。不确定度的描述必须包括识别所有重要误差和允许被重 复测量的足够的范围。一些不确定度描述将通过长期、其它短期、复测量的足够的范围。一些不确定度描述将通过长期、其它短期、 测量系统误差而产生。然而，简单的表达式能被定量表示为：测量系统误差而产生。然而，简单的表达式能被定量表示为： U U2 2c c = = 2 2性能性能 + + 2 2其他其他 重要的是要记住测量的不确定度是在测量时间上测量值可能变化多重要的是要记住测量的不确定度是在测量时间上测量值可能变化多 少的一个简单估计值。要考虑在测量过程中所有重要的测量变差源少的一个简单估计值。要考虑在测量过程中所有重要的测量变差源 加上校准、基准、方法、环境及其它前面没有考虑到的因素的重要加上校准、基准、方法、环境及其它前面没有考虑到的因素的重要 误差。在许多情况下，这个估计将使应用误差。在许多情况下，这个估计将使应用MSAMSA和和GRRGRR法来定量确定这法来定量确定这 些重要的标准误差。定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确些重要的标准误差。定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确 保持续保持所预计的准确度是适宜的。保持续保持所预计的准确度是适宜的。 2020、方差分析方差分析：一种经常用于试验设计（：一种经常用于试验设计（DOEDOE）中的统计方法（）中的统计方法（ANOVAANOVA），用于分析多组），用于分析多组 的计量型数据以便比较方法和分析变差源。的计量型数据以便比较方法和分析变差源。 2121、置信区间置信区间：期望包括一个参数的真值的值的范围（在希望的概率情况下叫置信水：期望包括一个参数的真值的值的范围（在希望的概率情况下叫置信水 平）。平）。 2222、ndcndc：分级数，即：分级数，即：1.411.41（PV/GRRPV/GRR）。）。2323、评价人变差评价人变差：在一个稳定环境中应用相同的测量仪器和方法，不同评价人（操作：在一个稳定环境中应用相同的测量仪器和方法，不同评价人（操作 者）对相同零件（被测体）的测量平均值之间的变差。评价人变差（者）对相同零件（被测体）的测量平均值之间的变差。评价人变差（AVAV）是一种由）是一种由 于操作者使用相同测量系统的技巧和技能产生的差别造成的普通原因测量系统变差于操作者使用相同测量系统的技巧和技能产生的差别造成的普通原因测量系统变差 （误差）源。评价人变差通常被假定为与测量系统有关的（误差）源。评价人变差通常被假定为与测量系统有关的“再现性误差再现性误差”，但这并不，但这并不 总是正确的（见再现性）。总是正确的（见再现性）。 2424、零件变差零件变差：与测量系统分析有关，对于一个稳定过程零件变差（：与测量系统分析有关，对于一个稳定过程零件变差（PVPV）代表预期的不）代表预期的不 同零件和不同时间的变差。同零件和不同时间的变差。2525、零件间变差零件间变差：由于测量不同零件产生的变差。：由于测量不同零件产生的变差。2626、概率概率：以已收集数据的特定分布为基础的，描述特定事件发生机会的一种估计（用：以已收集数据的特定分布为基础的，描述特定事件发生机会的一种估计（用 比例或分数）。概率估计值范围从比例或分数）。概率估计值范围从0 0（不可能事件）到（不可能事件）到1 1（必然事件）。一组条件或（必然事件）。一组条件或 原因共同作用产生某种结果。原因共同作用产生某种结果。 2727、回归分析回归分析：两个或多个变量之间关系的统计研究：两个或多个变量之间关系的统计研究. .确定两个或多个变量间数学关系的确定两个或多个变量间数学关系的 一种计算。一种计算。 2828、分辨率分辨率：可用作：可用作测量测量分辨率或分辨率或有效有效分辨率。测量系统探测并如实显示被测特性微小分辨率。测量系统探测并如实显示被测特性微小 变化的能力。变化的能力。 如果对与标准零件之差小于的任何零件的指示值与标准零件指示值概率相等，则如果对与标准零件之差小于的任何零件的指示值与标准零件指示值概率相等，则 测量系统分辨率为。测量系统的分辨率受测量仪器以及整个测量系统其它变差源测量系统分辨率为。测量系统的分辨率受测量仪器以及整个测量系统其它变差源 的影响。的影响。 三、测量不确定度与测量系统分析（三、测量不确定度与测量系统分析（MSAMSA）的区别）的区别 测量系统分析（测量系统分析（MSAMSA）的重点是了解测量过程，确）的重点是了解测量过程，确定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程定在测量过程中的误差总量，及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性。测量系统分析（控制中的测量系统的充分性。测量系统分析（MSAMSA） 促进了解和改进促进了解和改进( (减少变差减少变差) )。测量不确定度是测量值。测量不确定度是测量值的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并的一个范围，由置信区间来定义，与测量结果有关并希望包括测量的真值。希望包括测量的真值。 1 1、什么是测量系统？、什么是测量系统？四、测量系统分析（四、测量系统分析（MSAMSA）的基本理论）的基本理论测量测量分析分析（测量（测量值变差）值变差）决定决定（数据分析（数据分析结果）结果）测量过程测量过程测测 量量 值值人人设备设备材料材料方法方法环境环境 需需要要控控制制的的过过程程操操 作作输输 入入输输 出出 测量和分析活动是一个过程测量和分析活动是一个过程 一个测量过程。所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。这就一个测量过程。所有过程控制管理，统计或逻辑技术均能应用。这就 意味着必须首先确定顾客和他们的需要。顾客，过程所有者，希望用最小的努力做出正确的决定。管意味着必须首先确定顾客和他们的需要。顾客，过程所有者，希望用最小的努力做出正确的决定。管 理者必须提供资源以采购对于测量过程来说是充分且必要的设备。但是采购最好的或最新的测量技术理者必须提供资源以采购对于测量过程来说是充分且必要的设备。但是采购最好的或最新的测量技术 未必能保证做出正确的生产过程控制决定。未必能保证做出正确的生产过程控制决定。 设备仅是测量过程的一部分，过程的所有者必须知道如何正确使用这些设备及如何分析和解释结果。设备仅是测量过程的一部分，过程的所有者必须知道如何正确使用这些设备及如何分析和解释结果。 因此管理者也必须提供清楚的定义和标准以及培训和支持。依次，过程的拥有者有监控和控制测量过因此管理者也必须提供清楚的定义和标准以及培训和支持。依次，过程的拥有者有监控和控制测量过 程，以确保稳定和正确的义务，这包括全部的测量系统分析观点程，以确保稳定和正确的义务，这包括全部的测量系统分析观点 量具的研究、程序、使用者及环量具的研究、程序、使用者及环 境，例如，正常操作条件。境，例如，正常操作条件。 2 2、测量系统案例、测量系统案例 例如：要测量一个柱的内径，那么其测量系统应包括：例如：要测量一个柱的内径，那么其测量系统应包括： 测量项目测量项目 人员人员 测量仪器测量仪器 测量标准测量标准 进行测量的环境条件进行测量的环境条件 作为测量过程活动的结果，产生一个数值以表示内径作为测量过程活动的结果，产生一个数值以表示内径 测量的结果。测量的结果。3 3、测量系统应具备的特性、测量系统应具备的特性 1)1)、必须处于统计控制中，即测量系统中的变差只存在、必须处于统计控制中，即测量系统中的变差只存在 变差的普通原因，而不存在变差的特殊原因。变差的普通原因，而不存在变差的特殊原因。 2)2)、测量系统的变差必须小于制造过程的变差。、测量系统的变差必须小于制造过程的变差。 3)3)、测量系统的变差性小于技术规范界限。、测量系统的变差性小于技术规范界限。 4)4)、测量精度（、测量精度（incrementsincrements）应高于过程变差和公差带）应高于过程变差和公差带 两者中精度较高者，一般来说，测量精度是制造过两者中精度较高者，一般来说，测量精度是制造过 程变差和公差带两者中精度较高者程变差和公差带两者中精度较高者1/101/10。 5)5)、测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。、测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。 若果真如此，则测量系统的统计特性的最大变差必若果真如此，则测量系统的统计特性的最大变差必 须小于过程变差和公差带两者中的较小者。须小于过程变差和公差带两者中的较小者。 统计控制：描述一个过程的状态，这个过程中所有的特殊原因变差都已排除，统计控制：描述一个过程的状态，这个过程中所有的特殊原因变差都已排除， 并且仅只存在普通原因，即：观察到的变差可归咎于稳定系统的普通原因；并且仅只存在普通原因，即：观察到的变差可归咎于稳定系统的普通原因； 在控制图上表现为不存在超出控制限的点或在控制限范围内不存在非随机性在控制图上表现为不存在超出控制限的点或在控制限范围内不存在非随机性 的图形。的图形。 变差：过程的单个输出之间不可避免的差别；变差的原因可分为两类：普通变差：过程的单个输出之间不可避免的差别；变差的原因可分为两类：普通 原因和特殊原因。原因和特殊原因。 固有变差：仅由普通原因造成的过程变差，由固有变差：仅由普通原因造成的过程变差，由 = R/d = R/d2 2 来估计。来估计。 总变差：由普通原因和特殊原因共同造成的变差，用总变差：由普通原因和特殊原因共同造成的变差，用 S S 来估计。来估计。X X范围范围范围范围范围范围范围范围范围范围每件产品的尺寸与别的产品都不同但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布分布可以通过以下因素来加以区分 位置 分布宽度 形状或这些因素的组合 普通原因：造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单普通原因：造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单 值，在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。亦称为：值，在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。亦称为： 不可避免的原因、非人为的原因、共同性原因、一般性原因、偶然不可避免的原因、非人为的原因、共同性原因、一般性原因、偶然 原因、机遇原因等。它是属于控制状态的变异。原因、机遇原因等。它是属于控制状态的变异。 过程中只有普通原因的变差。如果仅存在变差的普通原因，随着过程中只有普通原因的变差。如果仅存在变差的普通原因，随着 时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。目标值线目标值线 特殊原因：一种间断性的、不可预计的、不稳定的变差根源，有时候特殊原因：一种间断性的、不可预计的、不稳定的变差根源，有时候 被称为可查明原因。存在它的信号是：存在超过控制限的点或存在控被称为可查明原因。存在它的信号是：存在超过控制限的点或存在控 制限之内的链或其它非随机性的图形。亦称为：可避免的原因、人为制限之内的链或其它非随机性的图形。亦称为：可避免的原因、人为 的原因、局部性原因、非机遇原因等。不可让它存在，必须追查原的原因、局部性原因、非机遇原因等。不可让它存在，必须追查原 因，采取必要的行动和措施，使过程恢复正常控制状态，否则会造成因，采取必要的行动和措施，使过程恢复正常控制状态，否则会造成 很大的损失。很大的损失。 过程中有特殊原因的变差。如果存在变差的特殊原因，随着时间过程中有特殊原因的变差。如果存在变差的特殊原因，随着时间 的推移，过程的输出不稳定。的推移，过程的输出不稳定。目标值线目标值线过程控制过程控制 受控 （消除了特殊原因） 时间 范围 不受控 （存在特殊原因） 过程能力过程能力 受控且有能力符合规范 （普通原因造成的变差已减少） 规范下限 规范上限 时间 范围 受控但没有能力符合规范 （普通原因造成的变差太大）4 4、数据的质量、数据的质量 4.1 4.1 数据的类型数据的类型 计量型数据（计量型数据（Variable dataVariable data） 指定量的数据，可用测量值来分析。例如：用毫米表示的轴指定量的数据，可用测量值来分析。例如：用毫米表示的轴 承轴颈直径、用牛顿表示关门的力、用百分数表示电解液的承轴颈直径、用牛顿表示关门的力、用百分数表示电解液的 浓度、用牛顿浓度、用牛顿米表示紧固件的力矩、米表示紧固件的力矩、X-RX-R图、图、X-SX-S、中位、中位 数、单值和移动极差控制图等都用于计量型数据。数、单值和移动极差控制图等都用于计量型数据。 计数型数据（计数型数据（Attribute dataAttribute data） 可以用来记录和分析的定性数据。例如：要求的标签出现、可以用来记录和分析的定性数据。例如：要求的标签出现、 所有要求的紧固件安装、经费报告中不出现错误等特性量即所有要求的紧固件安装、经费报告中不出现错误等特性量即 为计数型数据的例子。其它的例子如一些本来就可测量（即为计数型数据的例子。其它的例子如一些本来就可测量（即 可以作为计量型数据处理）只是其结果用简单的可以作为计量型数据处理）只是其结果用简单的“是是/ /否否” 的形式来记录，例如：用通过的形式来记录，例如：用通过/ /不通过量具来检验一根轴的不通过量具来检验一根轴的 直径的可接受性，或一张图样上任何设计更改的出现，计数直径的可接受性，或一张图样上任何设计更改的出现，计数 型数据通常以不合格品或不合格的形式收集，它们通过型数据通常以不合格品或不合格的形式收集，它们通过P P、 npnp、U U和和C C控制图来分析。控制图来分析。 4.2 4.2 如何评定数据质量？如何评定数据质量？ 测量结果与测量结果与“真真”值的差越小越好；值的差越小越好； 数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。4.3 4.3 计量型数据的质量计量型数据的质量 均值与真值（基准值）之差；均值与真值（基准值）之差； 方差大小。方差大小。4.4 4.4 计数型数据的质量计数型数据的质量 对产品特性产生错误分级的概率。对产品特性产生错误分级的概率。5 5、数据分析和使用、数据分析和使用 用测量系统所收集的数据用于：用测量系统所收集的数据用于： 控制过程控制过程 评估影响过程结果的变量及其相互关系评估影响过程结果的变量及其相互关系 利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对利用数据分析，增进对测量系统中因果关系和对 过程的影响的了解。过程的影响的了解。 把注意力放在测量系统上，其产生的读数可在每把注意力放在测量系统上，其产生的读数可在每 个零件上获得重复，在每个测量人员间获得再现。个零件上获得重复，在每个测量人员间获得再现。6 6、标准的传递、标准的传递国际标准国际标准国际实验室国际实验室国家标准国家标准国家实验室国家实验室地方标准地方标准国家认可的国家认可的校准机构校准机构公司标准公司标准企业的校准企业的校准实实 验验 室室测量结果测量结果生产现场生产现场检测设备检测设备制制 造造 厂厂 追溯性追溯性：通通过应用用连接接标准等准等级体系的适当体系的适当标准程序，使准程序，使单个个测量量结 果与国家果与国家标准或国家接受的准或国家接受的测量系量系统相相联系。系。 国家标准：在整个等级制中最高级标准为国家标准。这个国家标准通常为国家标准：在整个等级制中最高级标准为国家标准。这个国家标准通常为NISTNIST所拥所拥 有。但在某些情况下，可能由象有。但在某些情况下，可能由象Los Alamos Los Alamos 科学实验室这样的某些其它机构代表科学实验室这样的某些其它机构代表 NITSNITS掌握。掌握。 NISTNIST：国家标准和技术局的简称，是美国的主要标准机构。作为美国商务部的一部：国家标准和技术局的简称，是美国的主要标准机构。作为美国商务部的一部 分，分，NISTNIST起着储备大多数国家理化测量标准的作用。起着储备大多数国家理化测量标准的作用。 NISTNIST的主要服务之一是把测量从它的标准传递到其它测量系统，其旨意是使其的主要服务之一是把测量从它的标准传递到其它测量系统，其旨意是使其 它测量系统与它测量系统与NISTNIST产生的测量结果相一致。产生的测量结果相一致。 第一级标准：测量结果从国家标准传递到下一级标准，称为第一级标准。第一级标准：测量结果从国家标准传递到下一级标准，称为第一级标准。 为使第一级标准是合法的，测量结果必须由为使第一级标准是合法的，测量结果必须由NISTNIST或一个经认可得替代机构仅用或一个经认可得替代机构仅用 现行最佳的标准程序传递到第一级标准。现行最佳的标准程序传递到第一级标准。 一旦建立了第一级标准，任何机构如私人公司、科研机构或政府机构，无论什一旦建立了第一级标准，任何机构如私人公司、科研机构或政府机构，无论什 么目的都可从么目的都可从NISTNIST得到它。得到它。 第一级标准用来直接连接拥有第一级标准的机构和第一级标准用来直接连接拥有第一级标准的机构和NISTNIST的国家标准。的国家标准。 第二级标准：测量结果从第一级标准传递到另一级标准，称为第二级标准。第二级标准：测量结果从第一级标准传递到另一级标准，称为第二级标准。 因为通常第一级标准对日常使用来说太昂贵且容易损坏，所以一般以第二级标准因为通常第一级标准对日常使用来说太昂贵且容易损坏，所以一般以第二级标准 代替第一级标准。代替第一级标准。 第一级标准和第二级标准经常为私人公司同时拥有。因此它们有时也被称为公司第一级标准和第二级标准经常为私人公司同时拥有。因此它们有时也被称为公司 标准，公司标准通常只由公司的计量部门而不是公司的生产部门保持和使用。标准，公司标准通常只由公司的计量部门而不是公司的生产部门保持和使用。 工作标准：测量结果也可以从第二级标准传递到另一级，称为工作标准。工作标准：测量结果也可以从第二级标准传递到另一级，称为工作标准。 工作标准通常用来校准在生产设备中建立的测量系统。工作标准也称为生产标工作标准通常用来校准在生产设备中建立的测量系统。工作标准也称为生产标 准，并经常由生产人员而不是计量部门保持。准，并经常由生产人员而不是计量部门保持。7 7、测量系统评定的两个阶段、测量系统评定的两个阶段 第一阶段（使用前）：第一阶段（使用前）：明白该测量过程并确定该测量系统是否明白该测量过程并确定该测量系统是否 满足组织的需要。第一阶段试验主要有二个目的满足组织的需要。第一阶段试验主要有二个目的 ： 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性？此项必须确定该测量系统是否具有所需要的统计特性？此项必须 在使用前进行在使用前进行 。 发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响？例如温发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响？例如温 度、湿度等，以决定其使用的空间及环境度、湿度等，以决定其使用的空间及环境 。 第二阶段（使用过程中）：第二阶段（使用过程中）： 目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持目的是在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续具有恰当的统计特性 。 常见的就是常见的就是“量具量具R&RR&R”是其中的一种型式是其中的一种型式。8 8、评价测量系统的基本问题、评价测量系统的基本问题 是否有足够的分辨力？是否有足够的分辨力？ 是否具备时间意义的统计稳定？是否具备时间意义的统计稳定？ 统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制 和分析是否可接受？和分析是否可接受？ 所有的变差总和是否在一个可接受的测量不确定度的水平所有的变差总和是否在一个可接受的测量不确定度的水平? ?9 9、测量系统分析（、测量系统分析（MSAMSA）的总目标）的总目标 1 1）、测量不确定度）、测量不确定度 表征被测量的一个特性的真值所处的量值范围的评定。测表征被测量的一个特性的真值所处的量值范围的评定。测 量不确定度一般包含许多含量，其中一些分量可根据测量量不确定度一般包含许多含量，其中一些分量可根据测量 到结果的统计分布进行评定，并可用实验标准偏差表征，到结果的统计分布进行评定，并可用实验标准偏差表征， 其它分量只能根据经验或其它信息进行评定。这类数据可其它分量只能根据经验或其它信息进行评定。这类数据可 表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比表达为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比 及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。及实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。 2 2）、优胜者方法）、优胜者方法 只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上 述基本问题的确定变得最有意义。述基本问题的确定变得最有意义。 针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于 公差的百分比来表达测量误差是不够的。公差的百分比来表达测量误差是不够的。1010、评价测量系统的关键注意点、评价测量系统的关键注意点 1 1）、盲测法）、盲测法 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。即：指测量系统分析人员将评价的件下，获得的测量结果。即：指测量系统分析人员将评价的5 51010个零个零 件予以编号，然后要求评价人件予以编号，然后要求评价人A A用测量仪器将这些已编号的用测量仪器将这些已编号的5 51010个零件个零件 第一次进行依此测量（注意：每个零件的编号不能让评价人知道和看第一次进行依此测量（注意：每个零件的编号不能让评价人知道和看 到），同时测量系统分析人员将评价人到），同时测量系统分析人员将评价人A A第一次所测量的数据和结果记第一次所测量的数据和结果记 录于相关测量系统分析表中，当评价人录于相关测量系统分析表中，当评价人A A第一次将第一次将5 51010个零件均测量完个零件均测量完 后，由测量系统分析人员将评价人后，由测量系统分析人员将评价人A A已测量完的已测量完的5 51010个零件重新混合，个零件重新混合， 然后要求评价人然后要求评价人A A用第一次测量过的测量仪器对这些已编号的用第一次测量过的测量仪器对这些已编号的5 51010个零个零 件第二次进行依此测量，同时测量系统分析人员将评价人件第二次进行依此测量，同时测量系统分析人员将评价人A A第二次所测第二次所测 量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，第三次盲测以此类推。量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，第三次盲测以此类推。 2 2）、向传统观念挑战）、向传统观念挑战 长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报告的传统，是不能面 临未来持续改进的市场挑战。临未来持续改进的市场挑战。1111、测量系统的变差、测量系统的变差 测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结 果的变差。果的变差。环境环境方法方法人员人员量具量具材料材料测量值测量值变差变差1212、环境如何影响测量结果、环境如何影响测量结果 温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性 产生不同的读数；产生不同的读数； 光线不足防碍正确的读数；光线不足防碍正确的读数； 刺眼的光导致读数不正确；刺眼的光导致读数不正确； 受时间影响的材料受时间影响的材料 如：铝、塑料及玻璃；如：铝、塑料及玻璃； 湿度影响；湿度影响； 污染污染 如：电磁、灰尘等。如：电磁、灰尘等。1313、测量仪器如何影响测量结果、测量仪器如何影响测量结果 测量仪器精度必须小于规范值；测量仪器精度必须小于规范值； 测量仪器的种类，如尺、游标卡尺；测量仪器的种类，如尺、游标卡尺； 测量仪器的准确度和精确度；测量仪器的准确度和精确度； 偏倚和线性；偏倚和线性； 重复性和再现性；重复性和再现性； 稳定性。稳定性。1414、测量值并不总是精确的、测量值并不总是精确的 测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作 的判定；的判定； 测量系统的误差分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳定测量系统的误差分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳定 性和线性；性和线性； 必须在使用一个测量系统前知道其测量变差。必须在使用一个测量系统前知道其测量变差。1515、测量系统数据、测量系统数据 评估测量系统的组成并尽可能控制测量系统的变差，以确评估测量系统的组成并尽可能控制测量系统的变差，以确 保测量系统在符合使用它的要求状态下保测量系统在符合使用它的要求状态下 把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和 测量不确定性上；测量不确定性上； 使用统计过程控制（使用统计过程控制（SPCSPC）的基本原理。）的基本原理。1616、测量系统的统计特征、测量系统的统计特征 理想的测量系统在每次使用时，应只产生理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确正确”的测量结果。每次测量结果总的测量结果。每次测量结果总 应该与一个标准相一致。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、应该与一个标准相一致。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、 零偏倚和对所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。遗憾的是，具有这样零偏倚和对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 理想统计特性的测量系统几乎不存在，因此过程管理者必须采用具有不太理想统理想统计特性的测量系统几乎不存在，因此过程管理者必须采用具有不太理想统 计特性的测量系统。一个测量系统的经常仅用其多次测量数据的统计特性来确计特性的测量系统。一个测量系统的经常仅用其多次测量数据的统计特性来确 定，其他特性，如：成本，使用的容易程度等对一个测量系统总体理想性的贡献定，其他特性，如：成本，使用的容易程度等对一个测量系统总体理想性的贡献 也很重要。但是，确定一个测量系统质量的正是其产生数据的也很重要。但是，确定一个测量系统质量的正是其产生数据的统计特性统计特性。 1)1)、足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限，、足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差或规范控制限， 测量的增量应该很小。通常所知的十进位或测量的增量应该很小。通常所知的十进位或10-110-1法则。这个规则是选择量具法则。这个规则是选择量具 期望的实际最低点。期望的实际最低点。 2)2)、测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差、测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差 只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最好由图只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最好由图 形法评价。对于形法评价。对于产品控制产品控制，测量系统的变差性与公差相比必须小。依据特性，测量系统的变差性与公差相比必须小。依据特性 的公差评价测量系统。对于的公差评价测量系统。对于过程控制过程控制，测量系统的变差性应该显示有效的分，测量系统的变差性应该显示有效的分 辨率并且与制造过程变差相比要小。根据辨率并且与制造过程变差相比要小。根据6 6过程变差和过程变差和/ /或来自或来自MSAMSA研究的总变研究的总变 差评价测量系统。差评价测量系统。 测量系统统计特性可能随被测项目的变化而改变。如果是这样，则测量系统最大测量系统统计特性可能随被测项目的变化而改变。如果是这样，则测量系统最大 的（最坏）变差应小于过程变差和规范控制限两者中的较小者。的（最坏）变差应小于过程变差和规范控制限两者中的较小者。 1717、测量系统的变差源、测量系统的变差源 与所有过程相似，测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由普与所有过程相似，测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由普 通原因和特殊原因造成。为了控制测量系统变差：通原因和特殊原因造成。为了控制测量系统变差： 1)1)、识别潜在的变差源；、识别潜在的变差源； 2)2)、排除（可能时）或监控这些变差源。、排除（可能时）或监控这些变差源。 尽管特定的原因将依据条件，但一些典型的变差源是可以识别的。有多尽管特定的原因将依据条件，但一些典型的变差源是可以识别的。有多 种不同的方法可以对这些变差源表述和分类，如因果图、故障树图等，种不同的方法可以对这些变差源表述和分类，如因果图、故障树图等， 但测量系统分析（但测量系统分析（MSA,MSA,第三版）将关注的是测量系统的主要要素。第三版）将关注的是测量系统的主要要素。 S S 标准标准W W 工件（如，零件）工件（如，零件）I I 仪器仪器P P 人人/ /程序程序E E 环境环境这这五五个个字字母母 S S、W W、I I、P P、E E 用用来来表表示示归归纳纳的的测测量量系系统统六六个个基基本本要要素素，以以确确保保达达到到要要求求的的目目标标。 S S、W W、I I、P P、E E 代代表表标标准准、工工件件、仪仪器器、人人、程程序序及及环环境境。这这可可以以视视为全部测量系统的误差模型。为全部测量系统的误差模型。 要求理解这六个方面的因素，因此可以控制或排除这些因素。要求理解这六个方面的因素，因此可以控制或排除这些因素。 本图显示了一张潜在的变差源的因果图。由于实际的变差来源影响一个特定的测量系统，本图显示了一张潜在的变差源的因果图。由于实际的变差来源影响一个特定的测量系统，它对这个系统来说是唯一的，本图所示可作为研究测量系统变差源的一个思考的起点。它对这个系统来说是唯一的，本图所示可作为研究测量系统变差源的一个思考的起点。 1818、变差数据表达、变差数据表达 过程控制中所收集的数据包含二种不同的、相对独立的变过程控制中所收集的数据包含二种不同的、相对独立的变 差来源：差来源： 制造过程变差（制造过程变差（MPVMPV） 测量系统变差（测量系统变差（MSVMSV） 总变差（总变差（TVTV）= MPV + MSV= MPV + MSV1919、测量系统的变差与制造过程变差、测量系统的变差与制造过程变差 测量系统的变差必须小于制造过程变差：测量系统的变差必须小于制造过程变差： MSV MPVMSV MPVMSVMSVMPVMPV总变差（总变差（TVTV）规范公差规范公差注：测量系统的变差必须尽可能小。注：测量系统的变差必须尽可能小。2020、统计稳定性、统计稳定性 测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的变差测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的变差 不受特殊原因支配。不受特殊原因支配。 1)1)、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内时，测、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内时，测 量系统便处于统计控制状态。量系统便处于统计控制状态。 2)2)、如果没有如统计过程控制（、如果没有如统计过程控制（SPCSPC）手册中描述的数据趋势）手册中描述的数据趋势 或稳定性（漂移）时，我们也可以认为是统计控制状态。或稳定性（漂移）时，我们也可以认为是统计控制状态。特殊原因区域特殊原因区域特殊原因区域特殊原因区域共同原因区域五、测量系统的分辨率五、测量系统的分辨率1 1、分辨力是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。它也可以称为可读性或分辨、分辨力是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。它也可以称为可读性或分辨 率。率。 典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。如果仪器刻度典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。如果仪器刻度“粗粗”，那么就使用，那么就使用 它的半刻度。它的半刻度。 测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测范围（容差测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测范围（容差/ /公差）的十分之一。公差）的十分之一。传统上传统上 此范围就是产品范围。最近，此范围就是产品范围。最近，1010比比1 1规则被解释为测量设备能够分辨至少十分之一的规则被解释为测量设备能够分辨至少十分之一的 过程变差。过程变差。这符合持续改进的原理。这符合持续改进的原理。( (即过程的焦点是顾客指定的目标值即过程的焦点是顾客指定的目标值) )。即：在。即：在 PPAPPPAP之前，之前，APQPAPQP和测试期间进行量具分辨力的研究制造过程或相似过程的极差图，和测试期间进行量具分辨力的研究制造过程或相似过程的极差图， 从持续不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够，测量系统分析（从持续不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够，测量系统分析（MSAMSA）建）建 议组织用议组织用6 6（总的）制造标准偏差的十分之一。（总的）制造标准偏差的十分之一。 上述经验可以认为是确定分辨力的出发点，因为它没有包括测量系统变异的任何其上述经验可以认为是确定分辨力的出发点，因为它没有包括测量系统变异的任何其 他要素。他要素。 由于经济和物理上的限制，测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立的或不同由于经济和物理上的限制，测量系统不能识别过程分布中所有零件的独立的或不同 的被测特性。被测特性将测量值划分为不同的数据组。在同样的数据组里的各个零的被测特性。被测特性将测量值划分为不同的数据组。在同样的数据组里的各个零 件将有同样的被测特性值。件将有同样的被测特性值。 如果测量系统缺乏分辨力如果测量系统缺乏分辨力( (灵敏度或有效分辨率灵敏度或有效分辨率) )，对于识别过程变差或量化单个零，对于识别过程变差或量化单个零 件特性值而言，这个系统也许不是一个合适的系统。如果是这种情况，应使用更好件特性值而言，这个系统也许不是一个合适的系统。如果是这种情况，应使用更好 的测量技术。的测量技术。 如果该分辨力不能探测过程变差，其用于分析过程是不可接受的；并且如果它不能如果该分辨力不能探测过程变差，其用于分析过程是不可接受的；并且如果它不能 探测特殊原因的变差，则其不能用于控制（见下图）。探测特殊原因的变差，则其不能用于控制（见下图）。 2 2、分辨力不足的情况可能会在极差图中表现出来。、分辨力不足的情况可能会在极差图中表现出来。 下图包括两种取自同样数据的控制图（观察分辨率分别为下图包括两种取自同样数据的控制图（观察分辨率分别为0.0010.001和和0.010.01的二个测的二个测 量系统之间的差别）。量系统之间的差别）。 控制图控制图(a)(a)显示原始测量数据精确到干分之一英寸；显示原始测量数据精确到干分之一英寸； 控制图控制图(b)(b)表示这些数据圆整后精确到百分之一英寸。表示这些数据圆整后精确到百分之一英寸。 控制图控制图(b)(b)由于人为的严格限值似乎是失控的。零极差与其说是子组变差的表示，不由于人为的严格限值似乎是失控的。零极差与其说是子组变差的表示，不 如说是四舍五入的结果。如说是四舍五入的结果。 分辨力不足的情况可以通过统计过程控制（分辨力不足的情况可以通过统计过程控制（SPCSPC）过程变差极差图最好地显示出来。）过程变差极差图最好地显示出来。 特别是当极差图显示可能只有一个，二个或三个极差值在控制限内时，这种测量特别是当极差图显示可能只有一个，二个或三个极差值在控制限内时，这种测量 就是在分辨力不足时进行的。就是在分辨力不足时进行的。 同样，如果极差图显示出可能四个极差值在控制限内，并且超过四分之一的极差同样，如果极差图显示出可能四个极差值在控制限内，并且超过四分之一的极差 值为零，那么，该测量是在分辨力不足时进行的。值为零，那么，该测量是在分辨力不足时进行的。 返回到下图，控制图返回到下图，控制图(b)(b)可能仅有两个极差值在控制限之内可能仅有两个极差值在控制限之内( (值值0.000.00和和0.01)0.01)。因此，。因此， 上述规则正确地说明失控的原因是分辨力上述规则正确地说明失控的原因是分辨力( (灵敏度或有效分辨率灵敏度或有效分辨率) )不足。不足。 当然，这一问题可以通过提高测量分辨力，改变检定子组内变差的能力来纠正。当然，这一问题可以通过提高测量分辨力，改变检定子组内变差的能力来纠正。 如果相对于过程变差，测量系统的可视分辨率较小，那么这个测量系统就有足够如果相对于过程变差，测量系统的可视分辨率较小，那么这个测量系统就有足够 的分辨力。因此为得到足够的分辨力，的分辨力。因此为得到足够的分辨力，推荐视在分辨率最大为全过程的推荐视在分辨率最大为全过程的66标准标准 偏差的十分之一，而不是传统规则，即可视分辨率最大为公差宽度的十分之一。偏差的十分之一，而不是传统规则，即可视分辨率最大为公差宽度的十分之一。 最后，当使用稳定的，最后，当使用稳定的，“最高等级的最高等级的”，并在切实可行的技术限值内的测量系统，并在切实可行的技术限值内的测量系统 后，可以达到稳定的，高能力的过程。后，可以达到稳定的，高能力的过程。 然而，有效分辨率也许不足，并且进一步改进测量系统变得不可行了。然而，有效分辨率也许不足，并且进一步改进测量系统变得不可行了。 在这些特殊的情况下，测量计划需要其它代替性的过程监测技术。只有具有一定在这些特殊的情况下，测量计划需要其它代替性的过程监测技术。只有具有一定 资格的，熟悉测量系统和过程的技术人员，才能作出决定并用文件记录。这些都资格的，熟悉测量系统和过程的技术人员，才能作出决定并用文件记录。这些都 要求获得顾客的批准，并在控制计划中文件化。要求获得顾客的批准，并在控制计划中文件化。 3 3、测量系统的分辨率、测量系统的分辨率 建议的可视分辨率：建议的可视分辨率： 6 6 10 10 过程的标准差过程的标准差 ( ( 注：可视分辨率不是公差宽度的注：可视分辨率不是公差宽度的 1 / 10 )1 / 10 )六、测量系统研究的准备工作六、测量系统研究的准备工作1 1、实施测量系统研究之前应进行充分的策划和准备。实施研究之前的典型准备如下：、实施测量系统研究之前应进行充分的策划和准备。实施研究之前的典型准备如下： 1)1)、先计划将要使用的方法。例如，通过使用工程决策，目视观察或量具研究来确定评、先计划将要使用的方法。例如，通过使用工程决策，目视观察或量具研究来确定评 价人是否在校准或者使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性影响可以忽略，价人是否在校准或者使用仪器中产生影响。有些测量系统的再现性影响可以忽略， 例如：按按钮，打印出一个数字；例如：按按钮，打印出一个数字； 2)2)、评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。在此选择中应考虑的因素如、评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预先确定。在此选择中应考虑的因素如 下：下： (a)(a)、尺寸的关键性、尺寸的关键性 关键尺寸需要更多的零件和关键尺寸需要更多的零件和/ /或试验。原因是量具研究评价或试验。原因是量具研究评价 所需的置信度；所需的置信度； (b)(b)、零件结构、零件结构 大或重的零件可规定较少样品和较多试验。大或重的零件可规定较少样品和较多试验。 3)3)、由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选；、由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选； 4)4)、样品的选择对正确的分析至关重要，它完全取决于、样品的选择对正确的分析至关重要，它完全取决于MSAMSA研究的设计、测量系统的目研究的设计、测量系统的目 的以及能否获得代表生产过程的样品。的以及能否获得代表生产过程的样品。 对于产品控制情况，测量结果和判断准则用于确定，对于产品控制情况，测量结果和判断准则用于确定，“相对特性规范确定合格相对特性规范确定合格 或不合格或不合格”( (如如100100检验或抽样检验或抽样) )，必须选择样本，必须选择样本( (或标准或标准) )，但不需要覆盖整个，但不需要覆盖整个 过程范围。测量系统的评定是基于特性的公差过程范围。测量系统的评定是基于特性的公差( (如相对公差的如相对公差的GRRGRR) )。 对于过程控制情况，测量结果和判断准则用于确定，对于过程控制情况，测量结果和判断准则用于确定，“过程稳定性，方向和符过程稳定性，方向和符 合自然过程变差合自然过程变差( (如如SPCSPC、过程监视、能力及过程改进、过程监视、能力及过程改进) )，获得在整个操作范围的，获得在整个操作范围的 样本变得非常重要。在评定用于过程控制的测量系统的充分性时样本变得非常重要。在评定用于过程控制的测量系统的充分性时( (如相对过程变如相对过程变 差的差的GRRGRR) )，建议对过程变差进行独立的估计，建议对过程变差进行独立的估计( (过程能力研究过程能力研究) )。 当不可能进行过程变差的独立估计、当不可能进行过程变差的独立估计、或或为确定过程控制的方向以及用于过程控制的为确定过程控制的方向以及用于过程控制的 测量系统的持续的适宜性时，样品必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围。测量系统的持续的适宜性时，样品必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围。 选取用于进行选取用于进行MSAMSA研究的样品的变差研究的样品的变差( (PVPV，零件变差，零件变差) )用于计算此项研究的总变差用于计算此项研究的总变差 ( (TVTV) )。TVTV指数指数( (如相对如相对TVTV的的GRRGRR) )是过程方向和用于过程控制的测量系统的及持续是过程方向和用于过程控制的测量系统的及持续 适宜性的一个指标。若样品不代表生产过程，评定中必须忽略适宜性的一个指标。若样品不代表生产过程，评定中必须忽略TVTV。忽略。忽略TVTV不会影响不会影响 到使用公差（产品控制）的评定或使用独立的过程变差估计（过程控制）。到使用公差（产品控制）的评定或使用独立的过程变差估计（过程控制）。 样本可以通过每一天取一个样本，持续若干天的方式进行选取。再次说明，这样做样本可以通过每一天取一个样本，持续若干天的方式进行选取。再次说明，这样做 是有必要的，因为分析中这些零件被认为代表生产过程中产品变差的全部范围。由是有必要的，因为分析中这些零件被认为代表生产过程中产品变差的全部范围。由 于每一个零件将被测量若干次，必须对每一个零件编号以便于识别。于每一个零件将被测量若干次，必须对每一个零件编号以便于识别。5)5)、仪器的分辨率应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一。例如，如果特性、仪器的分辨率应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一。例如，如果特性 的变差为的变差为0.0010.001，仪器应能读取，仪器应能读取0.00010.0001的变化；的变化；6)6)、确保测量方法（如评价人和仪器）正测量特性的尺寸并遵守规定的测量程序。、确保测量方法（如评价人和仪器）正测量特性的尺寸并遵守规定的测量程序。 进行研究的方式十分重要。本手册所介绍的所有分析都假定各次读数的统计独立性进行研究的方式十分重要。本手册所介绍的所有分析都假定各次读数的统计独立性 3030。为最大限度地减少误导结果的可能性，应采取下列步骤：。为最大限度地减少误导结果的可能性，应采取下列步骤： 1)1)、测量应按照随机顺序、测量应按照随机顺序3131，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机 分布。评价人不应知道哪个被编号的零件正在被检查，以避免可能的认识偏分布。评价人不应知道哪个被编号的零件正在被检查，以避免可能的认识偏 倚。但是进行研究的人应知道正在检查哪一零件，并相应记下数据，即评价人倚。但是进行研究的人应知道正在检查哪一零件，并相应记下数据，即评价人 A A，零件，零件1 1，第一次试验；评价人，第一次试验；评价人B B，零件，零件4 4，第二次试验等。，第二次试验等。 2)2)、在设备读数中，测量值应记录到引起分辨率的实际限度。机械装置必须读取和记录到、在设备读数中，测量值应记录到引起分辨率的实际限度。机械装置必须读取和记录到 最小的刻度单位。对于电子读数，测量计划必须为记录所显示的最右有效数位建立一最小的刻度单位。对于电子读数，测量计划必须为记录所显示的最右有效数位建立一 个通用的原则。模拟装置应记录至最小刻度的一半或灵敏度和分辨力的极限。对于模个通用的原则。模拟装置应记录至最小刻度的一半或灵敏度和分辨力的极限。对于模 拟装置，如果最小刻度为拟装置，如果最小刻度为0.00010.0001”，则测量的结果应记录到，则测量的结果应记录到0.000050.00005”。3)3)、研究工作应由了解进行可靠研究的重要性的人员进行管理和观察。、研究工作应由了解进行可靠研究的重要性的人员进行管理和观察。 当制定第当制定第1 1阶段或第阶段或第2 2阶段试验计划时，有几方面因素需要考虑：阶段试验计划时，有几方面因素需要考虑： 评价人对测量过程有何影响？若有可能，平时使用该测量装置的评价人应该包评价人对测量过程有何影响？若有可能，平时使用该测量装置的评价人应该包 括在本研究中。括在本研究中。 每个评价人应该使用他们通常为获取读数所使用的程序每个评价人应该使用他们通常为获取读数所使用的程序 包括所有步骤。评价人包括所有步骤。评价人 所使用方法之间任何差异的影响将在测量系统的再现性中反映出来。所使用方法之间任何差异的影响将在测量系统的再现性中反映出来。 评价人对测量设备的校准是否可能是引起变差的一个显著原因？若是，评价人评价人对测量设备的校准是否可能是引起变差的一个显著原因？若是，评价人 应该在获取每组读数之前重新对设备进行校准。应该在获取每组读数之前重新对设备进行校准。 要求有多少样品和重复的读数？所要求的零件的数量将取决于被测特性的重要要求有多少样品和重复的读数？所要求的零件的数量将取决于被测特性的重要 性以及测量系统变差估计中所要求的置信水平。性以及测量系统变差估计中所要求的置信水平。 在使用本手册中讨论的建议的做法时，虽然评价人数量、试验次数以及零件数量会在使用本手册中讨论的建议的做法时，虽然评价人数量、试验次数以及零件数量会 有所不同，但是对于相同测量系统在第有所不同，但是对于相同测量系统在第1 1阶段和第阶段和第2 2阶段试验计划之间或在第阶段试验计划之间或在第2 2阶段阶段 序列试验之间应该保持一致的评价人数量、试验次数和零件数量。在试验计划和序序列试验之间应该保持一致的评价人数量、试验次数和零件数量。在试验计划和序 列试验间保持一致将增进不同试验结果之间的可比性。列试验间保持一致将增进不同试验结果之间的可比性。 七、测量系统研究的结果分析七、测量系统研究的结果分析1 1、应该对结果进行评价，以确定该测量装置就其预期的应用是否可接受。一个测量系统在、应该对结果进行评价，以确定该测量装置就其预期的应用是否可接受。一个测量系统在 任何附加的分析生效之前应该是稳定的。任何附加的分析生效之前应该是稳定的。 1)1)、接受准则、接受准则 一一 位置误差位置误差 位置误差通常是通过分析偏倚和线性来确定。位置误差通常是通过分析偏倚和线性来确定。 一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差差别较明显或是超出量具一般地，一个测量系统的偏倚或线性的误差若是与零误差差别较明显或是超出量具 校准程序确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系校准程序确立的最大允许误差，那么它是不可接受的。在这种情况下，应对测量系 统重新进行校准或偏差校正以尽可能地减少该误差。统重新进行校准或偏差校正以尽可能地减少该误差。 2)2)、接受准则、接受准则 一一 宽度误差宽度误差 测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测量系统变差所掩盖掉的生产制造过测量系统变异性是否令人满意的准则取决于被测量系统变差所掩盖掉的生产制造过 程变异性的百分比或零件公差的百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于程变异性的百分比或零件公差的百分比。对特定的测量系统最终的接受准则取决于 测量系统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。测量系统的环境和目的，而且应该取得顾客的同意。 对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经验来确定测量系统的可接受性对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经验来确定测量系统的可接受性 的规则如下：的规则如下： 误差低于误差低于1010 通常认为测量系统是可接受的。通常认为测量系统是可接受的。 误差在误差在1010到到3030之间之间 一一 基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成 本等方面的考虑，可能是可接受的。本等方面的考虑，可能是可接受的。 超过超过3030 认为是不可接受的。应该作出各种努力来改进测量系统。认为是不可接受的。应该作出各种努力来改进测量系统。 此外，此外，过程能被测量系统区分开的分级数过程能被测量系统区分开的分级数( (ndcndc) )应该大于或等于应该大于或等于5 5。2 2、测量系统的最终可接受性不应该单纯由一组指数来决定。测量系统的长期表现也应该利、测量系统的最终可接受性不应该单纯由一组指数来决定。测量系统的长期表现也应该利 用长性能的图形分析得到评审。用长性能的图形分析得到评审。 1 1、偏、偏 倚倚 分分 析析 方方 法法八、计量型测量系统分析（八、计量型测量系统分析（MSAMSA）方法）方法1.11.1 偏倚偏倚的概念和定义的概念和定义 偏倚偏倚：对同样的零件的同样特性，测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验）：对同样的零件的同样特性，测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验） 和真值和真值( (基准值基准值) )之间的差值。偏倚常被称作之间的差值。偏倚常被称作“准确度准确度”（传统上称为（传统上称为“准确度准确度”）。）。 因为因为“accuracyaccuracy”在字面上有好几种意思，所以建议不要用它来替代在字面上有好几种意思，所以建议不要用它来替代“偏倚偏倚”。偏。偏 倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。 测量结果的观测平均值与基准值之间的差异；测量结果的观测平均值与基准值之间的差异； 测量系统的系统误差分析。测量系统的系统误差分析。 偏倚是测量系统的系统误差的测量。它引起由各种已知的或未知的变差源的综偏倚是测量系统的系统误差的测量。它引起由各种已知的或未知的变差源的综 合影响组成的总误差，它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行合影响组成的总误差，它引起总误差的原因是在重复采用同样的测量过程进行 测量时，总是趋向于使所有的测量结果发生持续及可预测的偏移。测量时，总是趋向于使所有的测量结果发生持续及可预测的偏移。 造成过分偏倚的可能原因是：造成过分偏倚的可能原因是： 仪器需要校准；仪器需要校准； 仪器、设备或夹紧装置的磨损；仪器、设备或夹紧装置的磨损； 磨损或损坏的基准，基准出现误差；磨损或损坏的基准，基准出现误差； 校准不当或调整基准的使用不当；校准不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好；设计或一致性不好； 线性误差；线性误差； 应用错误的量具；应用错误的量具； 测量错误的特性；测量错误的特性； （量具或零件）变形；（量具或零件）变形； 不同的测量方法不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 环境环境 温度、湿度、振动、清洁的影响；温度、湿度、振动、清洁的影响； 违背假定，在应用常量上出错；违背假定，在应用常量上出错； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误 （易读性、视差）。（易读性、视差）。 在校准过程使用的测量程序（如：使用在校准过程使用的测量程序（如：使用“基准基准”）应尽可能与）应尽可能与 正常操作的测量程序一致。正常操作的测量程序一致。 基准值基准值：被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比较的基准或标：被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比较的基准或标 准样本：准样本： 一个基于科学原理的理论值或确定值；一个基于科学原理的理论值或确定值； 一个基于某国家或国际组织的指定值；一个基于某国家或国际组织的指定值； 一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值。一个基于某科学或工程组织主持的合作试验工作产生的一致同意值。 对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。对于具体用途，采用接受的参考方法获得的一个同意值。 该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时是按惯例被该值包含特定数量的定义，并为其它已知目的自然被接受，有时是按惯例被 接受。接受。 人为规定的可接受值；人为规定的可接受值； 需要一个可操作的定义；需要一个可操作的定义； 作为真值的替代；作为真值的替代； 一个基准值可通过采用更高级别的测量设备（如：计量实验室或全尺寸检一个基准值可通过采用更高级别的测量设备（如：计量实验室或全尺寸检 验设备）进行多次测量（一般为验设备）进行多次测量（一般为1010次），取其平均值来确定。次），取其平均值来确定。 注：与基准值同义使用的其它术语：注：与基准值同义使用的其它术语： 已接受的基准值已接受的基准值 已接受值已接受值 惯用值惯用值 惯用真值惯用真值 指定值指定值 最佳估计值最佳估计值 标准值标准值 标准测量标准测量 1.21.2 基准值基准值的概念和定义的概念和定义 测量标准的基准值被一些国家专业机构或国际一致认测量标准的基准值被一些国家专业机构或国际一致认 可的国际性服务机构所承认，以作为确定其他所有与可的国际性服务机构所承认，以作为确定其他所有与 数量有关的标准件的值的依据。数量有关的标准件的值的依据。 如：如： 1Kg 1Kg质量标准；质量标准； 氦氦- -氖激光长度标准；氖激光长度标准； 标准量块；标准量块； 铯原子频率标准；铯原子频率标准； 100 100欧姆标准电阻；欧姆标准电阻； Josephson Array Josephson Array电压标准；电压标准； solution of cortisol in human serum as solution of cortisol in human serum as a standard of concentration a standard of concentration； 韦斯登标准电池。韦斯登标准电池。 使用一个可追溯的测量标准的基准值，可以提供：使用一个可追溯的测量标准的基准值，可以提供： 比较的共同点；比较的共同点； 测量系统有效性；测量系统有效性； 测量系统准确性评价；测量系统准确性评价； 解决零件间的冲突；解决零件间的冲突； 最直接的验证指导。最直接的验证指导。 测量标准基准值得应用局限性：测量标准基准值得应用局限性： 在破坏性测试中很难使用；在破坏性测试中很难使用； 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准；有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准； 有些测试没有行业或国家标准；有些测试没有行业或国家标准； 在设计和开发、合同评审和在设计和开发、合同评审和APQPAPQP期间讨论这些局期间讨论这些局 限性；限性； 事关管理职责问题。事关管理职责问题。 选择测量标准基准值：选择测量标准基准值： 校准时，可使用校准时，可使用 Golden UnitsGolden Units，其他内部实验，其他内部实验 室内验证的零件和室内验证的零件和/ /或相互认同的标准。这些都或相互认同的标准。这些都 是通过高级别测量设备的评定而得到的最好产是通过高级别测量设备的评定而得到的最好产 品。品。 对精确数据比较分析产生的结果，用于确定校准对精确数据比较分析产生的结果，用于确定校准 时需的调整。时需的调整。 实验室间比较：在预定的条件下，实验室间比较：在预定的条件下，2 2个或更多的实个或更多的实 验室比较量具对相同或相似的测量项目的表现。验室比较量具对相同或相似的测量项目的表现。 测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可测量不确定度是给组成测量系统的变量赋值的所有可 能性的总和（百分率）。能性的总和（百分率）。 总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和总的可能性应衡量并且要与在进行的测量的重要性和 关键性相一致。关键性相一致。 根据测量系统分析而作出的决定包括：根据测量系统分析而作出的决定包括： 使用现有的系统，同时考虑它的测量不确定度使用现有的系统，同时考虑它的测量不确定度 改进系统以控制产生变差的因子。改进系统以控制产生变差的因子。 考滤其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系考滤其他具有更高级别的分辨率和能力的测量系 统统( (这通常会花更多的资金，但您的这通常会花更多的资金，但您的MSAMSA数据将帮数据将帮 助你确定并证实适当的资源。助你确定并证实适当的资源。) )1.3 1.3 确定测量不确定度确定测量不确定度 测量不确定度与校准：测量不确定度与校准： 测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产测量系统的不确定度第一次是通过校准过程而产 生。生。 校准允许对测量仪器、测量系统或标在尺上的刻校准允许对测量仪器、测量系统或标在尺上的刻 度值等的指示的误差的评价。度值等的指示的误差的评价。 基准件本身，校准过程和环境以及校验人员也都基准件本身，校准过程和环境以及校验人员也都 对测量不确定度有影响。对测量不确定度有影响。 这就是要经鉴定合格的和这就是要经鉴定合格的和/ /或有资格的实验室以及或有资格的实验室以及 你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已你应接受对你的测量、检验和实验设备要做或已 做校准的数据的益处的原因。做校准的数据的益处的原因。1.4 1.4 偏移范例偏移范例 量具量具A A 量具量具B B 量具量具C C 量具量具A A的均值的均值 量具量具B B的均值的均值 量具量具C C的均值的均值 为为A A的偏倚的偏倚 为为B B的偏倚的偏倚 为为C C的偏倚的偏倚 1.5 1.5 偏移分析方法偏移分析方法1)1)、取样：、取样： 选取一个样品并建立其相对可追溯标准的基准值，如果没有这样的样品，选取一个样品并建立其相对可追溯标准的基准值，如果没有这样的样品， 则可从生产线中选取一个其测量值落在中心值区域的零件当成标准样品则可从生产线中选取一个其测量值落在中心值区域的零件当成标准样品 来进行偏倚分析；在工具室测量这个零件来进行偏倚分析；在工具室测量这个零件1010次，并计算这次，并计算这n n个读数的均个读数的均 值，把均值作为该样品的值，把均值作为该样品的“基准值基准值”。 注：可能需要建立预期测量范围的高、中、低三个数值的三个标准样本注：可能需要建立预期测量范围的高、中、低三个数值的三个标准样本 是理想的。完成此步后，用线性研究分析数据。是理想的。完成此步后，用线性研究分析数据。 2)2)、测量：、测量： 由一位操作员（评价人）以常规的方式对每个样品测量由一位操作员（评价人）以常规的方式对每个样品测量1010次以上，并将次以上，并将 测量结果记录于测量结果记录于“量具偏倚分析报告量具偏倚分析报告”中。中。3)3)、结果分析、结果分析 作图法：作图法： 相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存 在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于在特殊原因或出现异常。如果没有，继续分析，对于n30ntt t58.97558.975，从作图分析获得的结果由数据分析得到增强，从作图分析获得的结果由数据分析得到增强 测量系统存测量系统存 在线性问题。在线性问题。7)7)、在这种情况下，因为有线性问题，、在这种情况下，因为有线性问题，t tb b与与t t58.97558.975的关系如何无关紧要。引起线性的关系如何无关紧要。引起线性 问题可能的原因可以在第一章第五节问题可能的原因可以在第一章第五节“位置变差位置变差”中找到。中找到。8)8)、如果测量系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或两项同时进行来再、如果测量系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或两项同时进行来再 校准以达到校准以达到0 0偏倚。偏倚。9)9)、如果偏倚在测量范围内不能被调整到、如果偏倚在测量范围内不能被调整到0 0，只要测量系统保持稳定，仍可用于产，只要测量系统保持稳定，仍可用于产 品过程的控制，但不能进行分析，直到测量系统达到稳定。品过程的控制，但不能进行分析，直到测量系统达到稳定。 2.4 2.4 非线性的原因非线性的原因 如果如果“偏倚偏倚=0=0”线不完全在拟合线置信带以内。可从线不完全在拟合线置信带以内。可从 以下方法中查找原因：以下方法中查找原因： 在工作范围内上限或下限内仪器没有正确校准。在工作范围内上限或下限内仪器没有正确校准。 最小或最大值校准量具的误差。最小或最大值校准量具的误差。 磨损的仪器。磨损的仪器。 仪器固有的设计特性。仪器固有的设计特性。 2.5 2.5 线性分析方法练习题线性分析方法练习题3 3、稳、稳 定定 性性 分分 析析 方方 法法八、计量型测量系统分析（八、计量型测量系统分析（MSAMSA）方法）方法3.1 3.1 稳定性稳定性的概念和定义的概念和定义稳定性稳定性：指一个测量系统在某一持续时间（指几天而不是几小时）获得的对同一基准或零件：指一个测量系统在某一持续时间（指几天而不是几小时）获得的对同一基准或零件 的一个单一特性的测量值总变差。既指测量过程的统计稳定性又指随时间变化的测的一个单一特性的测量值总变差。既指测量过程的统计稳定性又指随时间变化的测 量稳定性。两者对于测量系统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测潜量稳定性。两者对于测量系统预期用途都是重要的。统计稳定性包含一个可预测潜 在的测量过程，该过程在普通原因变差在的测量过程，该过程在普通原因变差( (受控受控) )条件下运行，测量稳定性代表测量系条件下运行，测量稳定性代表测量系 统在运行周期统在运行周期( (时间时间) )内对测量标准或基准的必要的符合程度。内对测量标准或基准的必要的符合程度。 偏倚随时间的变化；偏倚随时间的变化； 一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控；一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控； 别名：漂移。别名：漂移。 稳定性是测量系统在某一阶段时间内，测量稳定性是测量系统在某一阶段时间内，测量 同一基准或零件的单一特性时获得的测量总同一基准或零件的单一特性时获得的测量总 变差。换句话说，稳定性是偏倚随时间的变变差。换句话说，稳定性是偏倚随时间的变 化。化。Time 1Time 1Time 2Stability 不稳定性可能的原因包括：不稳定性可能的原因包括： 仪器需要校准，需要减少校准时间间隔；仪器需要校准，需要减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置的磨损；仪器、设备或夹紧装置的磨损； 环境变化环境变化 温度、湿度、振动、清洁度；温度、湿度、振动、清洁度； 磨损或损坏的基准，基准出现误差；磨损或损坏的基准，基准出现误差； 校准不当或调整基准的使用不当；校准不当或调整基准的使用不当； 仪器质量差仪器质量差 设计或一致性不好；设计或一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳健性；仪器设计或方法缺乏稳健性； （量具或零件）变形；（量具或零件）变形； 违背假定，在应用常量上出错；违背假定，在应用常量上出错； 正常老化或退化；正常老化或退化； 不同的测量方法不同的测量方法 设置、安装、夹紧、技术；设置、安装、夹紧、技术； 缺乏维护缺乏维护 通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、通风、动力、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、 清洁；清洁； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察错误 （易读性、视差）。（易读性、视差）。 稳定性范例稳定性范例 量具A的第一次均值 量具A的第二次均值 至 为A的稳定性 3.2 3.2 测量系统的稳定性测量系统的稳定性 两种稳定性：两种稳定性： 一般概念：随着时间变化系统偏倚的总变差。一般概念：随着时间变化系统偏倚的总变差。 统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差，统计稳定性概念：测量系统只存在普通原因变差， 而没有特殊原因变差。而没有特殊原因变差。 利用控制图评价测量系统稳定性利用控制图评价测量系统稳定性（稳定性分析实例）：（稳定性分析实例）： 保持基准件或标准样件。保持基准件或标准样件。 极差图（标准差图）出现失控时，说明存在不稳定极差图（标准差图）出现失控时，说明存在不稳定 的重复性。的重复性。 均值图出现失控时，说明偏倚不稳定。均值图出现失控时，说明偏倚不稳定。 稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间稳定性是测量系统对给定零件或标准零件在不同时间 的偏倚的总变差。的偏倚的总变差。 当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统当同时有多个测量系统介入时，偏倚最小的那个系统 被认为是被认为是“稳定稳定”的系统。的系统。 一般没有一般没有R&RR&R问题大；问题大； 有助于确定校准周期；有助于确定校准周期； 当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有当多个系统精确测量同一标准件并随时间变化有 显著变差时，有助于确定最稳定的测量系统；显著变差时，有助于确定最稳定的测量系统； 应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记应对测试跟踪并图表化（或至少在量具记录中记 录实际读数和其它相关数据）。录实际读数和其它相关数据）。3.3 3.3 对量具稳定性的影响对量具稳定性的影响 长时间的不用或间歇使用；长时间的不用或间歇使用； 二次稳定性试验的测量数据很大或很小；二次稳定性试验的测量数据很大或很小； 环境或系统变化，例如：湿度、气压。环境或系统变化，例如：湿度、气压。 与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效与统计稳定性相混淆的其它因子，如预热效 应、磨损度、缺乏维护、作业员或实验人员应、磨损度、缺乏维护、作业员或实验人员 缺乏培训等。缺乏培训等。3.4 3.4 稳定性不好的影响稳定性不好的影响 校准频度不够或太过频繁；校准频度不够或太过频繁； 缺乏气压调节或过滤；缺乏气压调节或过滤； 电子或其它量具的预热期；电子或其它量具的预热期； 缺少维护；缺少维护； 不易观察的磨损和损坏；不易观察的磨损和损坏； 氧化（生锈）。氧化（生锈）。3.5 3.5 量具稳定性分析方法量具稳定性分析方法1)1)、选取一个样品，并确定其可追溯标准的真值或基准值。如果没有这、选取一个样品，并确定其可追溯标准的真值或基准值。如果没有这 样的样品，则从产品中选取一个样品，其测量值应处于预期测量范样的样品，则从产品中选取一个样品，其测量值应处于预期测量范 围的中间区域，并将其作为标准样品，可能需要准备对应于预期测围的中间区域，并将其作为标准样品，可能需要准备对应于预期测 量范围的低、中、高数值的三个标准样品，对每个样品单独测量并量范围的低、中、高数值的三个标准样品，对每个样品单独测量并 绘控制图，但一般只不需做中间值那一个就可以了。绘控制图，但一般只不需做中间值那一个就可以了。 2)2)、定期（每小时、每天、每周）测量基准样品、定期（每小时、每天、每周）测量基准样品3-53-5次，并将其测量的次，并将其测量的 数据记录于数据记录于“量具稳定性分析报告量具稳定性分析报告”中；决定样本容量和频率时，中；决定样本容量和频率时， 考虑的因素有：校准周期、使用频率、修理次数和使用环境等。考虑的因素有：校准周期、使用频率、修理次数和使用环境等。 3)3)、将测量值描绘在、将测量值描绘在“X-RX-R控制图控制图”或或“X-RmX-Rm控制图控制图”上。上。4)4)、计算控制界限，确定每个曲线的控制限并根据控制图对失控或不稳、计算控制界限，确定每个曲线的控制限并根据控制图对失控或不稳 定状态作出判断。定状态作出判断。 案例：案例： 测量系统稳定性均值极差测量系统稳定性均值极差(X-R)(X-R)控制图数据表控制图数据表 产品名称：紫铜管产品名称：紫铜管 机械号码：机械号码：XXX XXX 质量特性：内径质量特性：内径 操作者：操作者：XXXXXX测定单位：测定单位：m/m m/m 测测 定定 者：者：XXX XXX 制造场所：制造场所：XXXXXX测量周期：自年月日至年月日测量周期：自年月日至年月日( (每每3 3天天1 1次，每次测量次，每次测量5 5次次) ) 。样样组组测测 定定 值值R R样样组组测测 定定 值值R RX1X1X2X2X3X3X4X4X5X5X1X1X2X2X3X3X4X4X5X51 1505050504949525251511414535348484747525251512 2474753535353454550501515535348484949515152523 3464645454949484849491616464650505353515153534 4505048484949494952521717505052524949494949495 5464648485050545450501818505049495050494951516 6505049495252515154541919525249495252535350507 7474749495050484852522020505047475050535352528 8484850504646494951512121525249495151535350509 950505050494951515353222255555454515151515050101049495151515146464848232350505454525250504949111151515050494946465050242447475151515152525252121250505050494952525151252553535151515150505151131349494949494950505555 控制图（均值极差控制图）控制图（均值极差控制图）控制图（均值极差控制图）控制图（均值极差控制图）1.1.1.1.公式：公式：公式：公式： (1)(1)(1)(1) 控制图控制图控制图控制图 CL =CL =CL =CL = UCL = UCL = UCL = UCL = A A A A2 2 2 2 LCL = LCL = LCL = LCL = A A A A2 2 2 2 (2) (2) (2) (2)R R R R 控制图控制图控制图控制图 CL = CL = CL = CL = UCL = DUCL = DUCL = DUCL = D4 4 4 4 LCL = DLCL = DLCL = DLCL = D3 3 3 32.2.2.2.查系数查系数查系数查系数 A A A A2 2 2 2，D D D D4 4 4 4，D D D D3 3 3 3 A A A A2 2 2 20.5770.5770.5770.577，D D D D4 4 4 42.1142.1142.1142.114，D D D D3 3 3 3负值负值负值负值( ( ( (以以以以0 0 0 0代表代表代表代表) ) ) )。案例：案例： 测量系统稳定性均值极差测量系统稳定性均值极差(X-R)(X-R)控制图数据表控制图数据表 产品名称：紫铜管产品名称：紫铜管 机械号码：机械号码：XXX XXX 质量特性：内径质量特性：内径 操作者：操作者：XXXXXX测定单位：测定单位：m/m m/m 测测 定定 者：者：XXX XXX 制造场所：制造场所：XXXXXX测量周期：自年月日至年月日测量周期：自年月日至年月日( (每每3 3天天1 1次，每次测量次，每次测量5 5次次) ) 。样样组组测测 定定 值值R R样样组组测测 定定 值值R RX1X1X2X2X3X3X4X4X5X5X1X1X2X2X3X3X4X4X5X51 15050505049495252515150.450.43 314145353484847475252515150.250.26 62 24747535353534545505049.649.68 815155353484849495151525250.650.65 53 34646454549494848494947.447.44 416164646505053535151535350.650.67 74 45050484849494949525249.649.64 417175050525249494949494949.849.83 35 54646484850505454505049.649.68 818185050494950504949515149.849.82 26 65050494952525151545451.251.25 519195252494952525353505051.251.24 47 74747494950504848525249.249.25 520205050474750505353525250.450.46 68 84848505046464949515148.848.85 521215252494951515353505051.051.04 49 95050505049495151535349.049.04 422225555545451515151505052.252.25 510104949515151514646484849.249.25 523235050545452525050494951.051.05 511115151505049494646505049.249.25 524244747515151515252525250.650.65 512125050505049495252515150.450.43 325255353515151515050515151.251.23 313134949494949495050555550.450.46 612501250120120 R R 绘图步骤绘图步骤 1.1.将每样组之将每样组之 与算出记入数据表内。与算出记入数据表内。 2.2.求求 与与 50.1650.16 4.84.8 3.3.查系数查系数A A2 2，D D4 4，D D3 3 A A2 20.5770.577，D D4 42.1142.114，D D3 3负值（以负值（以0 0代表）代表） R R 绘图步骤绘图步骤 4.4.求控制界限求控制界限 (1) (1) 控制图控制图 CLCL 50.1650.16 UCL UCL A A2 2 50.1650.16(0.58) (4.8)(0.58) (4.8) 52.9352.93 LCL LCL A A2 2 50.1650.16(0.58) (4.8)(0.58) (4.8) 47.3947.39 (2) R (2) R 控制图：控制图： CL CL 4.84.8 UCL UCL D D4 4 (0.11) (4.8)(0.11) (4.8)10.1310.13 LCL LCL D D3 3 (0) (4.8)(0) (4.8)0 0 R R 绘图步骤绘图步骤5.5.将控制界限绘入控制图将控制界限绘入控制图6.6.点图点图7.7.检讨控制界限检讨控制界限 R R 控制图控制图5)5)、计算测量结果的标准偏差，并将其与过程（工序）的标准偏差进、计算测量结果的标准偏差，并将其与过程（工序）的标准偏差进 行比较，以确定测量系统的稳定性是否适用；如分析结果显示，行比较，以确定测量系统的稳定性是否适用；如分析结果显示， 测量系统的标准偏差大于过程的标准偏差，则此量具是不可接受测量系统的标准偏差大于过程的标准偏差，则此量具是不可接受 的。的。 6)6)、利用统计过程控制（、利用统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定方式来对稳定性的准）中控制图的判定方式来对稳定性的准 则进行判定：则进行判定： 不能有点子超出上、下控制限；不能有点子超出上、下控制限； 连续连续3 3点中不能有点中不能有2 2点落在点落在A A区或区或A A区以外之区域；区以外之区域； 连续连续5 5点中不能有点中不能有4 4点落在点落在B B区或区或B B区以外之区域；区以外之区域； 不能有连续不能有连续9 9点（或更多点）落在控制中心线的同一侧；点（或更多点）落在控制中心线的同一侧； 不能有连续不能有连续6 6点（或更多点）持续上升或下降；点（或更多点）持续上升或下降； 不能有连续不能有连续1414点交互着一升一降；点交互着一升一降； 不能有连续不能有连续8 8点在中心线的两侧点在中心线的两侧, ,但但C C区并无点子。区并无点子。 7)7)、凡呈现不稳定状态（或失控）时，代表量具已经不稳定，必须对、凡呈现不稳定状态（或失控）时，代表量具已经不稳定，必须对 量具进行校准或维修，量具维修并经重新校准合格后，应重新对量具进行校准或维修，量具维修并经重新校准合格后，应重新对 量具进行稳定性分析。量具进行稳定性分析。 8 8）、统计过程控制（）、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 不能有点子超出上、下控制限；不能有点子超出上、下控制限；检定规则检定规则1: (11: (1界外界外) ) 有有1 1点在点在A A区以外。区以外。A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 连续连续3 3点中不能有点中不能有2 2点落在点落在A A区或区或A A区以外之区域；区以外之区域；检定规则检定规则2: (2/3A)2: (2/3A) 连续连续3 3点中有点中有2 2点在点在A A区或区或A A区以外。区以外。 A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 连续连续5 5点中不能有点中不能有4 4点落在点落在B B区或区或B B区以外之区域；区以外之区域；检定规则检定规则3: (4/5B)3: (4/5B) 连续连续5 5点中有点中有4 4点在点在B B区或区或B B区以外。区以外。 A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 不能有连续不能有连续9 9点（或更多点）落在控制中心线的同一侧；点（或更多点）落在控制中心线的同一侧；检定规则检定规则4: (94: (9单侧单侧) ) 连续连续9 9点在控制中心的同一侧。点在控制中心的同一侧。 A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 不能有连续不能有连续6 6点（或更多点）持续上升或下降；点（或更多点）持续上升或下降； 检定规则检定规则5: (65: (6连串连串) ) 连续连续6 6点（或更多点）持续上升或下降。点（或更多点）持续上升或下降。A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 不能有连续不能有连续1414点交互着一升一降；点交互着一升一降； 检定规则检定规则6: (146: (14升降升降) ) 连续连续1414点交互着一升一降。点交互着一升一降。A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL8)8)、统计过程控制（、统计过程控制（SPCSPC）中控制图的判定准则：）中控制图的判定准则： 不能有连续不能有连续8 8点在中心线的两侧点在中心线的两侧, ,但但C C区并无点子。区并无点子。 检定规则检定规则7: (87: (8缺缺C)C) 连续连续8 8点在中心线的两侧点在中心线的两侧, ,但但C C区并无点子。区并无点子。 A AB BC CC CB BA AUCLUCL X XLCLLCL3.6 3.6 稳定性图析稳定性图析 如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制如果稳定性有问题时，均值和极差图会出现漂移或非控制 状态。状态。 均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不均值图出现非控制状态时，表明测量系统测量不 正确，检查：正确，检查： a a、偏倚改变了、偏倚改变了 确定原因并改正。确定原因并改正。 b b、如果原因是磨损、如果原因是磨损 重复校准、维修。重复校准、维修。 不必计算测量系统稳定性数值不必计算测量系统稳定性数值 通过减少系统通过减少系统 变差来改善稳定性。变差来改善稳定性。测量系统的稳定性测量系统的稳定性4 4、重复性和再现性分析方法、重复性和再现性分析方法八、计量型测量系统分析（八、计量型测量系统分析（MSAMSA）方法）方法4.1 4.1 量具量具GR&R/R&RGR&R/R&R 目的目的 理解用理解用AIAGAIAG计算方法所作的计算方法所作的GR&RGR&R。 说明说明 GR&R/R&R GR&R/R&R 也被称为大样法（也被称为大样法（Long MethodLong Method）；）； 进行量具进行量具GR&R/R&RGR&R/R&R研究的前提是：该产品所使用的测量系统已经过校准，研究的前提是：该产品所使用的测量系统已经过校准， 而且其偏倚、线性和稳定性已经过评价且其评价的结果是可接受的。而且其偏倚、线性和稳定性已经过评价且其评价的结果是可接受的。 注意注意 重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或分布；重复性和再现性用于衡量测量系统变差的宽度或分布； 偏倚、稳定性和线性用于测量系统变差作定位；偏倚、稳定性和线性用于测量系统变差作定位； 针对产品的关键特性和重要特性（特别是产品特殊特性）所使用量具的精针对产品的关键特性和重要特性（特别是产品特殊特性）所使用量具的精 确度必须至少是被测量产品公差的确度必须至少是被测量产品公差的1/101/10（即：其最小刻度必须能读到（即：其最小刻度必须能读到1/101/10 过程变差或规格公差较小者；如过程中所需量具读数的精确度是过程变差或规格公差较小者；如过程中所需量具读数的精确度是0.01mm0.01mm， 则测量仪器必须选择精确度为则测量仪器必须选择精确度为0.001mm0.001mm），以避免量具的分辨率不足。产），以避免量具的分辨率不足。产 品的一般特性所使用量具的精确度必须至少是被测量产品公差的品的一般特性所使用量具的精确度必须至少是被测量产品公差的1/51/5。 重复性重复性（传统上把重复性看作传统上把重复性看作“设备变差性设备变差性”）：重复性是指由一个评）：重复性是指由一个评 价人，用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变价人，用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变 差。差。 重复性是设备本身固有的变差和性能，通常指设备变差重复性是设备本身固有的变差和性能，通常指设备变差(EV)(EV)，尽管这样容，尽管这样容 易使人误解。但事实上，重复性是在确定的测量条件下连续试验得到的普易使人误解。但事实上，重复性是在确定的测量条件下连续试验得到的普 通原因（随机变差）变差。通原因（随机变差）变差。 当测量环境固定和已定义时，即确定了：固定的零件、仪器、标准、方当测量环境固定和已定义时，即确定了：固定的零件、仪器、标准、方 法、操作者、环境和假设条件时，对于重复性最佳的术语是系统内部变法、操作者、环境和假设条件时，对于重复性最佳的术语是系统内部变 差。差。 除了设备内部变差以外，重复性也包括在特定测量误差模型下任何情况下除了设备内部变差以外，重复性也包括在特定测量误差模型下任何情况下 的内部变差。的内部变差。 在固定的和规定的测量条件下连续（短期）实验变差；在固定的和规定的测量条件下连续（短期）实验变差； 通常指通常指 E.V - E.V - 设备变差；设备变差； 仪器（量具）的能力或潜能；仪器（量具）的能力或潜能； 系统内变差。系统内变差。 4.2 4.2 重复性重复性的概念和定义的概念和定义 重复性不好的可能原因包括：重复性不好的可能原因包括： 零件（样品）内容：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性；零件（样品）内容：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性； 仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当；仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当； 基准内部：质量、级别、磨损；基准内部：质量、级别、磨损； 方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差；方法内部：在设置、技术、零位调整、夹持、夹紧、点密度的变差； 评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳；评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳； 环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化；环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化； 违背假定违背假定稳定、正确操作；稳定、正确操作； 仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好； 应用错误的量具；应用错误的量具； （量具或零件）变形，硬度不足；（量具或零件）变形，硬度不足； 应用应用 零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察误差（易读性、视零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳，观察误差（易读性、视 差）。差）。 重复性范例重复性范例 量具量具A A 量具量具B B 量具量具C C 量具量具A A的均值的均值 量具量具B B的均值的均值 量具量具C C的均值的均值 再现性再现性（传统上把再现性看作（传统上把再现性看作“评价人之间评价人之间”的变异）：再现性通常定义为由不同的评的变异）：再现性通常定义为由不同的评 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的变差。手动仪器价人，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的变差。手动仪器 受操作者技术影响常常是实际情况，然而，在测量过程即自动操作系统）中操作者就不受操作者技术影响常常是实际情况，然而，在测量过程即自动操作系统）中操作者就不 是主要的变差源了。由于这个原因，为此，再现性被看作是测量系统之间或测量条件之是主要的变差源了。由于这个原因，为此，再现性被看作是测量系统之间或测量条件之 间的平均变差。间的平均变差。 由不同的评价人使用同一量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变由不同的评价人使用同一量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变 差；差； 对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差；对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差； 通常指通常指A.V-A.V-评价人变差；评价人变差； 系统间（条件）变差；系统间（条件）变差； ASTM E456-96ASTM E456-96包括重复性、实验室、环境及评价人影响。包括重复性、实验室、环境及评价人影响。 ASTMASTM（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评价人不同，（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评价人不同， 而量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时在再现性计算中还包括重复性。而量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时在再现性计算中还包括重复性。 4.3 4.3 再现性再现性的概念和定义的概念和定义 再现性错误的潜在的原因包括：再现性错误的潜在的原因包括： 零件（样品）之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量零件（样品）之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时，当测量 零件的类型为零件的类型为A A、B B、C C时的均值差。时的均值差。 仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器A A、B B、C C等的均值差。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。或操作者混淆。 标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响 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。方法等导致的均值差。 评价人（操作者）之间：评价人评价人（操作者）之间：评价人A A、B B、C C等的训练、技术、技能和经验等的训练、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。进行此研究。 环境之间：在第环境之间：在第1 1、2 2、3 3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。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。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。 违背研究中的假定。违背研究中的假定。 仪器设计或方法缺乏稳健性。仪器设计或方法缺乏稳健性。 操作者训练效果。操作者训练效果。 应用应用 零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。 再现性范例再现性范例 量具量具A A 量具量具B B 量具量具C C 量具量具A A的均值的均值 量具量具B B的均值的均值 量具量具C C的均值的均值 为为A A和和B B的再现性的再现性 为为A A和和C C的再现性的再现性 为为B B和和C C的再现性的再现性 4.4 4.4 量具量具GR&R/R&RGR&R/R&R分析方法分析方法1)1)、确定研究主要变差形态的对象、确定研究主要变差形态的对象/ /量具（如：游标卡尺、电子秤、硬度计、千分量具（如：游标卡尺、电子秤、硬度计、千分 尺等）工序、量具、产品和质量特性；尺等）工序、量具、产品和质量特性； 2)2)、从代表整个工作范围的过程中随机抽取、从代表整个工作范围的过程中随机抽取5 51010件样品，但所抽取的件样品，但所抽取的5 51010件样件样 品其数值品其数值必须涵盖该产品的公差带必须涵盖该产品的公差带。 3)3)、零件评价人平均值和重复性极差分析：、零件评价人平均值和重复性极差分析： 3).1 3).1 选择选择2-32-3个操作员（至少个操作员（至少2 2人）在全然不知情的状况下利用校准合格的量人）在全然不知情的状况下利用校准合格的量 具对随机抽取的具对随机抽取的5-105-10个样品进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特个样品进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特 性在盲测的情况下重复测量性在盲测的情况下重复测量2-32-3次。次。 A)A)、被测量的产品由进行、被测量的产品由进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将其进行编号，测量系统分析的工作人员将其进行编号， 但这些编号不能让进行测量工作的操作员知道和看到。但这些编号不能让进行测量工作的操作员知道和看到。 B)B)、让操作员、让操作员A A以随机盲测的顺序测量以随机盲测的顺序测量5-105-10个样品，等操作员个样品，等操作员A A把把5-105-10个个 样品第一次测量完后由进行样品第一次测量完后由进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将其重测量系统分析的工作人员将其重 新混合，再让操作员新混合，再让操作员A A以随机盲测的顺序进行第二次测量以随机盲测的顺序进行第二次测量5-105-10个样个样 品，第三次随机盲测则以此类推；在操作员品，第三次随机盲测则以此类推；在操作员A A把把5-105-10个样品共个样品共2-32-3次次 全部测量完后由进行全部测量完后由进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将其重新混合，测量系统分析的工作人员将其重新混合， 然后让操作员然后让操作员B B和和/ /或或C C在不互相看对方的数据下测量这在不互相看对方的数据下测量这5-105-10个样品，个样品， 操作员操作员B B和和/ /或或C C的的2-32-3次随机盲测同操作员次随机盲测同操作员A A的随机盲测方法。的随机盲测方法。3).2 3).2 操作员或进行操作员或进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将所测量的结果记录于测量系统分析的工作人员将所测量的结果记录于“零件零件 评价人平均值和重复性极差控制图评价人平均值和重复性极差控制图”上。上。3).3 3).3 负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“零件评价人平均值和零件评价人平均值和 重复性极差控制图重复性极差控制图”上的数据和产品质量特性上的数据和产品质量特性/ /规格进行计算和分析，并将规格进行计算和分析，并将 其分析的结果记录于其分析的结果记录于“零件评价人平均值和重复性极差控制图零件评价人平均值和重复性极差控制图”上。上。3).4 3).4 结果分析：结果分析： A)A)、如果所有的极差都受控（即：均在控制限内），那么评价人是一致、如果所有的极差都受控（即：均在控制限内），那么评价人是一致 的，则方可进行下一步骤（即：的，则方可进行下一步骤（即：B B）；如果所有的极差都不受控，那么）；如果所有的极差都不受控，那么 可能是由于评价人技术，位置误差或仪器的一致性不好所造成，则在可能是由于评价人技术，位置误差或仪器的一致性不好所造成，则在 进行下一步骤（即：进行下一步骤（即：B B）之前应先纠正这些特殊原因，并使极差图进入）之前应先纠正这些特殊原因，并使极差图进入 控制中，方可进行下一步骤（即：控制中，方可进行下一步骤（即：B B）。）。 B)B)、如果有一半以上或更多的平均值落在控制限之外，则该测量系统足以、如果有一半以上或更多的平均值落在控制限之外，则该测量系统足以 检查出零件间变差，并且该测量系统可以提供控制该过程的有用数检查出零件间变差，并且该测量系统可以提供控制该过程的有用数 据；如果有一半以下的平均值落在控制限之外，则该测量系统不足以据；如果有一半以下的平均值落在控制限之外，则该测量系统不足以 检查出零件间变差，并且不能用于过程控制，同时不能进行该检验、检查出零件间变差，并且不能用于过程控制，同时不能进行该检验、 测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析工作。测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析工作。 4)4)、制作极差图：、制作极差图： 重复性重复性 同一评鉴人员用同一测量仪器多次同一评鉴人员用同一测量仪器多次 测量同一零件的同一特性所获得的测量同一零件的同一特性所获得的 测量变差。测量变差。4).1 4).1 极差图范例极差图范例 2 2个评价人，个评价人，3 3次实验，次实验，5 5个零件个零件4).2 4).2 极差图解析极差图解析 对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此，对于两个评价人，所有的点都在控制限制内，因此， 评价人没有区别。评价人没有区别。 如果其中一个评价人的测量值超出控制限制，那么结如果其中一个评价人的测量值超出控制限制，那么结 论是他的方法与另外一个人不同。论是他的方法与另外一个人不同。 如果两个评价人都有一些点超出控制限制，那么结论如果两个评价人都有一些点超出控制限制，那么结论 是测量系统对评价人的技术敏感，需要改进以获得有是测量系统对评价人的技术敏感，需要改进以获得有 用的数据用的数据5)5)、制作均值图：、制作均值图： 再现性再现性 不同评价人员用同一测量仪器测量不同评价人员用同一测量仪器测量 同一零件的同一特性所获得的测量同一零件的同一特性所获得的测量 变差。变差。5).1 5).1 均值图范例均值图范例 2 2名评价人，名评价人，4 4次试验，次试验，5 5个零件个零件5).2 5).2 均值图解析均值图解析 在这次分析中，在这次分析中，1010个点中的个点中的4 4个超出控个超出控 制限制。制限制。 因为这少于总点数的一半，结论是测量因为这少于总点数的一半，结论是测量 系统不足以检查出零件间变差。系统不足以检查出零件间变差。5).35).3 零件评价人平均值和重复性零件评价人平均值和重复性极差极差分析方法练习题分析方法练习题6)6)、均值和极差法（、均值和极差法（X-RX-R）：）： 6).1 6).1 选择选择2-32-3个操作员（至少个操作员（至少2 2人）在全然不知情的状况下利用校人）在全然不知情的状况下利用校 准合格的量具对随机抽取的准合格的量具对随机抽取的5-105-10个样品进行盲测，每个操作个样品进行盲测，每个操作 员对同一样品的同一特性重复测量员对同一样品的同一特性重复测量2-32-3次。次。 A)A)、被测量的产品由进行、被测量的产品由进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将测量系统分析的工作人员将 其进行编号，但这些编号不能让进行测量工作的操作员其进行编号，但这些编号不能让进行测量工作的操作员 知道和看到。知道和看到。 B)B)、让操作员、让操作员A A以随机的顺序测量以随机的顺序测量5-105-10个样品，然后让操作个样品，然后让操作 员员B B和和/ /或或C C在不互相看对方的数据下测量这在不互相看对方的数据下测量这5-105-10个样个样 品。品。 6).2 6).2 操作员或进行操作员或进行%R%RR R测量系统分析的工作人员将所测量的结测量系统分析的工作人员将所测量的结 果记录于果记录于“量具重复性和再现性量具重复性和再现性X-RX-R分析数据表分析数据表”上。上。 6).3 6).3 负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“量具重量具重 复性和再现性复性和再现性X-RX-R分析数据表分析数据表”上的数据和产品质量特性上的数据和产品质量特性/ /规规 格进行计算，并将其记录于格进行计算，并将其记录于“量具重性和再现性量具重性和再现性X-RX-R分析报分析报 告告”上。上。 (1) (1) 测量数据测量数据项项 目目评评 价价 人人 1 1评评 价价 人人 2 2零零 件件 1 2 3 1 2 3 4 54 5 1 2 3 1 2 3 4 54 5测测量量次次序序1 1 217 220 217 217 220 217 214 216214 216 216 216 216 216 216 216 216 220216 2202 2 216 216 216 216 216 216 212 219 212 219 219 216 215 219 216 215 212 220 212 220 3 3 216 218 216 216 218 216 212 220212 220 220 220 216 220 220 216 212 220212 220均值均值X X极差极差R R216.3 218.0 216.3 216.3 218.0 216.3 212.7 218.3212.7 218.3 1.0 4.0 1.0 1.0 4.0 1.0 2.0 4.02.0 4.0218.3 217.3 215.7 218.3 217.3 215.7 213.3 220.0213.3 220.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 4.0 0.04.0 0.0X X216.3216.3216.9216.9R R2.52.5 量具量具GR&R/R&RGR&R/R&R分析方法分析方法6).4 6).4 数据处理数据处理6).4.1 6).4.1 极差计算极差计算6).4.2 6).4.2 均值计算：均值计算：6).4.3 6).4.3 结果分析：结果分析： 以下计算的变差均以以下计算的变差均以99%99%的正态概率为基础，即：的正态概率为基础，即： 变差变差 = 5.15= 5.15。 6).4.3.1 6).4.3.1 重复性设备变差（重复性设备变差（EVEV） EV EV R KR K1 1 当试验次数当试验次数 r = 2 r = 2 时时, K, K1 1 0.88620.8862 当试验次数当试验次数 r = 3 r = 3 时时, K, K1 1 0.59080.5908 6).4.3.2 6).4.3.2 再现性评价人变差（再现性评价人变差（AVAV） AV AV （X XDIFF DIFF K K2 2）2 2（EVEV2 2 /nr/nr）2 2 其中，当评价人其中，当评价人 m = 2m = 2人时，人时， K K2 2 0.70710.7071 当评价人当评价人 m = 3m = 3人时，人时， K K2 2 0.52310.5231 n n 为零件数，为零件数，r r为试验次数。为试验次数。 若根号内为负值，则若根号内为负值，则 AV AV 缺省为缺省为 0 0。 6).4.3.3 6).4.3.3 测量系统双性（测量系统双性（GRRGRR或或R&RR&R） R&R R&R （EVEV）2 2 （AVAV）2 2 6).4.3.4 6).4.3.4 零件变差（零件变差（PVPV） PV PV R RP P K K3 3 K K3 3 值见表：值见表：零件数零件数K K3 32 20.70710.70713 30.52310.52314 40.44670.44675 50.40300.40306 60.37420.37427 70.35340.35348 80.33750.33759 90.32490.324910100.31460.3146 6).4.3.5 6).4.3.5 总变差（总变差（TVTV） TV TV （R&RR&R）2 2 （PVPV）2 2 6).4.3.6 6).4.3.6 各变差占总变差的百分比各变差占总变差的百分比 % AV = AV/TV 100% AV = AV/TV 100% % R&R = R&R/TV 100% % R&R = R&R/TV 100% % PV = PV/TV 100% % PV = PV/TV 100% % EV = EV/TV 100% % EV = EV/TV 100% 6).4.3.7 6).4.3.7 计算数据分级数（计算数据分级数（ndcndc） 分级数（分级数（ndcndc） = 1.41 PV / R&R = 1.41 PV / R&R ndc ndc 取整数，且必须取整数，且必须 5 5。样本容量样本容量A2A2D3D3D4D42 21.8801.8800 03.2673.2673 31.0231.0230 02.5752.5754 40.7290.7290 02.2822.2825 50.5770.5770 02.1152.1156 60.4830.4830 02.0042.0047 70.4190.4190.0760.0761.9241.9248 80.3730.3730.1360.1361.8641.8649 90.3370.3370.1840.1841.8161.81610100.3080.3080.2230.2231.7771.77711110.2850.2850.2560.2561.7441.74412120.2660.2660.2840.2841.7161.71613130.2490.2490.3080.3081.6921.69214140.2350.2350.3290.3291.6721.67215150.2230.2230.3480.3481.6521.652控控 制制 常常 数数 图图 量具量具GR&R/R&RGR&R/R&R分析方法分析方法（d2*值 g15的） m 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 151 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18 3.27 3.35 3.42 3.49 3.552 1.28 1.81 2.15 2.40 2.60 2.77 2.91 3.02 3.13 3.22 3.30 3.38 3.45 3.513 1.23 1.77 2.12 2.38 2.58 2.75 2.89 3.01 3.11 3.21 3.29 3.37 3.43 3.504 1.21 1.75 2.11 2.37 2.57 2.74 2.88 3.00 3.10 3.20 3.28 3.36 3.43 3.495 1.19 1.74 2.10 2.36 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.28 3.35 3.42 3.496 1.18 1.73 2.09 2.35 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.497 1.17 1.73 2.09 2.35 2.55 2.72 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 3.35 3.42 3.488 1.17 1.72 2.08 2.35 2.55 2.72 2.87 2.98 3.09 3.19 3.27 3.35 3.42 3.481 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.35 3.42 3.482 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.42 3.483 1.16 1.71 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.484 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.72 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.485 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.71 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 3.34 3.41 3.486 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.27 3.34 3.41 3.487 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.26 3.34 3.41 3.48 1.128 2.059 2.534 2.847 3.078 3.258 3.407 1.639 2.326 2.704 2.907 3.173 3.336 3.472g156).4.3.8 6).4.3.8 量具量具GR&R/R&RGR&R/R&R分析方法分析方法( (平均极差分布的平均极差分布的d d2 2值）值）6).5 GRR 6).5 GRR 或或 R&R R&R 结果分析结果分析 结果分析：结果分析： A A）、当重复性（）、当重复性（AVAV）变差值大于再现性（）变差值大于再现性（EVEV）时，可采取下列措施：）时，可采取下列措施： a a）、增强量具的设计结构。）、增强量具的设计结构。 b b）、改善量具的夹紧或被测量产品定位的使用方式（检验）、改善量具的夹紧或被测量产品定位的使用方式（检验 点）。点）。 c c）、对量具进行维护和保养。）、对量具进行维护和保养。 B B）、当再现性（）、当再现性（EVEV）变差值大于重复性（）变差值大于重复性（AVAV）时，可采取下列措施：）时，可采取下列措施： a a）、再明确订定或修改作业标准，加强操作员对量具的操作方）、再明确订定或修改作业标准，加强操作员对量具的操作方 法和数据读取方式的技能培训。法和数据读取方式的技能培训。 b b）、可能需要采用某些夹具协助操作员，以提高操作量具的一）、可能需要采用某些夹具协助操作员，以提高操作量具的一 致性。致性。 c c）、量具经维修校准合格后再进行）、量具经维修校准合格后再进行%R%RR R 分析。分析。 6).6 GRR 6).6 GRR 或或 R&R R&R 分析结果接受准则分析结果接受准则 %GRR%GRR或或%R%RR R接受准则：接受准则： a a）、）、%R%RR10%R10%，可接受；，可接受； b b）、）、10%R10%RR30%R30%，依据量具的重要性、成本及维，依据量具的重要性、成本及维 修费用等因素，决定是否可接受或不可接受；修费用等因素，决定是否可接受或不可接受； c c）、）、%R%RR R30%30%，不能接受，必须进行改进；并进行各，不能接受，必须进行改进；并进行各 种原因分析以发现问题予以改进，必要时更换量具种原因分析以发现问题予以改进，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或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品 再进行抽样检验，如发现库存品已超出产品规格公再进行抽样检验，如发现库存品已超出产品规格公 差必须立即进行追踪并通知顾客，同时按顾客要求差必须立即进行追踪并通知顾客，同时按顾客要求 进行处理。进行处理。 d d）、分级数（）、分级数（ndcndc）5,5,（ ndc ndc 取整数取整数 ）。）。6).76).7 重复性和再现性（重复性和再现性（ GRR GRR 或或 R&RR&R ）分析方法练习题分析方法练习题4.5 4.5 计量型计量型-极差法极差法1)1)、选取两位评价人和、选取两位评价人和5 5个产品进行分析，每个评价人对每个产品进行个产品进行分析，每个评价人对每个产品进行 盲测一次，并将测量结果记录于盲测一次，并将测量结果记录于“量具极差法分析表量具极差法分析表”中（每个操中（每个操 作员应熟悉和了解使用量具的一般操作程序，避免应操作不一致而作员应熟悉和了解使用量具的一般操作程序，避免应操作不一致而 影响测量系统的可靠性），并评估不同操作员对量具使用的熟练程影响测量系统的可靠性），并评估不同操作员对量具使用的熟练程 度。度。2)2)、针对重要特性（尤其指有特殊特性符号的）测量所使用量具的精度、针对重要特性（尤其指有特殊特性符号的）测量所使用量具的精度 应是被测量产品公差的应是被测量产品公差的1/101/10（即其最小刻度应能读到（即其最小刻度应能读到1/101/10过程变差过程变差 或规格公差较小者），以避免量具的分辩力不足，而一般特性测量或规格公差较小者），以避免量具的分辩力不足，而一般特性测量 所使用量具的精度应是被测量产品公差的所使用量具的精度应是被测量产品公差的1/51/5。3)3)、负责组织此项、负责组织此项%R%RR R测量系统分析研究的工作人员，依据测量系统分析研究的工作人员，依据“量具极差量具极差 法分析表法分析表”的数据和产品质量特性的数据和产品质量特性/ /规格进行计算，并将其计算结果规格进行计算，并将其计算结果 记录于记录于“量具极差法分析表量具极差法分析表”上；必要时，可将其作成上；必要时，可将其作成X-RX-R控制图。控制图。 A A）、每个被测量产品的极差是评价人）、每个被测量产品的极差是评价人A A获得的测量结果与评价人获得的测量结果与评价人B B获获 得的测量结果或评价人得的测量结果或评价人C C获得的测量结果的绝对差值，然后利获得的测量结果的绝对差值，然后利 用这些极差之和计算出平均极差（用这些极差之和计算出平均极差（R R），总测量变差可通过平），总测量变差可通过平 均极差乘以均极差乘以5 515/d215/d2得到（得到（5 51515代表正态分布的代表正态分布的99%99%测量结测量结 果）。果）。 B B）、当过程变差不易求得时，公式中的过程变差可用产品规格公差）、当过程变差不易求得时，公式中的过程变差可用产品规格公差 代替。代替。 4)4)、%R%RR R接受准则：接受准则： a a）、）、%R%RR10%R10%，可接受；，可接受； b b）、）、10%R10%RR30%R30%，依据量具的重要性、成本及，依据量具的重要性、成本及 维修费用等因素，决定是否可接受或不可接受；维修费用等因素，决定是否可接受或不可接受； c c）、）、%R%RR R30%30%，不能接受，必须进行改进。，不能接受，必须进行改进。5)5)、当、当%R%RR R某一测量系统的分析结果为不能接受时，应某一测量系统的分析结果为不能接受时，应 对以前用该量具检测的成品或库存品进行抽查检验，对以前用该量具检测的成品或库存品进行抽查检验， 如发现已超出规格要求，必须立即追踪并通知顾客进如发现已超出规格要求，必须立即追踪并通知顾客进 行妥善处置。行妥善处置。 计量型计量型-极差法极差法零零 件件评评 价价 人人 A A评评 价价 人人 B B极极 差差 (A-B)(A-B)1 10.850.850.800.800.050.052 20.750.750.700.700.050.053 31.001.000.950.950.050.054 40.450.450.550.550.100.105 50.500.500.600.600.100.10平均极差平均极差(R) = R(R) = Ri i/5 = 0.35/5 = 0.07/5 = 0.35/5 = 0.07GR&R = 5.15 (R) / dGR&R = 5.15 (R) / d2 2* = 5.15 (R) /1.19 = 5.15(0.07)/1.19 = 0.303 * = 5.15 (R) /1.19 = 5.15(0.07)/1.19 = 0.303 过程变差过程变差 = 0.40 = 0.40 %GR&R = 100(GR&R/%GR&R = 100(GR&R/过程变差过程变差) = 100(0.303/0.40) = 75.5%) = 100(0.303/0.40) = 75.5%R&R 10% %R&R 10% 可接受可接受%R&R 1030% %R&R 1030% 临界临界%R&R 30% %R&R 30% 不可接受不可接受 图示分析图示分析-极差图极差图 极差极差 UCLUCLR RR R 1 2 3 4 51 2 3 4 5 1 2 3 4 1 2 3 4 5 5 1 2 3 4 51 2 3 4 5 A B A B C C零件零件 评价人评价人 分析分析: : 是否显示与评价人或零件要关的图形是否显示与评价人或零件要关的图形? ? 是否有超出控制限的点是否有超出控制限的点? ?极极 差差 图图九、测量系统分析（九、测量系统分析（MSAMSA）实施流程图）实施流程图测量测量是否可是否可重复重复测量测量是否随机是否随机赋值赋值供试验供试验零件是否零件是否超过超过300300是否是否计量型计量型适用的适用的分析时间分析时间是否是否计量型计量型见其它参考手册见其它参考手册计数型量具研究计数型量具研究风险分析法风险分析法极差法极差法 计数型量具研究计数型量具研究风险分析法风险分析法图示分析图示分析均值极差法或均值极差法或方差分析法方差分析法Y YY YY YY YN NN NN NN NY YN N短短长长1 1、计数型风险分析法：、计数型风险分析法：假设检验分析法假设检验分析法十、计数型测量系统分析（十、计数型测量系统分析（MSAMSA）方法）方法1)1)、取样：选取、取样：选取5050个零件，以获得覆盖过程范围的零件，然后由三位评个零件，以获得覆盖过程范围的零件，然后由三位评 价人以一种能防止评价人偏倚的方式（一般采用盲测方法）三次测价人以一种能防止评价人偏倚的方式（一般采用盲测方法）三次测 量所有零件，并将所测量的数据记录于量所有零件，并将所测量的数据记录于“计数型量具假设检验分析计数型量具假设检验分析 研究数据表研究数据表”中；在选取的中；在选取的5050个零件中，必须要求一些零件低于或个零件中，必须要求一些零件低于或 高于产品规范限值。高于产品规范限值。2)2)、“计数型量具假设检验分析研究数据表计数型量具假设检验分析研究数据表”中的（中的（1 1）表示为可接受）表示为可接受 判断，（判断，（0 0）表示为不可接受判断，基准判断和计量基准值不预先）表示为不可接受判断，基准判断和计量基准值不预先 确定。表中确定。表中“代码代码”用用“+ +”、“- -”、“”显示了零件是否在第显示了零件是否在第 、区域。区域。3)3)、根据、根据“计数型量具假设检验分析研究数据表计数型量具假设检验分析研究数据表”中的（中的（1 1）和（）和（0 0）数）数 据的结果将据的结果将A A评价人和评价人和B B评价人、评价人、B B评价人和评价人和C C评价人、评价人、A A评价人和评价人和C C评评 价人利用交叉表方法进行统计，并将统计的结果记录于价人利用交叉表方法进行统计，并将统计的结果记录于“计数型量计数型量 具假设检验分析交叉表具假设检验分析交叉表”中，中，“计数型量具假设检验分析交叉表计数型量具假设检验分析交叉表” 中的中的“1 1值值”表示两位评价人的测量结果完全一致，表示两位评价人的测量结果完全一致，“0 0值值”表示两表示两 位评价人的测量结果一致程度不比偶然的要好。为了确定评价人一位评价人的测量结果一致程度不比偶然的要好。为了确定评价人一 致的水平，计数型量具假设检验分析法用科恩的致的水平，计数型量具假设检验分析法用科恩的“kappakappa”来测量来测量 两个评价人对同一目标评价值得一致程度，两个评价人对同一目标评价值得一致程度，“kappakappa”只用于两个只用于两个 变量具有相同的分级值和相同的分级数的情况。变量具有相同的分级值和相同的分级数的情况。 第一种错误和第二种错误对产品决策的影响：第一种错误和第二种错误对产品决策的影响：TargetLSLUSL改进过程：生产的改进过程：生产的产品集中在区域产品集中在区域。改进测量系统：减改进测量系统：减少区域少区域面积。面积。：不合格零件总是判断为不合格。：不合格零件总是判断为不合格。：可能作出错误的判断。：可能作出错误的判断。 合格零件可能判断为不合格零件；合格零件可能判断为不合格零件； 不合格零件可能判断为合格零件。不合格零件可能判断为合格零件。：合格零件总是判断为合格。：合格零件总是判断为合格。4)4)、“kappakappa”是一个评价人之间一致性的测量值。检验是否沿对角线是一个评价人之间一致性的测量值。检验是否沿对角线 格子中的计数（接收比率一样的零件）与那些仅是偶然的期望不格子中的计数（接收比率一样的零件）与那些仅是偶然的期望不 同。同。 设：设：PoPo对角线单元中观测值的总和对角线单元中观测值的总和 PePe对角线单元中期望值的总和对角线单元中期望值的总和 则：则：kappakappa（PoPoPePe）/ /（1 1PePe） “kappakappa”是测量而不是检验，其大小用一个渐进的标准误差构成是测量而不是检验，其大小用一个渐进的标准误差构成 的的t t统计量决定。统计量决定。5)5)、判定：三个评价人分析结果的、判定：三个评价人分析结果的“kappakappa”都大于都大于0.750.75表示好的一致表示好的一致 性（性（“kappakappa”最大为最大为1 1），说明该测量仪器可以继续使用；三个评），说明该测量仪器可以继续使用；三个评 价人分析结果的价人分析结果的“kappakappa”值，如果有一个评价人的值，如果有一个评价人的“kappakappa”小于小于 0.400.40表示一致性差，说明该测量仪器应改进或重新评价该测量仪表示一致性差，说明该测量仪器应改进或重新评价该测量仪 器。如果不能改进量具，则不能接受，并应找到一个可以接受的替器。如果不能改进量具，则不能接受，并应找到一个可以接受的替 代测量系统。代测量系统。 假假设检验分析分析交叉表方法交叉表方法 由于小由于小组不知道零件的基准判断不知道零件的基准判断值，他，他们开开发了交叉表了交叉表 比比较每个每个评价人之价人之间的差异。的差异。A A 与与 B B 交叉表交叉表 【 15.7 15.7 47 50 / 150 68.7 47 50 / 150 68.7 103 100 / 150 103 100 / 150 】B B总计.00.001.001.00A A.00 .00 计算算 期望的期望的计算算444415.715.76 634.334.3505050.050.01.00 1.00 计算算 期望的期望的计算算3 331.331.3979768.768.7100100100.0100.0总计 计算算 期望的期望的计算算474747.047.0103103103.0103.0150150150.0150.0B B 与与 C C 交叉表交叉表C C总计.00.001.001.00B B.00 .00 计算算 期望的期望的计算算424216.016.05 531.031.0474747.047.01.00 1.00 计算算 期望的期望的计算算9 935.035.0949468.068.0103103103.0103.0总计 计算算 期望的期望的计算算515151.051.0999999.099.0150150150.0150.0A A 与与 C C 交叉表交叉表C C总计.00.001.001.00A A.00 .00 计算算 期望的期望的计算算434317.017.07 733.033.0505050.050.01.00 1.00 计算算 期望的期望的计算算8 834.034.0929266.066.0100100100.0100.0总计 计算算 期望的期望的计算算515151.051.0999999.099.0150150150.0150.06)6)、设计这些表的目的是确定评价人之间意见一致的程度。为了确定评价人一、设计这些表的目的是确定评价人之间意见一致的程度。为了确定评价人一 致的水平，小组用科恩致的水平，小组用科恩kappakappa来测量两个评价人对同一目标评价值的一致程来测量两个评价人对同一目标评价值的一致程 度。度。1 1值表示完全一致。值表示完全一致。0 0表示一致程度不比偶然的要好。表示一致程度不比偶然的要好。KappaKappa只用于两个只用于两个 变量具有相同分级值和相同的分级数的情况。变量具有相同分级值和相同的分级数的情况。 KappaKappa是一个评价人之间一致性的测量值。检验是否沿对角线格子中的计数是一个评价人之间一致性的测量值。检验是否沿对角线格子中的计数 （接收比率一样的零件）与那些仅是偶然的期望不同。（接收比率一样的零件）与那些仅是偶然的期望不同。 设：设： P0 = P0 = 对角线单元中观测值的总和对角线单元中观测值的总和 = =（44 + 9744 + 97）/ 150 = 0.94 / 150 = 0.94 Pe = Pe = 对角线单元中期望值的总和对角线单元中期望值的总和 = =（15.7 + 68.715.7 + 68.7）/ 150 = 0.563/ 150 = 0.563 则则 Kappa =Kappa =（P0P0PePe）/ /（1- Pe1- Pe）= =（0.940.940.5630.563）/ /（1 10.5630.563）= 0.86= 0.86 Kappa Kappa是测量而不是检验是测量而不是检验5959。其大小用一个渐进的标准误差构成的。其大小用一个渐进的标准误差构成的t t统计量统计量 决定。一个通用的经验法则是决定。一个通用的经验法则是KappaKappa大于大于0.750.75表示好的一致性（表示好的一致性（KappaKappa最大最大 为为1 1）；小于）；小于0.40.4表示一致性差。表示一致性差。 KappaKappa不考虑评价人间的意见不一致性的程度，只考虑他们一致与否不考虑评价人间的意见不一致性的程度，只考虑他们一致与否6060。 小组计算了小组计算了KappaKappa值值, ,以确定每个评价人与基准判断一致的程度。以确定每个评价人与基准判断一致的程度。A AB BC CKappaKappa0.860.860.790.790.780.78练习题：练习题：请写出请写出请写出请写出“测量系统分析（测量系统分析（测量系统分析（测量系统分析（MSAMSAMSAMSA）程序）程序）程序）程序”流程图流程图流程图流程图测测量量系系统统分分析析（ M MS SA A ）流流程程图图确定检验、测量和试验设备的测量系统分析时机和范围确定检验、测量和试验设备的测量系统分析的频率编制检验、测量和试验设备的测量系统分析计划核 准确定检验、测量和试验设备的测量系统分析的方法和内容根据可执行的检验、测量和试验设备的测量系统分析的方法和内容进行测量系统（MSA）分析收集检验、测量和试验设备的测量系统分析的数据测量系统分析结果判定ABCAB测量仪器维修依测量仪器校正与管理程序进行作业测量系统分析资料整理C资料列管测量仪器继续使用测量系统分析资料评审YESYESYESNONONOThe End! The End! Thank You!Thank You!