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MSA手册

小菜心
2011-11-28 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《MSA手册doc》,可适用于人文社科领域

内部资料严禁翻印测量系统分析参考手册第三版年月第一版年月第一版年月第二次印刷年月第三版©©©版权由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司所有测量系统分析参考手册第三版年月第一版年月第一版年月第二次印刷年月第三版©©©版权由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司所有前言本参考手册是在美国质量协会(ASQ)及汽车工业行动集团(AIAG)主持下由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析(MSA)工作组编写负责第三版的工作组成员是DavidBenham(戴姆勒克莱斯勒)、MichaelDown(通用)、PeterCvetkovski(福特)以及GregoryGruska(第三代公司)、TrippMartin(FM公司)、以及SteveStahley(SRS技术服务)。过去克莱斯勒、福特和通用汽车公司各有其用于保证供方产品一致性的指南和格式。这些指南的差异导致了对供方资源的额外要求。为了改善这种状况特别工作组被特许将克莱斯勒、福特和通用汽车公司所使用的参考手册、程序、报告格式有及技术术语进行标准化处理。因此克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意在年编写并以通过AIAG分发MSA手册。第一版发行后供方反应良好并根据实际应用经验提出了一些修改建议这些建议都已纳入第二版和第三版。由克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认的本手册是QS的补充参考文件。本手册对测量系统分析进行了介绍它并不限制与特殊生产过程或特殊商品相适应的分析方法的发展。尽管这些指南非覆盖测量系统通常出现的情况但可能还有一些问题没有考虑到。这些问题应直接向顾客的供方质量质量保证(SQA)部门提出。如果不知如何与有关的SQA部门联系在顾客采购部的采购员可以提供帮助。MSA工作组衷心感谢:戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁TomSidlik、福特汽车公司CarlosMazzorin以及通用汽车公司BoAndersson的指导和承诺感谢AIAG在编写、出版、分发手册中提供的帮助感谢特别工作组负责人HankGryn(戴姆勒克莱斯勒)、RussHopkins(福特)、JoeBransky(通用)JackieParkhurst(通用(作为代表与ASQ及美国试验与材料协会(国际ASTM)的联系。编写这本手册以满足汽车工业界的特殊需要。戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司于后取得了本手册的版权和所有权。如果需要可向AIAG订购更多的本手册和或在得到AIAG的许可下复制本手册的部分内容在各供方组织内使用。(AIAG联系电话:)。年月前言本参考手册是在美国质量管理协会(ASQC)汽车部及汽车工业行动集团(AIAG)主持下由克莱斯勒、福特和通用汽车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析(MSA)工作组编写负责第二版的工作组成员是RayDaugherty(克莱斯勒)、VictorLoweJr(福特)、MichaelHDown主席(通用)以及GregoryGruska(第三代公司)。过去,克莱斯勒、福特和通用汽车公司各有其用于保证供方产品一致性的指南和格式。这些指南的差异导致了对供方资源的额外要求。为了改善这种状况特别工作组被特许将克莱斯勒、福特和通用汽车公司所使用的参考手册、程序、报告格式有及技术术语进行标准化处理。因此克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意在年编写并以通过AIAG分发MSA手册。第一版发行后供方反应良好并根据实际应用经验提出了一些修改建议这些建议都已纳入第二版。由克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认的本手册可由供方在制造过程和满足QS要求中用来实现MSA技术。本手册对测量系统分析进行了介绍它并不限制与特殊生产过程或特殊商品相适应的分析方法的发展。尽管这些指南非覆盖测量系统通常出现的情况但可能还有一些问题没有考虑到。这些问题应直接向顾客的供方质量质量保证(SQA)部门提出。如果不知如何与有关的SQA部门联系在顾客采购部的采购员可以提供帮助。特别工作组衷心感谢:戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁ThomasT.Stallkamp、福特汽车公司NormanF.Ehlers以及通用汽车公司HaroldR.Kutner的指导和参与感谢AIAG在编写、出版、分发手册中提供的帮助感谢特别工作组负责人RussellJacobs(克莱斯勒)、StephenWalsh(福特)、DanReid(通用)的指导以及ASQC给予的关心帮助。因此,这本手册才得以编写出来,以满足汽车工业界的特殊需要。AIAG于年取得了本手册的版权和所有权。如果需要可向AIAG订购更多的本手册和或在得到AIAG的许可下复制本手册的部分内容在各供方组织内使用。(AIAG联系电话:)。年月MSA第三版快速指南测量系统类型MSA方法章基本计量型级差均值和极差方差分析(ANOVA)偏倚线性控制图三基本计数型信号探测假设试验分析四不可重复(例如破坏试验)控制图三、四复杂计量型极差均值和极差ANOVA偏倚线性控制图三、四多重系统量具或试验台控制图方差分析(ANOVA)回归分析三、四连续过程控制图三其他情况替代法五其它WhitePapers可在http:www,aiagorgpublicationsqualitymsahtml中查到注:关于GRR标准差的使用传统上惯例是用的分布代表测量误差的“全”分布由系数表示(此处σGRR乘以用来表示全分布的)。的范围由系数表示,是±σ并代表“正态”曲线的全分布。如果读者选择提高全部测量变差的覆盖水平或分布至,在计算中请使用系数代替。在等式完整和结果计算中了解使用哪个系数是关键的。如果在测量系统变差和公差之间进行比较这一点特别重要。目录第一章通用测量系统指南第一章一第一节引言、目的和术语测量数据的质量目的术语术语总结真值第一章第二节测量过程测量系统的统计特性变差来源测量系统变异性的影响对决策的影响对产品决策的影响对过程决策的影响新过程的接受过程设定控制(漏斗实验)第一章第三节测量战略和策划复杂性确定测量过程的目的测量寿命周期测量过程设计选择的准则研究不同测量过程方法开发和设计概念以及建议第一章第四节测量资源的开发基准协调先决条件和假设量具来源选择过程详细的工程概念预防性维护的考虑规范评估报价可交付的文件在供应商处的资格装运在顾客处的资格文件交付测量系统开发检查表的建议要素第一章第五节测量问题测量系统变差的类型定义及潜在的变差源测量过程变差位置变差宽度变差测量系统变差注释第一章第六节测量不确定度总则测量的不确定度和MSA(测量系统分析)测量的溯源性ISO表述测量中不确定度的指南第一章第七节测量问题分析第二章测量系统评定的通用概念第二章第一节引言第二章第二节选择制定试验程序第二章第三节测量系统研究的准备第二章第四节结果分析第三章简单测量推荐的实践第三章第一节试验程序示例第三章第二节计量型测量系统研究指南确定稳定性的指南确定偏倚的指南独立样本法确定偏倚的指南控制图样本法确定线性的指南确定重复性和再现性的指南极差法均值极差法均值图极差图链图散点图振荡图误差图归一化直方图均值基准值图比较图数值的计算数据结果的分析方差分析法(ANOVA)随机化及和统计独立性第三章第三节计数型测量系统研究风险分析法解析法第四章复杂测量系统实践第四章第一节复杂的或非重复的测量系统的实践第四章第二节稳定性研究S:单个零件每个循环单一测量S:n≥个零件每循环单一测量S:从稳定过程中大量取样S:分割样本(通用)每循环单一样本S:试验台第四章第三节变异性研究V:标准GRR研究V:p≥台仪器的多重读数V:平分样本(m=)V:分割样本(通用)V:与V一样用于稳定化的零件V:时间序列分析V:线性分析V:特性(性能)随时间的衰变VV:同时用于多重读数和P≥台仪器第五章其他测量概念第五章第一节量化过度的零件内变差的影响第五章第二节均值极差法附加处理第五章–第三节量具性能曲线第五章–第四节通过多次读数减少变差第五章–第五节GRR的合并标准偏差法附录附录A方差分析概念附录BGRR对能力指数Cp的影响公式分析图形分析附录Cd*表附录D量具R(重复性)的研究附录E使用误差修正术语替代PV计算附录FP.I.S.M.O.E.A误差模型术语样表M.S.A手册用户反馈过程表格目录序号题目页码控制原理和驱动兴趣点偏倚研究数据偏倚研究–偏倚研究的分析偏倚研究偏听偏信倚的稳定性研究分析线性研究数据线性研究中间结果量具研究(极差法)方差(ANOVA)表方差分析变差和贡献ANOVA法和均值极差法的比较ANOVA法报告计数型研究数据表测量系统示例基于测量系统形式的方法合并标准偏差分析数据表方差分量的估算σ分布方差分析(ANOVA)ANOVA结果列表(零件ab)观测和实际Cp的对比插图目录序号题目页码长度测量溯源链的示例测量系统变异性–因果图不同标准之间的关系分辨力过程分布的分组数量(ndc)对控制和分析活动的影响过程控制图测量过程变差的特性偏倚和重复性的关系稳定性的控制图分析偏倚研究–偏倚研究直方图线性研究–作图分析量具重复性和再现性数据收集表均值图–“层叠的”均值图–“不层叠的”极差图–“层叠的”极差图–“不层叠的”零件链图散点图振荡图误差图归一化直方图均值基准值图比较图完整的GRR数据收集表GRR报告交互作用残留图过程举例灰色区域与测量系统有联系具有Pp=Ppk=的过程绘制在正态概率纸上的计数型量具性能曲线计数型量具性能曲线(ab)测量评价控制图(ab)评价测量过程的控制图法的计算无误差的量具性能曲线量具性能曲线–示例绘制在正态概率纸上的量具性能曲线(a,bc)合成标准偏差研究图形分析,,观测的与实际的Cp(基于过程)观测Cp与实际Cp(基于公差)致谢本手册是集体劳动的结晶。其中下面一些人士贡献了大量的时间和做出了很大努力。ASQ及AIAG贡献了时间和设施为本手册的编写提供了帮助。ASQ汽车部的代表GreyGruska、修订工作组的前组长JohnKatona一直是编写及出版本手册的主要贡献者。本手册第三章的技术部分是在BarneyFlynn的指导和促进下由雪佛莱产品质量保证部的KazemMirkhani首先调研并编写的。计量型量具研究是依据GeneralElectric(SQC会刊)把这些概念扩展到计数型研究和量具性能曲线中。这些技术由BillWiechec在年月进行了总结和编辑出版了雪佛莱的“测量系统分析”一书。在后来的几年里本手册又增补了新内容。特别是Oldsmobile的SherylHansen和RayBenneR编写了ANOVA法和置信区间的内容。八十年代雪佛莱的LarryMarruffo和JohnLazur修改了雪佛莱手册。JohnLazur和KazemMirkhani提出了新的测量系统章节并强化了一些概念如稳定性、线性和方差(ANOVA)。EDS的JothiShanker为供方开发人员进一步修改工作做了准备。最新的修改包括增加零件内变差的标识与鉴定概念马对统计稳定性做了更全面的描述。这两处修改由通用汽车公司统计评审委员会完成。最新的改进是:更新格式以符合现行QS文件要求更清楚更多的示例使本手册用户使用方便讨论测量不确定度的概念增加在原手册编写中没有包括的部分或不存在的内容。这一改进还包括测量系统寿命周期以及测量分析向与常见过程分析相同发展的概念。通用公司动力传动系统内部测量过程的一部分:策划、使用或改进手册年月日印刷包括在本次修订中。目前重新编写的小组由通用汽车公司的MikeDown主持该小组由戴姆勒克莱斯勒公司的DavidBenham、福特汽车公司的PeterCvetkovski、ASQ汽车部的代表GregGruska、FM公司的TrippMartin、SRS技术服务的SteveStahley。来自Minitab的YanlingZuo、ASTM国际的NeilUllman和RockValley大学技术部的GordonSkattum同样做出了重要贡献。AIAG为本手册的开发贡献了时间和设施。最后分别代表通用、福特及克莱斯勒汽车公司的MSA工作组成员一致同意本文件内容他们的批准签名如下:MichaelH.DownDavid.BenhamPeterCvetkovski通用汽车公司        戴姆勒克莱斯勒公司     福特汽车公司第一章通用测量系统指南第一章- 第一节引言、目的和术语             测量数据的使用比以前更频繁、更广泛。例如现在普遍依据测量数据来决定是否调整制造过程把测量数据或由它们计算出的一些统计量与这一过程的统计控制限值相比较如果比较结果表明这一过程统计失控那么要做某种调整否则这一过程就允许运行而勿须高干呀。测量数据另一个用处是确定在两个或更多变量之间是否存在重要关系。例如可能怀疑注塑料件上的一个关键尺寸和注射材料的温度有关。这种可能的关系可以通过采用所谓回归分析的统计方法来研究即比较关键尺寸的测量值和注射材料的温度测量值探索象这类关系的研究是戴明博士称为分析研究的事例。通常分析研究是增加对有关影响过程的各种原因的系统知识。各种分析研究是测量数据和最重要应用之一因为这些分析研究最终导致更好地理解各种过程。应用以数据为基础的方法的收益很大程度上决定于所用测量数据的质量。如果测量数据质量低则这种方法的收益很可能低。类似地测量数据质量高这一方法的收益也很可能高。为了确保应用测量数据所得到的收益大于获得它们所花的费用就必须把注意力集中在数据的质量上。测量数据质量由在稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性确定。例如假定用在稳定条件下运行的某测量系统得到某一特性的多次测量数据。如果这些测量数据与这一特性的材料值都很“接近”那么可以说这些测量数据的质量“高”类似地如果一些或全部测量数据“远离”标准值那么可以说这些数据的质量“低”。表征数据质量最通用的统计特性是测量系统的偏倚和方差。所谓偏倚的特性是指数据相对基准(标准)值的位置而所谓方差的特性是指数据的分布。低质量数据最通常的原因之一是数据变差太大。一组测量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。例如测量某容器内流体的容积使用的测量系统可能对它周围的环境温度敏感在这种情况下数据的变差可能由于其体积的变化或周围温度的变化使得解释这些数据很困难因此这一测量系统是不理想的。如果交互作用产生太大的变差那么数据的质量可能会很低以至于数据没有用处。例如一个具有大量变差的测量系统在分析制造过程中使用是不适合的因为测量系统变差可能会掩盖制造过程的变差。管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。这就是说应着重研究掌握环境对测量系统的影响以使测量系统产生可接受的数据。本手册的目的是为评定测量系统的质量提供指南。尽管这些指南足以用于任何测量系统但希望它们主要用于工业界的测量系统。本手册不打算作为所有测量系统分析的汇编。它主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统。许多分析对于其它形式的测量系统也是很有用的并且该手册的确包含了参考意见和建议。对更复杂或不常见的情况在此没有讨论建议咨询有统计能力的资源。测量系统分析方法需要顾客批准本手册没有覆盖。不建立一套涉及通用统计特性和测量系统相关要素的术语对测量系统分析的讨论会使用权人迷惑和误解。本节提供了本手册中使用的这些术语。在本手册使用以下术语:●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性的关系。这个定义由C.Eisenhart()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。●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通过不通过装置。●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、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。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用权我们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。术语总结标准●用于比较的可接受的基准●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●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在昨天、今天和明天都具有同样的含义产生同样的结果。基本的设备●分辨力、可读性、分辨率√别名:最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测度√由设计决定的固有特性√测量或仪器输出的最小刻度单位√总是以测量单位报告√:经验法则●有效分辨率√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√总是以一个测量单位报告●基准值√人为规定的可接受值√需要一个可操作的定义√作为真值的替代●真值√物品的实际值√未知的和不可知的见第一章第五节术语定义和讨论位置变差●准确度√“接近”真值或可接受的基准值√ASTM包括位置和宽度误差的影响●偏倚√测量的观测平均值和基准值之间的差异√测量系统的系统误差分量●稳定性√偏倚随时间变化√一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控√别名:漂移●线性√整个正常操作范围的偏倚改变√整个操作规程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宽度变差●精密度√重复读数彼此之间的“接近度”√测量系统的随机误差分量●重复性√由一位评价人多次使用一种测量仪器测量同一零件的同一特性时获得的测量变差√在固定和规定的测量条件下连续(短期)试验变差√通常指E.V.设备变差√仪器(量具)的能力或潜能√系统内变差在ASTM文件中没有测量系统的精密度这样的说法也就是说精密度不能用单一数值表述。●再现性√由不同的评价人使用同一个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。√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A.V评价人变差√系统间(条件)变差√ASTME包括重复性、实验室、环境及评价人影响●GRR或量具R&R√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响●测量系统能力√测量系统变差的长期评估(长期控制图法)●灵敏度√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√由量具设计(分辨率)、固有质量(OEM)、使用中的维修及仪器和标准的操作条件确定√总是以一个测量单位报告●一致性√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●均一性√整个正常操作范围重复性的变化程度√重复性的一致系统变差测量系统变差可以具有如下特征:●能力√短期获取读数的变异性●性能√长期获取读数的变异性√以总变差为基础●不确定度√关于测量值的数值估计范围相信真值包括在此范围内测量系统总变差的所有特性均假设系统是稳定和一致的。例如变差分量可以包括第页图报示的各项的合成。国家标准和技术研究院(NIST)是美国的主要国标准和溯源性家测量研究院(NMI)在美国商务部领导下提供服务。NIST以前称为国家标准局(NBS)是美国计量学最高水平的权力机构。NIST的主要责任是提供测量服务和测量标准帮助美国工业进行可溯源的测量最终帮助产品和服务贸易。NIST直接对许多类型的工业提供服务但主要是那些需要最高水平准确度的产品以及与之相配的生产过程中进行精密测量的工业。世界范围内大多数工业化国家都拥有自己的NMI和与NIST相近的机构他们为各自国家提供高水平的计量标准或测量服务。美国NIST与其他国家的NMI机构合作以确保在一个国家的测量与其它国家相同。这通常是通过多边认可协议(MRAs)在NMI之间进行国际实验室比对完成的。有一点应该注意这些NMI的能力不同并不是所有类型的测量是在定期的基础上进行对比所以存在着差异。这就是为什么需要了解哪国的测量是溯源的以及是怎样溯源的是很重要的。溯源性在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念。溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收好的产品、接收坏的产品提供了帮助。溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是:“测量的特性或标准值此标准是规定的基准通常是国家或国际标准通过全部规定了不确定度的不间断的比较链相联系。”典型的测量溯源性是通过可返回到NMI的比较链建立的。但在工业中的许多情况下测量溯源性可能与返回到一致同意的基准值或顾客与供应商之间“认同的标准”有联系。与这些“认同的标准”相关的返回到NMI溯源性可能不总是理解得很清楚因此最终测量可溯源到满足顾客需求是很关键的。随着测量技术的发展和工业中精密测量系统的使用在哪里溯源以及怎样溯源的定义是一个不断发展的概念。测量过程的目标是零件的“真”值希望任何单独读数都尽可能地接近这一数值(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。然而通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的“基准”值使用较高级别分辨率的测量系统的结果且可溯源到NIST可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代这些术语通常互换使用。这种用法没有介绍。第章第二节测量过程为了有效地控制任何过程变差需要了解:●过程应该做什么●什么能导致错误●过程在做什么规范和工程要求规定过程应该做什么。过程失效模式及后果分析(PFMEA)是用来确定与潜在过程失效相关的风险并在这些失效出现前提出纠正措施。PFMEA的结果转移至控制计划。通过评价过程结果或参数可以获得过程正在做什么的知识。这种活动通常称为检验是用适当的标准和测量装置检查过程参数过程中零件已装配的子系统或者是已完成的成品活动。这种活动能使观测者确定或否认过程是以稳定的方式操作并具有对顾客规定的目标而言可接受的变差这一前提。这种检查行为本身就是过程。通用过程输入输出需要控制的过程本章的部分内容经允许采用了测量系统分析指南,由GFruska和MSHeaphy编写,第三代,,。参见潜在的失效模式及后果分析(FMEA)参考手册第版遗憾的是工业界传统上视测量和分析活动为“黑盒子”。设备是主要关注点–特性越“重要”量具越昂贵。对仪器的有效性与过程和环境的相容性仪器的实用性很少有疑问。因此这些量具经常是不能被正确使用或完全不被使用。测量和分析活动是一个过程–一个测量过程。所有的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。设备公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操作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–量具的研究、程序、使用者及环境例如正常操作条件。理想的测量系统在每次使用时应只产生“正确”的测量系统的统计特性测量结果。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、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计特性的测量系统。一个测量系统的质量经常仅用其多次测量数据的统计特性来确定。其它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统计特性。在某一用途中最重要的统计特性在另一种用途中不一定是最重要的。例如对一个三座标测量机(CMM)的某些应用最重要的统计特性是“小”的偏倚和方差。一个具有这些特性的CMM将产生与证明过的、可溯源的标准值“很近”的测量结果。从这样一台机器上所得到的数据对分析一个制造过程可能是十分有用的。但是不管其偏倚和方差多么“小”使用一台CMM机的测量系统可能不能够用于在好的或坏的产品中的分辨接收工作由于测量系统中其他要素带来了其他变关差源。有关标准问题的完整讨论见《走出危机》W.EdwardsDeming,,,P.管理者有责任识别对数据的最终使用最重要的统计特,也有责任确保用那些特性作为选择一个测量系统的基础。为了完成这些需要有关统计特性的可操作的定义以及测量它们的可接受的方法。尽管每一个测量系统可能被要求有不同的统计特性但有一些基本特性用于定义“好的”测量系统。它们包括:)足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的相对于过程变差呀规范控制限测量的增量应该很小。通常所知的十进位或法则表明仪器的分辨率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。)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形法评价。)对于产品控制测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性的公差评价测量系统。)对于过程控制测量系统的变异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σ过程变差和或来自MSA研究的总变差评价测量系统。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。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:)识别潜在的变差源)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、故障树图等但本指南将关注的是测量系统的主要要素。这五个字母SWIPE用来表示归纳的测量系统六个基本要素以确保达到要求的目标。SWIPE代表标准、工件、仪器、人、程序及环境。这可以视为全部测量系统的误差模型。要求理解影响这六个方面的因素。由此可以控制或排除这些因素。图显示了一张潜在的变差源的因果图。由于实际的变差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。这五个首字母最初是由MaryHoskins提出的她是一个与HonEywell、Eliwhitney计量实验室及Bendix公司合作的计量学家。参见附录F替代误差模型PISMOEA测量系统变异的影响由于测量系统可以受多种变差源的影响因此相同零件的重复读数也不产生相同或同样的结果。读数之间不相同是由于普通和特殊原因造成。不同的变差源对测量系统的影响应经过短期和长期评估。测量系统的能力是短期时间的测量系统(随机)误差。它是由线性能如同过程性能是所有变差源随时间的影响。这是通过确定我们的过程是否统计受控(如稳定并且一致变差仅由普通原因造成)对准目标(无偏倚)且在预期结果的范围有可接受的变差(量具重复性和再现性(GRR))来完成的。这为测量系统能力增加稳定性和一致性。由于测量系统的输出值用于做出关于产品和过程的决定所有变差源的累积影响通常为测量系统误差或有时称为“误差”。测量了一个零件后可采取的活动之一是确定零件的状态。在历史上它应该确定零件是否可接受(在公差内)或不可接受(在公差外)。另外一种通常作法是把零件进行规定的分类(如活塞尺寸)。在下面的讨论中作为例子使用两种分类条件:在差外(“坏”)和在公差内(“好”)。对其他分类活动没有限制讨论应用。进上步的分类可能是可返工的、可挽救的或报废的。在产品控制原理下这样的分类活动是测量零件的主要原因。但是在过程控制原理下兴趣的焦点是零件变差是由过程中的普通原因还是特殊原因造成的。表:控制原理和驱动兴趣点控制原理驱动兴趣点产品控制零件是否在明确的目录之内?过程控制过程是否稳定和可接受?下一节讨论测量误差在产品决策上的影响。后面的章节讨论测量误差对过程决定的影响。为了更好地理解测量系统误差对产品决策的影响要考虑单个零件重复读数所有变差由量具的重复性和再现性影响。那对产品决策的影响就是测量过程是统计受控的并且是零偏倚。不论上面测量的零件分布与规范控制限是否有交叉有时也会做出错误的决定。例如一个好的零件有时会被判为“坏”的(I型错误生产者风险或误发警报)如果:一个坏的零件有时会被判为“好”的(II型错误消费者风险或漏发警报)如果:一个坏的零件有时会被判为“好”的(II型错误消费者风险或漏发警报)如果:相对公差对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在。下面给出三个区分的区域下限上限IIIII目标此处I坏零件总是称为坏的II可能做出潜在的错误决定III好零件总是称为好的对于产品状况目标是最大限度地做出正确决定有两种选择:)改进生产过程:减少过程的变差没有零件产生在II区域。)改进测量系统:减少测量系统误差从而减小II区域的面积因此生产的所有零件将在III区域这样就可最小限度地降低做出错误决定的风险。上述讨论假定测量过程是统计受控并且是对准目标。如果有一种假定被违反那么通过任何观测值做出正确决策的把握就不大。对于过程控制需要确定以下要求:对过程决策的影响●统计控制●对准目标●可接受的变异性在前一节中已作了解释测量误差可引起对产品产生不正确的决策。对过程决策的影响如下:●把普通原因报告为特殊原因●把特殊原因报告为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定。实际和观测的过程变差之间的基本关系是:σobs=σactualσmsa此处σobs=观测过程方差σactual=实际过程方差σmsa=测量系统方差能力指数Cp定义为Cp=这可以用上面的等式替代而得到观测过程和实际过程指数之间的关系:(Cp)obs=(Cp)actua(Cp)msa*假定测量系统统计受控而且对准目标实际过程Cp可以与观测Cp用图形法比较。因此观测的过程能力是实际过程能力加上测量过程造成的变差的合成。为了达到规定的过程能力目标需要变差因子分解。例如如果测量系统Cp指数是为了计算的(观测)指数为,实际过程需要Cp大于或等于。如果测量系统Cp本身是最终结果也要求是那么过程必须完全没有变差这显然是一个不可能的条件。当有一个新过程如机加工、制造、冲压、材料处理、热新过程的接受处理或采购总成时作为采购活动的一部分经常要完成一系列步骤。这通常包括在供应商处对设备的研究以及随后在顾客处对设备的研究。如果在任何一方使用的测量系统与正常情况下使用的测量系统不一致那么就会发生混乱。最通常的情况包括使用不同的仪器在供应商一方使用的比生产用的(量具)分辨率高。例如在采购时用一具三坐标测量机测量零件但在生产中用一个高度量具。在采购时用电子天平或实验室机械天平测量(称重)但在生产中用简单的机械天平。在采购时使用的(高等级)测量系统的GRR为且实际过程Cp为的情况下在采购时观测过程Cp将为。此处讨论使用Cp结果也支持性能指数Pp。附录B公式和图表。对这个问题的讨论假设没有样件的变差。事实上是一个期望值实际的结果会在其周围变化。*译者注:该公式为原文的估计有误。这一过程是在生产中用生产量具研究时将会观测到更大的变差(如较小的Cp)。例如如果生产量具的GRR为且实际过程Cp仍是那么观测的过程Cp为。最坏的假想情况是如果生产用量具不具备资格却被使用了。如果测量系统的GRR实际为(但不知到这个事实)那么观测的Cp将是。观测Cp与之间的差异是由于不同的测量系统造成的。没有这个知识就可能会白花费努力来看发生什么错误。通常生产操作是在一天的开始时使用单个零件来检验过程是否对准目标。如果测量的零件在目标外就调整过程。然后在一些情况下测量另一具零件并且可能再次调整过程。戴明博士把这种类型的测量和做决策称为干预。有一具零件的精密金属涂层的重量控制目标为克的情况。假设从用于确定重量的天平得到的结果在±克变化但由于从来没有进行测量系统分析所以对这一点不了解。操作指导书要求操作者以一个析件为基础在作业准备时及每小时对重量进行验证。如果重量在此期间超过克操作者再次设定过程。作业准备时假设过程运行为克但由于测量误差操作者观测为克。根据指导书操作者试图向上调整过程克为了对准目标,现在过程运行为克,因此允许过程运行。过程的过度调整会增加变差并会持续影响。这是戴明博士用于描述干预影响的漏斗试验的一个示例。测量误差只是把这些问题复杂化。漏税斗试验的四项规则是:规则:除非过程不稳定否则不作调整或不采取行动。规则:在上次进行测量的相反方向以等量调整过程。规则:对准目标重新设定过程。然后在目标的相反方向以等量调整过程。规则:调整过程至上次测量点。精密金属涂层过程的作业准备指导书是规则的示例。规则、和增加了更多的变差。规则是产生最小变差的最佳选择其它漏斗试验的示例是:●基于任意限制的量具重新校准​-如限制没有反映测量系统的变异性。(规则)●在没有任何更改的指示或历史的记录(特殊原因)情况下使用任意数值重新控制过程控制测量系统。(规则)●以上次生产的零件为基础自动补偿调整过程。(规则)●在职培训方面工人A培训工人B后来工人B又培训C…没有标准培训材料。类似于“邮局”游戏。(规则4)●测量零件发现在目标之外但画在控制图表上过程显示稳定 - 因此没有采取行动。(规则1)              W.EdwardsDeming,《走出危机》麻省理工学院第章- 第三节测量战略和策划     在设计和采购测量仪器或系统之前策划是关键的。在策划引言阶段做出的许多决定可以影响测量设备的方向和选择。目的是什么?测量结果如何使用?策划阶段将确定过程并对如何很好地运行测量过程并能减少将来可能出现的问题和测量误差有重要的影响有些情况下由于被子测量零件包括的风险或因为测量装置的成本和复杂性(OEM)顾客可能使用APQP过程和小组决定供应商的测量战略。并不是所有产品和过程特性都需要测量系统而是哪些产品和过程的研究属于详细检查这种类型。简单的标准测量工具如千分尺、卡尺可能不需要这样浓度的战略和计划。一个基本的经验准则是被测量的零件或子系统的特性是否已在控制计划中识别或该特性在确定产品或过程是否可接受时是重要的。另外的指南是对特定尺寸赋予的公差水平。常识是任何情况下的指导。复杂性测量系统的类型、复杂性和目的可以推动不同水平的项目管理、战略的策划、测量系统分析或其他测量选择、评价和控制的特殊考虑。简单的测量工具和装置(例如天平、卷尺、固定限制或计数型量具)可能不要复杂或关键的测量系统(例如标准或基准CMM试验台自动在线测量等)要求的管理的水平、计划或分析。根据给定的产品或过程条件任何测量系统可能需要或多或少的战略策划和检查。做出适当水平的决策将留给由测量过程和顾客委派的APQP小组。以下许多活动包括的或实施的实际程度应由特别的测量系统推动并且考虑量具控制和校准系统的支持以及对过程的深刻及常识。第一步是确定测量的目的和如何利用测量。在测量过程开确定测量过程的发的早期组织横向协调小组完成这项任务很关键。与审核、过目的程控制、产品和过程开发及“测量寿命周期”的分析相关的事宜要特殊考虑。测量寿命周期概念表达当一个人研究和改进过程时测量测量寿命周期方法会随着时间改变的信心。例如测量可能开始于一个产品特性以确立过程的稳定性和能力。这可以对直接影响零件特性的关键过程控制特性有一个很好的了解。对零件特性的信息依靠减少抽样计划的减少意味着这种理解(每小时件至每班件)。同样测量方法可以从CMM测量变为计数型测量的某些形式。最终发现可能要求对很少的零件进行监控只要过程被维护或者是进行测量和监控维护与加工就是需要的全部。测量水平依赖对过程理解的水平。大多数的测量和监控可能最终在进货材料供应商结束。相同的测量针对相同的特性在过程的相同领域经过很长时间是缺少研究或者是一个停滞的测量过程的证据。在采购测量系统之前应制定测量过程的详细工程概念。测量过程设计利用上述研究的目的横向协调小组中将通过设计制定测量系统选择的准则的计划和概念。下面是一些指南:小组需要评价子系统或零件的设计并识别重要特性。这些是以顾客要求和子系统或零件对整个系统的功能性为基础的。如果重要的尺寸已经识别评估测量这些特性的能力。例如如果塑料注射模具成型零件的重要特性在模具分型线尺寸的检查会很难并且测量变差会比较高。与这些相近的获得信息方法是利用潜在失效模式分析(FMEA)过程对量具设计风险区域进行分析从对零件的测量能力到功能量具(设计和过程FMEA)。这有助于维护和校准计划的制定。制定流程图来显示零件总成或子系统的制造关键过程步骤。在过程的每一步确定关键的输入和输出。这将对在过程位置受影响的测量仪器的标准和要求的制定有帮助。测量计划、测量类型清单都出自这一研究。对于复杂的测量系统流程图由测量过程组成。包括被测量的零件或子系统的交付、测量本身和返回到过程的零件或子系统。下一个方法是在团队进行头脑风暴为每个测量制定要求的通用准则。一个简单的方法是使用因果图。参见图的示例作为思考的开始。与测量策划相关要考虑的几个附加问题:●谁应该包括在“需

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