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MSA手册_(新)[1].pdf

MSA手册_(新)[1]

renv
2013-09-05 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《MSA手册_(新)[1]pdf》,可适用于生产运营领域

测量系统分析参考手册第四版前言本参考手册是在汽车工业行动集团的赞助下由克莱斯勒集团公司、福特汽车公司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)工作小组编写。负责第四版的工作小组成员是MichaelDown(通用汽车公司)、FrederickCzubak(克莱斯勒集团公司)、GregoryGruska(奥曼克公司)、SteveStahley(康明斯公司)与DavidBenham本手册是对测量系统分析的一种介绍它并不试图去限制某特定过程或商品所适用的分析方法的发展。当这些指导文件意在涵盖测量系统通常发生的情况时其中可能还有一些问题没有考虑到这些问题应该直接反馈给您的受权顾客代表。本手册的版权归克莱斯勒集团公司、福特汽车公司和通用汽车公司。保留所有权利年月MSA第四版快速指南测量系统类型MSA方法章节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法假设试验分析法三不可重复(例如破坏试验)控制图法四复杂计量型极差法均值和极差法方差分析(ANOVA)法偏倚线性控制图法三、四复合的系统量具或试验标准控制图法方差分析(ANOVA)回归分析法三、四其他替代的方法五其它白皮书可上网查询网址http:wwwaiagorg注:关于GRR标准差的使用目录第一章测量系统总指南第A节引言、目的及术语引言目的术语第B节测量过程测量系统测量系统变差的影响第C节测量策划和计划第D节测量资源的开发量具资源选择过程第E节测量问题第F节测量不确定度第G节测量问题分析第二章用于评估测量系统的基本概念第A节背景第B节选择开发试验程序第C节测量系统研究的准备第D节结果分析第三章对可重复测量系统推荐的实施方法第A节试验程序范例第B节计量型测量系统研究指南用于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法确定性的指南确定重复性和再现性的指南极差法平均值和极差法方差分析法(ANOVA)第C节计数型测量系统研究风险分析法信号检查(signaldetection)方法分析方法第四章其他测量概念和实践第A节不可重复的测量系统的实践第B节稳定性研究第C节变差研究第D节识别过大的零件内部变差的影响第E节平均值和极差法额外的处理第F节量具性能曲线第G节通过多次读值减少变差第H节聚焦标准差法计算GRR附录附录A方差分析的概念附录BGRR对能力指数Cp的影响公式分析图形分析附录C附录D量具R研究附录E用误差修正术语替代PV计算附录FP.I.S.M.O.E.A误差模型术语参考文献范例表格索引第一章测量系统总指南第一章第A节引言、目的及术语引言测量数据的使用比以前更多更广泛了。例如现在是否对制造过程进行调整的决定通常以测量数据为基础将测量数据或一些从它们所计算出的统计值与这一过程的统计控制限(statisticalcontrollimits)相比较如果该比较过程已超出统计控制则进行某种调整否则该过程将被允许在没有调整的状态下运行。测量数据的另一个用处是确定在两个或更多变量之间是否存在显著的相互关系。例如如果怀疑一个模塑零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进行这种举例我互相关系探测研究被戴明博士称为分析研究法。通常分析研究法是不断增加对影响过程系统原因知识的一种分析研究。分析研究是测量数据和最重要应用之一因为应用它们能使得对过程有更好的理解。使用以数据为基础的程序的最大益处取决于所使用的测量数据的质量。如果测量数据质量低程序的益处可能会较低。同样的测量数据质量高收益也可能较高。为了确保应用测量数据所得到的收益大到足以承担获得这些数据的成本数据的质量需要特别的注意。测量数据的质量数据的质量取决于从处于稳定条件过户进行操作的测量系统中多次测量的统计特性。例如假定使用某一在稳定条件下操作的测量系统对某一特定特性进行了几次测量。如果这些测量值均与该特性的参考值“接近”那么可以说这些测量数据的质量“高”同样如果部分或所有的测量值与参考值相差“很远”则称数据的质量“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参考(基准)值的位置而被称为变差的特性是指数据的分布宽度。低质量数据最普通的原因之一是变差太大。一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境相互作用造成的。例如一个用来测量一罐液体容积的测量系统可能对该测量系统所处的环境中的大气温度较敏感。在这种情况下数据的变差可能是因为环境温度变化造成的。因此对测量的数据很难解释因此该测量系统不尽理想。如果交互作用产生变差过大那么数据的质量会很低从而造成测量数据无法利用。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。其它的还需要把重点集中在了解测量系统与其环境有什么样的相互作用以便获得可接受质量的数据。目的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的一种分析总览而是主要用于那些注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但对更复杂的或不常用的方法在此没有讨论建议使用者参考适宜的统计资源。本手册也不涵盖顾客对测量系统分析方法所要求的批准。术语如果不建立一套术语来引述共同的统计特征和相关的测量系统要项那么讨论测量系统的分析可能会造成混淆和误解。本节将用于本手册的术语汇总如下。在本手册中使用了以下术语:●测量被定义为“对某具体事物赋予数字(或数值)以表示它们对于特定特性之间的关系。这个定义由C.Eisenhart()首次提出。赋予数字的过程被定义为测量过程而数值的指定被定义为测量值。●量具:是指任何用来获得测量的装置特别是经常用在工厂现场的装置包括通过止规。●测量系统:是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合也就是说用来获得测量结果的整个过程。由以上这些定义可以将测量过程看成是一个制造过程其产生的输出就是数值(数据)。这样看待一个测量系统是有用的因为这样让我们明白已经说明的所有的概念、原理和工具这在统计过程控制中早已被证实他们的作用。术语汇总标准(standard)●用于比较的可接受偏倚●验收标准●一已知的值在不确定度(uncertainty)的指南范围内,被接受而为一真值(truevalue)●参考值(referencrvalue)标准应该是一个可操作的定义:该定义在由供方或顾客应用时将会产出产生同样的结果并且在过去、今天、将来都有同样的含义。基本的设备(basicequipment)●分辨力(discrimination)、可读性(readability)、解析度(resolution)√别名:最小可读单位、测量解析度、最小刻度极限、或探测的最小极限√由设计所确定的固有特性√一个测量仪器或输出的最小刻度单位√通常被显示为测量单位√:的比例法则●有效解析度(effectiveresolution)√特定应用条件下一个测量系统对过程变差的灵敏度√可以导致测量有用的输出信号的最小输入√通常被描述为一种测量单元●参考值(referencevalue)√某一个物品的可接受数的值√需要一个可操作的定义√常被用来替代真值使用●真值(truevalue)√某一物品的真实数值√不可知且无法知道的见第一章第五节术语定义和讨论位置变差(locationvariation)●准确度(accuracy)√与真值或可接受的参考值“接近”的程度√在ASTM包括了位置及宽度误差的影响●偏倚(bias)√观测到测量的平均值与参考值之间的差值√是测量系统的系统误差所构成●稳定性(stability)√随时间变化的偏倚值√一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计上受控状态√别名:漂移(drift)●线性(linearity)√在量具正常工作量程内的偏倚变化量√多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系√是测量系统的系统误差所构成宽度变差(widthvariation)●精密度(precision)√每个重复读数之间的“接近”程度√是测量系统的随机误差所构成●重复性√一个评价人多次使用一件测量仪器对同一零件的某一特性进行多次测量下的变差√是在固定和已定义的测量条件下连续(短期)多次测量中的变差√通常指E.V.设备变差(equipmentvariation)√设备(量具)能力或潜能√系统内部变差在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相同的量具测量一个零件的一个特性的测量平均值的变差。√在对产品和过程进行鉴定时误差可能是评价人、环境(时间)或方法√通常指A.V评价人变差(appraiservariation)√系统间(条件)误差√在ASTME包括:重复性、实验室、环境及评价人影响●GRR或量具的重复性和再现性(gageR&R)√量具的重复性和再现性测量系统重复性和再现性联合估计值√测量系统能力取决于所用的方法可能包括或不包括时间影响●测量系统性能(measurementsystemperformance)√测量系统变差的短期估计值(例:“GRR”也包括图表法)●灵敏度(sensitivity)√能导致可探测到的输出信号的最小输入√测量系统对被测特性变化的感应度√取决于量具设计(分辨力)、固有质量(OEM)使用期间的维修以及测量仪器与标准的操作情况√通常被描述为测量单元●一致性(consistency)√随时间重复性变化的程度√一致的测量过程是在宽度(变差)方面处于统计上受控状态●均一性√整个正常操作范围内重复性的变化√重复性的同义词系统变差(systemvariation)测量系统变差可以分类为:●能力(capability)√短期获取读数的变异性●性能(performance)√长期读数的变化量√以总变差(totalvariation)为基础●不确定度(uncertainty)√有关被测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。标准和可追溯性国家标准和技术协会(NationalInstituteofStandardsandtechnology,NIST)是美国的主要的国家测量协会(Nationalmeasurementsinstitute,NMI),它属于美国商业部(USdepartmentofcommerce),NIST的前身是国家标准局(NBS)是美国度量衡的最高权力机构。NIST的主要责任是提供测量服务以及保存测量标准帮助美国工业界建立可溯源的测量最终能为产品和服务的贸易提供帮助。NIST直接对许多类型的工业提供服务但主要是那些需要高准确度产品以及在过程中结合目前测量科技进步水准的行业提供服务。世界上许多工业化国家维持了他们与NIST相似的NMI也为他们的相关行业提供高水平的度量衡或测量服务。NIST与其他国家的NMI合作研究从而确保在一个国家进行的测量不会与另一个国家不同。该项工作通过各个NMI之间的互相认可协定(mutualrecognitionarrangements,MRAs),并进行互相实验比较来完成。有一点要注意这些各国的NMI的能力有差别并且不是所有类型的测量均在一个共同目标的基础上进行比较所以存在着差别。这就是为什么要了解追溯到是谁的测量以及是如何进行追溯的重要性。可追溯性(Traceability)对商品和服务的贸易中溯源性是一个非常重要概念。测量可以追溯到相同或类似的标准比不能追溯的测量更将容易达成互相承认。可追溯的测量还可帮助减少重新试验的要求以及好产品的拒收与坏产品的接收。国家测量协会(NMI)测量系统必须稳定和一致可追溯性在ISO国际基本和通用的度量衡术语词汇(ISOInternationalVocabularyofBasicandGeneralTermsinMetrology,VIM)中的定义为:“通过一个完整的比较链追溯到规定的参考标准(通常为家或国际标准)的测量特性或标准值都具有一定的不确定度。”建立一个测量的可追溯性一般可以通过一条比较链追溯到NMI。但是在工业界的许多情况下测量的可追溯性可能追溯到顾客和供方同意的参考值或“一致的标准”。这些达成一致的标准和NMI之间的可追溯性也许不是总能清晰地被理解的所以最关键的是测量能追溯到满足顾客需求的程度。随着测量系统在工业界中的测量技术提升和目前科技进步水准测量追溯到哪里和如何追溯的定义将成为一个不断进化的概念。波长的标准互相标准的比较测定仪三坐标测量仪块规国家标准参考标准工作标准生产量具激光测量仪引用量具块比例固定量具千分尺图:长度测量溯源性链的示例NMI与不同的国家实验室、量具供方、科技开发制造商等密切合作从而确保他们的参考标准这些政府和私人工业机构然后可以使用他们的标准来为他们的客户的度量衡或量具实验室、校准工作或其他的初级标准提供校准和测量服务。这些情况的连接或链将应用在工厂的现场并提供基本的测量可追溯性。这个可以通过这种完整的测量链回溯到NIST的测量被称为可追溯到NIST不是所有组织都有自己的内部计量或量具实验室因此他们必须依靠外部的商业独立实验室提供可追溯性的校准或测量服务。如果商业独立实验室的能力已通过实验室认可来保证以上方法是获得可追溯到NIST的可接受和适应的方法。校准系统指在特定环境下以建立测量设备与已知的参考价值和不确定值的可追溯标准之间关系的一套操作系统。校准系统同时也包括通过对与测量设备精度的误差调整来检测校准系统通过利用校准方法及标准来确定测量系统的测量的可追溯。可追溯性是一个可以溯源到适当计量能力和测量不确定度的校准标准的一个校准链接事件。每个校准项目都由必备部分构成包括校准标准、验证的测量和测试设备、校准方法及步骤、校准记录及合格工作人员。单位应有拥有内部校准实验室或拥有能控制及维护校准项目的所有组成部分的部门。其这些内部实验室应拥有实验室范围内所列之具体的能进行校准的设施及设备及能用于操作校准的方法及程序。校准系统是部门质量管理系统的一个组成部分。因此所有内部审计要求应包括校准系统在内。测量保证方案(MAPs)能检验在整个校准系统中的测量流程的可接受性。测量保证方案一般包括通过对相同特性或参数的二次测量过程中的可追溯性是来源于校准过程中在进行初始量测的一个单独的校准环节。测量保证方案同时还包括利用统计程序控制系统(SPC)追踪测量过程中的长期稳定性。注:ANSINCSLZ及ISO均能提供校准系统许多部件的型号。外部、商业性质的独立校准服务供应商在进行校准项目时其校准系统必须通过ISOIEC认证的验证。在无合格的实验室情况下对于有些设备校准服务由设备制造者承担。测量过程的目标是零件的“真”值希望任何个别的读值能尽可能的(经济的)与真值接近。遗憾的是真值永远不能确切地得到。然而基于作业上完善地定义一个特征的参考值以及使用具有产生更高解析度并可追溯到NIST的测量系统能够使这种不确定度减到最低。因为参考值常被用于对真值的替代这些术语通常被互换使用但不建议这种互换使用。真值校准系统第一章第B节测量过程为了有效地管理任何过程的变差需要以下知识:●过程应该做什么●会出什么错●过程正在做什么规范和工程要求决定过程应该做什么。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。一般过程输入输出被管理的过程不幸的是工业界传统上视测量和分析活动为“黑箱作业”。设备是主要关注点–特性越“重要”量具越昂贵。很少顾虑仪器的适用性。因此这些量具通常没有得到适当的使用或简单地不去用它。测量和分析活动是一个过程–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。顾客过程的拥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必要的和足够的设备来完成工作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。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)参考手册第版操作测量过程数值测量分析决定设备只是测量过程的一部分过程的拥有者必须了解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晰明了的操作规定和标准以及培训和支持。接下来过程的拥有者有义务监控和控制测量过程以确保获得稳定和正确的结果包括整个测量系统分析方法–对量具、程序、使用者及环境的研究例如正常操作条件的研究。测量系统的统计特性一个理想的测量系统在每次使用时均能产生“正确”的测量结果。每个测量都会遵循某个标准。能产生这样的测量结果的测量系统被称为具有如下的统计特性:零方差、零偏倚和对所测的任何产品被错误分析的可能性为零。遗憾的是具有这样理想统计特性的测量系统很少存在因此过程管理者被迫使用统计特性不太理想的测量系统。测量系统的质量通常仅仅取决于经过一段时间后产生数据的统计特性。当他们要促成一整体上令人满意的测量系统时其它因素如成本易于操作等也同样重要。但是这是所产生数据的统计特性是测量系统质量的决定因素。对某种使用情况下非常重要的统计特性其不一定是另一种使用情况下非常重要的统计特性。例如:在某些情况下使用三坐标测量仪(CMM)最重要的统计特性是“小”的偏倚和方差。具有这样统计特性的CMM将产生接近可追溯标准的公认值的测量结果。用这样仪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CMM这样的测量系统可能不能够用来分辨好产品或坏产品的接受工作由于测量系统中其他因素会产生额外的变差来源。有关标准问题的完整讨论见《走出危机》W.EdwardsDeming,,,P.管理者有责任为最佳的数据应用识别最为重要的统计特征管理者也有责任确保使用这些特征作为选择测量系统的依据。为了达成以上目的需要有关统计特性的具体定义并且规定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。包括:)足够的分辨率和灵敏度。测量的增量应该小于测量的目的相应的过程变差或规范限值。通常被称为比规则也就是说仪器的分辨力应把公差(或过程变差)划分成等份或更多。这比例规则的意图是作为选择量具时的一个实际最先遵守的原则。)测量系统应该是统计受控制状态。这意味着在重复测量条件下测量系统中的变差只能是由普通原因造成而不能由特殊原因造成。这种情况可称之为具有统计的稳定性且可以通过控制图法最佳地进行评价。)为了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差必须小于规范限值。以特性的公差来评估测量系统。)为了过程控制测量系统的变差应该能证明具有有效的解析度并且小于制造过程的变差。Ω过程变差和或MSA研究中的总变差可用来评估测量系统。测量系统的统计特性随着被测量的项目不同可能会发生变化。如果这样测量系统的最大(最坏)的变差必须小于过程变差或规范限值。与所有过程类似测量系统受到变差的随机原因和系统上变差的影响。这些变差来源由普通原因和特殊原因造成的。为了控制测量系统变差:)识别潜在的变差源)消除(如有可能的话)或监控这些变差的来源尽管特殊原因取决于不同情况但一些典型的变差源是可以被识别。有多种不同的方法来呈现与分类这些变差的来源例如因果图、失效树等但本指南将关注的是测量系统的主要要素。缩写SWIPE用来表示一个普遍化的测量系统为了达成被要求的目标有六个必要因素。SWIPE分别代表标准、工作件、仪器、人和程序及环境。可以考虑作为整个测量系统的一个误差模型。这些缩写由度量衡专家MsMary与Honeywell,EliWhitneyMetrologyLabandtheBendixcorporationg首创提出另一个供选择的误差模型见附件F,PISMOEA变差的来源S标准W工作件(即零件)I仪器P人程序E环境需要理解影响那六个区域的因素以便能够控制或消除它们。图显示了一张潜在的变差源的因果图。由于影响一个特定的测量系统的实际变差来源对该系统将是唯一的所以这图可作为开发一个测量系统变差来源的一个思考启动器。偏移限制零件测量系统变差仪器(量具)工件(零件)人员环境设计重复性再现性一致性敏感性单一性变形后果接触几何扩大线性稳定性坚固性使用假设维护预防性维护标准建立建立公差建立的变差设计变差夹持位置测量点探测头工作的定义适当的数据清洁相互关联的特性可追溯性隐藏的几何弹性变形物质支持特性弹性特性稳定性校准热扩散系数弹性特征标准教育的身体的经验培训经验培训理解工作的规定目视标准程序工作态度人机工程压力照明振动空气污染几何相容性光线阳光人工的人空气流通热的系数稳定系统部件温度标准与环境的关系周期图:测量系统变差的因果图技能测量系统变差的影响由于测量系统会被不同的变差来源影响相同零件的重复读值不会有相同的产出与结果每个读值之间不同是因为普通和特殊原因变差造成的。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。对测量系统变差的不同变差来源影响应该进行经过短期和长期评价。测量系统的能力是测量系统在短期间的(随机)误差。它是由线性、均一性与再现性结合的误差量。测量系统性能像过程性能一样是所有变差来源在长期的影响。这是经由确定了我们的过程是否处于统计受控状态(如稳定并一致仅有普通原因的变差)对中性(无偏倚)以及具有期望结果在一定范围内的可接受变差(量具重复性和再现性(GRR))的实现这是在测量系统能力上增加了稳定性和一致性。由于我是是用测量系统的输出来对某产品和过程做出决策这所有变差来源的累积后果通常被称为测量系统误差或有时简单地称为“误差”。测量一个零件后可以对零件状态的确定采取一个行动措施。一般来说可以用来确定该零件是否可接受(在规范内)或不可接受(超出规范)。另一个常用的情况是将零件分类为特定的类别(例如:活塞的尺寸)以一个范例作为接下来的讨论有两种分类将被使用:超出规范“坏”和在规范内“好”这并不为其它类别活动的讨论做出限制。进一步的分类可能是可返工的、可补救的或报废。按照产品控制理论(productcontrolphilosophy)这样分类活动是测量一个零件的主要原因。但是在过程控制理论下集中的关注是零件的变差是否由过程中的普通原因还是特殊原因造成的。表:控制理论和驱使的关注点原理关注点产品控制零件是否在指定范围内?过程控制过程变差是否稳定并可接受?下一部分将针对测量误差对产品决策的影响。接下来再讨论它对过程决策的影响对决策的影响对产品决策的影响为了更好地理解测量系统误差对产品决策的影响考虑的案例是假设对某一个单一零件的多次读值的所有变差是由于量具的重复性和再现性引起的。也就是说测量过程处于统计受控状态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。那就是测量过程是统计受控状态并且是零偏倚。无论何时任何零件的测量分布区域与规范限值重迭时有时可能会做出错误的决定。例如如果出现以下情况一个好的零件有时会被判为“坏”的(第I类误差制造者风险或错误警告)或者然后如果出现以下情况一个坏的零件有时会被判为“好”的(第II类误差顾客的风险或过失比率)如果:或者备注:错误警告比率过失比率=误差比率存在风险是作决策的机会也可能会作出对个人或进程不利的决策。也就是说考虑到规范限值只要当测量系统误差与规范限值相交时就可能发生对零件做出潜在的错误决定。以下提出三个明显的区域。下限上限IIIII目标IIII图中第I类区坏零件永远被称为坏零件第II类区可能做出潜在的错误决定第III类区好零件永远被称为好零件对于产品状况目标是最大限度地做出正确决定有以下两种选择:)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区域这样就能减少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。如果以上两个假设中的任何一个不成立那么很难相信任何观测值能带来正确的决定。对过程决策的影响对于过程控制以下需求要被建立:●统计的控制●对准目标●具有可接受的变差正如上一部分的解释测量误差可能造成对产品的错误决定。测量误差对过程决策的影响如下:●把普通原因识别为特殊原因●把特殊原因识别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相互关系是:σ观=σ实σ测式中σ观=观测到的过程变差值σ实=实际过程变差σ测=测量系统的变差能力指数Cp定义为Cp=虽然此处讨论使用Cp也可能用性能指数Pp来计算。公差范围σ将上面的公式进行替代可以得出观测过程指数与实际过程指数之间的关系:(Cp)观=(Cp)实(Cp)测假定该测量系统处于统计受控状态而且对正目标实际过程Cp可以与观测Cp的图形上比较大致相等。因此观测的过程能力结合了实际过程能力加上测量过程造成的误差。要想达到某一特定的过程能力目标需要考虑测量变差中的因素。举例说明如果测量系统Cp值是实际过程Cp必须大于或等于才能得到的计算值(观测值)。如果测量系统Cp值本身只有则该过程需要没有任何变差才能使观测到的过程能力达到显而易见这是一个不可能存在的情况。新过程的接受当一个新的过程中购买了如机械、制造、冲压、材料处理、热处理或装配通常会有作为采购验收活动的一系列步骤需要完成一般会在供方的场所进行设备研究然后在顾客的场所进行研究。在正常条件下使用时如果测量系统在某个地方使用与在另一地方使用不一致时可能会产生混淆。使用不同的测量仪器最常见情况是在供方使用的仪器分辨力高过生产场地使用的仪器(量具)。例如在采购验收期间使用坐标仪来测量零件然后在生产期间用高度规测量再如在采购验收用一电子天平或实验室里的机械式天平作测量(称重)但在生产期间用简单的机械式天平作测量。在这案例当(较高分辨力)测量系统被使用在验收期间其GRR为且实际过程Cp为那么在验收期间观测到的过程Cp值将为。当这过程是在生产场地使用生产用的量具来研究时会观测到更大的变差(也就是说一个较小的Cp值)。例如如果生产量具的GRR为而实际过程能力Cp值还是,则观测到的过程能力Cp值将为最坏的情况是使用了不合格的生产用量具。如果测量系统的GRR是(但是并不知道这一事实)那么观测到的Cp值将是观测到的Cp值由到之间的区别就是由测量系统的不同所造成的。如果不能了解这情况可能要努力地寻找新的过程在什么地方出错了当然这些努力是白费的。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。过程作业准备控制(漏斗试验)通常在制造场所会用每天开始工作时的第一个零件来验证过程是否对准目标值。如果被测零件没有对准目标值则对过程进行调整接下来在某情形下另一个零件被测量并且过程再度被调整。戴明博士将这种测量和做决定的方式称为“擅改(tampering)”让我们思考一种情况:在某零件表面镀上一种贵重金属的重量被控制在目标值克。假设不知道用来测量重量的天平偏离了±克因为从来没有对测量系统进行过分析所以人们不知道这一事实。作业指导书要求操作者在作业准备时和每间隔小时用一件产品进行重量验证。如果结果超过了至的范围则操作者重新进行过程的作业准备。在进行作业准备时该过程在克下运行但由于测量误差操作者观测为克。按照作业指导书的规定操作者设法将过程上调克目前这过程在目标值为克的情况下生产。当操作者在下个时间进行作业准备验证时他观测到克于是过程被允许生产可是这过程已经是被加上变差的过度调整(overadjustment),并将会继续下去。这是漏斗试验(funnelexperiment)的一个例子戴明博士称为为擅改影响的结果。测量误差加重了这种问题。漏斗试验有以下四个规则:规则:除非过程不稳定否则不要进行调整或采取措施。规则:从过程上一次被测量偏向的相反方向对过程调整一个相等的量。规则:将过程重新设置到目标值然后从目标值往相反方向调整一个相等的量。规则:将过程调整到上一次测量的位置。为贵重金属渡层过程的作业准备指导书是规则的一个范例。规则、和将累进的增加更多变差。规则是产生最小变差的最佳选择漏斗试验的其它范例如下:●武断的以一个界限为基础来校准量具也就是说界限值不能反映测量系统的变差(规则)武断的使用没有任何指标或来历的一项变更(特殊原因)的数值之后设置(重新设置过程控制的测量系统的基础(规则)●以上一次生产的产品为基础通过自动补偿的方法来调整过程(规则)●在进行工作培训时由工人A训练工人B再由工人B培训工人C„„没有一个标准的培训材料。类似“邮局”的游戏。(规则)●测量了零件并已发现偏离目标但在控制图上的图形显示过程是受控的因此不采取措施(规则)W.EdwardsDeming,《走出危机》麻省理工学院第一章-第C节测量的策略和计划引言在设计和采购测量仪器或系统之前进行计划是很关键的。在计划阶段所做的许多决定会影响测量设备的倾向和选择。测量的目的是什么?测量结果如何使用?计划阶段将解决这些问题并且对测量过程的操作产生显著的影响同时可以减少可能出现的问题以及以后的测量误差。有些情况下由于被测量零部件所涉及的风险或因为测量装置的成本和复杂性(OEM)顾客可能要求使用APQP过程和承诺以决定对供方的测量策略。不是所有产品和过程特性都要求用如此复杂的方法来开发测量系统。诸如千分尺或游标卡之类的简单标准测量工具可能不需要如此深奥的策略和计划。一个基本的原则是这零部件或次总成系统的被测特性是否已在控制计划中注明或者是否是对产品或过程的接受决定的一个重要特性。另外还可根据对某特定尺寸的指定公差等级来决定。在任何情况下常识就是指导方针。复杂程度一测量系统的类型、复杂程度和目的可能驱使不同程度的项目管理、策略计划、测量系统分析或其他测量系统选择、评估和控制的其它特殊考虑。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)也许不需要更复杂的或重要的测量系统所要求的管理、计划或分析等级(例如:基准或参考标准、CMM、试验标准、自动化的线上量具等)。任何测量系统需要进行更多或少的策略计划和详细程度取决于产品和过程情况适当程度的决定必须由指派对测量过程和顾客负责的APQP小组来确定。以后续许多活动中涉及或实施的实际程度应该由特定的测量系统、支持量具控制和校准系统的考虑、对过程深切地了解和常识来决定。识别测量过程的目的第一步是要建立测量的目的和如何应用测量。为了完成这工作关键的是在测量过程开发之前组织一个跨功能的小组在审核、过程控制、产品和过程开发与“测量生命周期”分析有关的特别的考量。测量生命周期“测量生命周期(measurementlifecycle)”这一概念是指随着时间的不同对过程的了解以及过程的改进测量方法的可能改变。例如为了建立稳定和有能力的过程可能开始对一个产品的特性进行测量通过测量了解了对直接影响产品特性的关键过程控制特性。这了解意味着对产品特性信息的依靠减少了并且可能减少抽样计划(从件小时减少到件每班)同时测量的方法也可以从CMM测量变为某种计数型量具测量。最后可能发现可能只需要监测极少数的零件只要过程被维护或测量和监控这维护和工装也许就是所有必要的工作了。测量的程度是依赖着对过程理解的程度。对供方进料大部分的测量和监控最终可能会取消。经过相当长的时间后在过程的同一区域对相同的特性进行同一测量这是对测量过程缺乏学习或停滞的证据测量过程设计的选用准则在采购一个测量系统之前一个详细的测量过程的工程概念要被建立。利用上述所开发的目的为了符合设计要求各个跨功能小组将开发测量系统的计划与概念。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。重要特性的识别应以顾客的要求和子系统或零件在整个系统中的功能为基础。如果重要的尺寸早已被识别则评估测量该特性的能力例如如果一个塑料射出零件的重要特性是它的分模线对这尺寸的检查会很困难测量的变差也会很高。可用FMEA过程来解决上述类似的问题即从测量零件的能力以及量具的功能两方面来分析量具设计的风险区域(设计和过程FMEA)。这种方法同样可以用来帮助开发维护保养和校准计划。画出过程流程图以标示出零件或子系统的制造或装配过程中的关键过程步骤识别该过程每个步骤中关键的输入和输出这样有助于开发那些受过程场所影响的测量设备准则和要求。通过这样的调查可以得到测量计划及测量类型的清单。对于复杂的测量系统要作成测量过程的流程图包括被测零件或子系统的交付、测量本身以及退回零件或子系统到过程。接下来使用一些头脑风暴法来开发用于每个测量所要求的共通准则。使用因果图是一种简单的方法。参见图的范例以作为思考的开始。与测量计划有关的几个需要考虑的其它问题:●谁应加入“需求”分析中?流程图和最初的讨论将有助于关键项目的识别。●为什么要采取测量?及其如何被使用?数据是否用来控制、分类、资格验证等?测量的应用方式会改变测量系统的敏感等级。●需要什么级别的敏感度?产品规范是什么?期望的过程变差是什么?需要用量具检测的零件间的差别有多少?●需要对量具提供哪些信息(例如使用手册操作维护等)要求操作者具备哪些基本技能?谁来实施这培训?这可以作为初始控制计划参见质量控制指南DaoruIshikawa亚洲生产力组织出版●如何进行测量?是否可以进行人工测量?在移动的输送带上?离线测量?自动测量等?零件的位置和固定是否是可能的变差来源?接触或非接触测量?●测量如何被校准?是否将以其它的测量过程来比较?谁负责这校准的基准?●测量在何时何地进行?零件是否被清洁、涂油、加热等?记住数据的使用是证实对于测量过程的一般假设这比较保险因为这是在操作环境下收集的数据胜过基于错误的信息下做出决定与开发一个基于非稳健环境问题下的系统。研究不同的测量过程方法在投资到新设备之前应对目前使用的测量方法进行研究。对测量方法进行证实可以提供更可靠的操作如有可能使用有追踪记录证实的测量设备。概念和建议方案的开发和设计当进行概念和建议方案的开发和设计时参见第一章第D节后面的“测量系统开发检查表的建议要素”。在测量设备制造和测量过程的开发(方法、培训、文件化等)之中和之后

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