测量系统分析MSA手册

1內部資料嚴禁翻印測量系統分析參考手冊第三版1990年2月第一版1995年2月第一版；1998年6月第二次印刷2002年3月第三版?1990?1995?2002版權2由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司所有31測量系統分析參考手冊第三版1990年2月第一版1995年2月第一版；1998年6月第二次印刷2002年3月第三版?1990?1995?2002版權由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司所有1前言本參考手冊是在美國品質協會（ASQ）及汽車工業行動集團（AIAG）主持下，由戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方品質要求特別工作組認可的測量系統分析（MSA）工作組編寫，負責第三版的工作組成員是DavidBenham（戴姆勒克萊斯勒）、MichaelDown（通用）、PeterCvetkovski（福特），以及GregoryGruska（第三代公司）、TrippMartin（FM公司）、以及SteveStahley（SRS技術服務）。過去，克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用於保證供方產品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況，特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程式、報告格式有及技術術語進行標準化處理。因此，克萊斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫並以通過AIAG分發MSA手冊。第一版發行後，供方反應良好，並根據實際應用經驗，提出了一些修改建議，這些建議都已納入第二版和第三版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批准並承認的本手冊是QS-9000的補充參考檔。本手冊對測量系統分析進行了介紹，它並不限制與特殊生產過程或特殊商品相適應的分析方法的發展。儘管這些指南非覆蓋測量系統通常出現的情況，但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方品質品質保證（SQA）部門提出。如果不知如何與有關的SQA部門聯繫，在顧客採購部的採購員可以提供幫助。MSA工作組衷心感謝：戴姆勒克萊斯勒汽車公司副總裁TomSidlik、福特汽車公司CarlosMazzorin，以及通用汽車公司BoAndersson的指導和承諾；感謝AIAG在編寫、出版、分發手冊中提供的幫助；感謝特別工作組負責人HankGryn（戴姆勒克萊斯勒）、RussHopkins（福特）、JoeBransky（通用），JackieParkhurst（通用（作為代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 與ASQ及美國試驗與 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 協會（國際ASTM）的聯繫。編寫這本手冊以滿足汽車工業界的特殊需要。戴姆勒克萊斯勒、福特和通用汽車公司於2002後取得了本手冊的版權和所有權。如果需要，可向AIAG訂購更多的本手冊，和/或在得到AIAG的許可下，複製本手冊的部分內容，在各供方組織內使用。（AIAG聯繫電話：248-358-3570）。2002年3月2前言本參考手冊是在美國品質管制協會（ASQC）汽車部及汽車工業行動集團（AIAG）主持下，由克萊斯勒、福特和通用汽車公司供方品質要求特別工作組認可的測量系統分析（MSA）工作組編寫，負責第二版的工作組成員是RayDaugherty（克萊斯勒）、VictorLowe，Jr.(福特)、MichaelH.Down主席（通用），以及GregoryGruska（第三代公司）。過去,克萊斯勒、福特和通用汽車公司各有其用於保證供方產品一致性的指南和格式。這些指南的差異導致了對供方資源的額外要求。為了改善這種狀況，特別工作組被特許將克萊斯勒、福特和通用汽車公司所使用的參考手冊、程式、報告格式有及技術術語進行標準化處理。因此，克萊斯勒、福特和通用汽車公司同意在1990年編寫並以通過AIAG分發MSA手冊。第一版發行後，供方反應良好，並根據實際應用經驗，提出了一些修改建議，這些建議都已納入第二版。由克萊斯勒、福特和通用汽車公司批准並承認的本手冊可由供方在製造過程和滿足QS-9000要求中用來實現MSA技術。本手冊對測量系統分析進行了介紹，它並不限制與特殊生產過程或特殊商品相適應的分析方法的發展。儘管這些指南非覆蓋測量系統通常出現的情況，但可能還有一些問題沒有考慮到。這些問題應直接向顧客的供方品質品質保證（SQA）部門提出。如果不知如何與有關的SQA部門聯繫，在顧客採購部的採購員可以提供幫助。特別工作組衷心感謝：戴姆勒克萊斯勒汽車公司副總裁ThomasT．Stallkamp、福特汽車公司NormanF．Ehlers，以及通用汽車公司HaroldR．Kutner的指導和參與；感謝AIAG在編寫、出版、分發手冊中提供的幫助；感謝特別工作組負責人RussellJacobｓ（克萊斯勒）、StephenWalsh（福特）、DanReid（通用）的指導，以及ASQC給予的關心幫助。因此,這本手冊才得以編寫出來,以滿足汽車工業界的特殊需要。AIAG於1994年取得了本手冊的版權和所有權。如果需要，可向AIAG訂購更多的本手冊，和/或在得到AIAG的許可下，複製本手冊的部分內容，在各供方組織內使用。（AIAG聯繫電話：248-358-3570）。1995年2月3MSA第三版快速指南測量系統類型MSA方法章基本計量型級差，均值和極差，方差分析（ANOVA），偏倚，線三性，控制圖基本計數型信號探測，假設試驗分析四不可重複控制圖三、四（例如，破壞試驗）複雜計量型極差，均值和極差，ANOVA，偏倚，線性，控制圖三、四多重系統，量具控制圖，方差分析（ANOVA），回歸分析三、四或試驗台連續過程控制圖三其他情況替代法五其它WhitePapers可在http：//www.,aiag.org/publications/quality/msa3.html中查到注：關於GRR標準差的使用傳統上，慣例是用99%的分佈代表測量誤差的?全?分佈，由係數5.15表示（此處，σGRR乘以5.15用來表示全分佈的99%）。99.73%的範圍由係數6表示,是±3σ並代表?正態?曲線的全分佈。如果讀者選擇提高全部測量變差的覆蓋水準或分佈至99.73%,在計算中請使用係數6代替5.15。在等式完整和結果計算中瞭解使用哪個係數是關鍵的。如果在測量系統變差和公差之間進行比較，這一點特別重要。4目錄第一章通用測量系統指南1第一章一第一節2引言、目的和術語2測量資料的品質2目的3術語3術語總結4真值9第一章—第二節10測量過程10測量系統的統計特性11變差來源13測量系統變異性的影響15對決策的影響15對產品決策的影響16對過程決策的影響17新過程的接受18過程設定/控制（漏斗實驗）20第一章—第三節22測量戰略和策劃22複雜性22確定測量過程的目的22測量壽命週期23測量過程設計選擇的準則23研究不同測量過程方法24開發和設計概念以及建議24第一章—第四節25測量資源的開發25基準協調26先決條件和假設26量具來源選擇過程27詳細的工程概念27預防性維護的考慮27規範28評估報價28可交付的文件29在供應商處的資格30裝運31在顧客處的資格31文件交付31測量系統開發檢查表的建議要素335第一章—第五節376測量問題37測量系統變差的類型37定義及潛在的變差源38測量過程變差45位置變差45寬度變差49測量系統變差53注釋55第一章—第六節57測量不確定度57總則57測量的不確定度和MSA（測量系統分析）57測量的溯源性58ISO表述測量中不確定度的指南58第一章—第七節59測量問題分析59第二章測量系統評定的通用概念61第二章—第一節62引言62第二章—第二節63選擇/制定試驗程式63第二章—第三節65測量系統研究的準備65第二章—第四節68結果分析68第三章-簡單測量推薦的實踐69第三章-第一節70試驗程式示例70第三章-第二節71計量型測量系統研究-指南71確定穩定性的指南71確定偏倚的指南-獨立樣本法73確定偏倚的指南-控制圖樣本法76確定線性的指南78確定重複性和再現性的指南84極差法85均值極差法86均值圖89極差圖90鏈圖91散點圖92振盪圖93誤差圖93歸一化長條圖947均值—基準值圖95比較圖96數值的計算97資料結果的分析101方差分析法（ANOVA）103隨機化及和統計獨立性103第三章-第三節109計數型測量系統研究109風險分析法109解析法119第四章-複雜測量系統實踐126第四章-第一節127複雜的或非重複的測量系統的實踐127第四章-第二節129穩定性研究129S1：單個零件，每個迴圈單一測量129S2：n≥3個零件，每迴圈單一測量130S3：從穩定過程中大量取樣132S4：分割樣本（通用），每迴圈單一樣本133S5：試驗台133第四章-第三節135變異性研究135V1：標準GRR研究135V2：p≥2台儀器的多重讀數135V3：平分樣本（m=2）136V4：分割樣本（通用），136V5：與V1一樣用於穩定化的零件137V6：時間序列分析137V7：線性分析138V8：特性（性能）隨時間的衰變138V9—V2：同時用於多重讀數和P≥3台儀器138第五章-其他測量概念139第五章-第一節140量化過度的零件內變差的影響140第五章-第二節141均值極差法-附加處理141第五章–第三節148量具性能曲線148第五章–第四節154通過多次讀數減少變差154第五章–第五節156GRR的合併標準差法156附錄164附錄A1658方差分析概念165附錄B170GRR對能力指數Cp的影響170公式170分析170圖形分析170附錄C173d2*表173附錄D174量具R（重複性）的研究174附錄E175使用誤差修正術語替代PV計算175附錄F176P．I．S．M．O．E．A誤差模型176術語179樣表184M．S．A手冊用戶回饋過程1879表格目錄序號題目頁碼1控制原理和驅動興趣點152偏倚研究資料753偏倚研究–偏倚研究的分析764偏倚研究-偏聽偏信倚的穩定性研究分析785線性研究資料816線性研究-中間結果927量具研究（極差法）858方差（ANOVA）表1069方差分析%變差和貢獻10610ANOVA法和均值極差法的比較10711ANOVA法報告10712計數型研究資料表11113測量系統示例12714基於測量系統形式的方法12815合併標準差分析資料表16016方差分量的估算165175.15σ分佈16618方差分析(ANOVA)16719ANOVA結果清單(零件a&b)16820觀測和實際Cp的對比1729插圖目錄序號題目頁碼1長度測量溯源鏈的示例82測量系統變異性–因果圖143不同標準之間的關係404分辨力415過程分佈的分組數量(ndc)對控制和分析活動的影響426程序控制圖447測量過程變差的特性458偏倚和重複性的關係569穩定性的控制圖分析7210偏倚研究–偏倚研究長條圖7511線性研究–作圖分析8212量具重複性和再現性資料收集表8813均值圖–?層疊的?8914均值圖–?不層疊的?9015極差圖–?層疊的?9116極差圖–?不層疊的?9117零件鏈圖9218散點圖9219振盪圖9320誤差圖9421歸一化長條圖9522均值-基準值圖9623比較圖9624完整的GR&R資料收集表9925GR&R報告10026交互作用10527殘留圖10528過程舉例11029灰色區域與測量系統有聯繫11030具有Pp=Ppk=1.33的過程11631繪製在正態概率紙上的計數型量具性能曲線12432計數型量具性能曲線12533(33a&b)測量評價控制圖144&14534(34a&b)評價測量過程的控制圖法的計算146&14735無誤差的量具性能曲線15136量具性能曲線–示例15237繪製在正態概率紙上的量具性能曲線15338(38a,b&c)合成標準差研究圖形分析159,162,16339觀測的與實際的Cp(基於過程)17140觀測Cp與實際Cp(基於公差)17210致謝本手冊是集體勞動的結晶。其中下面一些人士貢獻了大量的時間和做出了很大努力。ASQ及AIAG貢獻了時間和設施，為本手冊的編寫提供了幫助。ASQ汽車部的代表GreyGruska、修訂工作組的前組長JohnKatona一直是編寫及出版本手冊的主要貢獻者。本手冊第三章的技術部分是在BarneyFlynn的指導和促進下，由雪佛萊產品品質保證部的KazemMirkhani首先調研並編寫的。計量型量具研究是依據GeneralElectric（1962SQC會刊），把這些概念擴展到計數型研究和量具性能曲線中。這些技術由BillWiechec在1978年6月進行了總結和編輯，出版了雪佛萊的?測量系統分析?一書。在後來的幾年裡，本手冊又增補了新內容。特別是Oldsmobile的SherylHansen和RayBenneR編寫了ANOVA法和置信區間的內容。八十年代，雪佛萊的LarryMarruffo和JohnLazur修改了雪佛萊手冊。JohnLazur和KazemMirkhani提出了新的測量系統章節並強化了一些概念，如穩定性、線性和方差（ANOVA）。EDS的JothiShanker為供方開發人員進一步修改工作做了準備。最新的修改包括增加零件內變差的標識與鑒定概念，馬對統計穩定性做了更全面的描述。這兩處修改由通用汽車公司統計評審委員會完成。最新的改進是：更新格式，以符合現行QS-9000檔要求；更清楚，更多的示例，使本手冊用戶使用方便；討論測量不確定度的概念，增加在原手冊編寫中沒有包括的部分或不存在的內容。這一改進還包括測量系統壽命週期以及測量分析向與常見過程分析相同發展的概念。通用公司動力傳動系統內部測量過程的一部分：策劃、使用或改進手冊，1993年4月日印刷，包括在本次修訂中。目前重新編寫的小組由通用汽車公司的MikeDown主持，該小組由戴姆勒克萊斯勒公司的DavidBenham、福特汽車公司的PeterCvetkovski、ASQ汽車部的代表GregGruska、FM公司的TrippMartin、SRS技術服務的SteveStahley。來自Minitab的YanlingZuo、ASTM國際的NeilUllman和RockValley大學技術部的GordonSkattum同樣做出了重要貢獻。AIAG為本手冊的開發貢獻了時間和設施。最後，分別代表通用、福特及克萊斯勒汽車公司的MSA工作組成員一致同意本檔內容，他們的批准簽名如下：MichaelH．DownDavid．BenhamPeterCvetkovski通用汽車公司戴姆勒克萊斯勒公司福特汽車公司11第一章通用測量系統指南1第一章－第一節引言、目的和術語引言係。測量資料的品質測量資料的使用比以前更頻繁、更廣泛。例如，現在普遍依據測量資料來決定是否調整製造過程，把測量資料或由它們計算出的一些統計量，與這一過程的統計控制限值相比較，如果比較結果表明這一過程統計失控，那麼要做某種調整，否則，這一過程就允許運行而勿須高幹呀。測量資料另一個用處是確定在兩個或更多變數之間是否存在重要關例如，可能懷疑注塑料件上的一個關鍵尺寸和注射材料的溫度有關。這種可能的關係可以通過採用所謂回歸分析的統計方法來研究，即比較關鍵尺寸的測量值和注射材料的溫度測量值探索象這類關係的研究，是戴明博士稱為分析研究的事例。通常，分析研究是增加對有關影響過程的各種原因的系統知識。各種分析研究是測量資料和最重要應用之一，因為這些分析研究最終導致更好地理解各種過程。應用以資料為基礎的方法的收益，很大程度上決定於所用測量資料的品質。如果測量資料品質低，則這種方法的收益很可能低。類似地，測量資料品質高，這一方法的收益也很可能高。為了確保應用測量資料所得到的收益大於獲得它們所花的費用，就必須把注意力集中在資料的品質上。測量資料品質由在穩定條件下運行的某一測量系統得到的多次測量結果的統計特性確定。例如，假定用在穩定條件下運行的某測量系統，得到某一特性的多次測量資料。如果這些測量資料與這一特性的材料值都很?接近?，那麼可以說這些測量資料的品質?高?，類似地，如果一些或全部測量資料?遠離?標準值，那麼可以說這些資料的品質?低?。表徵資料品質最通用的統計特性是測量系統的偏倚和方差。所謂偏倚的特性，是指數據相對基準（標準）值的位置，而所謂方差的特性，是指數據的分佈。低質量數據最通常的原因之一是資料變差太大。一組測量變差大多是由於測量系統和它的環境之間的交互作用造成的。例如，測量某容器內流體的容積，使用的測量系統可能對它周圍的環境溫度敏感，在這種情況下，資料的變差可2能由於其體積的變化或周圍溫度的變化，使得解釋這些資料很困難，因此這一測量系統是不理想的。如果交互作用產生太大的變差，那麼資料的品質可能會很低以至於資料沒有用處。例如，一個具有大量變差的測量系統，在分析製造過程中使用是不適合的，因為測量系統變差可能會掩蓋製造過程的變差。管理一個測量系統的許多工作是監視和控制變差。這就是說，應著重研究掌握環境對測量系統的影響，以使測量系統產生可接受的資料。目的本手冊的目的是為評定測量系統的品質提供指南。儘管這些指南足以用於任何測量系統，但希望它們主要用於工業界的測量系統。本手冊不打算作為所有測量系統分析的彙編。它主要關注的是對每個零件能重複讀數的測量系統。許多分析對於其它形式的測量系統也是很有用的，並且該手冊的確包含了參考意見和建議。對更複雜或不常見的情況在此沒有討論，建議諮詢有統計能力的資源。測量系統分析方法需要顧客批准，本手冊沒有覆蓋。術語不建立一套涉及通用統計特性和測量系統相關要素的術語，對測量系統分析的討論會使用權人迷惑和誤解。本節提供了本手冊中使用的這些術語。在本手冊使用以下術語：●測量定義為賦值（或數）給具體事物以表示它們之間關於特定性的關係。這個定義由Ｃ．Eisenhart（1963）首次提出。賦值程序定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。●量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經常用來特指用在車間的裝置；包括通過/不通過裝置。●測量系統：是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟體、人員、環境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程。根據定義，一個測量過程可以看成是一個製造過程，它產生數值（資料）作為輸出。這樣看待測量系統是有用的，因為這可以使用權我們運用那些早已在統計程序控制領域證明了有效性的所有概念、原理和工具。3術語總結1標準●用於比較的可接受的基準●用於接受的準則●已知數值，在表明的不確定度界限內，作為真值被接受●基準值一個標準應該是一個可操作的定義：由供應商或顧客應用時，在昨天、今天和明天都具有同樣的含義，產生同樣的結果。基本的設備●分辨力、可讀性、解析度√別名：最小的讀數的單位、測量解析度、刻度限度或探測度√由設計決定的固有特性√測量或儀器輸出的最小刻度單位√總是以測量單位報告1：10經驗法則有效解析度對於一個特定的應用，測量系統對過程變差的靈敏性√..........產生有用的測量輸出信號的最小輸入值√..................................總是以一個測量單位報告●基準值√..........................................人為規定的可接受值√......................................需要一個可操作的定義√..................................................作為真值的替代●真值√......................................................物品的實際值√..............................................未知的和不可知的4見第一章第五節術語定義和討論5位置變差●準確度√......................?接近?真值或可接受的基準值√..................ASTM包括位置和寬度誤差的影響●偏倚√..........測量的觀測平均值和基準值之間的差異√..................................測量系統的系統誤差分量●穩定性√..................................................偏倚隨時間變化..一個穩定的測量過程是關於位置的統計受控√..........................................................別名：漂移●線性√..........................整個正常操作範圍的偏倚改變..整個操作規程範圍的多個並且獨立的偏倚誤差的相互關係√..................................測量系統的系統誤差分量寬度變差●精密度2√......................重複讀數彼此之間的?接近度?√..................................測量系統的隨機誤差分量●重複性√由一位元評價人多次使用一種測量儀器，測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差√在固定和規定的測量條件下連續（短期）試驗變差√.................................通常指E．Ｖ．-設備變差√..............................儀器（量具）的能力或潛能√..........................................................系統內變差5在ASTM檔中，沒有測量系統的精密度這樣的說法；也就是說，精密度不能用單一數值表述。再現性由不同的評價人使用同一個量具，測量一個零件的一個特性時產生的測量平均值的變差。對於產品和過程條件，可能是評價人、環境（時間）或方法的誤差√..............................通常指A．Ｖ-評價人變差√..........................................系統間（條件）變差ASTME456-96包括重複性、實驗室、環境及評價人影響GRR或量具R＆Ｒ量具重複性和再現性；測量系統重複性和再現性合成的評估測量系統能力；依據使用的方法，可能包括或不包括時間影響測量系統能力..測量系統變差的長期評估（長期控制圖法）靈敏度√..............最小的輸入產生可探測出的輸出信號√..................在測量特性變化時測量系統的回應√由量具設計（解析度）、固有品質（OEM）、使用中的維修及儀器和標準的操作條件確定√..................................總是以一個測量單位報告●一致性√..................................重複性隨時間的變化程度√一個一致的測量過程是考慮到寬度（變異性）下的統計受控●均一性√..............整個正常操作範圍重複性的變化程度√......................................................重複性的一致6測量系統必須穩定和一致標準和溯源性國家測量研究院溯源性系統變差測量系統變差可以具有如下特徵：●能力√短期獲取讀數的變異性●性能...................................長期獲取讀數的變異性以總變差為基礎不確定度關於測量值的數值估計範圍，相信真值包括在此範圍內測量系統總變差的所有特性均假設系統是穩定和一致的。例如，變差分量可以包括第14頁圖2報示的各項的合成。國家標準和技術研究院（NIST）是美國的主要國家測量研究院（NMI），在美國商務部領導下提供服務。NIST以前稱為國家標準局（NBS），是美國計量學最高水平的權力機構。NIST的主要責任是提供測量服務和測量標准，幫助美國工業進行可溯源的測量，最終説明產品和服務貿易。NIST直接對許多類型的工業提供服務，但主要是那些需要最高水準準確度的產品以及與之相配的生產過程中進行精密測量的工業。世界範圍內大多數工業化國家都擁有自己的NMI和與NIST相近的機構，他們為各自國家提供高水準的計量標準或測量服務。美國NIST與其他國家的NMI機構合作，以確保在一個國家的測量與其它國家相同。這通常是通過多邊認可協議（MRAs），在NMI之間進行國際實驗室比對完成的。有一點應該注意，這些NMI的能力不同，並不是所有類型的測量是在定期的基礎上進行對比，所以存在著差異。這就是為什麼需要瞭解哪國的測量是溯源的以及是怎樣溯源的是很重要的。在商品和服務貿易中溯源性是一個重要概念。溯源到相同或相近的標準的測量比那些沒有溯源性的測量更容易被認同。這為減少重新試驗、拒收好的產品、接收壞的產品提供了幫助。溯源性在ISO計量學基本和通用國際術語（VIM）中的定7義是：?測量的特性或標準值，此標準是規定的基準，通常是國家或國際標準，通過全部規定了不確定度的不間斷的比較鏈相聯繫。?典型的測量溯源性是通過可返回到NMI的比較鏈建立的。但在工業中的許多情況下，測量溯源性可能與返回到一致同意的基準值或顧客與供應商之間?認同的標準?有聯繫。與這些?認同的標準?相關的返回到NMI溯源性可能不總是理解得很清楚，因此最終測量可溯源到滿足顧客需求是很關鍵的。隨著測量技術的發展和工業中精密測量系統的使用，在哪裡溯源以及怎樣溯源的定義是一個不斷發展的概念。國家標準鐳射干涉儀引用量具塊/比例引用標準工作標準生產量具夾量具千分尺圖1：長度測量溯源性鏈的示例NMI與不同的國家實驗室、量具供應商、精密製造公司等緊密合作，以確保他們的參考標準正確校準，並直接溯源到由NMI擁有他們的標準為他們客戶的計量、量具實驗室、校準工作、或其他私人標準提供校準和測量服務。這種連接或比較鏈最終達到廠，然後提供測量溯源性的基礎。通過這個不間斷的測量鏈又連接返回到NIST的測量稱為可溯源到NIST。並不是所有組織在其設施內都有計量或量具實驗室，需要依靠外界的商業/獨立實驗室提供溯源性的校準或測量服務。這是一種達到溯源到NIST的可接受的且適當的方法，只要商業/獨立實驗室的能力通史通過如實驗室認可等過程得到保證。8測量過程的目標是零件的?真?值，希望任何單獨真值讀數都盡可能地接近這一數值（經濟地）。遺憾的是真值永遠也不可能知道是肯定的。然而，通過使用一個基於被很好地規定了特性操作定義的?基準?值，使用較高級別解析度的測量系統的結果，且可溯源到NIST，可以使不確定度減小。因為使用基準作為真值的替代，這些術語通常互換使用。這種用法沒有介紹。9第一章—第二節測量過程3輸入為了有效地控制任何過程變差，需要瞭解：●過程應該做什麼●什麼能導致錯誤●過程在做什麼規範和工程要求規定過程應該做什麼。過程失效模式及後果分析4（PFMEA）是用來確定與潛在過程失效相關的風險，並在這些失效出現前提出糾正措施。PFMEA的結果轉移至控制計畫。通過評價過程結果或參數，可以獲得過程正在做什麼的知識。這種活動，通常稱為檢驗，是用適當的標準和測量裝置，檢查過程參數，過程中零件，已裝配的子系統，或者是已完成的成品活動。這種活動能使觀測者確定或否認過程是以穩定的方式操作並具有對顧客規定的目標而言可接受的變差這一前提。這種檢查行為本身就是過程。通用過程操作輸出需要控制測量過程決定的過程測量測量值分析3本章的部分內容經允許採用了測量系統分析-指南,由G.F.ruska和M.S.Heaphy編寫,第三代,1987,1988。參見潛在的失效模式及後果分析（FMEA）參考手冊-第3版10遺憾的是，工業界傳統上視測量和分析活動為?黑盒子?。設備是主要關注點–特性越?重要?，量具越昂貴。對儀器的有效性，與過程和環境的相容性，儀器的實用性很少有疑問。因此這些量具經常是不能被正確使用或完全不被使用。測量和分析活動是一個過程–一個測量過程。所有的程序控制管理，統計或邏輯技術均能應用。這就意味著必須首先確定顧客和他們的需要。顧客，過程所有者，希望用最小的努力做出正確的決定。管理者必須提供資源以採購對於測量過程來說是充分且必要的設備。但是採購最好的或最新的測量技術未必能保證做出正確的生產程序控制決定。設備公是測量過程的一部分，過程的所有者必須知道如何正確使用這些設備及如何分析和解釋結果。因此管理者也必須提供清楚的操作定義和標準以及培訓和支援。依次，過程的擁有者有監控和控制測量過程，以確保穩定和正確的義務，這包括全部的測量系統分析觀點–量具的研究、程式、使用者及環境，例如，正常操作條件。理想的測量系統在每次使用時，應只產生?正確?的測量系統的統計特性測量結果。每次測量結果總應該與一個標準5相一致。一個能產生理想測量結果的測量系統，應具有零方差、零偏倚和對所測的任何產品錯誤分類為零概率的統計特性。遺憾的是，具有這樣理想統計特性的測量系統幾乎不存在，因此過程管理者必須採用具有不太理想統計特性的測量系統。一個測量系統的品質經常僅用其多次測量資料的統計特性來確定。其它特性，如成本，使用的容易程度等對一個測量系統總體理想性的貢獻也很重要。但是，確定一個測量系統品質的正是其產生資料的統計特性。在某一用途中最重要的統計特性在另一種用途中不一定是最重要的。例如，對一個三座標測量機（CMM）的某些應用，最重要的統計特性是?小?的偏倚和方差。一個具有這些特性的CMM將產生與證明過的、可溯源的標準值?很近?的測量結果。從這樣一台機器上所得到的資料對分析一個製造過程可能是十分有用的。但是，不管其偏倚和方差多麼?小?，使用一台CMM機的測量系統可能不能夠用於在好的或壞的產品中的分辨接收工作，由於測量系統中其他要素帶來了其他變關差源。5有關標準問題的完整討論見《走出危機》，W．EdwardsDeming,1982,1986,P．279-281.11管理者有責任識別對資料的最終使用最重要的統計特,也有責任確保用那些特性作為選擇一個測量系統的基礎。為了完成這些，需要有關統計特性的可操作的定義，以及測量它們的可接受的方法。儘管每一個測量系統可能被要求有不同的統計特性，但有一些基本特性用於定義?好的?測量系統。它們包括：足夠的解析度和靈敏度。為了測量的目的，相對於過程變差呀規範控制限，測量的增量應該很小。通常所知的十進位或10-1法則，表明儀器的解析度應把公差（過程變差）分為十份或更多。這個規則是選擇量具期望的實際最低起點。測量系統應該是統計受控制的。6這意味著在可重複條件下，測量系統的變差只能是由於普通原因而不是特殊原因造成。這可稱為統計穩定性且最好由圖形法評價。對於產品控制，測量系統的變異性與公差相比必須小。依據特性的公差評價測量系統。對於程序控制，測量系統的變異性應該顯示有效的解析度並且與製造過程變差相比要小。根據6σ過程變差和/或來自MSA研究的總變差評價測量系統。測量系統統計特性可能隨被測項目的變化而改變。如果是這樣，則測量系統最大的（最壞）變差應小於過程變差和規範控制限兩者中的較小者。12與所有過程相似，測量系統受隨機和系統變差源影響。變差源這些變差源由普通原因和特殊原因造成。為了控制測量系統變差：識別潛在的變差源排除（可能時）或監控這些變差源標準工件(如,零件)儀器人/程式環境儘管特定的原因將依據條件，但一些典型的變差源是可以識別的。有多種不同的方法可以對這些變差源表述和分類，如因果圖、故障樹圖等，但本指南將關注的是測量系統的主要要素。這五個字母S.Ｗ.Ｉ.Ｐ.Ｅ7用來表示歸納的測量系統六個基本要素，以確保達到要求的目標。S.Ｗ.Ｉ.Ｐ.Ｅ代表標準、工件、儀器、人、程式及環境。這可以視為全部測量系統的誤差模型8。要求理解影響這六個方面的因素。由此可以控制或排除這些因素。圖2顯示了一張潛在的變差源的因果圖。由於實際的變差源影響一個特定的測量系統，它對這個系統來說是唯一的，本圖所示可作為研究測量系統變差源的一個思考的起點。7這五個首字母最初是由MaryHoskins提出的，她是一個與HonEywell、Eliwhitney計量實驗室及Bendix公司合作的計量學家。8參見附錄F替代誤差模型-P.I.S.M.O.E.A.13工件+(零件)內部相關特儀器+(量具)製造變差物質清潔度製造公差彈性變形製造彈性性質充分的資料設計確認支援特徵-夾緊隱藏的-定位幾何形狀可操作測量點穩定性的定義-測量感測器標準維護圖溯源性2熱膨脹係數標準彈性性質p.m.標準教育的幾何相容性體力的：測量系統變異性使用假設堅固性設計放大接觸幾何變形影響穩定性一致性敏感性線性均勻性重複性再現性測量系統變異性經驗--空氣流陽光培訓人照明空氣污染人工的因果圖熱膨脹可操作定義振動目視標準穩定-系統部件迴圈程式經驗照明培訓本位的和周圍的壓力態度溫度理解環境人機工廠人員14測量系統變異的影響由於測量系統可以受多種變差源的影響，因此相同零件的重複讀數也不產生相同或同樣的結果。讀數之間不相同是由於普通和特殊原因造成。不同的變差源對測量系統的影響應經過短期和長期評估。測量系統的能力是短期時間的測量系統（隨機）誤差。它是由線性能，如同過程性能，是所有變差源隨時間的影響。這是通過確定我們的過程是否統計受控（如，穩定並且一致；變差僅由普通原因造成），對準目標（無偏倚），且在預期結果的範圍有可接受的變差（量具重複性和再現性（GRR））來完成的。這為測量系統能力增加穩定性和一致性。由於測量系統的輸出值用於做出關於產品和過程的決定，所有變差源的累積影響通常為測量系統誤差，或有時稱為?誤差?。測量了一個零件後可採取的活動之一是確定零件的狀態。對決策的影響在歷史上，它應該確定零件是否可接受（在公差內）或不可接受（在公差外）。另外一種通常作法是把零件進行規定的分類（如，活塞尺寸）。在下面的討論中，作為例子，使用兩種分類條件：在差外（?壞?）和在公差內（?好?）。對其他分類活動沒有限制討論應用。進上步的分類可能是可返工的、可挽救的或報廢的。在產品控制原理下，這樣的分類活動是測量零件的主要原因。但是，在程序控制原理下，興趣的焦點是零件變差是由過程中的普通原因還是特殊原因造成的。表1：控制原理和驅動興趣點控制原理驅動興趣點1產品控制零件是否在明確的目錄之內？2程序控制過程是否穩定和可接受？15下一節討論測量誤差在產品決策上的影響。後面的章節討論測量誤差對過程決定的影響。為了更好地理解測量系統誤差對產品決策的影響，要考慮單個零件重複讀數所有變差由量具的重複性和再現性影響。那對產品決策的影響就是測量過程是統計受控的並且是零偏倚。不論上面測量的零件分佈與規範控制限是否有交叉，有時也會做出錯誤的決定。例如，一個好的零件有時會被判為?壞?的（I型錯誤，生產者風險或誤發警報），如果：一個壞的零件有時會被判為?好?的（II型錯誤，消費者風險或漏發警報），如果：一個壞的零件有時會被判為?好?的（II型錯誤，消費者風險或漏發警報），如果：相對公差，對零件做出錯誤決定的潛在因素只在測量系統誤差與公差交叉時存在。下麵給出三個區分的區域下限上限IIIIIIIII目標16此處，壞零件總是稱為壞的可能做出潛在的錯誤決定好零件總是稱為好的對於產品狀況，目標是最大限度地做出正確決定，有兩種選擇：1)改進生產過程：減少過程的變差，沒有零件產生在II區域。2)改進測量系統：減少測量系統誤差從而減小II區域的面積，因此生產的所有零件將在III區域，這樣就可最小限度地降低做出錯誤決定的風險。上述討論假定測量過程是統計受控並且是對準目標。如果有一種假定被違反，那麼通過任何觀測值做出正確決策的把握就不大。對於程序控制，需要確定以下要求：對過程決策的影響●統計控制●對準目標●可接受的變異性在前一節中已作了解釋，測量誤差可引起對產品產生不正確的決策。對過程決策的影響如下：●把普通原因報告為特殊原因●把特殊原因報告為普通原因測量系統變異性可能影響過程的穩定性、目標以及變差的決定。實際和觀測的過程變差之間的基本關係是：σ2obs=σ2actual+σ2msa此處，2obs2actual2msa觀測過程方差實際過程方差測量系統方差能力指數9Cp定義為17容差Cp=6σ這可以用上面的等式替代而得到觀測過程和實際過程指數之間的關係：Cp）2obs=（Cp）2actua+（Cp）2msa*假定測量系統統計受控而且對準目標，實際過程Cp可以與觀測Cp10用圖形法比較。因此，觀測的過程能力是實際過程能力加上測量過程造成的變差的合成。為了達到規定的過程能力目標需要變差因數分解。例如，如果測量系統Cp指數是2，為了計算的（觀測）指數為1.33,實際過程需要Cp大於或等於1.79。如果測量系統Cp本身是1.33，最終結果也要求是1.33，那麼過程必須完全沒有變差-這顯然是一個不可能的條件。當有一個新過程，如機加工、製造、衝壓、材料處理、熱新過程的接受處理，或採購總成時，作為採購活動的一部分，經常要完成一系列步驟。這通常包括在供應商處對設備的研究以及隨後在顧客處對設備的研究。如果在任何一方使用的測量系統與正常情況下使用的測量系統不一致，那麼就會發生混亂。最通常的情況包括使用不同的儀器，在供應商一方使用的比生產用的（量具）解析度高。例如，在採購時用一具三座標測量機測量零件，但在生產中用一個高度量具。在採購時用電子天平或實驗室機械天平測量（稱重），但在生產中用簡單的機械天平。在採購時使用的（高等級）測量系統的GRR為10%且實際過程Cp為2.0的情況下，在採購時觀測過程11Cp將為1.96。9此處討論使用Cp，結果也支援性能指數Pp。附錄B-公式和圖表。11對這個問題的討論，假設沒有樣件的變差。事實上1.96是一個期望值，實際的結果會在其周圍變化。*譯者注：該公式為原文的，估計有誤。18這一過程是在生產中用生產量具研究時，將會觀測到更大的變差（如，較小的Cp）。例如，如果生產量具的GRR為30%且實際過程Cp仍是2.0，那麼觀測的過程Cp為1.71。最壞的假想情況是如果生產用量具不具備資格卻被使用了。如果測量系統的GRR實際為60%（但不知到這個事實），那麼觀測的Cp將是1.20。觀測Cp1.96與1.20之間的差異是由於不同的測量系統造成的。沒有這個知識，就可能會白花費努力來看發生什麼錯誤。19過程作業準備／控制（漏斗試驗）系通常生產操作是在一天的開始時使用單個零件來檢驗過程是否對準目標。如果測量的零件在目標外，就調整過程。然後，在一些情況下測量另一具零件並且可能再次調整過程。戴明博士把這種類型的測量和做決策稱為干預。有一具零件的精密金屬塗層的重量控制目標為5.00克的情況。假設從用於確定重量的天平得到的結果在±0.20克變化，但由於從來沒有進行測量系統分析，所以對這一點不瞭解。操作指導書要求操作者以一個析件為基礎在作業準備時及每小時對重量進行驗證。如果重量在此期間超過4.90-5.10克，操作者再次設定過程。作業準備時，假設過程運行為4.95克，但由於測量誤差操作者觀測為4.85克。根據指導書操作者試圖向上調整過程0.15克.為了對準目標,現在過程運行為5.10克,因此允許過程運行。過程的過度調整會增加變差並會持續影響。這是戴明博士用於描述干預影響的漏斗試驗的一個示例。測量誤差只是把這些問題複雜化。漏稅鬥試驗的四項規則是：規則1：除非過程不穩定，否則不作調整或不採取行動。規則2：在上次進行測量的相反方向以等量調整過程。規則3：對準目標重新設定過程。然後在目標的相反方向以等量調整過程。規則4：調整過程至上次測量點。精密金屬塗層過程的作業準備指導書是規則3的示例。規則2、3和4增加了更多的變差。規則1是產生最小變差的最佳選擇其它漏斗試驗的示例是：●基於任意限制的量具重新校準-－如，限制沒有反映測量統的變異性。（規則3）在沒有任何更改的指示或歷史的記錄（特殊原因）情況下，使用任意數值重新控制程序控制測量系統。（規則3）以上次生產的零件為基礎自動補償調整過程。（規則2）在職培訓方面，工人A培訓工人B，後來工人B又培訓Ｃ⋯20沒有標準培訓材料。類似於?郵局?遊戲。（規則４）●測量零件，發現在目標之外，但畫在控制圖表上過程顯示穩定－因此，沒有採取行動。（規則１）12W．EdwardsDeming,《走出危機》麻省理工學院，198221第一章－第三節測量戰略和策劃在設計和採購測量儀器或系統之前策劃是關鍵的。在策劃引言階段做出的許多決定可以影響測量設備的方向和選擇。目的是什麼？測量結果如何使用？策劃階段將確定過程並對如何很好地運行測量過程並能減少將來可能出現的問題和測量誤差有重要的影響有些情況下，由於被子測量零件包括的風險或因為測量裝置的成本和複雜性，（OEM）顧客可能使用APQP過程和小組決定供應商的測量戰略。並不是所有產品和過程特性都需要測量系統，而是哪些產品和過程的研究屬於詳細檢查這種類型。簡單的標準測量工具如千分尺、卡尺可能不需要這樣濃度的戰略和計畫。一個基本的經驗準則是被測量的零件或子系統的特性是否已在控制計劃中識別或該特性在確定產品或過程是否可接受時是重要的。另外的指南是對特定尺寸賦予的公差水準。常識是任何情況下的指導。複雜性測量系統的類型、複雜性和目的可以推動不同水準的項目管理、戰略的策劃、測量系統分析或其他測量選擇、評價和控制的特殊考慮。簡單的測量工具和裝置（例如，天平、卷尺、固定限制或計數型量具）可能不要複雜或關鍵的測量系統（例如，標準或基準，CMM，試驗台，自動線上測量，等）要求的管理的水準、計畫或分析。根據給定的產品或過程條件，任何測量系統可能需要或多或少的戰略策劃和檢查。做出適當水平的決策將留給由測量過程和顧客委派的APQP小組。以下許多活動包括的或實施的實際程度應由特別的測量系統推動，並且考慮量具控制和校準系統的支援，以及對過程的深刻及常識。第一步是確定測量的目的和如何利用測量。在測量過程開確定測量過程的發的早期組織橫向協調小組完成這項任務很關鍵。與審核、過目的程式控制制、產品和過程開發及?測量壽命週期?的分析相關的事宜要特殊考慮。22測量壽命週期概念表達當一個人研究和改進過程時，測量測量壽命週期方法會隨著時間改變的信心。例如，測量可能開始於一個產品特性以確立過程的穩定性和能力。這可以對直接影響零件特性的關鍵程序控制特性有一個很好的瞭解。對零件特性的資訊依靠減少，抽樣計畫的減少意味著這種理解（每小時5件至每班1件）。同樣，測量方法可以從CMM測量變為計數型測量的某些形式。最終發現可能要求對很少的零件進行監控，只要過程被維護或者是進行測量和監控維護與加工，就是需要的全部。測量水準依賴對過程理解的水準。大多數的測量和監控可能最終在進貨材料供應商結束。相同的測量，針對相同的特性，在過程的相同領域，經過很長時間，是缺少研究或者是一個停滯的測量過程的證據。在採購測量系統之前，應制定測量過程的詳細工程概念。測量過程設計利用上述研究的目的，橫向協調小組中將通過設計制定測量系統選擇的準則的計畫和概念。下面是一些指南：小組需要評價子系統或零件的設計並識別重要特性。這些是以顧客要求和子系統或零件對整個系統的功能性為基礎的。如果重要的尺寸已經識別，評估測量這些特性的能力。例如，如果塑膠注射模具成型零件的重要特性在模具分型線，尺寸的檢查會很難並且測量變差會比較高。與這些相近的獲得資訊方法是利用潛在失效模式分析（FMEA）過程對量具設計風險區域進行分析，從對零件的測量能力到功能量具（設計和過程FMEA）。這有助於維護和校準計劃的制定。制定流程圖來顯示零件總成或子系統的製造關鍵過程步驟。在過程的每一步確定關鍵的輸入和輸出。這將對在過程位置受影響的測量儀器的標準和要求的制定有幫助。測量計畫、測量類型清單都出自這一研究。13對於複雜的測量系統，流程圖由測量過程組成。包括被測量的零件或子系統的交付、測量本身和返回到過程的零件或子系統。下一個方法是在團隊進行頭腦風暴，為每個測量制定要求的通用準則。一個簡單的方法是使用因果圖。14參見圖2的示例作為思考的開始。23與測量策劃相關要考慮的幾個附加問題：●誰應該包括在?需要?分析中？流程圖和最初的討論將有助于確定關鍵人員。●為什麼進行測量並且如何使用？資料用於控制、分類、資格判定嗎？將使用的測量方式可以改變測量系統的靈敏度水準。●要求的靈敏度水準是什麼？產品規範是什麼？期望的過程變異是什麼？需要量具檢測的零件間的差異是怎樣的？●量具所提供的資訊類型是什麼（例如，手冊-操作維護等），要求的操作員的基本技能是什麼？誰進行培訓？●測量怎樣進行？手動，在傳送帶上，線下的，自動的，等等？零件定位和固定可能是變差源？接觸或不接觸？●測量怎樣校準？與其它測量過程比較嗎？誰將對校準標準負責？●何時、何地進行測量？零件是乾淨的，有油，熱的？記住用資料來證實測量過程的一般假設，比起以錯誤資訊和對外界問題不健全的系統為基礎做決策更好，安全且能在外界收集資料。在購買新設備之前應研究當前的測量方法。已經證實的測研究不同測量過程方法量方法可以提供更可靠的操作。如可能，使用已有證實追溯記錄的測量設備。開發和設計概念語彙參見第一章第四節?測量系統開發建開發和設計概念及建議議部分的檢查表?在測量設備製造過程和製造以後以及測量過程（方法、培訓、檔化等）開發過程和開發以後，應進行試驗研究和資料收集。這些研究和資料將用於瞭解這一測量過程，以便對這一過程和將來的過程進行改進。這可以作為初始控制計畫參見品質控制指南，DaoruIshikawa，亞洲生產力組織出版，198624第一章－第四節測量資源開發本節闡述了測量過程壽命的報價／採購的時間框架。已構引言成了關於制定測量過程報價檔包過程，獲得檔包的反應、項目的判定、完成最終設計、開發測量過程，以及與建立的生產過程相結合的測量過程的完整的討論。強烈建議在沒有完全閱讀和測量過程理解對測量過程的討論的情況下不要使用本章。為了從測量過程獲得最大的利益，用作為具有輸入和輸出的過程15研究並表述輸入輸出它。本章是由集體智慧編寫的。它不是買方或採購代表的職業描述。這裡所描述的活動要求團隊成功地克服困難並且在產品質量先期策劃（APQP）組的總體框架下管理。這樣可以在不同的團隊功能之間形成良好Z的相互作用于-來自于策劃過程的概念在量具供應商最後設計到達前可能會被修改，以滿足測量系統要求。通常，?採購?過程是在一個已知的專案下，由顧客和供應商之間的正式交流開始的。坦率的交流對專案成功至關重要，因為在這一階段將進行對未來有效的顧客/供應商關係報價要求RFQ），供應商滿足這一意向（報價）的建議的正式說明開始的。顧客和供應商應完全理解專案要求，什麼是可交付的方法，以此雙方都可以成功。理解來自雙方之間準確及時的交流。一量雙方對未來專案的概念達成一致並且顧客和供應商的關係已經確立，可以開始著手進行詳細設計、測量系統的製造及開發活動。在這時顧客和供應商之間的交流特別重要。由於對要進行的概念批准可能有幾種水準需進行，有可能的環境變化及團隊成員變化的潛在因素，測量過程項目可能會搖擺甚至失敗。如果保持經常、詳細的交流及在顧客和供應商之間有檔記錄