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第 i 章。

通用測量系統指南。

第一節。引言﹑目的和術語。

引言。測量數据的使用比以前更頻繁﹑更廣泛﹒例如﹐是否調整制造過程現在普遍依据測量數据來決定﹒把測量數据或由它們計算出的一些統計量﹐与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在統計控制之外﹐那么要做某种調整﹐否則﹐這一過程就允許運行而勿須調整﹒

應用以數据為基礎的方法的益處﹐很大程度上決定于所用測量數据的質量﹒如果測量數据質量低﹐則這种方法的益處很可能低﹐ 類似地﹐如果測量數据質量高﹐這一方法的益處也很可能高﹒

為了确保應用測量數据所得到的益處大于獲得它們所花的費用﹐就必須把注意力集中在數据的質量上﹒

測量數据的質量。

測量數据質量与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有關﹒

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結果﹒如果這些測量數据与這一特性的標准值都很 “接近”﹐那么可以說這些測量數据的質量 “高”﹐類似地﹐如果一些或全部測量結果 “遠离”標准值﹐那么可以說這些數据的質量 “低”﹒

如果數据的質量是不可接受的﹐則必須改進﹐通常是通過改進測量系統來完成﹐而不是改進數据本身﹒

測量過程。在本手冊中﹐術語 “測量” 定義為 “賦值給具体事物以表示它們之間關于特殊特性的關系”.這個定義由c﹒eisenhart (1963)首次給出﹒

賦值過程定義為測量過程﹐而賦予的值定義為測量值﹒

從這些定義得出﹐應將一种測量過程看成一個制造過程﹐它產生數字(數据)作為輸出﹒這樣看待測量系統是有用的﹒因為它們允許我們接受那些早已表明它們在統計過程控制領域用途的所有概念﹑原理和工具﹒

目的。本手冊的目的是介紹選擇各种方法來評定測量系統質量的指南﹒盡管這些指南足以通用于任何測量系統﹐但它們主要用于工業界的測量系統﹒本手冊不打算作為所有測量系統分析的概要﹐它主要的焦點是對每個零件能重复讀數的測量系統﹒許多分析對于其它形式的測量系統也是很有用的﹐并且該手冊的确包含了參考意見和建議﹒盡管如此﹐如果你有這樣的系統﹐還是建議你從适宜的統計資源中尋求幫助﹒

術語。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﹔包括用來測量合格／不合格的裝置﹒

第二節。測量系統的統計特性。

理想的測量系統在每次使用時﹐應只產生 “正确”的測量結果﹒每次測量結果總應該与一個標准值(見戴明﹐1986,281頁)相符﹒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﹒

應認識到﹐在某一用途中最重要的統計特性在另一种用途中不一定是最重要的特性﹒例如﹐對一個座標測量机(cmm)的一些應用﹐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將產生与証明過的標准值 “很近”的測量結果﹐該標准值能追溯到國家標准和技術局(nist).從這樣一台儀器所得到的數据對分析一個制造過程可能是十分有用的﹒

但是﹐不管其偏倚和方差可能如此 “小”﹐在某些常用條件下﹐同一台cmm机由于其錯誤分類比率太高而不能在好產品和環境產品間做可接受的分辨工作﹒因此﹐在那些常用條件下﹐該cmm机對分析制造過程是可接受的﹐与些同時對做最后項目檢查是不可接受的﹒

管理階層有責任識別對數据最終使用最重要的統計特性﹒管理階層也有責任确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，需要有關統計特性可操作的定義﹐以及測量它們的可接受的方法﹒

盡管每一個測量系統可能需要有不同的統計特性﹐但有一些特性是所有測量系統必須共有的﹐它們包括﹕

1）測量系統必須處于統計控制中﹐這意味著測量系統中的變差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的﹒這可稱為統計穩定性﹐在第二章的第1節和第2節進行更詳細的討論﹔

2）測量系統的變异必須比制造過程的變异小﹔

3）變异應小于公差帶﹔

4）測量精度應高于過程變异和公差帶兩者中精度較高者﹐一般來說﹐測量精度是過程變异和公差帶兩者中精度較高的十分之一﹔

5）測量系統統計特性可能隨被測項目的改變而變化﹒若真的如此，則測量系統最大的(最坏)變差應小于過程變差和公差帶兩者中的較小者﹒

第三節。標准。

背景。國家標准和技術局(nist)在美國是主要的標准机构﹒作為美國商務部的一部分﹐nist起著儲備大多數國家理化測量標准的作用﹐以前稱為國家標准局(nbs)的nist協調与其它國家的測量標准﹐并編寫和分發測量及標定程序﹒

nist 的主要服務之一是測量從它的標准傳遞到其它測量系統﹒用來傳遞測量的程序稱為 “校准”程序﹒其旨意是使其它測量系統与nist產生的測量結果相一致﹒傳遞過程通常包括一個傳遞等級体系﹒其中的每一等級依賴于自己的標准系統﹒

在整個等級制中最高級標准為國家標准﹐這個國家標准通常為nist所擁有﹐但是在某些情況下﹐可能由象los alamos 科學試驗室這樣的某些其它机构代表nist掌握﹒測量結果從國家標准傳遞到下一級標准﹐稱之為第一級標准﹒

通過應用連接標准等級体系的适當校准程序﹐可返回到nist的測量標准﹐稱為可溯源至nist﹒追溯性的另外一個定義為國防部使用的 “通過一個不間斷的比較鏈把單個測量結果与國家標准或國家接受的測量系統相聯系的能力”(美國國防部﹐軍標45662)

一個机构沒有自己的計量部門時就可以選擇利用外面机构的設備﹐這种机构稱為 “校准試驗室”﹒

標准的使用。

可溯源標准的使用特別有助于減少有時生產者和顧客之間的測量結果不一致時而產生的矛盾﹒

第四節。通用指南。

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