淺談計量型測量系統分析

石愛厚 馬國棟

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1概述

數據是通過測量得到的，數據的準確性取決于可靠的測量系統，正確執行測量系統分析是有效利用數據的基礎，本文主要論述了計量型測量系統分析方法。

2計量型測量系統變差：計量型測量系統變差包括穩定性、偏倚、線性、重復性和再現性。測量系統分析就是對每項變差進行分析，確定其是否可以接受。

3計量型測量系統分析時機：執行SPC前；新測具、新測量人員；環境發生明顯變化；定期分析；測具進行重大維護后。

4計量型測量系統分析實施

本文主要討論重復性和再現性分析，即GageR&R分析，對其它特性，各公司的計量部門應進行保證。

4.1 分析前提條件：a)測量設備的分辨率應為所測特性公差的1/10或更好；b）測量設備的穩定性、偏倚和線性符合要求；c）建立了測量過程操作說明，規定如何測量和記錄；d）具有能進行測量系統分析的人員。

4.2 分析前期策劃：通常選擇10個零件、3名測量人員、分別測量3次。選擇的零件應能代表整個加工過程變差，即包括中差和極限狀態的零件，測量人員應來自不同的班次和團隊并經常執行測量工作；利用Minitab軟件的“創建量具R&R研究工作表”功能產生隨機化數據收集表。

4.3 零件測量和數據記錄：保證測量采用同樣的方法并對同一位置按數據收集表順序進行盲測，對于數顯測具應讀取到結果的最后一位小數，對于模擬測具應估讀到最小刻度的1/2。記錄測量結果，并記錄異常情況。

4.4 結果產生：利用Minitab軟件的“量具研究”功能，對測量系統的重復性和再現性進行分析。Minitab會輸出數據和圖形結果。

4.5 接受準則：一般接受準則為：a)如%公差的結果小于10%說明是理想的測量系統；結果在10%-30%之間時，需要依據所測特性重要程度、量具成本和維修費用來判斷該測量系統是否可以接受；結果大于30%表明測量系統不可接受；b)可區分類別數大于等于5時測量系統可以接受；可區分類別數小于5時，測量系統不可接受。

圖1

圖2

圖3

圖4

4.6 圖形分析和改進：根據圖形結果可以大體確定影響測量系統結果的主要因素。圖1的柱形高度表明變異貢獻大小。如果零件間的柱形很高，表明大部分變異是由于零件間的差異所致，這是理想情況；如果重復性的柱形很高，表明測量人員每次的測量結果不一致；如果再現性的柱形很高，表明不同測量人員的測量結果不一致，通過分析該圖形可以幫助我們確定變異的主要來源。圖2表明測量人員前后測量的差異大小。可見測量人員B的前后測量值差異很大，需要調查為什么測量人員B在測量部件2和8時測量差異較大。圖3表明測量部件的均值狀態。應保證超過50%的點落在控制限之外，表明變異主要是由于部件間的差異所致,如果大部分點落在控制限之內，表明測量系統不能對零件進行區分，即測量系統造成的變異掩蓋了過程波動，說明選擇的零件沒有代表性或測量系統不合適。同時，該圖形理想的狀態是三名測量人員的結果圖形一致，如果圖形不一致，表明不同測量人員的測量方式不同，需要進行調查。圖4將所測零件的全部測量結果用○表示，并將計算的均值用+表示，如果測量結果差異較大，圖形散布較大，如果測量結果一致性較好，圖形散布較小，如圖，零件2、4、8、10的測量結果散布較大，需要調查原因。

結語

上述僅是常用的計量型測量系統分析方法，此外還有極差法，測量過程能力指數法等，在零件數量不能滿足要求時可考慮使用這些方法。

［1]Chrysler,Ford,GM.測量系統分析參考手冊[M].2002.