测量系统分析
王浩宇
hwang72@ford.com 023-67132755
一．引言
为什么要做测量系统分析？
One of the 8 quality management rule is: Fact-driven methodology 质量管理的八大原则之一：基于事实的决策方法。
The heart and soul of Six Sigma is that it is a data-driven methodology. 6-sigma的核心与灵魂便是数据驱动的方法
数据来源于测量系统；遗憾的是：在现实中，几乎不存在一个测量系统只产生“正确”的测量结果，并且每次测量的结果都与“标准”100%一致。（即测量系统具有零方差，零偏移和对所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。）所以，管理者必须采用具有“不太理想”统计特性的测量系统；在这样的前提下，我们则必须对测量系统的变差做到“心中有数”，且确保其在一个可接受的范围内。
无论何时测量任何物体，所观测到的变差都可以分为以下几个部分：
任何测量系统都存在误差，如果你不知道你所观测到的变差有多少是由测量系统贡献的，那么你将无法做出一个令人信服的决定。
测量系统的简单分类
? 根据统一被测对象的同一测量特性是否可以重复测量可分为:
? 简单测量系统
? 复杂测量系统（破坏性测量）
? 根据测量系统的用途可分为:
? 用于产品控制的测量系统(判定产品是否合格)
? 用于过程控制的测量系统(收集数据用于监控预测过程趋势)
对产品控制决策的影响
2类错误:拒真、授假
对过程控制决策的影响
3类错误:
- 将普通原因判为特殊原因 - 将特殊原因判为普通原因 - 过低估计过程能力
二.概念&术语
测量系统分析组成部分
误差的来源：The error can be partitioned into specific sources:
? 准确性Accuracy (位置变差)
分辨率Resolution
稳定性:随着时间推移的准确性描述Stability - accuracy over time
线性:在整个量程范围内准确性描述Linearity- accuracy of the measurement range 偏倚: 测量值与真值之间的差距Bias – Off-set from true value C
稳定的偏移Constant Bias
变化的偏移，这种情况多发生在电子设备上，设定不同，偏倚量不同。
Variable Bias – typically seen with electronic equipment, amount of Bias changes with setting levels
? 精密性Precision
重复性- 操作者或设备自身
Repeatability - within an operator or piece of equipment 再现性– 操作着与操作者或者量具与量具之间的 Reproducibility - operator to operator or attribute gage to attribute gage GRR
准确度和精密度Accuracy and Precision
准确度：接近真值或可接受的基准值; 精密度：重复读数彼此之间的“接近度”
分辨率/ 分辨力Resolution/Discrimination
探测最小显著变化的能力
度量单位太大会掩盖被测零件的变差。
准则：“1：10经验法则”Guideline: “10 to 1 rule of thumb”
在测量系统中应为1/10的产品公差或过程变差。例如，如果被测长度相差约1mm以内，则测量系统的分辨率至少应为 0.1mm。
有效分辨率
考虑整个测量系统变差时的数据分级大小ndc(在97%置信水平)=1.41(PV/GRR)
偏倚Bias
偏倚：测量值与真值之间的差距；偏倚势在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达
标定可以减小和控制偏倚量处于一个可接受的范围。偏倚是不可能完全避免的，因为测量设备的材料的磨损。
线性Linearity
线性是指测量系统与其操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说，线性代表操作范围内多个和独立的偏移误差值的相关性
稳定性Stability
稳定性是指测量误差随时间变化的统计量。
环境条件诸如洁净度，噪声，震动，光源条件，化学环境，磨损情况等因素都会导致测量系统不稳定。理想状况下，检具可以通过良好的维护而达到高稳定性的表现，但稳定性的问题是不可能被消除的。检具的稳定性研究是标定工作的首要任务。
通常，可以用控制图的方式来追踪测量系统随时间推移的稳定性表现。
重复性Repeatability
在相同条件下，重复测量同一对象产生的变差
? Same 相同的:
a) Operator 作业者 b) Set-up 设置
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