标题：测量系统分析
概述
基本内容从测量的定义可以看出，除了具体事物外，参于测量过程还应有量具、使用量具的合格操作者和规定的操作程序，以及一些必要的设备和软件，再把它们组合起来完成赋值的功能，获得测量数据。这样的测量过程可以看  作为一个数据制造过程，它产生的数据就是该过程的输出。这样的测量过程又称为测量系统。它的完整叙述是：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、夹具、软件、人员、环境和假设的集合，用来获得测量结果的整个过程称为测量过程或测量系统。 
众所周知，在影响产品质量特征值变异的六个基本质量因素(人、机器、材料、操作方法、测量和环境)中，测量是其中之一。与其它五种基本质量因素所不同的是，测量因素对工序质量特征值的影响独立于五种基本质量因素综合作用的工序加工过程，这就使得单独对测量系统的研究成为可能。而正确的测量，永远是质量改进的第一步。如果没有科学的测量系统评价方法，缺少对测量系统的有效控制，质量改进就失去了基本的前提。为此，进行测量系统分析就成了企业实现连续质量改进的必经之路。 
近年来，测量系统分析已逐渐成为企业质量改进中的一项重要工作，企业界和学术界都对测量系统分析给予了足够的重视。测量系统分析也已成为美国三大汽车公司质量体系QS9000的要素之一，是6σ质量计划的一项重要内容。目前，以通用电气(GE)为代表的6σ连续质量改进计划模式即为：确认(Define)、测量(Measure)、分析(Analyze)、改进(Improve)和控制(Control)，简称DMAIC。 
从统计质量管理的角度来看，测量系统分析实质上属于变异分析的范畴，即分析测量系统所带来的变异相对于工序过程总变异的大小，以确保工序过程的主要变异源于工序过程本身，而非测量系统，并且测量系统能力可以满足工序要求。测量系统分析，针对的是整个测量系统的稳定性和准确性，它需要分析测量系统的位置变差、宽度变差。在位置变差中包括测量系统的偏倚、稳定性和线性。在宽度变差中包括测量系统的重复性、再现性。 
测量系统可分为“计数型”及“计量型”测量系统两类。测量后能够给出具体的测量数值的为计量型测量系统；只能定性地给出测量结果的为计数型测量系统。“计量型”测量系统分析通常包括偏倚(Bias)、稳定性(Stability)、线性(Linearity)、以及重复性和再现性(Repeatability&Reproducibility，简称R&R)。在测量系统分析的实际运作中可同时进行，亦可选项进行，根据具体使用情况确定。 
“计数型”测量系统分析通常利用假设检验分析法来进行判定。
测量系统分析，是指用统计学的方法来了解测量系统中的各个波动源，以及他们对测量结果的影响，最后给出本测量系统是否合符使用要求的明确判断。
测量系统必须具有良好的准确性和精确性。他们通常由偏倚和波动等统计指标来表征。
偏倚用来表示多次测量结果的平均值与被测质量特性基准值（真值）之差，其中基准值可通过更高级别的测量设备进行若干次测量取其平均值来确定。
波动是表示在相同的条件下进行多次重复测量结果分布的分散程度，常用测量结果的标准差σms或过程波动PV表示。这里的测量过程波动是指99%的测量结果所占区间的长度。通常测量结果服从正态分布N（u，σ^2），99%的测量结果所占区间的长度为5.15σ。测量系统分析的目的·确定所使用的数据是否可靠:
·评估新的测量仪器
·将两种不同的测量方法进行比较
·对可能存在问题的测量方法进行评估
·确定并解决测量系统误差问题[1]
测量系统的组成
量具任何用来获得测量结果的装置。测量系统量具 ( equipment )
测量人员 ( operator )
被测量工件 ( parts )
程序、方法 ( procedure, methods )
上述几点的交互作用理想的测量系统理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统，应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。测量系统分析注意事项量具和测试设备是否能够被正确使用，很大程度上决定了SPC数据的精准性。为了保证结果的正确性和整个系统性能的最优化，需要对设备进行评估。当然，设备评估不只是在实验室里，而且也要在生产环境中进行。那么，如何做好测量系统分析？量具可重复性&可再现性研究报告(3张)
1. 独立数据库——完全与ODBC兼容，并可在任何ODBC数据库下正常运行。
2. 简易的数据录入界面——易于操作员使用并学习。
3. 多量具、特性及计算栏——在一个分析中进行多个研究，并得出更为广泛和有意义的结果。
4. 多样化报告与控制图分析——为每个量具研究提供五个单独的报告及控制图分析，并可为不同管理层量身定制报告。
包含：
Gage R&R 控制图
Gage R&R 汇总报告
Gage R&R 总容差报告
Gage R&R 总变差报告[2]

测量系统所应具有的统计特性
1.测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的。这可称为统计稳定性。 
2.测量系统的变差必须比制造过程的变差小。 
3.变差应小于公差带。 
4.测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一。 
5.测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。若真的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。
测量系统分析的标准
1.国家标准; 
2.第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等); 
3.第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准); 
4.工作标准(从第二级标准传递到工作标准)。
测量系统分析的指标
1.量具重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，在尽可能短的时间内多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的变差。 
2.量具再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。 
3.稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。 
4.偏倚:指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即测量结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”。 
5.线性：指测量系统在预期的工作范围内偏倚值的变化。
测量系统分析时机
1）.新生产之产品PV有不同时; 
2）.新仪器，EV有不同时; 
3）.新操作人员，AV有不同时; 
4）.易损耗之仪器必须注意其分析频率。1.R&R之分析决定研究主要变差形态的对象。 
使用"全距及平均数"或"变差数分析"方法对量具进行分析。 
于制程中随机抽取被测定材料需属统一制程。 
选2-3位操作员在不知情的状况下使用校验合格的量具分别对10个零件进行测量, 测试人员将操作员所读数据进行记录, 研究其重复性及再现性(作业员应熟悉并了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影响系统的可靠度)同时评估量具对不同操作员熟练度。 
针对重要特性(尤指是有特殊符号指定者)所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/10, (即其最小刻度应能读到1/10过程变差或规格公差较小者; 如: 过程中所需量具读数的精确度是0.01m/m, 则测量应选择精确度为0.001m/m), 以避免量具的鉴别力不足，一般之特性者所使用量具的精确度应是被测量物品公差的1/5。 
试验完后, 测试人员将量具的重复性及再现性数据进行计算如附件一(R&R数据表), 附件二(R&R分析报告), 依公式计算并作成-R管制图或直接用表计算即可。2.结果分析1)当重复性(EV)变差值大于再现性(AV)时: 
量具的结构需在设计增强。 
量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加以改善。 
量具应加以保养。 
2)当再现性(AV)变差值大于重复性(EV)时: 
作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加强教育, 作业标准应再明确订定或修订。 
可能需要某些夹具协助操作员, 使其更具一致性的使用量具。 
量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须再做测量系统分析, 并作记录。
进行测量系统分析的基本要求
(1)量具拟执行测量系统分析的量具必须经过计量确认合格，同时其分辨力应至少能直 
接读取被测特性预期变差的1/10。(2)评价人执行测量作业的人员，均应经过必要的量具使用、维护训练，不至于出现因人 
员操作问题所造成的测量误差。(3)编制测量系统分析计划在计划中明确所要进行分析的量具以及评价人、开始日期和预计完成日期等。(4)测量过程为盲测最大可能地减少评价人在测量过程中的主观影响。
进行测量系统分析的步骤
1.第一阶段验证测量系统是否满足其设计规范要求。主要有两个目的： 
(1)确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。 
(2)发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。 2.第二阶段(1)目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。 
(2)常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。