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测量系统分析(MSA)第四版 MSA手册第四版测量系统分析参考手册第四版刖S本参考手册是在汽车工业行动集团的赞助下，由克莱斯勒集团公司、福特汽车公司和通用汽 车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析（MSA）工作小组编写。负责第四版 的工作小组成员是Mic ha el Do wn（通用汽车公司）、Fr ed er ic k Czuba k（克莱斯勒集团公司）、Gr eg o r y Gr usk a（奥曼克公司）、St ev e St a hley（康明斯公司）与 Da v id Benha m.本手册是对测量系统分析的一种介绍，它并不试图去限制某特定过程或商品所适用的分析方 法的发展。当这些指导文件意在涵盖测量系统通常发生的情况时，其中可能还有一些问题没 有考虑到；这些问题应该直接反馈给您的受权顾客代表。本手册的版权归克莱斯勒集团公司、福特汽车公司和通用汽车公司。保留所有权利2010.2010年6月1MSA手册第四版MSA第四版快速指南注：关于GRR标准差的使用测量系统类型MSA方法章节基本计量型级差，均值和极差，方差分析（ANOVA）,偏倚，线 性，控制图三基本计数型信号探测法，假设试验分析法三不可重复（例如，破坏试验）控制图法四复杂计量型极差法，均值和极差法，方差分析（ANOVA）法，偏倚，线性，控制图法三、四复合的系统，量具 或试验标准控制图法，方差分析（ANOVA）,回归分析法三、四其他替代的方法五其它白皮书一可上网查询，网址 ht t p:/www.a ia g.o r g2MSA手册第四版目录第一章测量系统总指南第A节引言、目的及术语引言目的术语第B节测量过程测量系统测量系统变差的影响第C节测量策划和计划第D节 测量资源的开发量具资源选择过程第E节测量问题第F节 测量不确定度第G节测量问题分析第二章用于评估测量系统的基本概念第A节背景第B节 选择/开发试验程序第C节 测量系统研究的准备第D节结果分析第三章对可重复测量系统推荐的实施方法第A节试验程序范例第B节 计量型测量系统研究-指南用于确定稳定性的指南确定偏倚的指南-独立样本法确定偏倚的指南-控制图法确定性的指南确定重复性和再现性的指南极差法平均值和极差法方差分析法(ANOVA)第C节 计数型测量系统研究风险分析法信号检查(sig na l d et ec t io n)方法 分析方法第四章其他测量概念和实践第A节不可重复的测量系统的实践第B节 稳定性研究第C节变差研究第D节 识别过大的零件内部变差的影响3MSA手册第四版第E节 平均值和极差法一额外的处理第F节量具性能曲线第G节 通过多次读值减少变差第H节 聚焦标准差法计算GRR附录附录A 方差分析的概念附录BGRR对能力指数Cp的影响公式分析图形分析附录C附录D 量具R研究附录E 用误差修正术语替代PV计算附录F P.I.S.M.O.E.A误差模型术语参考文献范例表格索引4MSA手册第四版第一章测量系统总指南第一章第A节引言、目的及术语引言测量数据的使用比以前更多更广泛了。例如，现在是否对制造过程进行调整的决定通常以测 量数据为基础，将测量数据或一些从它们所计算出的统计值，与这一过程的统计控制限(st a t ist ic a l c o nt r o l limit s)相比较，如果该比较过程已超出统计控制，则进行某种调整，否 则，该过程将被允许在没有调整的状态下运行。测量数据的另一个用处是确定在两个或更多 变量之间是否存在显著的相互关系。例如，如果怀疑一个模塑零件上的一个关键尺寸和注射 材料的温度有关。这种可能的关系可以通过采用所谓回归分析的统计方法来研究，即比较关 键尺寸的测量值和注射材料的温度测量值进行这种举例我互相关系探测研究，被戴明博士称为分析研究法。通常，分析研究法是不断 增加对影响过程系统原因知识的一种分析研究。分析研究是测量数据和最重要应用之一，因 为应用它们能使得对过程有更好的理解。使用以数据为基础的程序的最大益处取决于所使用的测量数据的质量。如果测量数据质量低,程序的益处可能会较低。同样的，测量数据质量高，收益也可能较高。为了确保应用测量数据所得到的收益大到足以承担获得这些数据的成本，数据的质量需要特 别的注意。测量数据的质量数据的质量取决于从处于稳定条件过户进行操作的测量系统中，多次测量的统计特性。例如，假定使用某一在稳定条件下操作的测量系统对某一特定特性进行了几次测量。如果这些测量 值均与该特性的参考值“接近”，那么可以说这些测量数据的质量“高”，同样，如果部分 或所有的测量值与参考值相差“很远”，则称数据的质量“低”。表征数据质量最通用的统计特性是测量系统的偏倚和方差。所谓偏倚的特性，是指数据相对 参考(基准)值的位置，而被称为变差的特性是指数据的分布宽度。低质量数据最普通的原因之一是变差太大。一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境相 4MSA手册第四版互作用造成的。例如，一个用来测量一罐液体容积的测量系统，可能对该测量系统所处的环 境中的大气温度较敏感。在这种情况下，数据的变差可能是因为环境温度变化造成的。因此，对测量的数据很难解释，因此，该测量系统不尽理想。如果交互作用产生变差过大，那么数据的质量会很低，从而造成测量数据无法利用。例如，一个具有大量变差的测量系统，在分析制造过程中使用是不适合的，因为测量系统变差可能 会掩盖制造过程的变差。管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。其它的还需要把 重点集中在了解测量系统与其环境有什么样的相互作用，以便获得可接受质量的数据。目的本手册的目的是为评定测量系统的质量提供指南。尽管这些指南足以用于任何测量系统，但 主要用于工业界的测量系统。本手册不打算作为所有测量系统的一种分析总览，而是主要用 于那些注每个零件能重复读数的测量系统。许多分析对于其它形式的测量系统也是很有用的,并且该手册的确包含了参考意见和建议，但对更复杂的或不常用的方法在此没有讨论，建议 使用者参考适宜的统计资源。本手册也不涵盖顾客对测量系统分析方法所要求的批准。术语如果不建立一套术语来引述共同的统计特征和相关的测量系统要项，那么讨论测量系统的分 析可能会造成混淆和误解。本节将用于本手册的术语汇总如下。在本手册中使用了以下术语：测量被定义为“对某具体事物赋予数字(或数值)，以表示它们对于特定特性之间 的关系。这个定义由C.Eisenha r t(1963)首次提出。赋予数字的过程被定义为测量过程，而数值的指定被定义为测量值。量具：是指任何用来获得测量的装置，特别是经常用在工厂现场的装置，包括通过/止规。测量系统：是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量 具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设的集合；也就是说，用来获得测量 结果的整个过程。由以上这些定义，可以将测量过程看成是一个制造过程，其产生的输出就是数值(数据)。这样看待一个测量系统是有用的，因为这样让我们明白已经说明的所有的概念、原理和工具，这在统计过程控制中早已被证实他们的作用。术语汇总1标准(st andar d)用于比较的可接受偏倚 验收标准 一已知的值，在不确定度(unc er t a int y)的指南范围内，被接受而为一真值(t r ue v a lue)参考值(r ef er enc r v a lue)5MSA手册第四版标准应该是一个可操作的定义：该定义在由供方或顾客 应用时，将会产出产生同样的结果，并且在过去、今天、将来都有同样的含义。基本的设备(basic eq uipment)分辨力(discr iminat ion)、可读性(r eadabil it y)、解 析度(r esol ut ion)决定测量 数值 分析不幸的是，工业界传统上视测量和分析活动为“黑箱作业二设备是主要关注点-特性 越“重要”，量具越昂贵。很少顾虑仪器的适用性。因此这些量具通常没有得到适当的使用 或简单地不去用它。测量和分析活动是一个过程-测量过程。所有的过程控制管理，统计或逻辑技术均能应 用。这就意味着必须首先确定顾客和他们的需要。顾客，过程的拥有者，希望用最小的努力 做出正确的决定。管理者必须提供资源以采购必要的和足够的设备来完成工作，但是采购最 好的或最新的测量技术未必能保证做出正确的生产过程控制决定。3本章的部分内容经允许采用了潮量系统分根指南，由G.F.r usk a和M.S.Hea phy编写,第三代,1987,1988。%参见潜在的失效模式及后果分析(FMEA)参考手册黑3版10MSA手册第四版设备只是测量过程的一部分，过程的拥有者必须了解如何正确使用这些设备及如何分析 和解释结果。因此管理者也必须提供清晰明了的操作规定和标准以及培训和支持。接下来,过程的拥有者有义务监控和控制测量过程，以确保获得稳定和正确的结果，包括整个测量系 统分析方法-对量具、程序、使用者及环境的研究，例如，正常操作条件的研究。测量系统的统计特性一个理想的测量系统在每次使用时均能产生“正确”的测量结果。每个测量都会遵循某个标 准5。能产生这样的测量结果的测量系统被称为具有如下的统计特性：零方差、零偏倚和对 所测的任何产品被错误分析的可能性为零。遗憾的是，具有这样理想统计特性的测量系统很 少存在，因此过程管理者被迫使用统计特性不太理想的测量系统。测量系统的质量通常仅仅 取决于经过一段时间后产生数据的统计特性。当他们要促成一整体上令人满意的测量系统时,其它因素如成本，易于操作等也同样重要。但是这是所产生数据的统计特性，是测量系统质 量的决定因素。对某种使用情况下非常重要的统计特性，其不一定是另一种使用情况下非常重要的统计特性。例如：在某些情况下使用三坐标测量仪（CMM）,最重要的统计特性是“小”的偏倚和方差。具有这样统计特性的CMM将产生接近可追溯标准的公认值的测量结果。用这样仪器上所得 到的数据对分析一个制造过程可能是十分有用的。但是，不管其偏倚和方差多么“小”，使 用CMM这样的测量系统可能不能够用来分辨好产品或坏产品的接受工作，由于测量系统中 其他因素会产生额外的变差来源。5有关标准问题的完整讨论见走出危机，W.Ed wa r d s Deming,1982,1986,P.279-281.11MSA手册第四版管理者有责任为最佳的数据应用，识别最为重要的统计特征；管理者也有责任确保使用 这些特征作为选择测量系统的依据。为了达成以上目的，需要有关统计特性的具体定义，并 且规定测量它们的可接受的方法。尽管每一个测量系统可能被要求有不同的统计特性，但有 一些基本特性用于定义“好的”测量系统。包括：1）足够的分辨率和灵敏度。测量的增量应该小于测量的目的相应的过程变差或规范限值。通常被称为10比1规则，也就是说仪器的分辨力应把公差（或过程变差）划分成10等份或 更多。这比例规则的意图是作为选择量具时的一个实际最先遵守的原则。2）测量系统应该是统计受控制状态这意味着在重复测量条件下，测量系统中的变差只 能是由普通原因造成，而不能由特殊原因造成。这种情况可称之为具有统计的稳定性且可以 通过控制图法最佳地进行评价。3）为了产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性的公差评价测量系统。对于过程控制，测量系统的变差必须小于规范限值。以特性的公差来评估测量系统。4）为了过程控制，测量系统的变差应该能证明具有有效的解析度，并且小于制造过程的变 差。6Q过程变差和/或MSA研究中的总变差可用来评估测量系统。测量系统的统计特性随着被测量的项目不同可能会发生变化。如果这样,测量系统的最大（最 坏）的变差必须小于过程变差或规范限值。变差的来源S标准W工作件（即零件）I仪器P人/程序E环境与所有过程类似，测量系统受到变差的随机原因和系统 上变差的影响。这些变差来源由普通原因和特殊原因造成 的。为了控制测量系统变差：1）识别潜在的变差源2）消除（如有可能的话）或监控这些变差的来源尽管特殊原因取决于不同情况，但一些典型的变差源 是可以被识别。有多种不同的方法来呈现与分类这些变差 的来源，例如因果图、失效树等，但本指南将关注的是测 量系统的主要要素。缩写S.W.I.P.E用来表示一个普遍化的测量系统为 了达成被要求的目标，有六个必要因素。S.W.I.P.E分 别代表标准、工作件、仪器、人和程序及环境。可以考虑 作为整个测量系统的一个误差模型8。7 这些缩写由度量衡专家 Ms.Ma r y 与 Ho ney well,Eli Whit ney Met r o lo g y La ba nd t heBend ix c o r po r a t io ng 首仓U提出&另一个供选择的误差模型见附件F,P.I.S.M.O.E.A12MSA手册第四版需要理解影响那六个区域的因素，以便能够控制或消除它们。图2显示了一张潜在的变差源的因果图。由于影响一个特定的测量系统的实际变差来源对该 系统将是唯一的，所以，这图可作为开发一个测量系统变差来源的一个思考启动器。13MSA手册第四版俄2“覆*刑海图咻sS源函校准稳定性物质弹性变形弹性特性支持特性热扩散系数弹性特征工件（零件）隐藏的 几何目互关联的特性 建立的变考清洁可追溯性使用假设 坚固性偏设计建立公差适当的数据工作的 定义建立仪器（量具）线性单:性测量系统变差标准预防性维护设计变差-夹持-位置-测量点-探测头扩大接触几何再现性稳定性变形后果一致性 敏感性/维护重复性教育的经验几何相容性身体的人工的、热的系工作的规定零件目视标准程序稳定-系统部件温度阳士光线标准培训技能振动周期经验培训标准与环境的关系工作态压力理解人机工程环境人员空气污染14MSA手册第四版测量系统变差的影响由于测量系统会被不同的变差来源影响，相同零件的重复读值不会有相同的产出与结果,每个读值之间不同是因为普通和特殊原因变差造成的。重复读数也不产生相同或同样的结果。读数之间不相同是由于普通和特殊原因造成。对测量系统变差的不同变差来源影响应该进行经过短期和长期评价。测量系统的能力是 测量系统在短期间的（随机）误差。它是由线性、均一性与再现性结合的误差量。测量系统 性能，像过程性能一样，是所有变差来源在长期的影响。这是经由确定了我们的过程是否处 于统计受控状态（如，稳定并一致；仅有普通原因的变差），对中性（无偏倚），以及具有期 望结果在一定范围内的可接受变差，（量具重复性和再现性（GRR）的实现，这是在测量系 统能力上增加了稳定性和一致性。由于我是是用测量系统的输出来对某产品和过程做出决策，这所有变差来源的累积后果 通常被称为测量系统误差，或有时简单地称为“误差”。对决策的影响测量一个零件后，可以对零件状态的确定采取一个行动措施。一般来说，可以用来确定 该零件是否可接受（在规范内）或不可接受（超出规范）。另一个常用的情况是将零件分类 为特定的类别（例如：活塞的尺寸）以一个范例作为接下来的讨论，有两种分类将被使用：超出规范“坏”和在规范内“好”；这并不为其它类别活动的讨论做出限制。进一步的分类可能是可返工的、可补救的或报废。按照产品控制理论（pr o d uc t c o nt r o l philo so phy）,这样分类活动是测量一个零件的主要原因。但是，在过程控制理论下，集中的 关注是零件的变差是否由过程中的普通原因还是特殊原因造成的。表1:控制理论和驱使的关注点原理关注点产品控制零件是否在指定范围内？过程控制过程变差是否稳定并可接受？下一部分将针对测量误差对产品决策的影响。接下来再讨论它对过程决策的影响15MSA手册第四版对产品决策的影响为了更好地理解测量系统误差对产品决策的影响，考虑的案例是假设对某一个单一零件 的多次读值的所有变差是由于量具的重复性和再现性引起的。也就是说，测量过程处于统计 受控状态，要考虑单个零件重复读数所有变差由量具的重复性和再现性影响。那就是测量过 程是统计受控状态，并且是零偏倚。无论何时任何零件的测量分布区域与规范限值重迭时，有时可能会做出错误的决定。例 如，如果出现以下情况，一个好的零件有时会被判为“坏”的（第I类误差，制造者风险或 错误警告）然后，如果出现以下情况，一个坏的零件有时会被判为“好”的（第n类误差，顾客的风 险或过失比率），如果：备注：错误警告比率+过失比率=误差比率存在风险是作决策的机会，也可能会作出对个人或进程不利的决策。也就是说，考虑到规范 限值，只要当测量系统误差与规范限值相交时，就可能发生对零件做出潜在的错误决定。以 下提出三个明显的区域。下限 上限1 riti111 ni1目标16MSA手册第四版图中，第I类区 坏零件永远被称为坏零件第II类区 可能做出潜在的错误决定第III类区 好零件永远被称为好零件对于产品状况，目标是最大限度地做出正确决定，有以下两种选择：1）改进生产过程：减少过程的变差，没有零件产生在n区域。2）改进测量系统：减少测量系统误差从而减小U区域的面积，因此生产的所有零件将在ni 区域，这样就能减少做出错误决定的风险。上述讨论假定测量过程是统计受控并且是对准目标。如果以上两个假设中的任何一个不成立,那么很难相信任何观测值能带来正确的决定。对过程决策的影响对于过程控制，以下需求要被建立：统计的控制 对准目标 具有可接受的变差正如上一部分的解释，测量误差可能造成对产品的错误决定。测量误差对过程决策的影响如 下：把普通原因识别为特殊原因 把特殊原因识别为普通原因测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定。实际和观测的过程变差之间 的基本相互关系是：O 2观=O 2实+0 2测式中，观=观测到的过程变差值 实=实际过程变差 测=测量系统的变差能力指数9c p定义为厂 公差范围Cp=-6。虽然此处讨论使用Cp,也可能用性能指数Pp来计算。17MSA手册第四版将上面的公式进行替代可以得出观测过程指数与实际过程指数之间的关系：（Cp）2 观=（Cp）2 实+（Cp）2 测假定该测量系统处于统计受控状态而且对正目标，实际过程Cp可以与观测Cp的图形 上比较大致相等，0o因此，观测的过程能力结合了实际过程能力加上测量过程造成的误差。要想达到某一特 定的过程能力目标，需要考虑测量变差中的因素。举例说明，如果测量系统Cp值是2,实际过程Cp必须大于或等于L79,才能得到1.33 的计算值（观测值）。如果测量系统Cp值本身只有1.33,则该过程需要没有任何变差才能 使观测到的过程能力达到1.33显而易见，这是一个不可能存在的情况。新过程的接受当一个新的过程中购买了如机械、制造、冲压、材料处理、热处理或装配，通常会有作 为采购验收活动的一系列步骤需要完成；一般会在供方的场所进行设备研究，然后在顾客的 场所进行研究。在正常条件下使用时，如果测量系统在某个地方使用与在另一地方使用不一致时，可能 会产生混淆。使用不同的测量仪器最常见情况是，在供方使用的仪器分辨力高过生产场地使 用的仪器（量具）。例如，在采购验收期间使用坐标仪来测量零件，然后在生产期间用高度 规测量；再如，在采购验收用一电子天平或实验室里的机械式天平作测量（称重），但在生 产期间用简单的机械式天平作测量。在这案例，当（较高分辨力）测量系统被使用在验收期间，其GRR为10%,且实际过 程Cp为2.0,那么在验收期间观测到的过程Cp值将为1.96o当这过程是在生产场地使用生产用的量具来研究时，会观测到更大的变差（也就是说一个 较小的Cp值）。例如，如果生产量具的GRR为30%,而实际过程能力Cp值还是2.0，则观 测到的过程能力Cp值将为1.71.最坏的情况是使用了不合格的生产用量具。如果测量系统的GRR是60%（但是并不知道 这一事实），那么观测到的Cp值将是1.28.观测到的Cp值由1.96到1.28之间的区别就是由 测量系统的不同所造成的。如果不能了解这情况，可能要努力地寻找新的过程在什么地方出 错了，当然这些努力是白费的。附录B-公式和图表。“对这个问题的讨论，假设没有样件的变差。事实上1.96是一个期望值，实际的结果会在其周围变化。*译者注：该公式为原文的，估计有误。18MSA手册第四版过程作业准备/控制（漏斗试验）通常在制造场所会用每天开始工作时的第一个零件来验证过程是否对准目标值。如果被 测零件没有对准目标值，则对过程进行调整；接下来，在某情形下另一个零件被测量，并且 过程再度被调整。戴明博士将这种测量和做决定的方式称为“擅改（t a mper ing）”让我们思考一种情况:在某零件表面镀上一种贵重金属的重量被控制在目标值5.00克。假设不知道用来测量重量的天平偏离了 0.20克，因为从来没有对测量系统进行过分析，所 以人们不知道这一事实。作业指导书要求操作者在作业准备时和每间隔1小时用一件产品进 行重量验证。如果结果超过了 4.90至5.10的范围，则操作者重新进行过程的作业准备。在进行作业准备时，该过程在4.95克下运行，但由于测量误差操作者观测为4.85克。按照作业指导书的规定操作者设法将过程上调0.15克，目前这过程在目标值为5.10克的情 况下生产。当操作者在下个时间进行作业准备验证时，他观测到5.08克，于是过程被允许 生产，可是这过程已经是被加上变差的过度调整（o v er-a d just ment），并将会继续下去。这是漏斗试验（f unnel ex per iment）的一个例子，戴明博士称为为擅改时影响的结果。测量误差加重了这种问题。漏斗试验有以下四个规则：规则1：除非过程不稳定，否则不要进行调整或采取措施。规则2：从过程上一次被测量偏向的相反方向，对过程调整一个相等的量。规则3：将过程重新设置到目标值，然后从目标值往相反方向调整一个相等的量。规则4：将过程调整到上一次测量的位置。为贵重金属渡层过程的作业准备指导书是规则3的一个范例。规则2、3和4将累进的增 加更多变差。规则1是产生最小变差的最佳选择漏斗试验的其它范例如下：武断的以一个界限为基础来校准量具一也就是说界限值不能反映测量系统的变差（规则3）武断的使用没有任何指标或来历的一项变更（特殊原因）的数值之后，设置（重新设置过程控制的测量系统的基础（规则3）以上一次生产的产品为基础，通过自动补偿的方法来调整过程（规则2）在进行工作培训时，由工人A训练工人B,再由工人B培训工人C，没有一个标 准的培训材料。类似“邮局”的游戏。（规则4）测量了零件，并已发现偏离目标，但在控制图上的图形显示过程是受控的一因此不采取 措施（规则1）12W.Ed wa r d s Deming,走出危机麻省理工学院，198219MSA手册第四版第一章一第C节测量的策略和计划引言在设计和采购测量仪器或系统之前，进行计划是很关键的。在计划阶段所做的许多决定会 影响测量设备的倾向和选择。测量的目的是什么？测量结果如何使用？计划阶段将解决这些 问题并且对测量过程的操作产生显著的影响，同时可以减少可能出现的问题以及以后的测量 误差。有些情况下，由于被测量零部件所涉及的风险或因为测量装置的成本和复杂性，（OEM）顾客可能要求使用APQP过程和承诺以决定对供方的测量策略。不是所有产品和过程特性都要求用如此复杂的方法来开发测量系统。诸如千分尺或游标 卡之类的简单标准测量工具可能不需要如此深奥的策略和计划。一个基本的原则是这零部件 或次总成系统的被测特性是否已在控制计划中注明，或者是否是对产品或过程的接受决定的 一个重要特性。另外，还可根据对某特定尺寸的指定公差等级来决定。在任何情况下，常识 就是指导方针。复杂程度一测量系统的类型、复杂程度和目的可能驱使不同程度的项目管理、策略计划、测量系统分 析，或其他测量系统选择、评估和控制的其它特殊考虑。简单的测量工具和装置（例如，天 平、卷尺、固定限制或计数型量具）也许不需要更复杂的或重要的测量系统所要求的管理、计划或分析等级（例如：基准或参考标准、CMM、试验标准、自动化的线上量具等）。任何 测量系统需要进行更多或少的策略计划和详细程度，取决于产品和过程情况，适当程度的决 定必须由指派对测量过程和顾客负责的APQP小组来确定。以后续许多活动中涉及或实施的 实际程度，应该由特定的测量系统、支持量具控制和校准系统的考虑、对过程深切地了解和 常识来决定。识别测量过程的目的第一步是要建立测量的目的和如何应用测量。为了完成这工作，关键的是在测量过程开 发之前组织一个跨功能的小组，在审核、过程控制、产品和过程开发与“测量生命周期”分 析有关的特别的考量。测量生命周期“测量生命周期（mea sur ement lif e c y c le）”这一概念是指随着时间的不同，对过程的了解 以及过程的改进，测量方法的可能改变。例如，为了建立稳定和有能力的过程，可能开始对 一个产品的特性进行测量；通过测量了解了对直接影响产品特性的关键过程控制特性。这了 解意味着对产品特性信息的依靠减少了，并且可能减少抽样计划（从5件/小时，减少到1 件/每班）；同时，测量的方法也可以从CMM测量变为某种计数型量具测量。最后可能发现 可能只需要监测极少数的零件，只要过程被维护或测量和监控这维护和工装，也许就是所有 必要的工作了。测量的程度是依赖着对过程理解的程度。对供方进料，大部分的测量和监控最终可能会取消。经过相当长的时间后，在过程的同一区20MSA手册第四版域对相同的特性进行同一测量，这是对测量过程缺乏学习或停滞的证据测量过程设计的选用准则在采购一个测量系统之前，一个详细的测量过程的工程概念要被建立。利用上述所开发 的目的，为了符合设计要求，各个跨功能小组将开发测量系统的计划与概念。下面是一些指 南：小组需要评价子系统或零件的设计并识别重要特性。重要特性的识别应以顾客的要求和 子系统或零件在整个系统中的功能为基础。如果重要的尺寸早已被识别，则评估测量该特性 的能力;例如，如果一个塑料射出零件的重要特性是它的分模线,对这尺寸的检查会很困难，测量的变差也会很高。可用FMEA过程来解决上述类似的问题，即从测量零件的能力以及量具的功能两方面来分 析量具设计的风险区域（设计和过程FMEA）这种方法同样可以用来帮助开发维护保养和 校准计划。画出过程流程图，以标示出零件或子系统的制造或装配过程中的关键过程步骤，识别该 过程每个步骤中关键的输入和输出；这样有助于开发那些受过程场所影响的测量设备准则和 要求。通过这样的调查，”可以得到测量计划及测量类型的清单。对于复杂的测量系统，要作成测量过程的流程图;包括被测零件或子系统的交付、测量本身，以及退回零件或子系统到过程。接下来使用一些头脑风暴法来开发用于每个测量所要求的共通准则。使用因果图是 一种简单的方法。山参见图2的范例以作为思考的开始。与测量计划有关的几个需要考虑的其它问题：谁应加入“需求”分析中？流程图和最初的讨论将有助于关键项目的识别。为什么要采取测量？及其如何被使用？数据是否用来控制、分类、资格验证等？测量的应用方式会改变测量系统的敏 感等级。需要什么级别的敏感度？产品规范是什么？期望的过程变差是什么？需要用量具检测的零件间的差别有多少？需要对量具提供哪些信息（例如，使用手册-操作维护等），要求操作者具备哪些基本技能？谁来实施这培训？”这可以作为初始控制计划”参见质量控制指南，Da o r u Ishik a wa,亚洲生产力组织出版，198621MSA手册第四版 如何进行测量？是否可以进行人工测量？在移动的输送带上？离线测量？自动测量等？零件的位置和固定是否是可 能的变差来源？接触或非接触测量？测量如何被校准？是否将以其它的测量过程来比较？谁负责这校准的基准？测量在何时何地进行？零件是否被清洁、涂油、加热等？记住，数据的使用是证实对于测量过程的一般假设，这比 较保险因为这是在操作环境下收集的数据，胜过基于错误 的信息下做出决定与开发一个基于非稳健环境问题下的系 统。研究不同的测量过程方法在投资到新设备之前，应对目前使用的测量方法进行研究。对测量方法进行证实可以提供更 可靠的操作，如有可能，使用有追踪记录证实的测量设备。概念和建议方案的开发和设计当进行概念和建议方案的开发和设计时，参见第一章第D节后面的“测量系统开发检查表 的建议要素”。在测量设备制造和测量过程的开发（方法、培训、文件化等）之中和之后，将进行试验研究 和数据收集活动，利用这些研究和数据来理解这测量过程，从而对这过程和将来的过程进行 改进。第一章一第D节测量资源的开发引言 本节介绍测量过程的报价/采购过程的寿命时间范围。已经建构了对于下列的一种自行控制的讨论：开发一测量过程报价方 案的过程、获得对报价方案的回复、裁定项目、完成最终设计、开发测量过程，并在最后将已建立的测量过程与生产过程互相 结合。强烈要求在没有完全阅读和理解对测量过程的所有讨论 的情况下，不要使用本章节。为了从测量过程中获取最大的利 益，用具有输入和输出的过程来研究并表述它。15测量过程输入输出6参见第一章第二节22MSA手册第四版本章内容是以团队合作的哲理所编写。这不是为购买者或采购机构所使用的工作说明。成功地完成这里所说明活动将需要小组的参与，并且应该将它纳入先期产品质量计划（APQP）小组的整体工作时间架构下管理。这样可以使不同功能的小组之间良好的合作关系一在计划 过程中提出的某些概念可能会在量具供方作出最后设计之前被修改，进而满足测量系统要求。通常，“采购过程”如于顾客和供方之间为某一特定项目所进行的正式联系。直截了当 的联系是项目成功的关键，因为建立一个有效的顾客/供方关系所必需的基础工作将在这个 阶段完成。顾客正式地把项目的内容列在“报价需求通知（Req uest Fo r Quo t e,RFQ）,即是 采购过程的开始，随之而来的是供方为了符合这些意图（报价）的正式计划案说明。顾客和 供方需要彻底地理解项目的要求，例如：将要交付些什么及交付方法都需要彻底地理解项目 的要求，例如：将要交付些什么及交付方法都需由双方达成一致的意见。这种理解要通过双 方准确及时地沟通才能达成。一旦这概念达成了某种协定，并且已经为该项目建立了顾客/供方关系，就可以开始着 手详细地设计、测量过程的制造、以及开发活动。顾客与供方的沟通在这一阶段尤其重要，因为可能有几个概念阶段要进行批准、可能的环境变化或小组成员改变，测量过程项目可能 会动摇甚至失败。如果在顾客和供方之间保持并记录了经常的、详细的沟通，并由双方指派 正式负责人员（分别的）维护这些沟通的话，可以降低这种风险。APQP过程是上述讨论和 活动形式的理想方式。测量过程已经被概略的设计完成之后，便可以开始测量过程/系统的相关采购活动。数据的协调理想上，最好使用目前普及的几何尺寸及公差（Geo met r ic Dimensio ning&To ler a nc ing,GD&T），在整个制造过程和测量系统中的数据需要被协调（例如，一致化）当 前流行使用几何尺寸和公差（GD&T）,并且应在APQP过程的非常早期建立。这项工作的 初始负责人（依据特定的组织）可能是产品设计工程师、尺寸控制等。如果数据方案（d a t um sc hemes）与整个制造过程，特别是测量系统不相匹配，那么可能测量了错误的事项，可能 会发生适用上的问题等，从而导致不能对制造过程实施有效的控制。有时用于最终装配的数据方案可能与用于子部件制造过程的数据方案不匹配。如果出 现了这种情况，要尽早地在APQP活动中提出来，以便小组所有的成员了解可能遇到的困难 和冲突，从而尽早的利用一切机会来克服它们。在这个过程中，可能需要探索不同的数据方 案以便理解这些差异的影响。某些零件的显著特性会比其它特性产生更多的问题,例如，凸轮轴的中心，或其它圆形体、圆柱体的或管状的特性。例如，一凸轮轴必须加工成以中心 线为中心，但其重要的产品特性在其凸轮。因此，制造测量时可能要求用一种演绎法中数据 方案，而在最终产品测量时却要求另一种方案。先决条件及假设在讨论开发量具供方之前，首先要假设“正确的”的产品 工程产品设计（GD&T）和“正确的”过程设计（在过程中适当 时间和地点进行测量）中的问题已经解决。这些假设议题不应该 被转移注意，在APQP活动早期由适当的小组成员来考虑.假设量具供方将参与APQP过程的小组活动,这量具供方将 对整个生产过程和产品使用有清晰的了解，所以，他的角色不仅能 由他自己去了解,而且能由小组中的其它人员（制造、质量工程等）参与。23MSA手册第四版某此些活动中或活动的顺序可能会有稍微的重迭，这些活动取决于特定的计划/项目或其 它约束。例如，APQP小组可能没有从量具来源取得充足的输入来开发可靠的量具概念，而 其它概念可以需要量具来源的专业知识。这将因为测量系统的复杂性和小组的决定来驱使它 更合理。量具来源选择过程开发报价方案详细的工程概念在正式向潜在供方提出一个正式的测量过程需求报价之前，需 要开发一份测量过程的详细工程概念。小组中负责测量过程维 护和持续改进的成员是开发详细工程概念的直接责任人员。他 们可以是APQP小组的一部分。为了更好地开发这一概念，需要回答几个问题。小组可能研究不同的议题，有助于决定在设计这测量过程 时将遵循的方向和途径。有些概念可能在产品设计中就已经有规 定或隐含的规定。当开发这详细概念时，需要由小组讨论的许多 可能性问题可参见本节末“测量系统研究检查表建议要素”。顾客总是过份依赖供应商的方案。在顾客要求供应商对过 程问题提出建议方案之前，过程的基础和意图应由掌握过程的小 组完全理解和预料。那时，只有那时过程才能被正确使用、支持 和改进。预防性维护的考虑什么活动需要进行有计划的预防性维护(例如，润滑，振动分析，整体探查，更换新零 件等)？大部分这些活动将取决于测量系统、设置或仪器的复杂程度。简单的量具可能只要 求周期性的检查，而复杂的系统可能需要持续进行详细的统计分析，并有一组工程人员通过 预知性(pr ed ic t iv e)的方式来进行维护保养预防性(pr ev ent iv e)维护活动的策划应该与测量过程生恐的初衷相一致。许多活动，例如每天排干空气滤清器，在设备运行设定的若干小时后就润滑轴承等，可以在测量系统完 成制造、开发和使用之前就予以规定。事实上，这样做是很完善并且能够进一步改进测量的 策划与成本。与这些活动相关的数据收集方法和推荐的保养方法可以从原设备制造商处获取,或由工厂工程、制造和质量人员来开发。在测量过程完工并投入使用后，需要经常的收集与 测量过程功能相关的数据并进行画图，可以使用简单的分析方法(推移图、趋势分析)用以 确定系统的稳定性。最终，根据系统稳定性规定的判断，能够计划性的进行有规律的预防性 维护。基于时间序列的信息对一稳定的系统进行预防性维护，将比用传统技术进行的预防性 维护更经济。24MSA手册第四版规范（specificat ion）在设计和制造过程中，规范可作为顾客和供方两者的指南。这些指南作为对可接受标准的沟通。可接受标准可能考虑了以下两个方面 设计标准 制造标准设计标准的形式可能取决于为项目付费的人而不同，成木问题将影响这一形式。一 般来说，具有足够文件化的设计细节是一个好主意，因为这样可能由任何合格的制造商来制 造或修补以符合这设计的原始意图一但是，这种决定会受到成本和关键性的限制。必要的最 终设计形式可能是一些从CAD或工程图面上取得，这可能包括OEM,SAE,ASTM或其它组 织所摘选的工程标准；量具供方必须取得并理解这些标准的最新版本。OEM可能要求在启 用测量系统之前进行正式的批准。设计标准将会详细地规定将设计传送给制造者的方法（CAD一例如，CATLA、Unig r a phic s.IGES、手绘文件等）。对于复杂的测量系统还可能包括性能标准。制造标准将包括测量系统制造所允许的公差。制造公差应以用于制造量具或量具零件的 过程的综合能力，以及预定的被测量我的关键性为基础。制造公差不应该仅仅是产品公差的 某一设定的百分数。如果需要生产多个夹具或系统,适当的策划和标准化可以使系统具有可互换性和便利性。使用标准化的零件或次总成件也使系统具有可互换性、便利性、降低成本，并且通常能 减低长期测量的误差。接到报价后，小组成员要聚集在一起对它们进行评审和评 价。要注意以下项目：评估报价单4 是否