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【优制精益咨询好文】测量的重要性及测量系统分析介绍

2023-09-11      
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  我们先看一个和平年代发生的至今为止最严重的海难事故:“1923年6月,美国第11驱逐舰队在海上结束演练后返航回母港圣迭戈。不久,海上迷雾升起,加利福尼亚的海岸渐渐变得模糊不清,能见度极差。舰队指挥官采用航位推算法,即不借助任何天文观察仪器,而仅通过航行的方向和距离来推算船只的具体位置。傍晚时分,大雾变得更浓了,舰队指挥官命令所有驱逐舰以单纵队紧跟旗舰航行。20时30分,导航台通知这支舰队,其航向为320度,严重偏航。舰队指挥官认为其舰队不可能偏航到与原定航向背道而驰的程度,怀疑导航台测向出错,故不加理会,继续航行。10分钟后,导航台更正了前一次的错误,确认该舰队航向为168度。21时,为首的旗舰撞向了海岸的礁石,随后的7艘逐舰队紧跟其后纷纷撞向礁石。”


  这就是注明的美国翁达角海难事故,此次事故共造成了美国8艘驱逐舰触礁沉没和一千多名士兵死亡,其根本原因就是航向测量不准确导致的,可见测量系统是多么重要。在企业的质量管理质量改善中,测量系统同样重要。那么,什么是测量?什么是测量系统?什么是测量系统分析呢?


【优制精益咨询好文】测量的重要性及测量系统分析介绍


何为测量

  所谓测量是对某具体事物赋予数字(数值),以表示它们对于特定特性之间的关系,比如说给一个加工的部件赋予一个数值10厘米,以表示其与长度的关系,这就是测量。


何为测量系统

  测量系统是一个过程,过程的输入包括所有和测量相关的因素:量具、人员、材料、测量方法、环境。过程的输出为产品的测量值。在测量系统中,有两个重要的术语量具和测量员。量具(Gage)就是用来测量的器具,如千分尺。测量员(Operator)指的是使用量具来测量的个人或装置。由测量系统的定义可见,导致测量系统误差的不仅仅是量具,而是可构成测量系统的各个要素都有关系。


测量系统的类别

  根据测量所得数据的特点,有以下两类测量系统。第一类测量系统为计量型测量系统,也叫变量测量系统,这一类测量系统输出的数据为连续型数据,如长度、重量、粗糙度等。这一类测量系统都需要利用量具进行测量。第二类测量系统为计数型测量,也叫属性测量系统,如外观检查、通止规检查,色差检查等,这一类测量系统不需要量具或者只有简单的量具,得到的测量数据是离散型数据,如外观合格不合格,直径通过通不过等。


计量型测量系统误差

  计量型测量体系的误差是所谓的“五性”误差:偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性。


  偏倚:偏倚误差指的是量具多次重复测量的平均值和真实值的差异,真实值往往是不知道的而是用更高精度的量具测量而来,如用千分尺多次重复测量标准值为10.00mm的量块,多次重复测量值的平均值为10.01mm,则量具的偏倚为0.01mm。


  线性:线性误差指的是在量具的不同量程范围偏倚不一致的误差,如果一个量程范围为0-25cm的千分尺,如果在5cm处的偏倚为0.01mm,那么我们期望在其他的量程位置偏倚保持一致。


  稳定性:稳定性误差指的是在不同的时间量具的偏倚不一样的现象,一个量具如果在5cm处的偏倚为0.01mm,那么我们期望无论任何时候这一处的偏倚都是0.01mm。


  重复性:重复性误差指的是同一个人员用同一个量具多次重复测量同一个产品质量特征,多次测量之间的差异,由于此种变差被认为主要是由于测量设备引起的,所以也叫做设备变差(Equipment Variation),简称“EV“。


  再现性:再现性误差指的是不同的人员用同一个量具测量同一个产品的质量特征,其测量值平均值之间的差异。由于此种变差被认为是由于测量人员引起的,所以也叫做评估者变差(Appraiser Variation),简称“AV“。


计数型测量系统误差


  计数型测量体系的误差体现在不一致上,如产品的外观检测,对同一个产品,有些检测人员检测为合格的,而另一些检测人员检测为不合格的,这就是不一致,计数型测量系统存在以下四类不一致误差。


  检验员自身不一致:每个评估者对于同一个对象多次评估判断之间的结果不一致。

  每个检验员与标准不一致:每个评估者对同一个对象判断结果与标准不一致。

  检验员之间不一致:对同一个对象多个评估者之间的判断结果不一致。

  所有检验员与标准不一致:对同一个对象里面,多个评估者所有的判断结果一致但是和标准不一致。


  关于测量系统误差大小的分析及改进将在后续文章中进行介绍。


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