淺談關(guān)于產(chǎn)品檢測(cè)的精度控制

牟波

摘 要：文章闡述了產(chǎn)品檢測(cè)精度的定義、組成及分類，并對(duì)影響產(chǎn)品檢測(cè)精度的誤差進(jìn)行詳細(xì)的分析。通過(guò)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差與測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差的論述，闡明兩者對(duì)于產(chǎn)品檢測(cè)精度的影響，分析相應(yīng)的控制措施及技術(shù)原理。產(chǎn)品檢測(cè)精度是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差與測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差的相互作用下形成影響。通過(guò)文章論述，希望為讀者理解控制產(chǎn)品檢測(cè)精度的原理、技術(shù)以及制定對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有指導(dǎo)意義的方案有所啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品檢測(cè)；精度；系統(tǒng)誤差；隨機(jī)誤差；數(shù)據(jù)處理

引言

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，顧客對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量水平的控制顯得尤為重要，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合顧客的需求才能贏得市場(chǎng)。產(chǎn)品檢測(cè)，則是制造業(yè)企業(yè)檢測(cè)控制質(zhì)量水平的重要手段，其中產(chǎn)品檢測(cè)的精度控制，則是企業(yè)質(zhì)量保證的重要技術(shù)指標(biāo)。

1 產(chǎn)品檢測(cè)精度

1.1 產(chǎn)品檢測(cè)精度定義

產(chǎn)品檢測(cè)精度指測(cè)量的結(jié)果相對(duì)于被測(cè)量真值的偏離程度。在測(cè)量中，任何一種測(cè)量的精密程度高低都只能是相對(duì)的，為使測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，盡量減少誤差，提高測(cè)量精度，必須充分認(rèn)識(shí)測(cè)量過(guò)程中可能出現(xiàn)的誤差，以便采取必要的措施來(lái)加以克服。

1.2 產(chǎn)品檢測(cè)過(guò)程介紹

產(chǎn)品檢測(cè)是質(zhì)量管理中重要的綜合性和基礎(chǔ)性工作，通常一個(gè)基本的產(chǎn)品檢測(cè)的測(cè)量過(guò)程包含以下幾個(gè)環(huán)節(jié)步驟。

1.2.1 測(cè)量對(duì)象進(jìn)行分析：測(cè)量要素屬性，公差要求，是否有特殊性等確認(rèn)測(cè)量對(duì)策。

1.2.2 測(cè)量設(shè)備選擇：設(shè)備檢定周期，公差要求，量程范圍，設(shè)備的環(huán)境條件、使用規(guī)程等。

1.2.3 測(cè)量對(duì)象的必要處理：除銹、必要的輔助處理 如便于裝夾需臨時(shí)加工支撐面等。

1.2.4 測(cè)量方案選擇：確認(rèn)零件裝夾位置、方向，測(cè)量原理、方式。

1.2.5 測(cè)量的實(shí)施：測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，測(cè)量設(shè)備工具的使用，誤差規(guī)避原理的運(yùn)用等。

1.2.6 測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄、處理：異常數(shù)據(jù)處理（粗大誤差的排除）、處理技術(shù)原理、公差計(jì)算，統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等。

1.2.7 測(cè)量結(jié)果的評(píng)價(jià)輸出。

1.3 產(chǎn)品檢測(cè)誤差來(lái)源

為了更好的進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)精度控制，首先應(yīng)了解產(chǎn)品檢測(cè)誤差的來(lái)源，才能從源頭及過(guò)程上理解產(chǎn)品檢測(cè)精度控制的要點(diǎn)及意義。通過(guò)產(chǎn)品檢測(cè)的過(guò)程分析，測(cè)量誤差的來(lái)源主要有：測(cè)量器具、測(cè)量方法、測(cè)量環(huán)境和測(cè)量人員等；包含來(lái)至測(cè)量系統(tǒng)固有的系統(tǒng)誤差，測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差，粗大誤差等。常見(jiàn)誤差來(lái)源介紹。

1.3.1 檢測(cè)器具：測(cè)量器具的制造和裝配誤差都會(huì)引起其示值誤差。其中最重要的是基準(zhǔn)件的誤差，如刻線尺的誤差。

1.3.2 檢測(cè)方法：因測(cè)量方法產(chǎn)生的誤差，除了某些間接測(cè)量法中的原理誤差以外，主要有阿貝誤差和對(duì)準(zhǔn)誤差兩種。

1.3.3 檢測(cè)環(huán)境：主要包括溫度、氣壓、濕度、振動(dòng)、噪聲以及空氣凈化程度等因素。在一般測(cè)量過(guò)程中，溫度是重要的因素，其它因素只在精密測(cè)量中才考慮。

1.3.4 檢測(cè)人員：主要有視覺(jué)、估讀誤差、觀測(cè)誤差、調(diào)整誤差以及對(duì)準(zhǔn)誤差等。

1.4 產(chǎn)品檢測(cè)精度指標(biāo)

反映測(cè)量結(jié)果與真接近程度的量稱為精度，精度與誤差是相對(duì)的概念，相應(yīng)地分為：

正確度-用來(lái)描述系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度。

精密度-用來(lái)描述隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響程度。

精確度-用來(lái)描述隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的綜合影響程度，亦稱準(zhǔn)確度。

產(chǎn)品檢測(cè)精度的控制，就是通過(guò)對(duì)影響測(cè)量的正確度、精密度及其綜合影響精確度因素的分析，運(yùn)用質(zhì)量管理手段、產(chǎn)品檢測(cè)原理與技術(shù)等，將產(chǎn)品檢測(cè)精度控制在高效、經(jīng)濟(jì)的范圍內(nèi)，為企業(yè)質(zhì)量管理提供服務(wù)支撐，保障企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量管控。

2 系統(tǒng)誤差分析及控制

2.1 測(cè)量系統(tǒng)定義

測(cè)量系統(tǒng)是用來(lái)對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境和假設(shè)的集合；包含用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。根據(jù)定義，一個(gè)測(cè)量過(guò)程可以看成是一個(gè)制造過(guò)程，它產(chǎn)生數(shù)值（數(shù)據(jù)）作為輸出。測(cè)量系統(tǒng)存在的固有誤差就是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。

2.2 測(cè)量系統(tǒng)誤差分析

系統(tǒng)誤差又叫做規(guī)律誤差。它是在一定的測(cè)量條件下，對(duì)同一個(gè)被測(cè)尺寸進(jìn)行多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，誤差值的大小和符號(hào)（正值或負(fù)值）保持不變；或者在條件變化時(shí)，按一定規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差可以指標(biāo)化描述為：由測(cè)量系統(tǒng)的偏倚、穩(wěn)定性、重復(fù)性、再現(xiàn)性和線性等產(chǎn)生的合成變差。

2.2.1 偏倚：對(duì)同樣的零件的同樣特性，測(cè)量的觀測(cè)平均值（在可重復(fù)條件下的一組試驗(yàn)）和真值（基準(zhǔn)值）之間的差值。偏倚是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差的測(cè)量。

2.2.2 穩(wěn)定性：又稱為漂移，既指測(cè)量過(guò)程的統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性又指隨時(shí)間變化的測(cè)量穩(wěn)定性。時(shí)間變化，涉及到測(cè)量環(huán)境和條件變化（溫度、振動(dòng)、設(shè)備磨損程度、設(shè)備有效期等等），穩(wěn)定性是偏倚隨時(shí)間的變化。

2.2.3 重復(fù)性：重復(fù)性是指由一個(gè)評(píng)價(jià)人，用同一種測(cè)量?jī)x器，多次測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)獲得的測(cè)量變差。它是設(shè)備本身固有的變差和性能，通常指設(shè)備變差（EV）。傳統(tǒng)上把重復(fù)性看作“評(píng)價(jià)人內(nèi)變異性”。

2.2.4 再現(xiàn)性：再現(xiàn)性通常定義為由不同的評(píng)價(jià)人，采用相同的測(cè)量?jī)x器，測(cè)量同一零件的同一特性時(shí)測(cè)量平均值的變差，通常指評(píng)價(jià)人變差（AV）。傳統(tǒng)上把再現(xiàn)性看作“評(píng)價(jià)人之間”的變異。

2.2.5 線性：測(cè)量系統(tǒng)預(yù)期操作范圍內(nèi)偏倚誤差值的差別。換句話說(shuō)，線性表示操作范圍內(nèi)多個(gè)和獨(dú)立的偏倚誤差值的相關(guān)性。例如某個(gè)長(zhǎng)度方向上，距離越遠(yuǎn)誤差越大，精度越低，因?yàn)槠须S距離增加了。endprint

2.3 測(cè)量系統(tǒng)誤差控制

測(cè)量系統(tǒng)誤差不可避免，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大，所以在實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)該設(shè)法加以降低系統(tǒng)誤差。測(cè)量系統(tǒng)誤差的控制，可以從5M1E六個(gè)方面來(lái)進(jìn)行論述。

2.3.1 設(shè)備（Machine）方面：根據(jù)機(jī)器設(shè)備、工夾具的精度水平和維護(hù)保養(yǎng)狀況，按規(guī)定進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)（控制偏倚），選擇合理的根據(jù)測(cè)量的公差要求、量程和方向（控制線性）等選擇設(shè)備。測(cè)量設(shè)備、工具必須經(jīng)過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢定認(rèn)可，并在相應(yīng)的有效期內(nèi)。

2.3.2 人員（Man/Manpower）方面：測(cè)量系統(tǒng)中操作者的質(zhì)量意識(shí)以及對(duì)科學(xué)技術(shù)知識(shí)的掌握水平，影響操作者本身對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)的理解，對(duì)測(cè)量設(shè)備、工具、技術(shù)原理應(yīng)用的正確性與適應(yīng)性。

2.3.3 材料（Material）方面：綜合分析測(cè)量工件的材料結(jié)構(gòu)、成分、物理性能和化學(xué)性能等，對(duì)測(cè)量工件的必要處理（如除銹處理、裝夾面處理、檢測(cè)面處理等）。

2.3.4 工藝方法（Method）方面：包括加工工藝、工裝選擇、操作規(guī)程等。首先確保按操作規(guī)程等來(lái)使用測(cè)量設(shè)備，工件的放置方式、裝夾方面與測(cè)量要素、測(cè)量設(shè)備特性的相互配合，也對(duì)系統(tǒng)誤差有不小的影響。比如在CMM測(cè)量中，通過(guò)對(duì)工件的合理裝夾，減少或避免測(cè)量過(guò)程中的二次裝夾（減小安裝過(guò)程的變差等），或者是減少CMM測(cè)量機(jī)的操作范圍（降低線性的影響），或者減少CMM測(cè)量機(jī)在某個(gè)測(cè)量方向上的變化（如測(cè)量過(guò)程中Z值保持不變，可降低因Z值變化過(guò)程產(chǎn)生的系統(tǒng)變差）。

2.3.5 測(cè)量（Measurement）方面：測(cè)量時(shí)采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、正確；采用的技術(shù)原理、抽樣方法是否恰當(dāng)，測(cè)量方案的設(shè)計(jì)是否規(guī)范等。常用的測(cè)量原則有阿貝測(cè)長(zhǎng)原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、最短鏈原則、最小變形原則等。

2.3.6 環(huán)境（Environment）方面：滿足工作地的溫度、濕度、照明和清潔條件等。例如CMM測(cè)量機(jī)對(duì)溫度、適度、振動(dòng)的要求；也包含測(cè)量對(duì)象等對(duì)環(huán)境的要求，如在測(cè)量膨脹系數(shù)大的材料制件時(shí)對(duì)溫差變化的要求。

不同的測(cè)量系統(tǒng)，不同的測(cè)量對(duì)象，5M1E各要素對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的影響程度有所不同。在實(shí)際的產(chǎn)品檢測(cè)中，首先要保障測(cè)量系統(tǒng)的5M1E各方面都符合規(guī)定（如ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定），其次需要綜合各方面的情況（如檢測(cè)效率、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備滿足與精度水、人力資源水平、測(cè)量對(duì)象特性等）來(lái)進(jìn)行合理的選擇匹配。這樣的測(cè)量系統(tǒng)，其系統(tǒng)誤差合理、有效、可靠，才能滿足產(chǎn)品檢測(cè)的精度需要。

3 隨機(jī)誤差分析及控制

3.1 隨機(jī)誤差定義

隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）是指測(cè)量結(jié)果與同一待測(cè)量的大量重復(fù)測(cè)量的平均結(jié)果之差。隨機(jī)誤差主要影響著產(chǎn)品檢測(cè)的精密度。隨機(jī)誤差大小和方向都不固定，也無(wú)法測(cè)量或校正。

3.2 隨機(jī)誤差分析

隨著測(cè)定次數(shù)的增加，誤差的平均值將逐漸趨向于零。即使測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度足夠高，在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一量值進(jìn)行多次等精度測(cè)量時(shí)，仍會(huì)有各種偶然的，無(wú)法預(yù)測(cè)的不確定因素干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，其絕對(duì)值和符號(hào)均不可預(yù)知。雖然單次測(cè)量的隨機(jī)誤差沒(méi)有規(guī)律，但多次測(cè)量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，能在理論上估計(jì)起對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。隨機(jī)誤差不能用修正或采取某種技術(shù)措施的辦法來(lái)消除，可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法降低其影響。

3.3 隨機(jī)誤差控制

通過(guò)隨機(jī)誤差的分析，可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，處理測(cè)量數(shù)據(jù)，從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。通常為合理控制隨機(jī)誤差，有以下幾種數(shù)據(jù)處理方法：

（1）運(yùn)用算術(shù)平均偏差：根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論，我們將多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為真值的最佳近似值。在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)定時(shí)，我們約定系統(tǒng)誤差和粗大誤差已經(jīng)消除、修正或可以忽略，只考慮隨機(jī)誤差，其服從正態(tài)分布。

（2）運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）：標(biāo)準(zhǔn)偏差是一個(gè)描述測(cè)量結(jié)果離散程度的參量。用它來(lái)評(píng)定隨機(jī)誤差有以下優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性，σ值隨K變化較?。凰云椒接?jì)值，與個(gè)別誤差的符號(hào)無(wú)關(guān)，能反映數(shù)據(jù)的離散程度；與最小二乘法吻合。

（3）運(yùn)用置信率：隨機(jī)誤差在±tσ范圍出現(xiàn)的概率稱為置信概率，t-置信因子（置信系數(shù)）。通常將3σ（即t=3）稱為隨機(jī)誤差的極限誤差。

范圍 置信率

（N-？滓 ， N+？滓） 68.3%

（N-2？滓 ， N+2？滓） 95.4%

（N-3？滓 ， N+3？滓） 99.7%

超出極限誤差時(shí)，則認(rèn)為測(cè)量數(shù)據(jù)中存在異常、不合理數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的粗大誤差因素排查、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)等，確保數(shù)據(jù)的有效性。常用的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)Q檢驗(yàn)法、Grubbs檢驗(yàn)法、F檢驗(yàn)法、t檢驗(yàn)法等；主要進(jìn)行過(guò)失誤差的判斷離群值檢驗(yàn)和系統(tǒng)誤差的判斷顯著性檢驗(yàn)。

（4）運(yùn)用不確定度：它是對(duì)測(cè)量結(jié)果可信賴程度的評(píng)定。它表示了被測(cè)量的真值以一定概率落在某個(gè)量值范圍內(nèi)（N-u，N+u）。不確定度小，表示誤差的可能值小，測(cè)量的可信賴程度就高；不確定度大，表示誤差的可能值大，測(cè)量的可信賴程度降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品檢測(cè)精度，排除粗大誤差在外，是由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差的綜合影響的結(jié)果。對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的控制，是一項(xiàng)綜合的質(zhì)量管理工作。系統(tǒng)誤差對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果的影響尤為顯著，應(yīng)盡可能地加以改正、抵消或削弱。在ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)做了規(guī)范、詳細(xì)的要求，這也是測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）的主要內(nèi)容，滿足該體系標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)企業(yè)質(zhì)量管理的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)綜合知識(shí)[M].中國(guó)人事出版社.

[2]李碩根.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[3]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].中國(guó)人事出版社.

[4]David Benham .MSA手冊(cè)[M].戴姆勒克萊斯勒出版.

[5]岑 霆.質(zhì)量管理教程[M].復(fù)旦大學(xué)出版社.endprint

2.3 測(cè)量系統(tǒng)誤差控制

測(cè)量系統(tǒng)誤差不可避免，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大，所以在實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)該設(shè)法加以降低系統(tǒng)誤差。測(cè)量系統(tǒng)誤差的控制，可以從5M1E六個(gè)方面來(lái)進(jìn)行論述。

2.3.1 設(shè)備（Machine）方面：根據(jù)機(jī)器設(shè)備、工夾具的精度水平和維護(hù)保養(yǎng)狀況，按規(guī)定進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)（控制偏倚），選擇合理的根據(jù)測(cè)量的公差要求、量程和方向（控制線性）等選擇設(shè)備。測(cè)量設(shè)備、工具必須經(jīng)過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢定認(rèn)可，并在相應(yīng)的有效期內(nèi)。

2.3.2 人員（Man/Manpower）方面：測(cè)量系統(tǒng)中操作者的質(zhì)量意識(shí)以及對(duì)科學(xué)技術(shù)知識(shí)的掌握水平，影響操作者本身對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)的理解，對(duì)測(cè)量設(shè)備、工具、技術(shù)原理應(yīng)用的正確性與適應(yīng)性。

2.3.3 材料（Material）方面：綜合分析測(cè)量工件的材料結(jié)構(gòu)、成分、物理性能和化學(xué)性能等，對(duì)測(cè)量工件的必要處理（如除銹處理、裝夾面處理、檢測(cè)面處理等）。

2.3.4 工藝方法（Method）方面：包括加工工藝、工裝選擇、操作規(guī)程等。首先確保按操作規(guī)程等來(lái)使用測(cè)量設(shè)備，工件的放置方式、裝夾方面與測(cè)量要素、測(cè)量設(shè)備特性的相互配合，也對(duì)系統(tǒng)誤差有不小的影響。比如在CMM測(cè)量中，通過(guò)對(duì)工件的合理裝夾，減少或避免測(cè)量過(guò)程中的二次裝夾（減小安裝過(guò)程的變差等），或者是減少CMM測(cè)量機(jī)的操作范圍（降低線性的影響），或者減少CMM測(cè)量機(jī)在某個(gè)測(cè)量方向上的變化（如測(cè)量過(guò)程中Z值保持不變，可降低因Z值變化過(guò)程產(chǎn)生的系統(tǒng)變差）。

2.3.5 測(cè)量（Measurement）方面：測(cè)量時(shí)采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、正確；采用的技術(shù)原理、抽樣方法是否恰當(dāng)，測(cè)量方案的設(shè)計(jì)是否規(guī)范等。常用的測(cè)量原則有阿貝測(cè)長(zhǎng)原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、最短鏈原則、最小變形原則等。

2.3.6 環(huán)境（Environment）方面：滿足工作地的溫度、濕度、照明和清潔條件等。例如CMM測(cè)量機(jī)對(duì)溫度、適度、振動(dòng)的要求；也包含測(cè)量對(duì)象等對(duì)環(huán)境的要求，如在測(cè)量膨脹系數(shù)大的材料制件時(shí)對(duì)溫差變化的要求。

不同的測(cè)量系統(tǒng)，不同的測(cè)量對(duì)象，5M1E各要素對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的影響程度有所不同。在實(shí)際的產(chǎn)品檢測(cè)中，首先要保障測(cè)量系統(tǒng)的5M1E各方面都符合規(guī)定（如ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定），其次需要綜合各方面的情況（如檢測(cè)效率、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備滿足與精度水、人力資源水平、測(cè)量對(duì)象特性等）來(lái)進(jìn)行合理的選擇匹配。這樣的測(cè)量系統(tǒng)，其系統(tǒng)誤差合理、有效、可靠，才能滿足產(chǎn)品檢測(cè)的精度需要。

3 隨機(jī)誤差分析及控制

3.1 隨機(jī)誤差定義

隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）是指測(cè)量結(jié)果與同一待測(cè)量的大量重復(fù)測(cè)量的平均結(jié)果之差。隨機(jī)誤差主要影響著產(chǎn)品檢測(cè)的精密度。隨機(jī)誤差大小和方向都不固定，也無(wú)法測(cè)量或校正。

3.2 隨機(jī)誤差分析

隨著測(cè)定次數(shù)的增加，誤差的平均值將逐漸趨向于零。即使測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度足夠高，在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一量值進(jìn)行多次等精度測(cè)量時(shí)，仍會(huì)有各種偶然的，無(wú)法預(yù)測(cè)的不確定因素干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，其絕對(duì)值和符號(hào)均不可預(yù)知。雖然單次測(cè)量的隨機(jī)誤差沒(méi)有規(guī)律，但多次測(cè)量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，能在理論上估計(jì)起對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。隨機(jī)誤差不能用修正或采取某種技術(shù)措施的辦法來(lái)消除，可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法降低其影響。

3.3 隨機(jī)誤差控制

通過(guò)隨機(jī)誤差的分析，可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，處理測(cè)量數(shù)據(jù)，從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。通常為合理控制隨機(jī)誤差，有以下幾種數(shù)據(jù)處理方法：

（1）運(yùn)用算術(shù)平均偏差：根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論，我們將多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為真值的最佳近似值。在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)定時(shí)，我們約定系統(tǒng)誤差和粗大誤差已經(jīng)消除、修正或可以忽略，只考慮隨機(jī)誤差，其服從正態(tài)分布。

（2）運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）：標(biāo)準(zhǔn)偏差是一個(gè)描述測(cè)量結(jié)果離散程度的參量。用它來(lái)評(píng)定隨機(jī)誤差有以下優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性，σ值隨K變化較??；它以平方計(jì)值，與個(gè)別誤差的符號(hào)無(wú)關(guān)，能反映數(shù)據(jù)的離散程度；與最小二乘法吻合。

（3）運(yùn)用置信率：隨機(jī)誤差在±tσ范圍出現(xiàn)的概率稱為置信概率，t-置信因子（置信系數(shù)）。通常將3σ（即t=3）稱為隨機(jī)誤差的極限誤差。

范圍 置信率

（N-？滓 ， N+？滓） 68.3%

（N-2？滓 ， N+2？滓） 95.4%

（N-3？滓 ， N+3？滓） 99.7%

超出極限誤差時(shí)，則認(rèn)為測(cè)量數(shù)據(jù)中存在異常、不合理數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的粗大誤差因素排查、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)等，確保數(shù)據(jù)的有效性。常用的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)Q檢驗(yàn)法、Grubbs檢驗(yàn)法、F檢驗(yàn)法、t檢驗(yàn)法等；主要進(jìn)行過(guò)失誤差的判斷離群值檢驗(yàn)和系統(tǒng)誤差的判斷顯著性檢驗(yàn)。

（4）運(yùn)用不確定度：它是對(duì)測(cè)量結(jié)果可信賴程度的評(píng)定。它表示了被測(cè)量的真值以一定概率落在某個(gè)量值范圍內(nèi)（N-u，N+u）。不確定度小，表示誤差的可能值小，測(cè)量的可信賴程度就高；不確定度大，表示誤差的可能值大，測(cè)量的可信賴程度降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品檢測(cè)精度，排除粗大誤差在外，是由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差的綜合影響的結(jié)果。對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的控制，是一項(xiàng)綜合的質(zhì)量管理工作。系統(tǒng)誤差對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果的影響尤為顯著，應(yīng)盡可能地加以改正、抵消或削弱。在ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)做了規(guī)范、詳細(xì)的要求，這也是測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）的主要內(nèi)容，滿足該體系標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)企業(yè)質(zhì)量管理的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)綜合知識(shí)[M].中國(guó)人事出版社.

[2]李碩根.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[3]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].中國(guó)人事出版社.

[4]David Benham .MSA手冊(cè)[M].戴姆勒克萊斯勒出版.

[5]岑 霆.質(zhì)量管理教程[M].復(fù)旦大學(xué)出版社.endprint

2.3 測(cè)量系統(tǒng)誤差控制

測(cè)量系統(tǒng)誤差不可避免，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響很大，所以在實(shí)際測(cè)量中，應(yīng)該設(shè)法加以降低系統(tǒng)誤差。測(cè)量系統(tǒng)誤差的控制，可以從5M1E六個(gè)方面來(lái)進(jìn)行論述。

2.3.1 設(shè)備（Machine）方面：根據(jù)機(jī)器設(shè)備、工夾具的精度水平和維護(hù)保養(yǎng)狀況，按規(guī)定進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)（控制偏倚），選擇合理的根據(jù)測(cè)量的公差要求、量程和方向（控制線性）等選擇設(shè)備。測(cè)量設(shè)備、工具必須經(jīng)過(guò)相關(guān)機(jī)構(gòu)的檢定認(rèn)可，并在相應(yīng)的有效期內(nèi)。

2.3.2 人員（Man/Manpower）方面：測(cè)量系統(tǒng)中操作者的質(zhì)量意識(shí)以及對(duì)科學(xué)技術(shù)知識(shí)的掌握水平，影響操作者本身對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)的理解，對(duì)測(cè)量設(shè)備、工具、技術(shù)原理應(yīng)用的正確性與適應(yīng)性。

2.3.3 材料（Material）方面：綜合分析測(cè)量工件的材料結(jié)構(gòu)、成分、物理性能和化學(xué)性能等，對(duì)測(cè)量工件的必要處理（如除銹處理、裝夾面處理、檢測(cè)面處理等）。

2.3.4 工藝方法（Method）方面：包括加工工藝、工裝選擇、操作規(guī)程等。首先確保按操作規(guī)程等來(lái)使用測(cè)量設(shè)備，工件的放置方式、裝夾方面與測(cè)量要素、測(cè)量設(shè)備特性的相互配合，也對(duì)系統(tǒng)誤差有不小的影響。比如在CMM測(cè)量中，通過(guò)對(duì)工件的合理裝夾，減少或避免測(cè)量過(guò)程中的二次裝夾（減小安裝過(guò)程的變差等），或者是減少CMM測(cè)量機(jī)的操作范圍（降低線性的影響），或者減少CMM測(cè)量機(jī)在某個(gè)測(cè)量方向上的變化（如測(cè)量過(guò)程中Z值保持不變，可降低因Z值變化過(guò)程產(chǎn)生的系統(tǒng)變差）。

2.3.5 測(cè)量（Measurement）方面：測(cè)量時(shí)采取的方法是否標(biāo)準(zhǔn)、正確；采用的技術(shù)原理、抽樣方法是否恰當(dāng)，測(cè)量方案的設(shè)計(jì)是否規(guī)范等。常用的測(cè)量原則有阿貝測(cè)長(zhǎng)原則、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則、最短鏈原則、最小變形原則等。

2.3.6 環(huán)境（Environment）方面：滿足工作地的溫度、濕度、照明和清潔條件等。例如CMM測(cè)量機(jī)對(duì)溫度、適度、振動(dòng)的要求；也包含測(cè)量對(duì)象等對(duì)環(huán)境的要求，如在測(cè)量膨脹系數(shù)大的材料制件時(shí)對(duì)溫差變化的要求。

不同的測(cè)量系統(tǒng)，不同的測(cè)量對(duì)象，5M1E各要素對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的影響程度有所不同。在實(shí)際的產(chǎn)品檢測(cè)中，首先要保障測(cè)量系統(tǒng)的5M1E各方面都符合規(guī)定（如ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定），其次需要綜合各方面的情況（如檢測(cè)效率、經(jīng)濟(jì)性、設(shè)備滿足與精度水、人力資源水平、測(cè)量對(duì)象特性等）來(lái)進(jìn)行合理的選擇匹配。這樣的測(cè)量系統(tǒng)，其系統(tǒng)誤差合理、有效、可靠，才能滿足產(chǎn)品檢測(cè)的精度需要。

3 隨機(jī)誤差分析及控制

3.1 隨機(jī)誤差定義

隨機(jī)誤差（又稱偶然誤差）是指測(cè)量結(jié)果與同一待測(cè)量的大量重復(fù)測(cè)量的平均結(jié)果之差。隨機(jī)誤差主要影響著產(chǎn)品檢測(cè)的精密度。隨機(jī)誤差大小和方向都不固定，也無(wú)法測(cè)量或校正。

3.2 隨機(jī)誤差分析

隨著測(cè)定次數(shù)的增加，誤差的平均值將逐漸趨向于零。即使測(cè)試系統(tǒng)的靈敏度足夠高，在相同的測(cè)量條件下，對(duì)同一量值進(jìn)行多次等精度測(cè)量時(shí)，仍會(huì)有各種偶然的，無(wú)法預(yù)測(cè)的不確定因素干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差，其絕對(duì)值和符號(hào)均不可預(yù)知。雖然單次測(cè)量的隨機(jī)誤差沒(méi)有規(guī)律，但多次測(cè)量的總體卻服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理，能在理論上估計(jì)起對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。隨機(jī)誤差不能用修正或采取某種技術(shù)措施的辦法來(lái)消除，可以使用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法降低其影響。

3.3 隨機(jī)誤差控制

通過(guò)隨機(jī)誤差的分析，可用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，處理測(cè)量數(shù)據(jù)，從而減少隨機(jī)誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。通常為合理控制隨機(jī)誤差，有以下幾種數(shù)據(jù)處理方法：

（1）運(yùn)用算術(shù)平均偏差：根據(jù)統(tǒng)計(jì)理論，我們將多次測(cè)量的算術(shù)平均值作為真值的最佳近似值。在對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行評(píng)定時(shí)，我們約定系統(tǒng)誤差和粗大誤差已經(jīng)消除、修正或可以忽略，只考慮隨機(jī)誤差，其服從正態(tài)分布。

（2）運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)偏差（均方根偏差）：標(biāo)準(zhǔn)偏差是一個(gè)描述測(cè)量結(jié)果離散程度的參量。用它來(lái)評(píng)定隨機(jī)誤差有以下優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)定性，σ值隨K變化較??；它以平方計(jì)值，與個(gè)別誤差的符號(hào)無(wú)關(guān)，能反映數(shù)據(jù)的離散程度；與最小二乘法吻合。

（3）運(yùn)用置信率：隨機(jī)誤差在±tσ范圍出現(xiàn)的概率稱為置信概率，t-置信因子（置信系數(shù)）。通常將3σ（即t=3）稱為隨機(jī)誤差的極限誤差。

范圍 置信率

（N-？滓 ， N+？滓） 68.3%

（N-2？滓 ， N+2？滓） 95.4%

（N-3？滓 ， N+3？滓） 99.7%

超出極限誤差時(shí)，則認(rèn)為測(cè)量數(shù)據(jù)中存在異常、不合理數(shù)據(jù)，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的粗大誤差因素排查、數(shù)據(jù)檢驗(yàn)等，確保數(shù)據(jù)的有效性。常用的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)Q檢驗(yàn)法、Grubbs檢驗(yàn)法、F檢驗(yàn)法、t檢驗(yàn)法等；主要進(jìn)行過(guò)失誤差的判斷離群值檢驗(yàn)和系統(tǒng)誤差的判斷顯著性檢驗(yàn)。

（4）運(yùn)用不確定度：它是對(duì)測(cè)量結(jié)果可信賴程度的評(píng)定。它表示了被測(cè)量的真值以一定概率落在某個(gè)量值范圍內(nèi)（N-u，N+u）。不確定度小，表示誤差的可能值小，測(cè)量的可信賴程度就高；不確定度大，表示誤差的可能值大，測(cè)量的可信賴程度降低。

4 結(jié)束語(yǔ)

產(chǎn)品檢測(cè)精度，排除粗大誤差在外，是由測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和測(cè)量過(guò)程的隨機(jī)誤差的綜合影響的結(jié)果。對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)精度的控制，是一項(xiàng)綜合的質(zhì)量管理工作。系統(tǒng)誤差對(duì)產(chǎn)品檢測(cè)結(jié)果的影響尤為顯著，應(yīng)盡可能地加以改正、抵消或削弱。在ISO/TS16949：2002體系標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)做了規(guī)范、詳細(xì)的要求，這也是測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）的主要內(nèi)容，滿足該體系標(biāo)準(zhǔn)，是對(duì)企業(yè)質(zhì)量管理的重要保障。

參考文獻(xiàn)

[1]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)綜合知識(shí)[M].中國(guó)人事出版社.

[2]李碩根.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].中國(guó)計(jì)量出版社.

[3]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].中國(guó)人事出版社.

[4]David Benham .MSA手冊(cè)[M].戴姆勒克萊斯勒出版.

[5]岑 霆.質(zhì)量管理教程[M].復(fù)旦大學(xué)出版社.endprint