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1、讲师:伏永凯,量规仪器校验,主要内容,概论量规仪器校正管理体系与量规仪器校正要求量规仪器管理测量系统分析(MSA),概论,测量与测量目的测量的方法测量单位测量精度观念误差量测不确定度,测量与测量目的,测量所谓“测量”是人类对自然界中的物质或现象，予以量的掌握，经由这个量化的过程，我们才能对此物质或现象得到较准确的认识，并能有较客观且准确的描述。“测量”就是“一系列的操作，为的是要决定对象某特性的数值”。,测量与测量目的,测量的目的保证质量：以测量所得结果，作为生产管理的依据，掌握现况，确保产品质量的一致性。降低成本：由测量结果得到一最佳制造条件，避免不必要的浪费，降低生产成本。确保安全：由制造
2、过程中变量的测量，确认生产中的安全问题（如压力过高将发生爆炸等），适时做好处理，以保障人员及设备安全。,测量的方法,直接测量“直接量测”是指量具测量工件后，立即可得知量测结果的一种量测方式。又可分为：直读式由量具上指示刻划，可直接读出量测值。例如以光标尺量测长度，用电压表量测电压等。区分式藉由量具的应用来区分产品的特性是否在某特定范围内，藉此判定工件为合格或不合格。例如利用样规或传感器为量规，作为工件判定的依据。比对式利用样板比对，可立刻判定工件的等级。例如利用表面粗度比较板作加工面表面粗度的比较等。,测量的方法,间接量测是指量具无法直接量测工件，须先以量具配合附件取得量测资料，再经过转移、计
3、算等方式，得知量测的结果。一般可分为：转移式利用转移式量具，先将被测物的待量测值量出，再转移至直读式量具得到实际测量值。例如利用内外卡钳作加工件的量测，再移至刻度尺或卡尺得到实际的测量值。计算式利用量具及附件将被测物相关数值量测出后，再以公式间接推算出欲量测的功能值。如利用电表量出电流I、电阻R后，再利用公式V=I R算出电压值V来。,测量单位,国际标准单位中之基本单位,测量精度观念,精密度（Precision）精密度是指量测仪器所能够区分出的微量程度或最小距离，亦即代表量测仪器对同一待测工件，以相同量测过程作重复量测时，其各量测结果的差异程度。以差异程度愈微小称为精密度佳，反之称为精密度差准
4、确度（Accuracy）准确度是指量测仪器的实际量测值（或量测平均值）与待测值之真值（True Value）的接近程度，亦即实际测量值偏离真实值的程度。以偏差愈微小之程度称为准确度佳，反之称为准确度差,测量精度观念,精密度与准确度的关系就量测仪器的选用而言，并非精度愈高愈好，必须视工件尺寸要求的程度而选用不同精度的量具。量测仪器可能有很高的精密度，却未必具有很好的准确度，因为一般量测仪器均须经过校正后才能确定其准确度。,测量精度观念,精密度与准确度的关系量测值应该向真值集中，并且平均值恰好等于真实值。,图1.1理想状况量测值分布,测量精度观念,精密度与准确度的关系实际上可能有下列四种情况：既不
5、准确也不精密,很精密但不准确,测量精度观念,既精密又准确,准确但不精密,误差,量测时，实际量测值（或量测平均值）与真值之间的差异，称为误差。按发生源可分为：仪器误差、人为误差、环境误差和方法误差，这些因素都会造成量测值的偏离，而降低量测的准确性。若就误差的性质区分，一般又可分为：系统性误差、随机性误差和重大误差。,系统性误差,“系统性误差”是指在相同条件下，重复多次量测同一受测物或量时，保持固定不变的误差；或在条件改变时，将会按某一明确定律变化的一种量测误差。依“系统性误差”可能发生的原因大致可分为下列三种误差：仪器误差、人为误差、环境误差。,系统性误差,仪器误差：系指因仪器本身的缺失而引起的
6、误差。可归纳为：制造公差调整误差。功能误差（磨损或不当使用）人为误差：系指人为的缺失所造成的误差，如视觉的误判、个人生理、心理因素、量测经验或量测训练不足等。环境误差：系指量测环境未经妥善控制所造成的误差，例如温度、湿度、气压、振动、照明、干扰等测量环境变化所造成的误差。,随机性误差,随机性误差指在相同条件下，重复多次量测同一受测物或量时，一些不可预期的、随机变化的量测误差。随机性误差又称为偶然性误差，凡无法归类到系统性误差者皆可称为随机性误差。随机性误差不像系统性误差可以解释其误差发生的原因，而经由改进加以控制，如气流、辐射、噪声等。,重大误差,重大误差：超出规定条件下预期的误差，即明显歪曲
7、量测结果的误差。此部份通常是由人为操作疏失引起。,量测不确定度,由前面对误差的分类，我们得知：随机误差有其不可修正的特性。系统误差虽可加以修正，但修正因子或修正量的 本身，亦可能隐含有不确定性。所以由以上两点我们引申出：量测误差必存在于每一量测作业中，而此误差在评估及修正的过程中所衍生出来的不确定性，若加以量化，即为量测不确定度。为统计分析的结果，由重复量测而计算其平均值（准确度），及标准差（精确度）而得。,量规仪器校正,何谓量规仪器校正量规仪器校正的目的量测标准的种类校正的方式校正周期的制定那些仪器需要校正量测的传递与追溯,何谓量规仪器校正,量规仪器校正是指合格的校正人员，在适当的环境下，依
8、据正确的校正作业程序，用更准确的标准件或更精密的测试装备，来量测并判定待校仪器的精密度或准确度。在可行的情况下，对不合格者，施以调整手续，使其达到合格与准确的状态。,量规仪器校正的目的,内部的需求正确判断产品符合性.研究过程变异。协力生产的需求保证不同工厂或生产线生产的产品品质的一致性。国际交易的需求保障买卖双方，共同认定的品质制度与规范标准之要求应运而生，例如ISO 9000、CE MARK、UL等，均重视量规仪器的管理与使用。法规的要求政府为确保公共安全、卫生医疗与公平交易之维系，所订定之度量衡法之要求，例如血压计、电表（瓦时表）、水表、瓦斯表、出租车计费表、电子秤与加油机计费表等。,量测
9、标准的种类,国际标准（International Standards）代表测试与制造技术所能达到最精确的单位标准。作为一般测试时比较或校正用。原级标准（Primary Standards）亦即国家标准，其校正由各国家实验室自行调校，然后各国之测试结果互相比对，再取平均值作为世界标准。二级标准（Secondary Standards）此标准是用于工业实验室的基本参考标准工作标准（Working Standards）工作标准是一般校验实验室的基本校正装备，主要用来调校一般实验仪器或测试仪器，使其达到执行工作所应有的精准度。,校正的方式,比较校正将准确度高的仪器或标准件与待校件之仪器作比较，并调整其
10、误差使符合准确度要求之范围，谓之比较校正，一般之仪器校正多为此类。绝对校正以物理上的定律与特性所发展出来的原级标准，直接进行仪器校正工作，以获得待校件之误差值，谓之绝对校正，国家标准实验室之仪器追溯国外之仪器校正，部份属于此类。,校正周期的制定,校正是为了避免仪器偏差，而制定校正周期则是为使仪器或标准件能时时保持稳定。校正周期是根据使用的目的、程度及准确度需求，以统计方法及经验判断所推导出来最具信赖度的送校间隔时间。影响校正周期制定的因素很多，其中以制造厂商的建议、仪器和标准件使用程度、环境状况、量测准确度和校正成本等之影响最大。,校正周期的制定美国NCSL法,由工程上的直觉来制定周期此方法是
11、目前最通用的方法，但是此方法需要一位有经验的校正人员，能对所用的仪器专精，而且能对本科知识精通，如长度、电量、流量等，他就能够对这仪器大略给予一校正周期，在此周期仪器仍然保持于公差范围内。对于新购仪器设备，是目前最通用之方法。,校正周期的制定美国NCSL法,由数据来制定固定校正周期此方法即是由校正报告上的数据来判断旧的校正周期是准备延长或缩短，目前有许多不同的统计方法和判断准则用来处理数据，由此方法和准则来制定固定校正周期。适用于同一厂牌，型号或同一种类之仪器。,校正周期的制定美国NCSL法,变动的校正周期此制定校正周期的方法是用任何延长或缩短周期的方法来处理各种不同的单独仪器，例如一台校正仪
12、器，不管它过去的校正记录，也不管它的特定可靠性准则，当校正后发现在公差范围内，校正人员即会自动把下一次的校正周期增加一个月或一段时间，如果在公差范围外，则把校正周期，缩短一个月或一段时期。,校正周期的制定美国NCSL法,以使用时间来制定校正周期此方法需要一个时间记录器或一使用标签置于必须校正的仪器上，当时间到达所设定的时间，则此仪器必须送校。,校正周期的制定美国NCSL法,使用测试结果来制定校正周期利用可携带的校正设备来周期性的（每天、每星期、每月）检查仪器上的重要参数，由此所收集的数据，经过统计分析后，来决定此仪器之校正周期，此方法是把校正功能转化成品质控制的功能。,校正周期的制定ISO校正
13、周期法,ISO校正周期法：校正周期先作初期选择，然后再对校正周期进行调整。(1)初期选择的校正周期以工程上的直觉式，即以固定期间作为校正周期。,校正周期的制定ISO校正周期法,(2)校正周期再调整的方法，可分下列五种：A.自动的或阶梯式的调整校正周期以一定基本的程序，每次对设备项目进行校正，当发现在允差范围内时，在其后的校正周期加长，但若在允差范围外时，则缩短校正周期（注：规范中未提示，校正周期加长多久，或减短多少）,校正周期的制定ISO校正周期法,B.管制图法：每次选择相同的校正点，将所量得的数据绘成图形（纵轴为量测值，横轴为时间）由图形上加以标出量测值散布及偏差情形，以决定如何调整校正周期
14、（注：规范中未提示散布幅度或偏差幅度）,校正周期的制定ISO校正周期法,C.历时法初期以工程直觉方式依类别（相似结构，期望信赖度与稳定度）给予一校正周期。每一类别在选定之周期内被送回来校正的仪器，发现超过误差或不符合的件数占此期间同一类别总数的比率，如果很高时，必须缩短正调期（注：未明确提示比率多高，才算高）。,校正周期的制定ISO校正周期法,D.实际使用时数法为历时法的变形方式，基本方法保持不变，但周期确认系以使用的小时计算。E.使用中或黑箱测试法为阶梯式及管制图法的变形，使用轻便的校正设备，时常查核被选定的参数，对临界参数进行查验，如发现超过界限，则进行作完整的校正（除非实务经验丰富者，否
15、则不易选定适当的查核参数）。,哪些仪器需要校正,依ISO规定下列情况必须校正：(一)判定产品符合性之仪器。如：数字复用电表、电源供应器、定时器、比重计、量瓶、天平、卡尺、压力表、温度记录器等。(二)内校用之标准件。如：法码、块规，精密电表等。（三）新购买的仪器。新购买的仪器在出厂前大都已校正过，但由于运输安装过程中，诸多未可预期因素的干扰，新仪器在精密度和准确度上也会受到影响。,量测的追溯,一般在实际运作上，量测标准可分为传递和追溯。将国际或国家标准经由校正（或其它传递方式）传给下一等级的量测标准，并依次逐级传递到最终使用者之量测仪器，以保证被量测的对像的值准确一致，是为传递。仪器使用者将其依
16、据之标准件，送往上一级较精确与国家标准有关联性之实验室进行校正或检定，使较低层次的量测结果，能与国际标准或国家标准测量系统相连结，使其具有公信力，且相互间能达到一致性，此即为追溯。,管理体系对量规仪器校正的要求,ISO 9001对量规仪器校正的要求QS 9000对量规仪器校正的要求ISO 14001对量规仪器校正的要求量规仪器管理作业常见缺失,管理体系对量规仪器校正的要求,ISO 9001:2000条款7.6监视和测量装置的控制QS 9000 除了ISO要求外还增加测量系统分析（4.11.4）ISO 14001于4.5.1监测和测量章节对检（监）测设备管理之要求,量规仪器管理常见缺失,量规仪器
17、超过校验日期，尚未校正仍在现场使用，而管理者未做任何处置。执行内校的人员没有经过相关的训练。检测设备内校，但未建立校正指导书。校正没有允收标准。标准件却当成免校件。自制的检测设备，未建立校正标准（或因无法外校无适当标准件，列为免校），与条文要求不符。,量规仪校管理,管理系统的建立初期规划文件建立,初期规划,全面清查厂内所有量测仪器依据仪器清查资料，统计下列有关资料仪器的种类、数量每种仪器的规格（量程、精密度、允收标准）决定仪器之校正周期决定仪器的校正方式：内校、外校、免校若有内校，需建立相关内校作业指导书及标准,购买仪器,采购仪器时机(1)工厂之工作负荷增加。(2)新能量之建立。(3)老旧仪器
18、之汰旧换新。确认采购需求(1)必要性(2)所需仪器之规格。（量程/精密度）选择适当供货商(1)可靠性(2)校验及售后服务,培训人员,人员之选派条件：(1)学历(2)专业(3)部门训练之方式：(1)仪器制造厂商培训。(2)参加外部训练。(3)邀请专家至本单位训练。,环境的需求,厂内若有校正作业，其校正环境的监控与维持，需注意下列几点：校正实验室环境之建立：对标准件性能之影响：温度、湿度、气压、尘埃、电场、振动、地心引力等。对校正测试装备之影响：电源电压、电源频率、温度、电场等。对作业人员之影响：照明、噪音、温度、尘埃等。,环境的需求,标准环境实验室之等级区分：E级（EXCELLENT）：国家标准
19、研究机构同程度之精度。G级（GOOD）：严格要求精准度之标准实验室。S级（STANDARD）：实用量测仪器校正实验室。环境条件种类：A类：特别严格之环境条件限制。B类：次级严格之环境条件限制。C类：一般要求之环境条件限制。,文件的建立程序,仪器应标示以利管制标示包含校正合格、免校及暂停使用等卷标。建立仪器资料应包含仪器一览表、仪器履历表，必要时加以编号管理。明订校正需求外校：须送国家认可机构才有追溯性。内校：须有合格之人员、校正指导书及标准件并有校正报告。免校：凡与品质无关之仪器可列为免校。,文件的建立程序,制定校正周期可依据历次校正报告之结果，加以统计分析而制定，例如连续三次合格则延长一半周
20、期，但至多以二年为限，一旦不合格则回复调整前之周期。一般电量仪器为：半年，物理量仪器为一年。年度校正计划之订定应考量将仪器分开送校，避免无仪器可用之困扰。校正之执行：依仪器之校正需求及校正周期执行校正，仪器校正后应判定是否合格。,文件的建立程序,校正标识：依据校正结果判定，对每一仪器施予正确标识，一般有校正合格、暂停使用、禁止使用或免校正标识。搬运、储存管理：搬运应注意防震，保存与储藏应注意环境条件，防止精度变差，并于使用时再做必要的功能测试。强调禁止仪器任意调整：一般在仪器校正后应贴上封签以防止不当调整。,文件的建立程序,校正失效的处置：应追溯过去量测的产品，加以评估，作成书面报告并有纠正措
21、施（例如与该量规有关之检验测试纪录、特采纪录及客户抱怨记录等）。国内无法校正的处置：自行校正或相互比对。但须有书面规定校正准则。,文件的建立指导书,待校件使用标准件校正环境校正范围校正步骤：又可分校正前、中、后,文件的建立指导书,判定标准，其内容需求重点为：使用简单易懂的句子表达即可。力求完整、正确并囊括每一细节。尽可能使用或合并已建立的校正指导书。撰写格式、标准、内容、纸张大小等尽可能做到标准化。依需要适时对校正指导书加以修正及更新。,测量系统分析(MSA),MSA简介GR&R分析(计量值型)GO/NO GO分析(计数值型)P/T比率(Ratio),MSA简介,对一个测量系统进行评定的第一个
22、步骤，是验证系统是否在量测“正确的变异”之内，。评定的第二个步骤，是要确定系统应具备什么样的统计特性才可以接受。（例如该测量系统是归属于计数型或者计量型）。,MSA简介,是所有测量系统必须具备的共同特性：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 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1/10测量系统的变差必须比制造过程的变差小变差应小于公差带,MSA简介,测量系统分析的目的：确定测量系统是否具有所需要的统计特性。追查哪些是对测量系统有显著影响的环境因素。验证
23、该系统若被认为是可接受时，是否持续具备恰当的统计特性。,GR&R分析(计量值型),名词定义重复性Repeatability：是指用同一量具，同一位作业者，当多次测量相同零件的指定特性时所得的变异。再现性Reproducibility：是指不同作业者以相同的量具，测量相同产品的特性时，测量平均值的变异。,作业步骤,确定M名操作者A、B、C，选定N个被测零件，按1、2、，编号。被选定零件尽可能反映整个过程的变差。测取数据：A以随机顺序测取所有数据并记录之，B、C在不知他人测量结果的前提下，以同样方法测量各零件的数据并记录之。再以随机顺序重复上述测量r次(如23次),数据处理-极差计算,数据处理-均
24、值计算,结果分析,以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差=5.15重复性,结果分析,再现性,结果分析,测量系统双性（R&R）,结果分析,应同时将EV、AV、R&R各值与公差带宽度比较，得出各变差占公差带的百分比%R&R可接受的条件是：数值30%的误差测量系统不能接受，须予以改进。进行各种努力发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品再抽查检验，如发现库存品已超出规格应立即追踪出货，通知客户，协调处理对策,结果分析,当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时量具的结构需再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,结果分析,当再
25、现性(EV)变差值大于重复性(AV)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,GO/NO GO分析(计数值型),先选取20个零件来进行。选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两次测量所有零件。在选取20个零件时，必须有一些零件稍许高或低于规范限值。所有的测量结果(每个零件测4次)一致则接受该量具，否则应改进或重新评价该量具，如果不能改进该量具，则不能被接受并且应找到一个可接受之替代测量系统,GO/NO GO分析(计数值型),当为不能接受时
26、，可能有但不限于下列情况，并应采取相对应的措施仪器性能不稳定，检查并修理或更换仪器；对测量者进培训，提高测量者测量水平；量具的夹紧或定位装置需要改进。,附表3 GO/NO GO量具属性数据表,P/T比率(Ratio),P/T比率(Ratio)是衡量量测设备的精度与产品特性的允差之间关系的一种方法。公式 P/T=ToleranceEVEV(Equipment Variation)是设备变异，通常量测一个产品10次以上，可获不同读值，根据读值计算EV(=6)Tolerance 是产品特性的允差LSL是规格下限，USL是规格上限Tolerance 即是USL减LSL(Tolerance=USLLSL)。P/T 比率以大于10倍为佳。,P/T比率(Ratio),结论,
