一、何謂測量系統
 
定義：是對測量單元進行量化或對被測的特性進行評估，其所使用的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環境及假設的集合。也就是說，用來獲得測量結果的整個過程。
 
由這個定義可以將測量過程看作一個制造過程，其產生的輸出就是數值(數據)。這樣看待一個測量系統是很有用的，因為這樣讓我們明白已經說明的所有概念、原理、工具，這在統計過程控制中早已被證實它們的作用。
 
檢驗本身就是一個過程。
 
二、為什么要對測量系統進行分析
 
l測量數據的質量：
數據的質量取決于多次測量的統計特征：偏倚及變差。
高質量數據——對某一特定特性值進行多次測量的數值均與該特性的參考值“接近”。
低質量數據——測量數據均與該特性的參考值相差“很遠”。
理想的測量系統——零偏倚、零變差。
 
理想的測量系統不存在，為什么?
由于測量系統變差源：標準、人員（評價人、）儀器（量具）、工作件（零件）、程序（方法）、環境的作用結果，使得觀測到的過程變差值與實際的過程變差值不相等。
 
例如：Cp測為2，Cp實必須大于或等于1.79時，才得到Cp觀為1.33只有在測量過程沒有任何變差源作用時，Cp觀=Cp測，這是不可能的。
再比如：
當R&R為10%時，Cp實為2，Cp觀為1.96
當R&R為 30%時，Cp實為2，Cp觀為1.71
當R&R為 60%時，Cp實為2，Cp觀為1.28
可以看出，Cp觀由1.96到1.28之間的區別就是由于測量系統的不同所造成的。
 
為此，我們要對測量系統進行分析，要識別測量系統的普通原因和特殊原因，以便采取決策措施，使測量系統的變差減小到最小程度，使得測量系統觀測到的過程變差值盡可能接近和真實地反映過程的變差值。這就要求，測量系統的最大（最壞）的變差必須小于過程變差或規范公差。
 
三、對測量系統分析要分析什么
 
前面我們談到，數據的質量取決于處于穩定條件下進行操作的測量系統中，多次測量的統計特征：偏倚和變差。
 
為此，我們引伸出如下一些術語：
1、位置變差
l偏倚：觀測到的測量值的平均值與參考值之間的差值。
l準確度：與真值（或參考值）“接近”的程度。
l穩定性：別名：漂移。
   隨時間變化的偏倚值
l線性：在量具正常工作量程內的偏倚變化量。
 
2、寬度變差
l精確度：每個重復讀數之間的“接近”程度。
l重復性（設備變差）：E、V
一個評價人、同一種儀器、同一零件的某一特性，在固定的和已定義的測量條件下，連續（短期內）多次測量中的變差。
l再現性（評價人變差）：A、V
不同評價人、同一種儀器、同一零件的某一特性的測量平均值的變差。
lGRR或量具的重復性和再現性：是重復性和再現性的聯合估計值。
l測量系統能力：短期評估，是對測量誤差合成變差的估計
     2        2                         2
   б能力=б偏倚（線性）+бR＆R
*短期的一致性和均勻性（重復性誤差）被包含在能力評價中。
l測量系統性能：性能量化了合成測量誤差的長期評估。
     2              2              2              2
   б性能 = б能力 +б穩定性+б一致性
*測量量程內長期的一致性和均勻性包含在性能評價之中。
 
3、對測量系統的五性分析
位置變差
寬度變差
l偏倚
l穩定性
l線性
l重復性
l再現性
對測量系統研究分析可供：
——接受新測量設備的標準
——兩個測量裝置的比較
——測量設備維修前后的比較，計算過程變差及生產過程可接受性的水平
————繪制量具性能曲線
 
四、如何分析測量系統的“五性”
 
評價一個測量系統需考慮：
l具有足夠的分辨力和靈敏度。
10比1規則：測量設備要能分辨出公差或過程變差的至少十分之一以上。
l測量系統必須是穩定的，應處于統計受控狀態，計測量系統中的變差只能由普通原因造成。
l統計特性在預期的范圍內一致，并滿足測量目的：
△ 為了產品控制，測量系統地變差必須小于規范限值
△ 為了過程控制，測量系統地變差應該能小于制造過程變差，并能證明具有有效的解析度。
 
計量型測量系統研究——指南
 
1、 確定偏倚得指南——獨立樣件法
1) 取得一個樣件，并且建立起與可追溯到相關標準的參考值。如果不能得到這參考值，選擇一件落在生產測量范圍中間的生產件，并將他指定為偏倚分析的基準件。在計量實驗室里測量該零件n≥10次，并計算這n個讀值的平均值作為“參考值”。
2) 讓一個評價者以正常方式測量樣件≥10次。
3) 結果分析——圖示法
畫出這些數據相對于參考值的直方圖并評審，用專業知識確定是否出現異常，分析特殊原因，找出異常點。如正常，可繼續分析。
當n<30時，對任何的解釋或分析，要特別注意。
    結果分析——數值法
4)  計算n個讀值的平均值
　　＝
5) 計算重復性標準差（б重復性或稱бr）
　　　б重復性 =  max（xi）—min（xi）
                   d2*
式中：d2*可以從d2*表中查到，此時，g=1，m=n
6) 計算偏倚
偏倚=觀測到的平均測量值（）－參考值
7) 計算平均值的標準誤差бb
　　　　　бb =бr/
8) 確定偏倚的t統計值
　　　ｔ＝偏倚／бb
9)  確定置信度，一般要求為95%（即=0.005）
 偏倚－d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*≤０≤偏倚＋d2[бb(tv,1-a/2)]/d2*  
如果0落在偏倚值附近的１－置信度界限內，則偏倚在水準上是可接受的。
式中：Ｖ、d2、d2*可以從d2*表中查到。
tv,1-a/2可以利用標準分ｔ布表中查到.
 
五. 對測量系統進行研究分析了怎么辦
 
與其他所有過程一樣，測量系統受隨機的和系統的變差來源影響。這些變差是由普通原因和特殊（無次序的）原因造成的。為了提高測量數據的質量，必須使測量系統變差盡可能減小，重要的是識別變差來源，消除和降低變差源的影響。
針對測量系統的“五性”研究分析，識別影響“五性”的變差源。
1. 造成過大的偏倚的原因;
l  儀器需要校準
l  儀器、設備或夾具磨損
l  基準的磨損或損壞
l  不適當的校準或調整
l  儀器質量不良
l  線性誤差
l  使用了錯誤的量具
l  同的測量方法——作業準備、技巧
l  測量的特性不對
l  變形（量具或零件）
l  環境——溫度、濕度、振動、清潔
l  錯誤的假設，應用的常數不對
l  應用——零件的數量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差（易讀性、視差）
在校準過程所使用的測量程序（如：使用“基準”），應該盡可能地與正常操作的測量程序一致。
 
2、造成不穩定的可能因素有：
l  儀器需要校準，縮短校準周期
l  儀器、設備或夾具的磨損
l  正常的老化或磨損
l  維護保養不好——空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔
l  基準的磨損或損壞，基準的誤差
l  不適當的基準或調整
l  儀器質量不好——設計或符合性
l  儀器缺少穩健的設計或方法
l  不同的測量方法——作業準備、夾緊、技巧
 
l  變形（量具或零件）
l  環境變化——溫度、濕度、     振動、清潔
l  錯誤的假設，應用的常數不對
l  應用——零件數量、位置、操作者技能、疲勞、觀測誤差（易讀性、視差）
3、造成線性誤差的可能原因有：
l  儀器需要校準，縮短校準周期
l  儀器、設備或夾具的磨損
l  維護保養不好——空氣、動力、液體、過濾器、腐蝕、塵土、清潔
l  基準的磨損或損壞，
基準的誤差——最小/最大
l  不適當的校準（沒有涵蓋操作范圍）
l  儀器質量不好——設計或符合性
l  儀器缺少穩健的儀器設計或方法