基于Minitab軟件的測(cè)厚儀測(cè)量系統(tǒng)分析

項(xiàng)秀明，劉秀華

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北唐山 063200）

0 引言

測(cè)厚儀（thickness gauge）是測(cè)量物體厚度的儀器儀表，在工業(yè)生產(chǎn)中常用于連續(xù)或抽樣測(cè)量產(chǎn)品厚度（如鋼板等）。在鋼鐵制造行業(yè)，測(cè)厚儀主要用來(lái)測(cè)量鋼板涂層或鍍層厚度，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)產(chǎn)品的性能起著重要作用，因此，為檢驗(yàn)測(cè)厚儀的準(zhǔn)確性，快速排查測(cè)厚儀故障，運(yùn)用Minitab 軟件對(duì)測(cè)厚儀測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，根據(jù)測(cè)量系統(tǒng)分析的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)結(jié)果,得到測(cè)厚儀的測(cè)量水平和改進(jìn)測(cè)厚儀測(cè)量質(zhì)量的方案。

1 測(cè)量系統(tǒng)分析

測(cè)量系統(tǒng)是一種用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的過(guò)程，同時(shí)對(duì)測(cè)量進(jìn)行量化或?qū)Ρ粶y(cè)物的特性進(jìn)行評(píng)估，主要由測(cè)量?jī)x器、標(biāo)準(zhǔn)、人員、環(huán)境等組成[1]。理想狀態(tài)下，每次測(cè)量只產(chǎn)生正確的測(cè)量結(jié)果，并且與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)應(yīng)，但實(shí)際上這種情況幾乎不存在。

測(cè)量系統(tǒng)的好壞通常由測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性決定，且測(cè)量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計(jì)控制中?？傮w來(lái)說(shuō)，測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)生的偏差只能由普通原因引起，而不該由特殊原因引起。測(cè)量系統(tǒng)分析量具的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是重復(fù)性和再現(xiàn)性誤差＜10%，測(cè)量系統(tǒng)可接受；重復(fù)性和再現(xiàn)性誤差在10%～30%的，根據(jù)應(yīng)用的重要性、量具成本、維修費(fèi)用等，判定系統(tǒng)是否可接受；誤差＞30%，測(cè)量系統(tǒng)不能接受需要改進(jìn)。

系統(tǒng)可區(qū)別的分類數(shù)≥5，該測(cè)量系統(tǒng)可接受[2-4]。通常用5個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特點(diǎn)，分別是偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性。其中重復(fù)性指同一個(gè)評(píng)價(jià)人，使用同一種測(cè)量?jī)x器，對(duì)同一零件的同一特性進(jìn)行測(cè)量時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差。再現(xiàn)性指由不同的評(píng)價(jià)人，使用相同的測(cè)量?jī)x器，對(duì)同一零件的同一特性進(jìn)行測(cè)量時(shí)平均值的偏差[5，6]。

2 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果分析

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

選擇某公司10 臺(tái)不同廠家測(cè)厚儀，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)厚度模板數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，標(biāo)準(zhǔn)模板厚度為105.15 μm。試驗(yàn)由A，B 兩位試驗(yàn)員對(duì)同一厚度測(cè)厚儀標(biāo)準(zhǔn)模板進(jìn)行測(cè)量，同一測(cè)量設(shè)備每人各測(cè)2 次，測(cè)量結(jié)果允許公差范圍±0.2 μm，測(cè)量結(jié)果見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)厚度模板測(cè)量結(jié)果 μm

2.2 用MINITAB 進(jìn)行分析

MINITAB 軟件是六西格瑪管理中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件，可以進(jìn)行方差分析、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、測(cè)量系統(tǒng)分析等，還可以畫排列圖、因果效應(yīng)圖、曲線圖、直方圖等。軟件使用方法：將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入，然后根據(jù)相應(yīng)命令執(zhí)行，獲得分析結(jié)果。MINITAB 提供3 種測(cè)量系統(tǒng)精確性分析方法，量具運(yùn)行圖、量具R&R 研究（嵌套）、屬性量具研究（分析法）。選擇質(zhì)量工具中量具R&R 研究（交叉）進(jìn)行分析，操作步驟：①在MINITAB 電子表格內(nèi)輸入測(cè)量數(shù)據(jù)；②執(zhí)行MSA 分析命令。統(tǒng)計(jì)—質(zhì)量工具—量具R&R 研究（交叉）；③量具R&R 研究（交叉）功能菜單提供Xbar and R 法和方差分析法兩種分析方法，可以根據(jù)需求選擇。本文采用方差分析法對(duì)不同測(cè)厚儀同一標(biāo)準(zhǔn)模塊的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。

2.3 結(jié)果分析

如圖1 所示，2 名操作工對(duì)測(cè)厚儀檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模塊厚度的測(cè)試結(jié)果都在極差控制限內(nèi)，說(shuō)明他們?cè)囼?yàn)方式一致。均值圖顯示，只有一點(diǎn)在控制限外，97.5%的測(cè)量結(jié)果在控制界限內(nèi)，說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)能檢測(cè)測(cè)厚儀的準(zhǔn)確性，交互作用曲線基本平行，說(shuō)明操作者與測(cè)量設(shè)備之間沒(méi)有顯著的交互作用。

由表2 可知，測(cè)量系統(tǒng)的合計(jì)量具R&R 與%公差(SV/Toler)的值為9.71%，說(shuō)明測(cè)厚儀的測(cè)量能力可以接受；測(cè)量系統(tǒng)合計(jì)量具R&R 與%研究變異(%SV)值為18.54＜30%，說(shuō)明測(cè)厚儀的標(biāo)準(zhǔn)模塊對(duì)于檢測(cè)測(cè)厚儀準(zhǔn)確性的測(cè)量能力可接受；可區(qū)別分類數(shù)為7，說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)能準(zhǔn)確可靠地對(duì)測(cè)厚儀測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性進(jìn)行分級(jí)。綜上所述，用測(cè)厚儀測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)模塊驗(yàn)證測(cè)厚儀準(zhǔn)確性的測(cè)量系統(tǒng)可以接受。

圖1 測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果

表2 測(cè)量系統(tǒng)分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)

3 結(jié)論

Minitab 是一種數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析專業(yè)軟件，使用該軟件對(duì)測(cè)厚儀測(cè)量準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證，可以作為測(cè)厚儀內(nèi)部校驗(yàn)的一種快速有效的方式。測(cè)厚儀測(cè)量厚度的準(zhǔn)確性關(guān)系到公司的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，滿足客戶要求，減少客戶及生產(chǎn)制造企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失，可以為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)效益。