基于Minitab軟件的測厚儀測量系統(tǒng)分析

項秀明，劉秀華

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責任公司，河北唐山 063200）

0 引言

測厚儀（thickness gauge）是測量物體厚度的儀器儀表，在工業(yè)生產(chǎn)中常用于連續(xù)或抽樣測量產(chǎn)品厚度（如鋼板等）。在鋼鐵制造行業(yè)，測厚儀主要用來測量鋼板涂層或鍍層厚度，測量結(jié)果的準確性對產(chǎn)品的性能起著重要作用，因此，為檢驗測厚儀的準確性，快速排查測厚儀故障，運用Minitab 軟件對測厚儀測量系統(tǒng)進行評價分析，根據(jù)測量系統(tǒng)分析的評價標準檢驗結(jié)果,得到測厚儀的測量水平和改進測厚儀測量質(zhì)量的方案。

1 測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)是一種用來獲得測量結(jié)果的過程，同時對測量進行量化或?qū)Ρ粶y物的特性進行評估，主要由測量儀器、標準、人員、環(huán)境等組成[1]。理想狀態(tài)下，每次測量只產(chǎn)生正確的測量結(jié)果，并且與一個標準值相對應(yīng)，但實際上這種情況幾乎不存在。

測量系統(tǒng)的好壞通常由測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性決定，且測量系統(tǒng)必須處于統(tǒng)計控制中?？傮w來說，測量系統(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。測量系統(tǒng)分析量具的評判標準是重復性和再現(xiàn)性誤差＜10%，測量系統(tǒng)可接受；重復性和再現(xiàn)性誤差在10%～30%的，根據(jù)應(yīng)用的重要性、量具成本、維修費用等，判定系統(tǒng)是否可接受；誤差＞30%，測量系統(tǒng)不能接受需要改進。

系統(tǒng)可區(qū)別的分類數(shù)≥5，該測量系統(tǒng)可接受[2-4]。通常用5個指標評價測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特點，分別是偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復性和再現(xiàn)性。其中重復性指同一個評價人，使用同一種測量儀器，對同一零件的同一特性進行測量時測量數(shù)據(jù)的偏差。再現(xiàn)性指由不同的評價人，使用相同的測量儀器，對同一零件的同一特性進行測量時平均值的偏差[5，6]。

2 實驗方法及結(jié)果分析

2.1 實驗方法

選擇某公司10 臺不同廠家測厚儀，測量標準厚度模板數(shù)據(jù)進行分析研究，標準模板厚度為105.15 μm。試驗由A，B 兩位試驗員對同一厚度測厚儀標準模板進行測量，同一測量設(shè)備每人各測2 次，測量結(jié)果允許公差范圍±0.2 μm，測量結(jié)果見表1。

2.2 用MINITAB 進行分析

MINITAB 軟件是六西格瑪管理中數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件，可以進行方差分析、試驗設(shè)計、測量系統(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：將測量數(shù)據(jù)導入，然后根據(jù)相應(yīng)命令執(zhí)行，獲得分析結(jié)果。MINITAB 提供3 種測量系統(tǒng)精確性分析方法，量具運行圖、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）進行分析，操作步驟：①在MINITAB 電子表格內(nèi)輸入測量數(shù)據(jù)；②執(zhí)行MSA 分析命令。統(tǒng)計—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不同測厚儀同一標準模塊的測量結(jié)果進行測量系統(tǒng)分析。

表1 標準厚度模板測量結(jié)果 μm

2.3 結(jié)果分析

如圖1 所示，2 名操作工對測厚儀檢測標準模塊厚度的測試結(jié)果都在極差控制限內(nèi)，說明他們試驗方式一致。均值圖顯示，只有一點在控制限外，97.5%的測量結(jié)果在控制界限內(nèi)，說明測量系統(tǒng)能檢測測厚儀的準確性，交互作用曲線基本平行，說明操作者與測量設(shè)備之間沒有顯著的交互作用。

由表2 可知，測量系統(tǒng)的合計量具R&R 與%公差(SV/Toler)的值為9.71%，說明測厚儀的測量能力可以接受；測量系統(tǒng)合計量具R&R 與%研究變異(%SV)值為18.54＜30%，說明測厚儀的標準模塊對于檢測測厚儀準確性的測量能力可接受；可區(qū)別分類數(shù)為7，說明測量系統(tǒng)能準確可靠地對測厚儀測量結(jié)果準確性進行分級。綜上所述，用測厚儀測量標準模塊驗證測厚儀準確性的測量系統(tǒng)可以接受。

圖1 測量系統(tǒng)分析結(jié)果

3 結(jié)論

Minitab 是一種數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析專業(yè)軟件，使用該軟件對測厚儀測量準確性進行驗證，可以作為測厚儀內(nèi)部校驗的一種快速有效的方式。測厚儀測量厚度的準確性關(guān)系到公司的產(chǎn)品質(zhì)量標準，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)濟損失，可以為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益。

表2 測量系統(tǒng)分析結(jié)果統(tǒng)計