1 · 这一册管什么
前面几册默认"测量是准的"。但测量本身有误差——同一个真值反复测也会散布开。ISO 22514-7 就是来量化"测量过程本身够不够格",让你在拿生产过程的 Cp/Cpk 下结论前,先确认测量误差没有把能力"污染"。
测量系统能力(短/固有):用参考标准反复测,估 uMS(测量系统的标准不确定度),算 QMS / CMS。
测量过程能力(长/总):在实际生产条件下(含工件不均匀、温度、操作者等),估 uMP,算 QMP / CMP。
2 · 核心公式(已与原文核对)
QMS = 2·UMS / (U − L) × 100% (测量系统性能比)
QMP = 2·UMP / (U − L) × 100% (测量过程性能比)
CMS = (U − L) / (2·k·uMS) (测量系统能力指数)
CMP = (U − L) / (2·k·uMP) (测量过程能力指数)
注意 CMS = 1 / QMS(同样 CMP = 1 / QMP,因 UMS=k·uMS)。所以"性能比越小越好,能力指数越大越好",二者互为倒数。
3 · 互动计算器:输入公差与不确定度,秒出四类指标
测量能力计算器
4 · 合格判定流程(标准图 1)
标准给出的决策顺序(Figure 1):
| 步骤 | 判据 | 不满足时 |
|---|---|---|
| ① 测量过程 | CMP ≥ CMP_min(或 QMP ≤ QMP_max) | 改进测量过程 |
| ② 测量系统 | CMS ≥ CMS_min(或 QMS ≤ QMS_max) | 改进量具/标准 |
| ③ 分辨率 RE | RE < 1/10 的半边公差区间 | 换更高分辨率设备 |
5 · 观测能力 vs 真实能力(标准表 11 / 12)
因为观测散布 = 真实过程散布 + 测量散布,所以观测到的 Cp 通常低于真实 Cp。标准用表 11(性能比 QMP)和表 12(能力指数 CMP)给出"给定观测 Cp 与测量能力时,真实 Cp 是多少"的查表值。节选如下:
| 观测 Cp | CMP=2 | CMP=1.66 | CMP=1.33 | CMP=1.0 |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 1.01 | 1.02 | 1.03 | 1.04 |
| 1.25 | 1.33 | 1.36 | 1.37 | 1.39 |
| 1.66 | 1.67 | 1.72 | 1.74 | 1.78 |
6 · 不确定度的来源(标准 6.2)
标准用 GUM(ISO/IEC Guide 98-3)框架,把不确定度拆成多个分量再合成:
扩展:UMP = k · u_MP (默认 k = 2)
分辨率分量:若读数是矩形分布,uRE = RE / √12;当重复性分量大于分辨率分量时用 uEV,否则用 uRE。
7 · 分辨率要求与持续监控
测量系统分辨率 RE 应小于半边公差区间的 1/10(即 RE < (U−L)/20);单边公差时取 1/10 的规格区间。
测量过程还要持续监控:用参考标准/工件定期复测,画控制图(按 ISO 7870-1),一旦偏倚漂移超行动限就报警。这是"能力"能长期保持的前提。
8 · 所以呢?(落地建议)
① 先报测量能力,再报生产能力。在 Cp/Cpk 报告里附上 QMS/QMP、CMS/CMP 和 UMS/UMP,并确认 QMP ≤ 30%。
② 观测能力偏低,先查量具。用第 5 节的表判断:若 CMP 较差,真实能力可能被低估,先优化测量系统而非盲目改工艺。
③ 不确定度要"溯源合成"。按 GUM 把校准、线性、偏倚、重复性、温度等分量合成 uMP,别只拿重复性一个数据代表全部。
9 · 数据来源与说明
本页公式来自 ISO 22514-7:2021(E)(第二版,取代 2012 第一版)。原文件为扫描版,经 130 DPI 渲染 + PaddleOCR v4 识别;核心公式(QMS=2·UMS/(U−L)、CMS=(U−L)/(2·k·uMS)、UMS=k·uMS 等)、分辨率要求、表 11/12 的查表规律已与原文核对。第 3 节计算器为这些公式的实时实现,可离线复算。