編者按

在使用計算機輔助檢查產(chǎn)品質(zhì)量時，往往用綠色標(biāo)記位于公差范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，用紅色標(biāo)記超出公差范圍的數(shù)據(jù)。但綠色的數(shù)據(jù)并不總代表著優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。本文原載于2020年12月的《質(zhì)量管理》雜志，介紹了如何分析綠色數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷。作者邁克爾?阿德科克（Michael Adcock）是一名計量解決方案工程師。

在計算機輔助檢測行業(yè)，有一些存在已久的慣例。例如，用三坐標(biāo)測量機（CMM）進行測量時，往往用綠色標(biāo)記位于公差范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，用紅色標(biāo)記超出公差范圍的值。紅色數(shù)字出現(xiàn)在一份報告中會引發(fā)注意（也可能觸發(fā)警報），而綠色的數(shù)字常常被掩蓋或遺忘。正如有方法修改CMM的常規(guī)程序或評估、把紅色報告變?yōu)榫G色報告那樣，也有方法把劣質(zhì)產(chǎn)品隱藏在綠色數(shù)字之中。其實，綠色標(biāo)記不能等同于良好。

為什么我們相信綠色是良好的

所有的公差最初都是由工程部門制定的，所以我們傾向于相信數(shù)字處理技術(shù)專業(yè)人員選擇了正確的公差。即使他們沒有選擇正確的公差，制造和質(zhì)量等下游部門通常也沒有足夠的信息來挑戰(zhàn)這些公差。因此，我們一般都會接受工程師設(shè)定的公差，將其作為區(qū)分優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和劣質(zhì)產(chǎn)品的分界線。

在進行特征檢查時，程序已經(jīng)撰寫、編輯完成，并在至少一個樣本零件上進行了運行。這個驗證過程很可能會進行幾輪，以生成客戶可以接受的數(shù)據(jù)（客戶可能來自內(nèi)部或外部）。在這個過程中，程序員會發(fā)現(xiàn)：從某個地方而不是其他地方收集數(shù)據(jù)，更有可能獲得最終的綠色（公差范圍內(nèi)）結(jié)果。

知道某個特征處于公差范圍內(nèi)，對組織來說很重要。它不僅表明被檢驗的產(chǎn)品是可以銷售的，而且表明用于制造該零件的過程是受控的。對于那些跟蹤過程能力指數(shù)（CpK）的人來說，這意味著把數(shù)值1或更好的數(shù)值分配給這個過程。由于解決制造過程中的問題和更換工具可能對時間和預(yù)算造成很大壓力，因此各級管理人員都希望看到綠色報告。

讓我們以一次客戶體驗為例進行說明。在測量焊接點時，程序員最初測量了一個圓形而不是圓柱體。在本例中，圓柱體大約有25毫米長，所以本應(yīng)該很容易收集到圓柱體的數(shù)據(jù)。

由此產(chǎn)生的圓形特征報告為綠色，程序員對自己很滿意（見表1）。

為什么綠色等同于良好的觀念是一種誤導(dǎo)

在一份典型的CMM報告中，如表1所示，特征名稱指示出所報告物件的幾何形狀——在這種情況下是圓形。在其他情況下，可以根據(jù)情況設(shè)定特征名稱，甚至替換掉幾何圖形。檢查報告的讀者并不在乎報告中幾何圖形具有什么基本性質(zhì)。這是非常重要的，因為工程師的直徑參數(shù)并不簡單適用于檢查員選擇的零件上的圓。參數(shù)需要描述出整個長度、寬度和深度特征。如果測量一個圓形使用了10個點的數(shù)據(jù)，那么測量圓柱體時，改為使用20個點的數(shù)據(jù)是可以接受的，因為它提供了圓柱體兩端圓形的數(shù)據(jù)。測量結(jié)果變?yōu)楸?的數(shù)值。

表1 圓形的外徑特征報告CIR_30.050_OD

現(xiàn)在的特征顯示為紅色，程序員對程序的結(jié)果感到不舒服。

特征描述性名稱的變化，揭示了為什么報告中零件的同一圓柱體表面的測量數(shù)值與之前的大相徑庭?？蛻粽J(rèn)識到，0.004毫米是一個非常小的超差值?？蛻粽J(rèn)為自己的用戶可能會接受這種偏差，并購買這些在技術(shù)上超出公差的零件，因此他們沒有選擇報廢，或重新生產(chǎn)零件，或采取更嚴(yán)肅的行動——進行大規(guī)模的流程糾正，來消除這種偏差。

但是，通過對程序和結(jié)果的進一步檢查，我們了解到，程序中所用的特征擬合算法是系統(tǒng)默認(rèn)的最小二乘法。最小二乘擬合算法是三坐標(biāo)測量機的核心算法。它非常穩(wěn)健且可重復(fù)，但并不總是符合工程標(biāo)準(zhǔn)。在ASME Y14.5標(biāo)準(zhǔn)中，外徑的測量被定義為外切該特征的、僅與外徑高點接觸的最小計數(shù)器幾何組態(tài)。這被描述為最小外切擬合算法。大多數(shù)三坐標(biāo)測量機軟件會提供一些不同的擬合算法。如果我們要確保設(shè)計意圖、故障模式以及預(yù)測分析對交付的產(chǎn)品有效，那么這里正是質(zhì)量部門和工程部門之間協(xié)調(diào)發(fā)揮作用的地方。此時程序中加入了最小外切的擬合算法，重新對圓柱體特征進行評估，獲得表3的結(jié)果。

表2 圓柱體的外徑特征報告（1）CYL_30.050_OD

表3 圓柱體的外徑特征報告（2）CYL_30.050_OD

表4 有60個數(shù)據(jù)點的最小外切擬合圓柱體CYL_30.050_OD

當(dāng)偏差從0.054增加到0.064時，會使程序員產(chǎn)生恐慌。

雖然傳遞壞消息讓人不舒服，但通過檢查提供徹底和準(zhǔn)確的評估是至關(guān)重要的。這個零件的檢查顯示，在制造過程中出現(xiàn)了一個問題。如果沒有提供全面準(zhǔn)確的評估，沒有符合工程規(guī)范的所有細節(jié)，就會導(dǎo)致將該零件送去裝配線的決定。準(zhǔn)確的評估揭示了不合格的全部程度。

值得注意的是，在CMM報告中沒有說明擬合算法的變化。報告中可以添加文本語句，向讀者闡明特征測量的條件。表4顯示了在本例中最終生成的結(jié)果。