程 宇，劉明萱，楊慶富，谷萬山，陳 祥

(中國航發(fā)貴州黎陽航空動力有限公司，貴州 貴陽 550014)

0 引言

在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的大背景下，產(chǎn)業(yè)管理理論體系也得到了相應(yīng)的提升，已經(jīng)不再是傳統(tǒng)質(zhì)量控制的方式，取而代之的是六西格瑪新型管理思維。六西格瑪思維是基于數(shù)據(jù)的決策，因此，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性決定了整個產(chǎn)業(yè)體系的安全，一定意義上掌握了整個產(chǎn)業(yè)的命脈。無損檢測作為工業(yè)醫(yī)生，其檢測數(shù)據(jù)結(jié)果關(guān)乎產(chǎn)品的安全運轉(zhuǎn)。目前，隨著新的超聲檢測設(shè)備引入及X射線檢測不同型號工件的任務(wù)量增加，檢測結(jié)果的可靠性亟待評定。

1 測量系統(tǒng)分析原理

測量系統(tǒng)分析(MSA)是運用統(tǒng)計方法來分析研究測量系統(tǒng)中各個變差源及其對測量結(jié)果的作用，并根據(jù)可接受的判斷方法判斷測量系統(tǒng)的符合性。測量系統(tǒng)的變差由穩(wěn)定條件下運行的測量系統(tǒng)多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性——偏倚和變差來表征。測量系統(tǒng)分析方法的運用可以確保管理實施或改進(jìn)的準(zhǔn)確，明確由測量引起的誤差與公差的比例，在引入新的測量系統(tǒng)時，作為一個重要的的評價標(biāo)準(zhǔn)，分離系統(tǒng)中的變差源，分析誤差來源，提出改進(jìn)措施。

測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)偏倚是指測量數(shù)據(jù)值相對于參考值(基準(zhǔn)值)的位置，包括測量系統(tǒng)的偏倚(Bias)、線性(Linearity)和穩(wěn)定性(Stability)；變差是指測量數(shù)據(jù)的分散程度，也稱為測量系統(tǒng)的 R&R，包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性(Repeatability)和再現(xiàn)性(Reproducibility)。這些因素綜合起來可以分為測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度和測量系統(tǒng)的精密度。

1.1 測量系統(tǒng)分析的方法

根據(jù)測量系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)類型不同，測量系統(tǒng)分析的方法也不同，通常分為計量型測量系統(tǒng)分析和計數(shù)型測量系統(tǒng)分析。計數(shù)型測量系統(tǒng)的測量結(jié)果不是連續(xù)性數(shù)據(jù)，最常見的結(jié)果就是“通過”“不通過”，通常是通過評價不同檢驗人員對產(chǎn)品判斷結(jié)果的一致性來分析。

常規(guī)無損檢測方法中的滲透檢測、射線檢測、磁粉檢測的檢測結(jié)果都是計數(shù)型測量系統(tǒng)分析型數(shù)據(jù)。計量型測量系統(tǒng)的結(jié)果是連續(xù)性數(shù)據(jù)，可以在連續(xù)坐標(biāo)上繪制數(shù)據(jù)，通常評定數(shù)據(jù)測量再現(xiàn)性、設(shè)備測量重復(fù)性及兩者結(jié)合的影響。常規(guī)無損檢測方法中的渦流檢測、超聲檢測的檢測結(jié)果都是計量型測量系統(tǒng)分析型數(shù)據(jù)，但在一定情況下，如全自動掃查時，可轉(zhuǎn)換為計數(shù)型測量系統(tǒng)分析型數(shù)據(jù)。

1.2 測量系統(tǒng)分析時機

對于是否開展測量系統(tǒng)分析，需要結(jié)合實際的科研生產(chǎn)情況、顧客要求以及內(nèi)部的管理要求而定，通常開展測量系統(tǒng)分析的時機如表1所示。

表1 測量系統(tǒng)分析時機

1.3 測量系統(tǒng)分析判斷依據(jù)

根據(jù)數(shù)據(jù)類型的不同，其計算方法與結(jié)果評定方法都不同，計數(shù)型測量系統(tǒng)分析采用解析法與屬性一致性分析方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計量型測量系統(tǒng)分析采用線性和偏移研究及量具R&R研究進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。最終，計數(shù)型測量系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)如表2所示，計量型測量系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)如表3所示。

表2 計數(shù)型測量系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)

表3 計量型測量系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)

2 X射線檢測系統(tǒng)分析

2.1 分析方案

X射線檢測結(jié)果是典型的計數(shù)型測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)，僅有“檢出”“未檢出”2種結(jié)果，由于公司新型葉片任務(wù)量的增加，需要針對該葉片重新進(jìn)行X射線檢測系統(tǒng)分析，確保能準(zhǔn)確檢出工件缺陷。根據(jù)計數(shù)型測量系統(tǒng)分析要求，試驗選取20件新型葉片樣本，其中4件缺陷樣本，16件無缺陷樣本，選擇5名現(xiàn)場X射線檢測操作人員，分別對選取的樣本進(jìn)行3次檢測，檢測過程中，各檢測人員間不進(jìn)行交流，保證數(shù)據(jù)獨立性，統(tǒng)計所有檢測結(jié)果。

2.2 分析數(shù)據(jù)

最終獲得的檢測結(jié)果如表4所示，對所有檢測結(jié)果的準(zhǔn)確度、精確度進(jìn)行屬性一致性分析。

表4 X射線檢測結(jié)果

2.3 結(jié)果分析

2.3.1 循環(huán)研究法

目標(biāo)：正確判斷率(a)>90%。

實際：總判斷次數(shù)N=300次，判斷不正確b=11次，判斷正確n=289次，總的正確判斷率：a= n/N=289/300=96.3%>90%。

結(jié)論：該系統(tǒng)合格。

2.3.2 專家評估法

目標(biāo)：%壞的被接收=壞的被接收數(shù)量/壞的總數(shù)<5%。

%好的被拒絕=好的被拒絕數(shù)/好的總數(shù)<10%。

%正確判斷=正確判斷數(shù)/總數(shù)>90%。

實際如表5所示。

表5 專家評估法結(jié)論表(一)

結(jié)論：操作者A、B、E與專家一致；操作者C、D與專家有差異。

測量系統(tǒng)分析：操作者C、D得出的檢測結(jié)果與專家有較大差距，為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對檢驗員進(jìn)行再次培訓(xùn)提升。

2.4 第二次X射線檢測系統(tǒng)分析

對操作者進(jìn)行提升技能培訓(xùn)后，重新對X射線檢測系統(tǒng)進(jìn)行分析。選取30件新型葉片樣本，其中5件樣本帶有缺陷，25件樣本中無缺陷。5名操作人員未知缺陷具體情況，分別對30件試驗樣本進(jìn)行3次檢測，統(tǒng)計檢測結(jié)果如表6所示。

表6 第二次X射線檢測結(jié)果

2.4.1 循環(huán)研究法

目標(biāo)：正確判斷率(a)必須>90%。

實際：總判斷次數(shù)N=450次，判斷不正確b=2次，判斷正確n=448次，總的正確判斷：

a=n/N=448/450=99.5%>90%

結(jié)論：該系統(tǒng)合格。

2.4.2 專家評估法

目標(biāo)：%壞的被接收=壞的被接收數(shù)量/壞的總數(shù)<5%。

%好的被拒絕=好的被拒絕數(shù)/好的總數(shù)<10%。

%正確判斷=正確判斷數(shù)/總數(shù)>90%。

實際如表7所示。

表7 專家評估法結(jié)論表(二)

結(jié)論：操作者A、B、D、E跟專家一致；操作者C跟專家有差異，判定太嚴(yán)。

2.4.3 檢查一致性法

目標(biāo)：重復(fù)性=判斷一致的次數(shù)/總樣本數(shù)>90%

再現(xiàn)性=操作員之間判斷一致的次數(shù)/總樣本數(shù)>90%

實際如表8所示。

表8 檢查一致性法結(jié)論表

總的重復(fù)性： Repeatability=148/150=98.6%>90%。

再現(xiàn)性： Reproducibility=28/30=93.3%。

結(jié)論：通過循環(huán)研究法、專家評估法、檢查一致性法，某型葉片X射線檢測測量系統(tǒng)合格； 檢驗員C須進(jìn)一步進(jìn)行培訓(xùn)，合格后方可從事某型葉片X射線檢測工作。

3 超聲波檢測系統(tǒng)分析

3.1 系統(tǒng)分析方案

由于超聲波檢測新設(shè)備的引入，需要對其進(jìn)行測量系統(tǒng)分析方可投入使用。由于超聲波檢測結(jié)果是典型的計量型系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)，以手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金不同埋深盲孔進(jìn)行定量為例，對其進(jìn)行計量型系統(tǒng)分析。

檢測時，調(diào)節(jié)檢測參數(shù)，將準(zhǔn)備好的10個不同埋深的標(biāo)準(zhǔn)樣件放置于工作臺上，檢測人員手持探頭進(jìn)行試樣盲孔掃查，確認(rèn)信號最大處，保存儀器檢測界面，記錄缺陷波高。整個測量系統(tǒng)分析要求所取的樣件能夠代表整個生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的所有的現(xiàn)象，選擇2名現(xiàn)場負(fù)責(zé)超聲檢測儀的操作人員，每名操作人員分別測量所有試樣2次，統(tǒng)計測量結(jié)果，進(jìn)行量具 R&R 研究(交叉)分析。

3.2 數(shù)據(jù)收集

所選10個不同埋深的盲孔基準(zhǔn)波高及2名檢測人員的2次檢測結(jié)果如表9所示。

表9 超聲波檢測結(jié)果

圖1 age R&R 的方差分析圖形結(jié)果輸出

圖2 量具R&R分析結(jié)果

3.3 數(shù)據(jù)分析

將檢測結(jié)果輸入 Mini-Tab軟件，所得分析結(jié)果如圖1、圖2所示。

根據(jù)評判標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合所得的分析結(jié)果可知：可區(qū)分的類別數(shù)為 33>4，研究變異<10%，此測量系統(tǒng)分析合格，測量出來的數(shù)據(jù)真實可靠。從超聲波探傷結(jié)果×測量人員圖可以看出，操作者 A 的測量值與操作者 B 的測量值幾乎一致；測量人員與零件編號的交互作用圖表明操作者與零件之間不存在較明顯的交互作用，說明測量方法穩(wěn)定；從 R 控制圖也能看出，僅有一個點為失控點，說明了操作人員對測量結(jié)果的影響并不大。

采用手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金不同埋深盲孔進(jìn)行定量，應(yīng)用六西格碼管理對測量系統(tǒng)進(jìn)行評價，通過用Mini-Tab 軟件對測量的連續(xù)型數(shù)據(jù)進(jìn)行Gage R&R分析，可得出以下結(jié)論：手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金埋深不同埋深盲孔定量是有效的；Gage R&R分析手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金埋深不同埋深盲孔的定量方法是穩(wěn)定的。

4 結(jié)論

1)通過循環(huán)研究法、專家評估法、檢查一致性法，某型葉片X射線檢測測量系統(tǒng)合格。

2)檢驗員C須進(jìn)一步進(jìn)行培訓(xùn)，合格后方可從事某型葉片X射線檢測工作。

3)手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金埋深不同埋深盲孔定量是有效的。

4)Gage R&R分析手持式超聲檢測系統(tǒng)對鈦合金埋深不同埋深盲孔的定量方法是穩(wěn)定的。

5)通過測量系統(tǒng)分析，明確檢測系統(tǒng)可用于某型葉片X射線檢測及超聲波缺陷測深的實際工件檢測，且具有很好的重復(fù)性、穩(wěn)定性及可靠性。