测量系统重复性与再现性分析

重复性与再现性研究(repeatability and reproducibility)又名：R&R研究( R&R study)，量具R&R( gage R&,R)，测量系统分析『measurement system analysis, MSA)➢概述重复性与再现性研究的分析对象是由仪器或量具组成的测量系统的变异。

测量系统的变异是相对于观测过程的总变异而言的。

重复性与再现性研究的主要目的是使测量的变异足够小，从而确保测量结果能反映真实的过程，因为如果测量变异过大，以致掩盖了过程变异，就不可能了解到产品是否符合要求或是否应该继续设法减小过程变异。

重复性与再现性研究的主要对象是两类变异：重复性——指使用相同仪器重复读数时产生的变异；再现性——由不同操作员做同样的测量工作时产生的变异。

➢适用场合·当使用仪器或设备进行测量时；·在研究过程变异或过程能力之前；·当要在几种测量方法中选择一种时；·当要对测量方法、程序或培训进行测评或标准化时；·当作为一个周期性持续改进的程序，保证改进过程保持统计受控时。

➢实施步骤计划1确定所要研究的零件或产品、测量过程和仪器。

2确定需要抽取的样本容量和获得样本的方法。

通常抽取5～10个样品，如果不能始终保持样本的一致性，就要先找到在研究过程中将样本内变异最小化的方法。

3确定研究需要多少名操作员（执行测量工作的人）以及哪几个操作员，通常是1～3人。

4确定每名操作员要进行的实验次数（重复测量），通常2～3次。

5确定校准、测量以及分析的步骤。

测量6校准测量仪器。

7确定抽样的随机次序。

先由第一名操作员按照标准的操作步骤对所有的样品进行测量，记录结果。

8随机产生另一种抽样次序。

和之前一样，让第二名操作员测量全部样品。

不允许操作员看其他人的结果。

不断重复，直到全部的操作员对所有的样品都测量了一次，此时称为完成了一轮实验。

重复性与再现性研究(repeatability and reproducibility)又名：R&R研究( R&R study)，量具R&R( gage R&,R)，测量系统分析『measurement system analysis, MSA)概述重复性与再现性研究的分析对象是由仪器或量具组成的测量系统的变异。

测量系统的变异是相对于观测过程的总变异而言的。

重复性与再现性研究的主要目的是使测量的变异足够小，从而确保测量结果能反映真实的过程，因为如果测量变异过大，以致掩盖了过程变异，就不可能了解到产品是否符合要求或是否应该继续设法减小过程变异。

重复性与再现性研究的主要对象是两类变异：重复性——指使用相同仪器重复读数时产生的变异；再现性——由不同操作员做同样的测量工作时产生的变异。

适用场合·当使用仪器或设备进行测量时；·在研究过程变异或过程能力之前；·当要在几种测量方法中选择一种时；·当要对测量方法、程序或培训进行测评或标准化时；·当作为一个周期性持续改进的程序，保证改进过程保持统计受控时。

实施步骤计划1确定所要研究的零件或产品、测量过程和仪器。

2确定需要抽取的样本容量和获得样本的方法。

通常抽取5～10个样品，如果不能始终保持样本的一致性，就要先找到在研究过程中将样本内变异最小化的方法。

3确定研究需要多少名操作员（执行测量工作的人）以及哪几个操作员，通常是1～3人。

4确定每名操作员要进行的实验次数（重复测量），通常2～3次。

5确定校准、测量以及分析的步骤。

测量6校准测量仪器。

7确定抽样的随机次序。

先由第一名操作员按照标准的操作步骤对所有的样品进行测量，记录结果。

8随机产生另一种抽样次序。

和之前一样，让第二名操作员测量全部样品。

不允许操作员看其他人的结果。

不断重复，直到全部的操作员对所有的样品都测量了一次，此时称为完成了一轮实验。

重复性和再现性分析1、重复性和再现性分析的定义:重复性（设备误差）：是指测量一个零件的某特性时，一位评价人用同一量具多次测量的变差。

再现性（评价人变差）：指测量一个零件的某特性时，不同评价人用同一量具测量的平均值变差。

2、分析步骤:1)、获取一个样本零件数＞5（一般取10样本零件），应代表实际的或期望的过程变差范围．2)、选择评价人A 、Ｂ、Ｃ等．零件的号码从1到n ，评价人不能看到零件的编号．3）、如果是正常测量系统程序的一部份，应校准量具．主评价人以随机顺序测量n 个零件，将测量结果输入相应的表格中．4）、求出对于每个评价人每个零件3个测量值的平均值和极差．5）、求出每个评价人的对所有的零件的测量总平均值（A X 、B X 、C X ）和总极差（A R 、B R 、C R ）．6）、求出每个零件的测量平均值P X ，并计算出测量总平均值X 和总极差P R ．7）、求出极差平均值()A B C R R R R ++=评价人数。

8）、求出最大均值(max.)(min.)DIFF X X X =-9）、求出均值上限值2X UCL X A R =+、均值下限值2X LCL X A R =-和极差上限值4R UCL D R =、极差上限值30R LCL D R ==。

并画出每个评价人的均值和极差图。

10）、进行测量系统分析。

①重复性—设备变差（EV ） 1EV R K =⨯②再现性—评价人变差（A V ）AV =③重复性和再现性（R&R ）&R R =④零件变差（PV ）3p PV R K =⨯⑤总变差（TV ）TV =⑥%总变差（TV ）%100(/)EV EV TV =⨯%100(/)AV AV TV =⨯%&100(&/)R R R R TV =⨯%100(/)PV PV TV =⨯有效分辨率=1.41（PV / R&R ）11)、量具重复性和再现性接收标准（之一）①低于10%误差——测量系统可接收。

量具重复性与再现性分析：GR&R 是用来检定检测产品的人员是否具备识别产品特性的能力，正常的产品是否会误判，不正常的产品是否会漏判，也就是检定“检测系统是否正常”的一个工具。

GR&R是研究重复性和再现性的，是计量型分析。

一、重复性是用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95％概率水平两个独立测试结果的最大差值。

在中国仪器中当测量条件是在以下4个状况下实验时，相同的待测量的测量结果有一致性的称为重复性,4个条件分别为:
1、相同的测量环境;
2、相同的测量仪器及在相同的条件下使用;
3、相同的位置;
4、在短时间内的重复。

二、再现性是指两个不同的实验室对同一物料进行测定两个分析结果接近的程度。

再现性的值总是大于或等于重复性,因为再现性的测量结果把重复性引起的偏差考虑进去了。

在很多实际工作中，最重要的再现性指由不同操作者、采用相同的方法、仪器，在相同的环境条件下，检测同一被测物的重复检测结果之间的一致性，即检测条件的改变只限于操作者的改变。

也就是说别人用你说的方法和仪器也能做出同样的结果来，这就是试验的再现性。

当然，这样的试验就叫做再现性实验。

测量系统重复性和再现性分析作业指导书1.目的：为了配备并使用与要求的测量能力相一致的测量仪器，通过适当的统计技术，对测量系统的五个特性进行分析，使测量结果的不确定度已知，为准确评定产品提高质量保证。

2.适用范围：适用于本公司适用的所有测量仪器的重复性和再现性的测量分析。

3.职责：3.1品质部负责确定过程所需要的测量仪器，并定期校准和检定，对使用的测量系统分析，对存在的异常情况及时采取纠正预防措施。

4.术语：4.1偏倚偏倚是测量结果的观测平均值与基准值（标准值）的差值。

4.2稳定性（飘移）。

稳定性事测量系统在某持续时间内侧量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。

4.3线性线性是在量具预期的工作量程内，偏倚的变差。

4.4重复性重复性是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性获得的测量值的变差。

4.5再现性再现性是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性的测量平均值的变差。

5．测量系统分析作业准备：5.1确定测量过程需要使用的测量仪器以及测量系统分析的范围。

a）控制计划有要求的工序所使用测量仪器：b）有SPC控制要求的过程，特别是有关键/特殊特性的产品及过程：c）新产品、新过程：d）新增的测量仪器：e）已经作过测量系统分析，重新修理后：5.2公司按GB/T10012标准要求，建立公司计量管理体系，确保建立的测量系统的可靠性。

5.3品质部对测量仪器按规定的权限进行校准和调整，除使测量仪器的偏倚、稳定性、线性等符合规定要求之外，还应确认以下条件：a）确定量具检验的零件质量特性为技术型数据还是计量性数据。

针对批量生产（一般≥300件）的零件，其统计特性为计量型数据的采用R&R分析，针对计数型数据采用小样法分析。

b）确定测量系统中的变差只是由变差的普通原因引起的，而不是特殊原因引起的（可采取SPC技术）。

5.4操作步骤和方法5.4.1确定产品的特殊特性和关键特性和质量特性值和对应的测量仪器。

测量系统分析报告MSA前言：测量系统是评估产品质量和过程稳定性的重要工具。

测量系统分析（MSA）是一种系统性的方法，用于评估和优化测量系统的准确性、精确度、稳定性和能力。

本报告旨在为读者提供关于测量系统的详细分析和评估结果。

一、背景介绍在任何生产或制造领域中，对产品进行准确的测量是确保质量控制的关键因素。

测量系统即测量工具、设备和人员的组合，用于定量评估产品的属性或特征。

可靠性和准确性的测量系统对于正确评估产品的一致性、稳定性以及满足客户要求至关重要。

二、测量系统分析的目的测量系统分析的主要目的是评估和改进测量系统的性能，确保测量结果准确可靠。

该分析有助于确定测量系统的误差来源，评估测量设备和工具的重复性和再现性，并为生产过程提供可靠的测量数据，帮助生产商做出正确的决策。

三、分析方法选择合适的分析方法对测量系统进行评估是至关重要的。

常用的MSA方法包括重复性和再现性分析、偏差和准确度分析、稳定性分析以及测量能力评估。

根据实际情况和需要，可以选择单因素方差分析、方差－方差分析或组件间方差分析等方法。

四、评估结果1. 重复性和再现性分析：通过对同一样本进行多次测量，计算重复性和再现性指标。

根据分析结果确定测量系统中存在的误差来源，以及测量设备和操作者之间的差异。

重复性和再现性分析结果对评估测量系统的稳定性和可靠性至关重要。

2. 偏差和准确度分析：通过与真实值进行比较，分析测量系统的偏差和准确度。

评估测量结果与实际情况之间的差异，并确定偏差的来源。

这有助于改进测量系统的精确性和准确性。

3. 稳定性分析：对测量系统的稳定性进行评估，查看测量结果是否随时间发生变化。

通过监测和控制稳定性，可以确保测量系统具有一致性和可靠性。

4. 测量能力评估：评估测量系统的能力，即判断测量系统是否满足产品质量控制的要求。

通过分析测量系统的变异性、精确度和准确度，评估其对于产品特性的测量能力。

五、结论与改进建议基于对测量系统的分析和评估，我们得出以下结论：1. 测量系统的稳定性较高，能够提供一致性和可靠的测量结果。

测量系统分析报告MSA五性在制造业和质量控制领域，测量系统分析（Measurement System Analysis，简称 MSA）是一项至关重要的工作。

它有助于确定测量设备、方法和操作人员是否能够准确可靠地获取数据，从而保证产品质量和生产过程的稳定性。

MSA 通常包括五个特性的评估，即准确性、精确性、稳定性、重复性和再现性。

接下来，让我们详细了解一下这五个特性。

一、准确性（Accuracy）准确性是指测量结果与真实值之间的接近程度。

简单来说，就是测量是否正确。

如果一个测量系统的准确性差，那么即使测量结果很稳定和精确，也无法提供有价值的信息。

要评估测量系统的准确性，通常会使用偏倚（Bias）这个概念。

偏倚是测量值的平均值与参考值之间的差异。

例如，我们用一把尺子去测量一个标准长度为 10 厘米的物体，如果多次测量的平均值是 98 厘米，那么就存在－02 厘米的偏倚。

为了减少偏倚，提高准确性，我们需要对测量设备进行定期校准，确保其与标准值保持一致。

同时，操作人员的培训和正确的测量方法也对准确性有着重要的影响。

二、精确性（Precision）精确性反映的是测量结果的重复性和再现性。

重复性（Repeatability）指的是在相同条件下，由同一个操作人员使用同一测量设备对同一零件进行多次测量所得结果的一致性。

而再现性（Reproducibility）则是不同操作人员、不同测量设备或在不同环境条件下对同一零件进行测量所得结果的一致性。

如果一个测量系统的精确性好，那么无论谁来测量，或者在什么条件下测量，得到的结果都应该非常接近。

例如，在测量一个零件的尺寸时，如果同一个人多次测量的结果差异很小，或者不同的人测量的结果也很相近，那么这个测量系统的精确性就比较高。

为了提高精确性，我们需要选择合适的测量设备和测量方法，同时对操作人员进行充分的培训，减少人为因素的影响。

三、稳定性（Stability）稳定性是指测量系统在一段时间内保持其性能的能力。

重复性与再现性研究(repeatability and reproducibility)又名：R&R研究( R&R study)，量具R&R( gage R&,R)，测量系统分析『measurement system analysis, MSA)➢概述重复性与再现性研究的分析对象是由仪器或量具组成的测量系统的变异。

测量系统的变异是相对于观测过程的总变异而言的。

重复性与再现性研究的主要目的是使测量的变异足够小，从而确保测量结果能反映真实的过程，因为如果测量变异过大，以致掩盖了过程变异，就不可能了解到产品是否符合要求或是否应该继续设法减小过程变异。

重复性与再现性研究的主要对象是两类变异：重复性——指使用相同仪器重复读数时产生的变异；再现性——由不同操作员做同样的测量工作时产生的变异。

➢适用场合·当使用仪器或设备进行测量时；·在研究过程变异或过程能力之前；·当要在几种测量方法中选择一种时；·当要对测量方法、程序或培训进行测评或标准化时；·当作为一个周期性持续改进的程序，保证改进过程保持统计受控时。

➢实施步骤计划1确定所要研究的零件或产品、测量过程和仪器。

2确定需要抽取的样本容量和获得样本的方法。

通常抽取5～10个样品，如果不能始终保持样本的一致性，就要先找到在研究过程中将样本内变异最小化的方法。

3确定研究需要多少名操作员（执行测量工作的人）以及哪几个操作员，通常是1～3人。

4确定每名操作员要进行的实验次数（重复测量），通常2～3次。

5确定校准、测量以及分析的步骤。

测量6校准测量仪器。

7确定抽样的随机次序。

先由第一名操作员按照标准的操作步骤对所有的样品进行测量，记录结果。

8随机产生另一种抽样次序。

和之前一样，让第二名操作员测量全部样品。

不允许操作员看其他人的结果。

不断重复，直到全部的操作员对所有的样品都测量了一次，此时称为完成了一轮实验。

量具重复性与再现性分析：GR&R 是用来检定检测产品的人员是否具备识别产品特性的能力，正常的产品是否会误判，不正常的产品是否会漏判，也就是检定“检测系统是否正常”的一个工具。

GR&R是研究重复性和再现性的，是计量型分析。

1．简称：重复性（EV）(equipment variance)设备偏差、（再现性AV）(appriser variance)人員偏差、产品偏差（PV）(products variance),2．重复性（Repeatability）：重复性是用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95％概率水平两个独立测试结果的最大差值。

在中国仪器中当测量条件是在以下4个状况下实验时，相同的待测量的测量结果有一致性的称为重复性，4个条件如下：a、相同的测量环境b、相同的测量仪器及在相同的条件下使用c、相同的位置d、在短时间内的重复3．再现性（Reproducibility）是指两个不同的实验室对同一物料进行测定两个分析结果接近的程度.再现性的值总是大于或等于重复性,因为再现性的测量结果把重复性引起的偏差考虑进去了。

在很多实际工作中，最重要的再现性指由不同操作者、采用相同的方法、仪器，在相同的环境条件下，检测同一被测物的重复检测结果之间的一致性，即检测条件的改变只限于操作者的改变。

也就是说别人用你说的方法和仪器也能做出同样的结果来，这就是试验的再现性。

当然，这样的试验就叫做再现性实验。

4.测量结果的重复性：是指“在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性”。

上述定义中的“一致性”是定量的，可以用重复性条件下对同一量进行多次测量所得结果的分散性来表示。

而表示测量结果分散性的量，最为常用的是实验标准。

重复性条件。

质言之，就是在尽量相同的条件下，包括程序、人员、仪器、环境等，以及尽量短的时间间隔内完成重复测量任务。

MSA测量系统重复性与再现性GR&R分析摘要：是使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分, 而测量系统误差的重复性和再现性由GR&R 研究确定。

由精确度、稳定度、重复性、再现性合并而成,其中重复性跟再现性简称为GR&R,其目的是借助量具量测数据，验证量具是否可靠,是否好用,还可以计算出量具的量测误差；1.重复性（Repeatability ）：当同一零件的同一种特征由同一个人进行多次测量时变异的总和。

说明:其实验数据必须符合以下条件:同一人员、同一产品、同一环境、同一位置、同一仪器、短期时间内.2.再现性（Reproducibility ）：当同一零件的同一种特征由不同的人使用同一量具进行测量时，在测量平均值方面的变异的总和。

说明:其实验数据必须符合以下条件: 不同人员同一产品、不同环境、不同位置、不同仪器、较长时间段.什么时候才需要进行GR&R分析?对于需进行GR&R分析的测量系统,一般在以下三种情况下要进行GR&R分析:•首次正式使用前•每年一次的保养时•故障修复后GR&R分析方法1.准备•检查员人数：一般为3人。

当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可为2人。

•试验次数：与检查员人数相同，即两人时为每人两次，三人时为每人3次。

•零件数量：一般选10个可代表覆盖整个工序变化范围的样品。

当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可选5个。

2.实施•第一名检查员以随机方式对所给的零件进行第一次测量，将测量结果填入表格第二列。

然后第二名检查员同样以随机方式对这些零件进行第一次测量，将测量结果填入表格第六列。

第三名检查员做法相同，将测量结果填入表格第十列。

•重复上述步骤，进行第二次、第三次测量，并将测量结果填入其余空白表格。

3.计算出设备变异EV、人员差异以及 GR&R等百分比,其计算公式如下图所示:4.判异标准•如果GR&R小于所测零件公差的10%，则此系统无问题。

M S A测量系统重复性与再现性G R RHessen was revised in January 2021MSA测量系统重复性与再现性GR&R分析摘要：是使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对于被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成分, 而测量系统误差的重复性和再现性由GR&R 研究确定。

由精确度、稳定度、重复性、再现性合并而成,其中重复性跟再现性简称为GR&R,其目的是借助量具量测数据，验证量具是否可靠,是否好用,还可以计算出量具的量测误差；1.重复性（Repeatability ）：当同一零件的同一种特征由同一个人进行多次测量时变异的总和。

说明:其实验数据必须符合以下条件:同一人员、同一产品、同一环境、同一位置、同一仪器、短期时间内.2.再现性（Reproducibility ）：当同一零件的同一种特征由不同的人使用同一量具进行测量时，在测量平均值方面的变异的总和。

说明:其实验数据必须符合以下条件: 不同人员同一产品、不同环境、不同位置、不同仪器、较长时间段.什么时候才需要进行GR&R分析对于需进行GR&R分析的测量系统,一般在以下三种情况下要进行GR&R分析:首次正式使用前每年一次的保养时故障修复后GR&R分析方法1.准备检查员人数：一般为3人。

当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可为2人。

试验次数：与检查员人数相同，即两人时为每人两次，三人时为每人3次。

零件数量：一般选10个可代表覆盖整个工序变化范围的样品。

当以前分析时的GR&R值低于20%时，也可选5个。

2.实施第一名检查员以随机方式对所给的零件进行第一次测量，将测量结果填入表格第二列。

然后第二名检查员同样以随机方式对这些零件进行第一次测量，将测量结果填入表格第六列。

第三名检查员做法相同，将测量结果填入表格第十列。

量具测量值重复性与再现性的评定一、相关概念1、重复性：传统上把重复性看作“评价人内变异性”。

重复性是指由一个评价人，用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。

它是设备本身固有的变差和性能，通常指设备变差，尽管这样容易使人误解。

但事实上，重复性是在确定的测量条件下连续试验得到的普通原因（随机变差）变差。

当测量环境固定和已定义时，即确定了－固定的零件、仪器、标准、方法、操作者、环境和假设条件时，对于重复性最佳的术语是系统内部变差。

除了设备内部变差以外，重复性也包括在特定测量误差模型下任何情况下的内部变差。

2、再现性：传统上把再现性看作“评价人之间”的变异。

再现性通常定义为由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

手动仪器受操作者技术影响常常是实际情况，然而，在测量过程（即自动操作系统）中操作者就不是主要的变差源了。

由于这个原因，为此，再现性被看作是测量系统之间或测量条件之间的平均变差。

二、数据来源本案例数据节选自深圳市佳宝隆科技有限公司《重复性与再现性分析报告》，为避免重复，笔者采取了其中的前两次测定，结果如下：操作者测量序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10A 1 31.99 31.98 31.98 31.99 31.99 31.98 31.99 31.98 31.99 31.992 32.00 31.99 31.99 32.00 31.98 31.99 32.00 31.99 31.99 32.00B 1 32.00 31.99 31.99 31.99 31.99 31.98 31.99 31.98 31.99 31.992 31.99 31.99 31.99 32.00 31.99 31.99 32.00 31.99 31.99 32.00C 1 31.99 31.99 31.99 31.99 31.99 31.98 31.99 31.98 31.99 31.992 32.00 31.99 31.99 32.00 31.98 31.99 32.00 31.99 31.99 32.00在该实验中，n=10,k=3,m=2。

量具重复性与再现性分析：GR&R 是用来检定检测产品的人员是否具备识别产品特性的能力，正常的产品是否会误判，不正常的产品是否会漏判，也就是检定“检测系统是否正常”的一个工具。

GR&R是研究重复性和再现性的，是计量型分析。

1．简称：重复性（EV）(equipment variance)设备偏差、（再现性AV）(appriser variance)人員偏差、产品偏差（PV）(products variance),2．重复性（Repeatability）：重复性是用本方法在正常和正确操作情况下，由同一操作人员，在同一实验室内，使用同一仪器，并在短期内，对相同试样所作多个单次测试结果，在95％概率水平两个独立测试结果的最大差值。

在中国仪器中当测量条件是在以下4个状况下实验时，相同的待测量的测量结果有一致性的称为重复性，4个条件如下：a、相同的测量环境b、相同的测量仪器及在相同的条件下使用c、相同的位置d、在短时间内的重复3．再现性（Reproducibility）是指两个不同的实验室对同一物料进行测定两个分析结果接近的程度.再现性的值总是大于或等于重复性,因为再现性的测量结果把重复性引起的偏差考虑进去了。

在很多实际工作中，最重要的再现性指由不同操作者、采用相同的方法、仪器，在相同的环境条件下，检测同一被测物的重复检测结果之间的一致性，即检测条件的改变只限于操作者的改变。

也就是说别人用你说的方法和仪器也能做出同样的结果来，这就是试验的再现性。

当然，这样的试验就叫做再现性实验。

4.测量结果的重复性：是指“在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性”。

上述定义中的“一致性”是定量的，可以用重复性条件下对同一量进行多次测量所得结果的分散性来表示。

而表示测量结果分散性的量，最为常用的是实验标准。

重复性条件。

质言之，就是在尽量相同的条件下，包括程序、人员、仪器、环境等，以及尽量短的时间间隔内完成重复测量任务。