10测量系统分析(上).

测量系统分析的具体步骤及应用
1.确定误差来源
误差来源可以在后续测量系统分析过程中起帮助作用。

一般的误差来源有5种：测量人员、测量仪器、被测物、测量方法和测量环境。

2.样本选择
样本选择是测量系统误差分析的基础。

应从全部的观察结果中选择样本，样本误差应能代表实际过程误差。

3.收集数据
收集数据时需保证：
（1）测量仪器已经过校准且在校准有效期内。

（2）确保测量仪器具有足够的分辨率。

（3）至少使用2个以上的操作人员。

（4）被测量部品数量一般为10个。

（5）每个被测品由每个操作人员测量2~3次。

收集数据的程序如下：
（1）将被测部品从1到10编号，但号码不让操作者看到。

（2）让操作者A以随机顺序对10个零件进行测量，并让另一个人将结果记录在数据表第一行对应位置，操作者B、C在不参考别人读数的情况下对10个零件进行测量，并将结果填在第6行和第11行中。

（3）重复以上循环，将数据填在相应的行、列中。

4.数据分析
这里只讨论连续数据，对连续数据，有简略法、方差分析和X-R分析法。

（1）简略法的特点。

优点：可对测量误差进行快速评估。

只需5个样本和两个操作员，可通过手工计算快速得出结果。

缺点：不能区分误差的重复性和再现性成分。

（2）方差分析法。

优点：提供对测量误差更好的评估。

可以区分重复性和再现性误差的量值。

缺点：需要收集更多数据且计算量大。

（3）X-R分析法。

特点：与方差分析法提供近似的分析结果，但未考虑交互因素的影响。

质量工程管理第10章测量系统分析(MSA)在统计质量管理中，数据的使用是极其频繁的和相当广泛的。

使用质量管理统计方法的成败与收益在很大程度上决定于所使用数据的质量。

为了获得高质量的数据就需要对产生数据的测量系统有充分的了解和深入的分析。

本章将对测量系统的特点和要求作一些介绍，并对测量系统的评价给出一些实用的方法。

最终目的仍然是为了获得高质量的数据。

§10.1 测量系统人类的生活与工作是离不开数据的，在产品的统计质量管理中数据的使用是极其频繁的和相当广泛的，无论是过程控制、抽样检验、可靠性，还是回归分析、试验设计等都要使用数据，这些统计质量管理的方法都是以数据为基础而建立起来的。

数据的用途主要可分为两大类：一类是作计量用，如提供记录，它能直接告诉人们发生了什么事情。

另一类是作分析和决策用，如在研究两个或多个变量之间是否存在某种相关关系就要分析有关的数据，又如在选择最佳供应商、接收一项设计、采取一项技术革新等活动时也要考察各种数据。

人们希望所使用的数据能反映事物的真实情况，假如数据失真或误差很大，都会导致分析失效，决策失败。

各种统计质量管理方法的成败与收益大小在很大程度上决定于所使用数据的质量。

所以在应用质量管理的各种统计方法前，应首先把注意力集中在数据的质量上，为此我们需要对获得数据的测量系统作一番考察。

10.1.1 测量系统(p.403)数据是通过测量获得的。

这里的测量定义为：“给具体事物赋值以表示它们在指定特性上的（大小、多少等）关系”。

这个定义由Eisenhart (1963) 首次给出。

上述的赋值过程称为测量过程。

所赋之值称为测量值或测量数据，或简称数据。

由测量的定义可以看出，除了具体的事物外，参与测量过程的还应有量具——用来获得测量结果的装置，包括用来测量合格与不合格的装置 操作者——使用量具的合格操作者操作程序——规定的操作程序设备——必要的设备软件——必要的软件再把它们组合起来完成赋值的功能，获得测量数据。

测量系统分析（MSA）基础知识及操作指导测量系统分析（MSA）操作指导书⼀、⽬的规定测量系统分析和评价⽅法，以及明确测量系统的接收准则，并针对分析状况组织相关改善，从⽽确保测量数据的有效性。

⼆、适⽤范围1.0、公司内任何计量仪器测量系统；2.0、检测设备每次校准/维修纠正之后；3.0、新设备/仪器来⼚校准后；4.0、质量改善数据收集阶段。

三、职责1.0、本⼿册由品质部负责编写及修订；2.0、实验室计量部门负责MSA相关评估及数据收集；3.0、量具使⽤部门须⽆条件配合计量部门对量具进⾏评估；四、相关术语1.0、量具：任何⽤来获得测量结果的装置，包括⽤来测量合格/不合格的装置；2.0、分辨⼒：是仪器可以探测到并如实显⽰的参考值的变化量，也可以称为可读性或分辨率；3.0、测量系统：⽤来获得表⽰产品或过程特性的数值的系统，称之为测量系统，测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、程序、操作⼈员、环境等的集合；4.0、偏倚:指同⼀操作⼈员使⽤相同量具，测量同⼀零件之相同特性多次数所得平均值与采⽤更精密仪器测量同⼀零件之相同特性所得之平均值之差，即测量结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”；5.0、线性：指测量系统在预期的⼯作范围内偏倚的变化；6.0、稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同⼀样品或基准的单⼀特性时获得的测量值总变差；7.0、量具重复性：指同⼀个评价⼈，采⽤同⼀种测量仪器，多次测量同⼀零件的同⼀特性时获得的测量值变差；8.0、量具再现性：指由不同评价⼈，采⽤同⼀种测量仪器，多次测量同⼀零件的同⼀特性时获得的测量平均值变差；五、测量系统分析1.0、测量系统分析前，必须确保测量系统处于校准合格情况之下；2.0、偏倚分析偏倚分析采⽤独⽴取样法，具体操作如下：2.1、选取⼀个样品，建⽴可追溯标准的真值或基准值，若⽆样本，则可从⽣产线取⼀个落在中⼼值域的样品当成标准值，且应针对预期测试值的最低值、最⾼值及中程数的标准各取得样本或标准件，每个样本要求单独分析，并利⽤更⾼级别量具对每个样本或标准件测量10次，计算其平均值，并把其当成基准值。

读完此⽂，终于懂了MSA（测量系统分析）1、什么是MSA？MSA是Measure System analyse的第⼀个字母的缩写。

2、为什么叫测量系统⽽不是测量⼯具或测量仪器？因为影响测量结果的因素除了所使⽤的仪器外，还包括测量的标准、操作⼈员的使⽤⽅法、读数误差、夹具的松紧、环境温度等综合因素。

(⼈、机、料、法、环)使⽤的仪器是好的，并不意味着测量出的结果就是准确的，因此称为测量系统。

是对影响测量结果的因素的综合分析.3、为什么要做MSA？是为了对所使⽤的测量系统做⼀个科学、系统的分析和评定，保证测量出的结果是真实、有效的（六西格玛中强调⽤数据说话）。

4、量具经过校验是合格的，是否可以不⽤做MSA分析？现在要⽤⼀把千分尺测量槽的直径。

千分尺长期测量这⼀款产品，两个接触⾯上因为磨损出现了⼀个和产品直径相对应的圆弧（如红线所⽰）。

校验时测量标准块⽤的接触⾯的最⾼点，因此校验是合格的。

但如果拿来测量产品，就会因为圆弧⽽有⼀定的误差。

5、MSA分析的前提A、选择合适的量具：必须保证量具有⾜够的分辩率⼒，最少满⾜1/10原则。

分辩⼒太低不能探测出过程中的变差。

B、测量系统是稳定⽽且受控制的，即不能包括特殊变差在内。

如有特殊变差则不能⽤于控制。

6、哪些情况下需做MSA分析？·购买的新量具；·根据顾客要求或过程要求；·持续改进的过程中，测量数据之前；·持续改进的过程中，测量数据之前；·按PPAP的要求，所有CP中提到的量具都需要进⾏分析。

对于⽤同⼀个量具测量多个尺⼨的情况，则选择KPC尺⼨或公差最⼩的尺⼨进⾏分析。

7、MSA⽅法的分类· 计量型分析（极差法、均值极差法等）· 计数型分析（交叉法）· 破坏型分析（嵌套法）8、基本术语MSA中的术语很多，主要是分析以下⼏项，合称MSA的五性（详见下页图⽰）：·偏倚·线性·稳定性·重复性和再现性，合称R&R或GRR偏倚：实际测量值和真值间的差值·通常⼜被称为”准确度“，但是因为准确度还有其它多种意思，因此不建议⽤准确度来代替”偏倚“。

1说明：对特殊特性的部件采用的测量装置必须进行分析，确保测量装置有效，双性(R＆R：即重复性和再现性)最小。

测量装置分析计划必须具备以及在控制计划中指定的方法，以确保量检具线性、精度、重复性、再现性和相关性（两种量检具）。

该计划以PFMEA为基础。

2具体要求：
（1）测量装置分析计划；
（2）客户已批准了测量系统分析的
□方法
□标准
□可接受水准
□统计和分析需求
□相关性（当有两种量检具时）
（3）确保所有量检具和试验设备满足控制计划的要求和R＆R要求：□量测设备经过校验验证
□量检具的R＆R<10%满足要求
□员工经过培训后使用量检具
□如果你是一个QS—9000的供方，量检具控
制必须按照AIAG—MSA标准。

1、目的提供一种评定测量系统质量的方法，从而对必要的测量系统进行评估，以保证本公司所使用的测量系统均能满足于正常的质量评定活动。

2、范围适用于证实产品符合规定要求的所有测量系统。

3、职责3.1ＡＰＱＰ小组确定MSA项目。

3.2质量部主管定义测量方法及对数据的处理和对结果的分析。

3.3检验员完成测量系统的内规定的数据收集。

4、定义4.1测量设备：实现测量过程所必需的测量仪器，软件，测量标准，标准样品或辅助设备或它们的组合。

4.2测量系统：是对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、环境以及操作人员的集合。

4.3偏倚：对相同零件上同一特性的观测平均值与真值（参考值）的差异。

4.4稳定性：经过一段长期时间下，用相同的测量系统对同一基准或零件的同一特性进行测量所获得的总变差。

4.5线性：在测量设备预期的工作（测量）量程内，偏倚值的差异。

4.6重复性：用一位评价人使用相同的测量仪器对同一特性，进行多次测量所得到的测量变差。

4.7再现性：不同评价人使用相同的测量仪器对同一产品上的同一特性，进行测量所得的平均值的变差。

4.8零件间变差：是指包括测量系统变差在内的全部过程变差。

4.9评价人变差：评价人方法间差异导致的变差。

4.10总变差：是指过程中单个零件平均值的变差。

4.11量具：任何用来获得测量结果的装置，包括判断通过/不通过的装置。

5、工作程序5.1 测量系统分析实施时机5.1.1新产品在生产初期，参见《产品质量先期策划管理程序》5.1.2控制计划中指定的检验项目每年需做MSA。

5.1.3客户有特殊要求时，按客户要求进行。

5.1.4测量系统不合格改善后需重新进行分析。

5.2测量设备的选择a) 有关人员在制定控制计划及作业指导书时，应选择适宜的测量设备，既要经济合理，又要确保测量设备具有足够的分辩率，使用测量结果真实有效。

b) 选择测量设备时，建议其可视分辩率应不低于特性的预期过程变差的十分之一（即可取过程公差的十分之一，例如:特性的变差为0.1，测量设备应能读取0.01的变化），关键特性可按此规定选择合适精度的测量设备。

测量系统分析报告作为一个制造业企业，准确的测量系统是产品质量保证的重要组成部分。

为了确保测量数据的准确性和稳定性，我们对本公司的测量系统进行了分析和评估。

本报告旨在总结和汇报评估结果。

一、测量系统的评估方法我们采用了Gage R&R的方法，也就是重复性和可再现性的分析方法。

这种方法可以通过分析重复测量结果来找出测量系统的差异和误差，从而确定测量系统的准确性、稳定性和可靠性。

二、评估过程1.数据收集我们选择了生产线上的三个关键测量设备作为评估对象，并选取了样本来进行重复测量。

每个样本都被测量了10次，数据被记录下来。

2.数据分析使用Minitab的统计软件对数据进行分析和处理。

通过计算平均值、方差、标准偏差和范围等参数，以及绘制均值-范围图和方差分析图，我们评估了重复性、可再现性和设备之间的差异。

3.结果总结重复性：我们计算了各个样本被测量的平均值和范围，并计算了测量系统的重复性方差。

结果表明，整体重复性很好，重复性方差占总方差的比例很小（小于10%），表明可以相对准确地再现相同的测量结果。

可再现性：我们计算了不同测量者在相同样本上的测量结果，以及在不同时间测量相同样本的结果。

结果表明，可再现性方差占总方差的比例很大（大于50%），说明在相同条件下，不同测量者和不同时间对测量结果的影响很大，需要加强测量者的培训和设备的维护保养。

设备差异：按照设备的不同，我们计算了各个设备之间的差异。

结果表明，设备之间的差异方差占总方差的比例很小（小于10%），表明设备的准确性相对一致，但仍需要加强设备的维护保养和日常管理。

三、建议1.加强测量者的培训和管理，以提高可再现性。

2.加强设备的维护保养和日常管理，以确保设备的稳定性和准确性。

3.尽量减少测量的不确定性，比如通过采用更精确的设备和工具、设计更准确的测量程序等方式。

4.建立规范的测量管理体系，对测量数据进行有效的记录和分析，以确保产品的稳定性和可靠性。

修改记录1．目的评价测量系统的适用性，保证满足产品特性的测量需求。

2．范围本程序适用于公司控制计划中所要求的和/或顾客要求的所有测量设备的测量系统分析。

3．术语MSA：指Measurement Systems Analysis（测量系统分析）的英文简称。

测量系统：指用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。

偏倚（准确度）：指测量结果的观测平均值与基准值的差值。

一个基准值可通过采用更高级别的测量设备（如：计量实验室或全尺寸检验设备）进行多次测量，取其平均值来确定。

重复性：指由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。

再现性：指由不同的评价人，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。

稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一性时获得的测量值总变差。

线性：指在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。

4．职责质量部负责测量系统分析计划的制定,负责数据收集后之测量设备的测量系统分析工作、结果评价和审查；负责测量系统分析所需涉及到的产品测量工作和数据的收集。

5 流程图6 内容6.1.1测量系统分析的范围凡控制计划中规定的或顾客要求的测量设备均需进行测量系统分析。

6.1.2测量系统分析的时机a)试生产阶段；b)新购和更新检验、测量和试验设备时；c)检验、测量和试验设备的位置移动，并经重新校准时；d)检验、测量和试验设备经周期检定不合格，通过修理并经重新校准合格时。

6.1.3 进行测量系统分析的工作人员和管理人员必须接受公司内部或外部的相关测量系统分析课程之培训与训练，方可进行测量系统分析工作。

6.2.1 由质量部根据测量设备的使用频率和其精度来确定进行测量系统分析的频率。

6.2.2 操作工和质检员使用的检验、测量和试验设备和其它相关量具，一般每年进行一次测量系统分析。

6.3.1质量部根据控制计划或顾客要求制定【测量系统分析计划】，确定测量系统分析的方法、内容、预计完成时间、负责部门/人员、分析频率、进度要求等。

测量系统分析(MSA)方法测量系统分析(MSA)方法**** 1.目的对测量系统变差进行分析评估，以确定测量系统是否满足规定的要求，确保测量数据的质量。

2.范围适用于本公司用以证实产品符合规定要求的所有测量系统分析管理。

3.职责3.1质管部负责测量系统分析的归口管理;3.2公司计量室负责每年对公司在用测量系统进行一次全面的分析;3.3各分公司(分厂)质检科负责新产品开发时测量系统分析的具体实施。

4.术语解释4.1测量系统(Measurement system)：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备以及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。

4.2偏倚(Bias):指测量结果的观测平均值与基准值的差值。

4.3稳定性(Stability):指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量平均值总变差,即偏倚随时间的增量。

4.4重复性：重复性（Repeatability）是指由同一位检验员,采用同一量具,多次测量同一产品的同一质量特性时获得的测量值的变差。

4.5再现性: 再现性(Reproductivity) 是指由不同检验员用同一量具，多次测量同一产品的同一质量特性时获得的测量平均值的变差。

4.6分辨率（Resolution）:测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。

4.7可视分辨率（Apparent Resolution）:测量仪器的最小增量的大小,如卡尺的可视分辨率为0.02mm。

4.8有效分辨率（Effective Resolution）:考虑整个测量系统变差时的数据等级大小。

用测量系统变差的置信区间长度将制造过程变差（6δ）（或公差）划分的等级数量来表示。

关于有效分辨率，在99%置信水平时其标准估计值为1.41PV/GR&R。

4.9分辨力(Discrimination):对于单个读数系统,它是可视和有效分辨率中较差的。

4.10盲测:指在实际测量环境中,检验员事先不知正在对该测量系统进行分析，也不知道所测为那一只产品的条件下,获得的测量结果。

测量系统分析〔MSA〕目录通用测量系统指南- 引言、目的和术语- 测量系统的统计特性评价测量系统的程序- 测量系统变差的类型：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性- 测量系统的分析- 测量系统研究的准备- 计量型测量系统分析：1.稳定性分析方法2.重复性和再现性分析方法3. 线性分析方法- 量具特性曲线- 计数型量具研究Measurement System Analysis – MSA测量系统分析测量系统的特性◆测量：-通过把零件与已定的标准进展比拟，确定出该零件有多少单位的过程。

-有数值与标准测量单位-是测量过程的结果测量数据的质量◆基准值-确定比拟的基准-对于理解“测量的准确性〞很重要-可以在实验条件下，使用更准确的仪器以建立准确的测量来获得测量数据的质量◆高质量-对于某特性，测量接近基准值◆低质量-对于某特性，测量远离基准值质量循环中的测量系统测量系统必须具有的性能◆测量系统必须处于统计控制中◆测量系统的变差小于制造过程的变差◆测量系统的变差小于规定极限或允许的公差◆测量变差小于过程变差或公差带中较小者◆测量最大(最坏)变差小于过程变差或公差带中较小者定义◆量具-用来获取测量的任何设备◆测量系统- 用来给被测特性赋值的操作、程序、量具及其他设备、软件和操作人员的集合◆公差-零件特性允许的变差◆受控- 变差在过程中表现稳定且可预测◆不受控-所有特殊原因的变差都不能消除-有点超出控制图的控制限，或点在控制限内呈非随机分布形状受控过程+1σ=68%+2σ=95% Array+3σ=99.7%定义◆分辨率-测量设备能将测量的标准件分细的程序-测量设备所能指示的最小的刻度◆分辨才能- 测量设备检测被测参数的变差的才能测量系统的变差类型◆重复性-一个操作者，用一种量具，对同样零件的同一特性进展屡次测量，所获得的测量值的变差。

◆再现性-不同的操作者，用同样的量具，对同样零件的同一特性进展测量，所获得的测量平均值的变差。