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MSA培训教材--测量系统分析

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MSA

MSA

1、什么是测量系统


量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用 在车间的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。 测量：赋值给具体事物以表示它们对于特定特性之间的 关系。 测量过程：赋值过程定义为测量过程。 测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评 估，其所使用的仪器、量具、标准、操作、方法、夹具、 人员、软件及环境的集合，用来获得测量结果的整个过 程。 测量系统分为计量型测量系统与计数型测量系统
3.2 定义

Reproducibility (再 現性) - 由不同的評价人使用 同一個量具測量一個零件 的一個特性的產生的測量 平均值的變差
3.2 定义
Linearity (線性) - 整個正常操作範圍的偏倚改變
3.2 定义
Stability (穩定性) - 偏倚隨著時間的變化
4、测量系统研究的准备
5.3 确定重复性与再现现性指南-均值极差法 步骤-计算：
10、将每个零件每次测量值相加并除以总的测量次数（试验 次数乘以评价人数），将结果填入第16行零件平均值的栏中。 11、从最大零件平均值减去最小的零件平均值，将结果填入 第16行标有RP的空格内（RP是零件平均值的极差）（表1） 12、将R、Xdiff和RP的计算值填写报告表格的栏中（表2）。 13、在表格左边标有“测量系统分析”的栏下进行计算（表2） 14、在表格右边标有“总变差%”的栏下进行计算.（表2） 15、 检查结果确认没有产生错误。
5.1 确定穩定性的指南-控制图分析法
5.1 确定穩定性的指南-控制图分析法 判定： 根据标准控制图进行分析，如均值与极差图无 异常则判定稳定性合格
5.1 确定穩定性的指南-控制图分析法
原因分析：

MSA—测量系统分析教案培训教材

MSA—测量系统分析教案培训教材
计量数据也是采用标准允许使用任何顾客不 反对的方法（如均值极差、方差等方法）。
对于那些无法使用常规测量系统方法的测量 系统，需要和顾客沟通。
测量系统分析是一个过程
输入:SWIPE
测量系统 分析
输出: 测量数据
ＭＳＡ实施步骤
１、根据控制计划，针对被测量的特性选择适当的测量工具； ２、确定测量系统分析方法（计数／计量，大样／小样）； ３、确定要进行分析所需的样品容量（从一定容量大小的总体内选取以
一、测量系统所应具有之统计特性
1、测量系统必须处于统计控制中，这意味 着测量系统中的变差只能是由于普通原因 而不是由于特殊原因造成的。这可称为统 计稳定性 。 2、测量系统的变差必须比制造过程的变 差小 。 3、变差应小于公差带 。
❖ 4、测量精度应高于过程变差和公差带两 者中精度较高者，一般来说，测量精度 是过程变差和公差带两者中精度较高者 的十分之一 。 5、测量系统统计特性可能随被测项目的 改变而变化。若真的如此，则测量系统 的最大的变差应小于过程变差和公差带 两者中的较小者 。
测量系统分析的范围：
当确定测量系统分析的范围从标准的符 合性角度出发，需要将控计划上涉及的测量 系统纳入，包括对产品特性和过程特性进行 测量的系统（对进行初始能力研究和PPAP的 产品特性测量系统，需要进行MSA；对实施 SPC的测量系统需要进行MSA）；
❖ 分析方法：
对计数数据测量的测量系统，可采用小样法， 以及MSA第三版所建议的方法；标准允许使用任 何顾客不反对的方法。
二、标准
1、国家标准 2、第一级标准(连接国家标准和私人公 司、 科研机构等) 3、第二级标准(从第一级标准传递到第二级 标准) 4、工作标准(从第二级标准传递到工作标准)

《MSA测量系统分析》PPT课件

《MSA测量系统分析》PPT课件

R& R = 4.36
%R& R = 43.6%
22
测量系统分析
计量型 - 大样法 (极差法)
►第9步 ● 对结果进行解释： ○量具 %R&R 结果大于30％，因此验收不 合格。 ○操作员变差为零，因此我们可以得出结论 认为由操作员造成的误差可忽略。 ○要达到可接受的％量具R&R，必须把重点 放在设备上。
2
2
75
76
74
2
75.0
75.1
75.1
17
测量系统分析
计量型 - 大样法 (极差法)
► 第4步
● 计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平 均值，如：
操作员 A
操作员 B
操作员 C
样品 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差 第一次 第二次 第三次 极差
1
75
75
极差
0.05 0.10 0.00 0.00 0.05
12
测量系统分析
计量型 - 小样法 (极差法)
► 第4步
● 确定平均极差并计算量具双性的％，如
A 平v e r 均a g e极R a差n g e ( R ) = R i / 5 = 0 .2 0 / 5 = 0 .0 4
T计h e 算f o r量m u具l a t双o c性a l c （u l a tRe &t h eR%)百R &分R 比i s ; 的公式为： % R & R = 1 0 0 [ R & R / T o容l e r差a n c e ] w其h e中r e R & R = 4 .3 3 ( R ) = 4 .3 3 ( 0 .0 4 ) = 0 .1 7 3 2 a s s u m i n g t h a t t假h e 设t o l e容r a n差c e = 0 .5 u 单n i t s位 % R & R = 100[0.1732 / 0.5] = 34.6%

测量系统分析(MSA)培训课件

测量系统分析(MSA)培训课件
• 作为测量活动的结果，我们产生一个数值，以此表示 这个轴承孔的内径
第六版
MSA
6
什么是测量系统分析
• 测量系统分析(MSA)
–MSA用于分析测量系统对测量值的影响 –强调仪器和人的影响
• 我们对测量系统作分析，以确定测量系统的统计 特性的量化值，并与认可的标准相比较
第六版
MSA
7
MSA总目标
• 测量的不确定度
a.仪器是否具有足够的分辨力？
b. 系统具有有效的分辨率？
–是否具备不随时间变化的统计稳定性？ –统计特性是否在期望范围内具备一致性，并为过程
分析或过程控制的接受？（满足测量的目的？）
第六版
MSA
15
测量系统变差源
测量过程的构成因子（S、W、I、P、E）及其相 互作用，产生了测量结果或数值的变差。
第六版
MSA
17
测量仪器如何影响测量结果
• 测量仪器的精度必须小于规范值 • 测量仪器的种类，如尺，卡尺 • 测量仪器的准确度和精密度 • 偏倚和线性 • 重复性和再现性 • 稳定性
第六版
MSA
18
材料、方法、人员如何影响测量结果
• 材料：
• 方法（程序）： • 人员：
第六版
MSA
19
测量值并不总是精确的
测量系统的影响 –确保搬运、保护和储存 –对测试用的硬件和软件作保护，以防止调整不当
第六版
MSA
25
检验、测量和测试仪器的控制-4.11
检验、测量和测试仪器- 4.11.3
–记录必须包括员工自备量具 –在检查量具时，必须记录其条件和实际读数 –如果有可疑的材料已被装运，应通知顾客 –确认测量系统分析的方法被顾客所批准。

测量系统分析(MSA)—培训教材(第三版)精品文档

测量系统分析(MSA)—培训教材(第三版)精品文档
11、传递标准：用于把一个独立的已知值的标准与正在校准的元件进行比较的 标准。
12、基准：用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准。 13、工作标准：在试验室中用于进行定期测量的标准。不用于校准标准，但是
也许可以用作传递标准。 ◆ 需要仔细考虑针对某一标准的材料选择。材料的使用应反映测量系统的
4、测量系统误差：由于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生 的合成变差。
5、校准：在规定条件下，建立测量装置和己知基准值和不确定度的可溯 源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测 量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。
6、核准周期：两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量 装置的校准参数被认定为有效的。
12、测量系统分析（MSA）第三版和第二版区别 ■ 第三版测量系统分析（MSA）手册中对重复性和再现性 （GR&R）的常用系数K1、K2和K3发生变化，与第二版的常用 系数K1、K2和K3不同。 ■ 第三版测量系统分析（MSA）手册中对重复性和再现性 （GR&R）分析方法的计算内容增加了ndc（分级数）的计算， 并要求ndc（分级数）的计算结果必须取整数且ndc（分级 数）必须≧5。而在第二版测量系统分析（MSA）手册中却 对此没有要求。 ■ 第三版测量系统分析（MSA）手册中对计数型量具的分析方 法规定为：风险分析法－假设检验分析和信号探测理论、 解析法。已经不再使用第二版测量系统分析（MSA）手册中 的小样法分析和大样法分析。 ■ 第三版测量系统分析（MSA）手册中对破坏性测量系统要求 使用 X-Rm 控制图（单值极差）进行测量系统分析（MSA）, 而在第二版测量系统分析（MSA）手册中却没有要求。
设备等
②输入 （要求是什么？）

MSA测量系统分析规范培训

MSA测量系统分析规范培训

❖计算标准差, 并与测量过程偏差相比较, 以评估测量系统的重复性是否适于应用. 不可以发生此项之标准大于过程标准差 之现象，如果有发生此现象，代表测量 之变异大于过程变异，此项仪器是不可 接受的 。
❖ 稳定性之判定：稳定性之判定一般之方式和控 制图之判定方式是一致的，(一)不可以有点子 超出控制界限，(二)不可有连续七点在控制图 之同一侧，(三)不可以有连续七点持续上升或 下降之情形（含相等的相邻点）；（四）明显 的非随机图形；（五）相对中心线，数据过于 集中或分散。如果有以上之情形，代表仪器已 不稳定，须做维修或调整，维修及调整完后须 再做校正以及稳定性之分析 。
这里介绍常用的均值——极差法，用来 研究测量系统的双性：R & R。它也称 大样法(Long Method)。
研究R & R的前提是测量系统已经过校 准，而且其偏倚、线性及稳定性已经过 评价并认为可接受。
如果测量系统为非线性，查找 以下可能原因：
在工作范围内上限或下限内仪器没有正 确校准
最小或最大值校准量具的误差 磨损的仪器 仪器固有的设计特性
稳定性分析之执行(Stability)
❖获取一样本并确定其相对于可追溯标准 的基准值, 若无样本则可从生产线中取 一个落在中心值域的零件当成标准值, 并指定它作为标准样本进行稳定性分析 。
❖ 常见的就是“量具R&R”是其中的一种 型式 。
（是否持续地具有恰当的统计特性？）
测量系统的三个基本问题
❖是否具有足够的分辨力？ ❖是否统计稳定？ ❖统计特性用于过程控制和分析是否可接
受？
分析分类
按照测量参数的统计特性： 计量型量具（参数）分析：1.量具的重
复性，2.量具的再现性，3.稳定性，4.偏 倚，5.线性。 计数型量具（参数）分析：1.大样法， 2.小样法（一般已不用，淘汰）

测量系统分析(MSA)培训精PPT课件

可能需要实验设计或其他分析解决问题的技术以确定测 量系统稳定性不足的主要原因。
最新课件
24
稳定性—举例
为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受，工 艺小组在生产工艺中程数附近选择了一个零件.这个 零件被送到测量实验室，确定基准值为6.01。小组每 班测量这个零件5次，共测量5周（25个子组）。收集 所有数据以后，Xbar&R图就可以做出来了(见图示)。 控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没有出现 明显可见的特殊原因影响。
2）定期(天,周)测量标准样本3~5次，样本容量和频率应该基 于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、要 求的维护，测量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在 不同的时间读数以代表测量系统的实际使用情况，以便说 明在分析测量时的周围环境和其他因素发生的变化的 测 试条件一致。
3）将数据按时间顺序画在X最b新a课r&件 R或Xbar&S控制图上23。
次测量，取其平均值来确定。
观测平均值
最新课件
27
确定偏倚指南—独立样本法
1）获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。 如 果得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生产零件， 指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室测量这个零件 n≥10次，并计算这n个读数的均值。把均值作为“基准 值”。
可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中程数 的标准样本是理想的。完成此步后，用线性研究分析 数据。 2）让一个评价人，以通常方法测量样本10次以上。
5 6 7
均值的标准偏差=
8
=0.22514/(sqrt15)=0.05813
最新课件
19
分析时机
新研究之产品PV有不同时 新仪器(包括修理后)，EV有不同时再现性 新操作人员，AV有不同时 易损耗之仪器必须注意其分析频率

MSA培训教材--测量系统分析(3)


均值和极差法-8 过程变差％计算公式
设备变差在总变差（TV）中所占的百分比(%EV)按100[] 按下列公式计算。其他变差在总变差所占的百分比按下 列公式计算：
％AV=100[ AV]
TV
% R＆R=100[ R＆R ]
TV
PV
%PV=100[ TV]
各因素所占的百分比之和将不等于100％。 应对过程变差的百分比的结果进行评价，从而确定测量
二、测量数据的质量
测量数据质量与稳定条件下运行的某一侧量系统 得到的多次测量结果的统计特性有关。 例如：假定用在稳定条件下运行的某测量系统， 得到某一特性的多次测量结果。如果这些测量数 据与这一特性的标准值都很“接近”，那么可以 说这些测量数据的质量“高”。
三、测量系统的统计特性-1
理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确” 的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值 相符。一个能产生理想测量结果的测量系统。应 具有零方差、零偏倚和对所测的任何产品错误分 类为零概率的统计特性。
根据表1所示数据，通过平均每位评价人获得的所有样 品值来计算各位评价人平均值，确定评价人平均值的极 差（R0）由最大减去最小值得出。 R0=216.9-216.3=0.6 估计的评价人标准偏差=R0/d2*=0.6/1.41=0.4 式中d2*从表2查出，它取决于评价人的人数（m-2)和g， 这里g为1，因为只有1个极差计算。
的如此，测量系统最大的（最坏）变差应小于过程变差 和公差带两者中的较小者。
四、测量系统分析
对测量系统进行分析可使我们能定量表示和传递 特定的测量系统的局限性。
象每个过程一样，对用来描述测量系统变差的分 布可以赋予下列特性：
1）位置：稳定性、偏倚、线性； 2）宽度或范围：重复性、再现性。
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D4
3.267 2.575 2.282 2.115 2.004 1.924 1.864 1.816 1.777 1.744 1.716 1.692 1.671 1.652
再现性-1


测量过程的再现性表明评价人的变异性是一致的。考虑 评价人变异性的一种方法是认识变异性代表每位评价人 造成的递增偏倚。如果这种偏倚或评价人的变异性真正 存在，每位评价人的所有平均值将会不同，这可以通过 比较评价人对每个零件的平均值，在均值控制图上看出。 评价人的变异性或再现性可通过确定每一评价人所有平 均值，然后从评价人最大平均值减去最小的得到极差 （R0）来估计。再现性的标准偏差（σ 0）估计为R0/d2*。 再现性（假定2名评价人）为5.15R0/d2*或3.65R。代表 正态分布测量结果的99%，d2*等于1.41（见表2）
均值和极差法-8 过程变差％计算公式


设备变差在总变差（TV）中所占的百分比(%EV)按100[] 按下列公式计算。其他变差在总变差所占的百分比按下 列公式计算： ％AV=100[ AV]
TV
% R＆R=100[ %PV=100[
R＆R TV
PV TV]
]

各因素所占的百分比之和将不等于100％。 应对过程变差的百分比的结果进行评价，从而确定测量 系统是否能适合预期的运用。
再现性-3
再现性＝ 5.15 R0 ＝2.2 * 由于量具变差影响了该估计值，必须通过减去重复性部分 来校正。 2 2 校正过的再现性= ＝
7 .5 2 2.2 5 3
2
d2
R (5.15 ) 5.15 0 * d 2 (nr)
表三 控制图常数
D3
0 0 0 0 0 0.076 0.136 0.184 0.223 0.256 0.284 0.308 0.329 0.348
A2
1.880 1.023 0.729 0.577 0.483 0.419 0.373 0.337 0.308 0.285 0.266 0.249 0.235 0.223
操作者 操作者
再现性
操作者 再现性
图3
稳定性

稳定性（或飘移）， 是测量系统在某持 续时间内测量同一 基准或零件的单一 特性时获得的测量 值总变差。
稳定性
时间2
时间1 图4 稳定性
二、测量数据的质量

测量数据质量与稳定条件下运行的某一侧量系统 得到的多次测量结果的统计特性有关。 例如：假定用在稳定条件下运行的某测量系统， 得到某一特性的多次测量结果。如果这些测量数 据与这一特性的标准值都很“接近”，那么可以 说这些测量数据的质量“高”。
三、测量系统的统计特性-1


理想的测量系统在每次使用时，应只产生“正确” 的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准值 相符。一个能产生理想测量结果的测量系统。应 具有零方差、零偏倚和对所测的任何产品错误分 类为零概率的统计特性。 遗憾的是，具有这样理想的统计特性的测量系统 几乎不存在，因此过程管理者必须采用具有不太 理想的统计特性的测量系统。
式中d2*从表2中查得，它是依赖于试验次数(m=3)及零件数量乘 以评价人数量(g=5 ×2=10)。 本次研究得出的重复性计算为5.15 σe =5.15 ×1.45=7.5，式中 5.15代表正态分布的99%测量结果。
重复性-7
子组内 观察次数
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
上海汉乔企业管理咨询有限公司
测量系统分析
Measurement Systems Analysis
MSA培训教材
目
一、术语和定义 二、测量数据的质量 三、测量系统的统计特性 四、测量系统分析
录
一、术语和定义
测量、量具与测量系统




测量——赋值给具体事物以表示它们之间关于特 殊特性的关系 赋值过程定义为测量过程 赋予的值定义为测量值 量具——任何用来获得测量结果的装置 测量系统——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
均值和极差法-3
如果再现性大于重复性，原因可能是： 需要对操作员进行如何使用量具和读数的培训； 量具表盘上的刻度值不清楚； 可能需要某种形式的夹具来帮助操作者更为一致 地使用量具。
均值和极差法-4

按下式计算评价人变差（AV）： 2 AV= ( EV ) 2
X
DIFF
K2
再现性-2

再现性示例
根据表1所示数据，通过平均每位评价人获得的所有样 品值来计算各位评价人平均值，确定评价人平均值的极 差（R0）由最大减去最小值得出。 R0=216.9-216.3=0.6 估计的评价人标准偏差=R0/d2*=0.6/1.41=0.4 式中d2*从表2查出，它取决于评价人的人数（m-2)和g， 这里g为1，因为只有1个极差计算。
均值和极差法-10

量具的重复性和再现性数据记录表 量具的重复性和再现性报告
上海汉乔企业管理咨询有限公司
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(nr)

式中：n=零件的个数，r=试验的次数。如果根 号内的值为负值，则取AV≤0
均值和极差法-5

重复性和再现性（ R﹠R）计算公式 测量系统重复性和再现性变差（R﹠R或σm）等 于设备变差的平方与评价人变差的平方之和在开 发，即： 2 2 R﹠R＝ ( EV ) ( AV )
评价人2 UCL R 3 4 5
极差受控一测量过程是一致的 重复性极差控制图
重复性-6
R图控制限： R=25/10=2.5 D3=0.000 D4=2.575(见表3） UCLR=R ×D4=2.5×2.575 LCLR= R×D3=0.000 重复性或量具变差的估计：
e
R 2 .5 1.45 d 2 * 1.72

均值和极差法-7 总的研究变差（TV）计算公式

如果已知过程的变差并且它的值是以6σ为基础的，则它可以用 来代替由量具研究数据计算得到的总的研究变差（TV）。这 一步可由下面两个公式得到： 过程变差 1. TV=5.15[ ] 2. PV=
(TV )
6.00
2 2
( R＆R）

这两个值（TV和PV）可代替它们的前面所计算的值。 如果量具研究中的每个因素的变差已确定，可将它与总的变差 (TV)对比。方法是进行量具报告表右边的“过程变差百分数” 下的计算。
四、测量系统分析
对测量系统进行分析可使我们能定量表示和传递 特定的测量系统的局限性。 象每个过程一样，对用来描述测量系统变差的分 布可以赋予下列特性： 1）位置：稳定性、偏倚、线性； 2）宽度或范围：重复性、再现性。

重复性-1

测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是 一致的。由于仪器自身以及零件在仪器中位置变 化导致的测量变差是重复性误差的两个一般原因。 由于子组重复测量的极差代表了这两种变差，极 差图将显示测量过程的一致性。如果极差图失控， 通常测量过程的一致性有问题。如果极差受控， 则仪器变差及测量过程在研究期间是一致的。
216.3 218.0 216.3 212.7 218.3 1.0 4.0 1.0 2.0 4.0 216.3 218.3 217.3 215.7 213.3 220.0 4.0 4.0 1.0 4.0 0.0
X
216.9
表1
数据表
重复性-5
重复性极差控制图
2名评价人3次试验5个零件
评价人1 6.4 2.5 0.0 2 3 4 5 零件 1 2
均值和极差法-9
各因素所占的百分比之和将不等于100％。


应对过程变差的百分比的结果进行评价，从而确定测量系统是否能适合预期的 运用。 如果用容差的百分比来代替过程变差的百分比进行分析的效果更好，则可对量 具重复性和再现性报告进行修改，将表中右边的过程变差的百分比改成容差的 百分比，在这种情况在下，％EV, %AV,%R＆R和％PV计算公式中的总变差(TV) 由容差值代替。两种方法都应使用。 用以上两种方法计算出的量具重复性和再现性（％R＆R）可接受的条件是： 误差<10%－量具系统可接受； 误差为10％到30％之间－考虑到应用的重要性、量具的成本以及维修的费用可 能是可接受的； 误差大于30％－量具系统需要改进，应努力找到问题并纠正。
重复性-4
评价人1 零件 试验 1
2 1 2 3 4 5 1
评价人2
2 3 4 5
217
216 216
220
216 218
217
216 216
2142Biblioteka 2 212216219 220
216
219 220
216
216 220
216
215 216
216
212 212
220
220 220
3 均值 极差
X
重复性-2
重复性标准偏差或仪器变差

R e 的估计为 D2 * ，式中
R
为重复测量的平均极差。仪器变差或重复性(假定为两次重复
测量，评价人数乘以零件数量大于15)将为 5.15
R 或4.65 d2 *
R，
代表正态分布测量结果的99%。d2*等于1.128，可从表2中查出。
重复性-3

重复性示例： 从生产过程中选取5件样品。选择两名经常进行该测量 的评价人参与研究。每一位评价人对每个零件测量三次， 测量结果记录在数据表格上。（见表1） 通过计算每个子组的均值（X）及极差（R）来分析数据。 极差值标绘在极差控制图上并计算平均极差（R）。根 据试验次数（3）得出的D3及D4因子（见表3）用来计算 极差图的控制限值。画出控制限值来确定所有数值是否 受控。如同这里显示的如果所有极差都受控，则所有评 价人看起来“相同”。如果一名评价人失控，那么他的 方法与其他人的不同。