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测量系统分析（MSA）的理解与实施目录一、基本概念～～～～～～～～～～～～～～～测量数据的质量测量糸统基本原理二、测量系统的统计特性～～～～～～～～～～测量系统的变差变差对测量系统的影响及对应的统计特性可接受的测量系统三、测量系统分析的实施～～～～～～～～测量系统分析的策划测量系统分析的准备偏倚的分析稳定性的分析线性的分析重复性和再现性的分析计数型测量系统的分析不可重复的测量系统的分析测量系统分析（MSA）的理解与实施～～～基本概念测量系统分析（MSA）理解与实施第一部分基本概念一. 测量数据的质量1.测量的定义：赋值给具体事物已表示特定特性关系。
●测量结果为测量值，●测量需借助工具，即量具/设备等监测装置。
2.获得测量值的目的：用于判断，决策。
3．测量数据的质量: 测量数据与被测特性真值的接近程度。
●越接近真值，则测量数据质量越高。
●由于测量系统自身的变差，真值无法获得。
二测量系统1．测量系统的定义：用来对被测特性进行定量测量或定性评价的量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境、假设的集合。
●测量包括获得数值（计量型特性）和定性评价（计数型特性）。
●标准：量具朔源的母标准，包括通用标准及专用标准●操作：实施测量的习惯动作。
2. 测量系统分析的目的：●确定测量系统是否具有所需的统计特性。
测量系统分析（MSA）的理解与实施～～～基本概念●确定影响测量系统的环境因素，并使其满足要求。
●确定测量系统是否持续保持恰当的统计特性。
三．基本原理1.量具的分辩力（分辨率，可读性）●量具的最小读数单位，●由量具设计所决定的量具固有特性。
●在兼顾成本及可行性条件下，量具应能识别被测特性的微小变化。
2.真值●被测质量特性的实际数值。
●由于物理条件限制及环境影响，真值不可获得。
3.基准值●在进行测量系统分析时，代替真值。
●通过较高级别分辨率的测量系统进行测量，获得基准值。
4.MSA与测量溯源性的关系。
●测量溯源性：校准或检定。
ＭＳＡ测量系统分析培训课程内容第一章通用测量系统指南1、概述2、术语3、测量系统的统计特性第二章分析/评定测量系统的方法●偏倚●重复性●再现性●稳定性●零件间变差●线性第三章测量系统研究程序1.计量型测量系统研究指南2.计数型测量系统研究指南附件案例练习（附应用表单）第一章通用测量系统指南一、概述1、QS-9000与MSAQS-9000第一部分4.11.4：为分析在各种测量和试验设备系统测量结果中表现的变差，必须进行适当的统计研究。
此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统。
所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册相一致（如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究）。
如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。
2、MSA目的：选择各种方法来评定测量系统的质量．．．．．．．．．。
被检产品特性数据／测量结果输入输出受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件活动：测量、分析、校正3、适用范围：用于对每一零件能重复读数的测量系统。
二、术语測量以确定量值為目的的一組操作.–那些用預設的標准比較實物有多少單位的過程.–測量結果由一個數位和一個標準的測量單位構成。
–測量結果是測量過程的輸出。
测量和测量过程：1)赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；2)赋值过程定义为测量过程；3)赋予的值定义为测量值；4)测量过程看成一个制造过程，它产生数字（数据）作为输出。
量具任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；包括用来测量合格／不合格的装置。
測量數據的品質測量數據的品質與在穩定的作業狀況下，由一個測量系統獲得的多個測量值的統計特性有關。
–參考值（Reference Value）—一個作為比較參考的被認同的值–如果某一特性的測量值[接近]它的標準值，則稱此一數據的品質為[高]。
–如果某一特性的測量值[遠離]它的標準值，則稱此一數據品質為[低]。
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。
五大手册系列讲义之一--------M S A编写者：课题名称：测量系统分析（MEASUREMENT SYSTEM ANALYSIS）授课目的：在已有的MSA知识基础上，加深对其的理解，以便于企业相关人员对MSA运用的时机有更进一步的认识。
授课日期：年月日讲师：讲义正文：1测量系统分析的基础知识1．1测量系统的概念：在测量过程中，有五个方面会产生测量误差：人、机、料、法、环；而构成测量误差的五个方面就被称为“测量系统”；（举例说明）1．2测量系统分析目的：1）确信测量系统处于统计控制中，处于受控状态；2）确信测量系统的变异必须小于制造过程的变异。
制造过程以测量系统为其组织基础之一；3）确信产生的变异应小于公差带，（当然了！）；即：分析测量系统在工作时产生的测量误差与测量任务之间的差异是否在可以接受的范围内；注意：测量仪器的精度应高于过程变异和公差带两者之中精度较高者，一般来讲，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一。
1．3注：12、MSA统（做1．4测量系统可能发生的变化：构成测量系统的五个方面任一方面发生了变化，称为测量系统发生了变化。
1．5测量系统分析常分为两个阶段：第一阶段：明白测量过程并确定测量系统是否能满足我们的需要；这类试验在组织实际使用该测量系统之前进行，试验可能包括几个不同水平的环境因素，表明受影响的程度；第二阶段：验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性；通常：我们只做第二阶段即可。
2、测量系统的分类：2．1测量系统可分为计量型测量系统和计数型测量系统两大类2．1．1计量型测量系统：量具/检具测量的结果是可以量化的，测量任务也是确切的量化数值（举例说明：10±0.5等）。
分析方法常见有: 偏倚法、线性法、稳定性法、重复性和再现性分析法。
2．1．2计数型测量系统：量具/检具测量的结论是不须用量化的数据来表示的（举例说明:NG/G, 好/不好等）。
第一章通用测量系统指南MSA 目的：选择各种方法来评定测量系统的质量。
适用范围：用于对每一零件能重复读数的测量系统。
测量和测量过程：1) 赋值给具体事物以表示它们之间关于特不特性的关系； 2) 赋值过程定义为测量过程； 3) 给予的值定义为测量值；4) 测量过程瞧成一个制造过程，它产生数字〔数据〕作为输出。
量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；包括用来测量合格／不合格的装置。
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。
测量变差：● 屡次测量结果变异程度；● 常用σm 表示；● 也可用测量过程过程变差R&R 表示。
注：a. 测量过程〔数据〕服从正态分布；b. R&R=σm测量系统质量特性：● 测量本钞票；●测量的轻易程度；●最重要的是测量系统的统计特性。
常用统计特性：●重复性〔针对同一人，反映量具本身情况〕●再现性〔针对不同人，反映测量方法情况〕●稳定性●线性〔针对不同尺寸的研究〕注：对不同的测量系统可能需要有不同的统计特性〔相关于顾客的要求〕。
测量系统对其统计特性的全然要求：●测量系统必须处于统计操纵中；●测量系统的变异必须比制造过程的变异小；●变异应小于公差带；●测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者〔十分之一〕；●测量系统统计特性随被测工程的改变而变化时，其最大的变差应小于过程变差和公差带中的较小者。
评价测量系统的三个咨询题：●有足够的分辨力；〔依据产品特性的需要〕●一定时刻内统计上维持一致〔稳定性〕；●在预期范围〔被测工程〕内一致可用于过程分析或过程操纵。
〔线性〕评价测量系统的试验：●确定该测量系统是否具有满足要求的统计特性；●发现哪种环境因素对测量系统有显著的碍事；●验证统计特性持续满足要求〔R&R〕。
程序文件要求：●例如；●选择待测工程和环境标准；●收集、记录、分析数据的具体讲明；●要害术语和概念可操作的定义、相关标准讲明、明确授权。
MSA(Measurement System Analysis)测量系统分析1．目的：1．1 保证用于测量数据和作出判断的仪器设备的准确1．2 保证数据的准确性和可靠性2．研究对象：2．1 变异（种类和程度）3．研究MSA的规则：3．1 首先确定一个量规仪器的校量允收水准3．2 同一类量具进行量具间的比对3．3 对量具的量测能力的评估（精密度，量程，最小刻度）3．4 对所有量具进行管制和编号4．统计特性4．1 过程中特殊情形造成的变异会引起MSA的结果判定有误，一般要取消此类情况的发生。
比如：卡尺的甩落造成卡尺不准4．2 过程本身有变异（从5M1EDE的角度考虑）» MSA的变异4．3 SPEC，规格范围/公差带» MSA的变异4．4 MSA 变异的最小值 < Min [过程变异，规格范围]5．如何进行MSA分析5．1 对新购的仪器要编号（并编写保养规定和使用说明）的管制；5．2 进行校正并按允收标准进行判定；5．3 初始的MSA 判定仪器是否满足生产测量的精度要求。
a)第一次进行MSA时，要对所有的量规仪器进行初期的MSA分析；b)免校仪器无需做MSA5．4 根据测量工具的稳定性，确定MSA的周期；5．5进行定期的MSA，判定测试数据的可信度；5．6 MSA的判定标准：a) MSA的变异量 <10% 可接受b) 10% < MSA的变异量 < 30% 选择性接受b.1 如果这种仪器来之不易（很贵），则可接受b.2 如果这种仪器难于修理，则可接受b.3 如果这种仪器参与了某些重要特性的测量，停止使用重要特性参数将无法控制，则可接受c) MSA的变异量 > 30% 不能接受5．7 MSA的相关要求：5．7．1 MSA的人员：必须培训考核合格；5．7．2 MSA的样板：界于合格和不合格的临界样板5．7．3 MSA的方法：书面明确化（比如抽样量）5．7．4 MSA的判定：依判定标准6．测量系统分析6．1 变异种类：6．1．1 重复性量具变异；EV（Equipment variation）a)定义：由一个测量人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一指定特性时所获得的测量值变差。
講義MSAMSA目的：选择各类方法来评定测量系统的质量．．．．．．．．．。
受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件活动：测量、分析、校正适用范围：用于对每一零件能重复读数的测量系统。
测量与测量过程：1)赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；2)赋值过程定义为测量过程；3)给予的值定义为测量值；4)测量过程看成一个制造过程，它产生数字（数据）作为输出。
量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的装置；包含用来测量合格／不合格的装置。
测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、与操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。
测量变差：●多次测量结果变异程度；●常用σm表示；●也可用测量过程过程变差R&R表示。
注：a.测量过程（数据）服从正态分布；b.R&R=5.15σm测量系统质量特性：●测量成本；●测量的容易程度；●最重要的是测量系统的统计特性。
常用统计特性：●重复性（针对同一人，反映量具本身情况）●再现性（针对不一致人，反映测量方法情况）●稳固性●线性（针对不一致尺寸的研究）注：对不一致的测量系统可能需要有不一致的统计特性（相关于顾客的要求）。
测量系统对其统计特性的基本要求：●测量系统务必处于统计操纵中；●测量系统的变异务必比制造过程的变异小；●变异应小于公差带；●测量精度应高于过程变异与公差带两者中精度较高者（十分之一）；●测量系统统计特性随被测项目的改变而变化时，其最大的变差应小于过程变差与公差带中的较小者。
评价测量系统的三个问题：●有足够的分辨力；（根据产品特性的需要）●一定时间内统计上保持一致（稳固性）；●在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或者过程操纵。
（线性）评价测量系统的试验：●确定该测量系统是否具有满足要求的统计特性；●发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响；●验证统计特性持续满足要求（R&R）。
程序文件要求：●示例；●选择待测项目与环境规范；●规定收集、记录、分析数据的全面说明；●关键术语与概念可操作的定义、有关标准说明、明确授权。
包含：a. 评定，b. 评定机构的职责，c. 对评定结果的处理方式及责任第二章分析/评定测量系统的方法测量系统变差的类型：●偏倚●重复性●再现性●稳定性●线性偏倚：●定义：值。
又称之“准确度”。
注：基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取平均值。
●确定方法：1)在工具室或者全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量；2)让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次；3)计算读数的平均值。
●偏倚原因：1)基准的误差；2)磨损的零件；3)制造的仪器尺寸不对；4)仪器测量非代表性的特性；5)仪器没有正确校准；6)评价人员使用仪器不正确。
●定义：次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。
测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。
●确定方法：1)使用极差图；2)假如极差图受控，则仪器变差及测量过程在研究期间是一致的；3)重复性标准偏差或者仪器变差距(σe)的估计为R／d2*；4)仪器变差或者重复性将为5.15R／d2*或者4.65 R；注（假定为两次重复测量，评价人数乘以零件数量大于15）5)如今代表正态分布测量结果的99％。
●极差图失控：1)调查识别为失控不一致性原因加以纠正；2)例外：当测量系统分辨率不足时。
●定义：器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。
●确定方法：1)确定每一评价人所有平均值；2)从评价人最大平均值减去最小的得到极差(R0)来估计；3)再现性的标准偏差(σ0)估计为R0／d2*；4)再现性为5.15R0／d2*或者3.65 R0；5)代表正态分布测量结果的99%。
定义：Array是测量系统在某持续时间内测量同一基准或者零件的单一特性时获得的测量值总变差。
零件间变差：●定义：――零件间固有的差异；――不包含测量的变差。
●确定方法：使用均值操纵图：1)子组平均值反映出零件间的差异；2)零件平均值的操纵限值以重复性误差为基础，而不是零件间的变差；3)没有一个子组平均值在这些限值之外，则零件间变差隐蔽在重复性中，测量变差支配着过程变差，假如这些零件用来代表过程变差，则此测量系统用于分析过程是不可同意的；4)假如越多的平均值落在限值之外，该测量越有用。
（注：非受控，50％以上为好；即：R图受控，X图大部分点在界外）●测量系统标准差：σm= (σe2+σ02)●零件之间标准偏差的确定：――可由测量系统研究的数据或者由独立的过程能力研究决定。
1)确定每一零件平均值；2)找出样品平均值极差(R P)；3)零件间标准偏差(σP)估计为R P／d2*；4)零件间变差PV为5.15R P／d2*或者3.65 R P；代表正态分布的99％测量结果。
5)总过程变差标准偏差：σt= (σp2+σm2) ；则零件间标准偏差：σP＝(σt2-σm2) ；6)与测量系统重复性及再现性有关的容差的百分比R&R为5.15*[σm／容差] 100；产品尺寸的数：[σp/σm]*1.41或者1.41(PV/R&R)确定。
PV=5.15σp TV=5.15σT线性：●定义：是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
注：●在量程范围内，偏倚不是基准值的线性函数。
●不具备线性的测量系统不是合格的，需要校正。
●确定方法：1)在测量仪器的工作范围内选择一些零件；2)被选零件的偏倚由基准值与测量观察平均值之间的差值确定；3)最佳拟合偏倚平均值与基准值的直线的斜率乘以零件的过程变差是代表量具线性的指数；4)将线性乘以100然后除以过程变差得到“%线性”。
●非线性原因：1)在工作范围上限与下限内仪器没有正确校准；2)最小或者最大值校准量具的误差；3)磨损的仪器；4)仪器固有的设计特性。
第三章 测量系统研究程序1. 准备工作：1） 先计划将要使用的方法；2） 确定评价人的数量、样品数量及重复读数：● 关键尺寸需要更多的零件与／或者试验；● 大或者重的零件可规定较少样品与较多试验；3） 从日常操作该仪器的人中选择评价人；4） 样品务必从过程中选取并代表其整个工作范围；5） 仪器的分辨力应同意至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一；6） 确保测量方法（即评价人与仪器）在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。
2. 测量顺序：1） 测量应按照随机顺序；2） 评价人不应明白正在检查零件的编号；3） 研究人应明白正在检查零件的编号，并相应记下数据；即：评价人A ，零件1，第一次试验；评价人B ，零件2，第二次试验等；4） 读数就取至最小刻度的一半；5） 研究工作应由知其重要性且认真认确实人员进行；6） 每一位评价人应使用相同的方法（包含所有步骤）来获得读数。
3. 计量型测量系统研究指南：A. 确定稳固性用指南：1） 获得一样本并确定其相关于可追溯标准的基准值；2） 定期（天、周）测量基准样品3~5次；3） &S 操纵图中标绘数据；4） 确定每个曲线的操纵限并按标准曲线图推断失控或者不稳固状态；5） 计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统稳固性是否适于应用。
B.确定偏倚用指南：独立样本法：1）获取一样本并确定其相对可追溯标准的基准值；2）让一位评价人以通常的方法测量该零件10次；3）计算这10次读数的平均值；4）通过该平均值减去基准值来计算偏倚：偏倚＝观测平均值－基准值过程变差＝6δ极差偏倚％＝偏倚过程变差C.确定重复性与再现性用指南：常用方法：极差法、均值与极差法．方差分析法等。
极差法：极差法是一种改进的计量型量具研究方法，可迅速提供一个测量变异的近似值。
使用两名评价人与五个零件进行分析：例：零件评价人A 评价人B 极差（A－B）1 0.85 0.80 0.052 0.75 0.70 0.053 1.00 0.95 0.054 0.45 0.55 0.105 0.50 0.60 0.10平均极差（R）＝∑Ri/5=0.35/5=0.07GR&R=5.15( R)/d2*=5.15(0.07)/1.19=0.303过程变差＝0.40%GR&G=100[GR&G/过程变差]＝100[0.303/0.40]=75.5%均值与极差法：均值与极差法是一种提供测量系统重复性与再现性估计的数学方法。
重复性比再现性大的原因：➢仪器需要保护；➢量具应重新设计来提高刚度；➢夹紧与检验点需要改进；➢存在过大的零件变差。
再现性比重复性大的原因：➢评价人需要更好的培训如何使用量具仪器与读数；➢量具刻度盘上的刻度不清晰；➢需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性。
研究程序：I.取等得包含10个零件的一个样本，代表过程变差的实际或者预期范围；II.指定评价人A、B与C，并按1至10给零件编号（评价人不能看到数字）；III.假如校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准；IV.让评价人A随机测量10个零件，由观测人记录结果填入第1行，让评价人B与C随机测量这10个零件，由观测人记录结果填入第6、11行，三人测量时应互相不看对方的数据；V.使用不一致的随机顺序重复上述操作过程；VI.数值计算：VII.从第1、2、3行的最大值减去它们中的最小值；把结果记入第5行。
在第6、7与8行，11、12与13行重复这一步骤，并将结果记录在第10与15行；VIII.把填入第5、10与15行的数据变为正数；IX.将第5行的数据相加并除以零件数量，得到第一个评价人的测量平均极差Ra。
同样对第10与15行的数据进行处理得到Rb与Rc；X.将第5、10与15行的数据（Ra、Rb、Rc）转记到第17行，将它们相加并除以评价人数，将结果记为R（所有极差的平均值）；XI.将R（平均值）记入第19与20行并与D3与D4相乘得到操纵下限与上限。
注意：假如进行2次试验则，D3为零，D4为3.27。
单个极差的上限值（UCL R）填入第19行。
小于7次测量的操纵下限极差值（LCL R）等于0；XII.使用原先的评价人与零件重复读取任何极差大于计算的UCL R的读数，或者剔除那些值并重新计算平均值；XIII.将行（第1、2、3、6、7、8、11、12与13行）中的值相加。
把每行的与除以零件数并将结果填入表中最右边标有“平均值“的列内；XIV.将第1、2第3行的平均值相加除以试验次数。
结果填入第4行的Xa格内。
对第6，7与8；第11，12与13行重复这个过程，将结果分别填入第9与14行的Xb，Xc格内；XV.将第4、9与14行的平均值中最大与最小值填入第18行中适当的空格处，确定它们的差值，填入第18行X Diff处的空格内；XVI.将每个零件每次测量值相加并除以总的测量次数，填入第16行零件平均值的栏中；XVII.从最大的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；XVIII.将R，Xdiff 与Rp的计算值转填入报告表格的栏中；XIX.在表格左边标有“测量系统分析”的栏下进行计算；XX.在表格右边标有“总变差％”的栏下进行计算；XXI.检查结果确认没有产生错误。
