量测系统的统计特性与变异种类

此要求应适用于控制计划中提及的测量系统。 所用的分析方法及接受准则应符合顾客关于测量 系统分析的参考手册的要求。 如果得到顾客的批准，也可使用其它分析方法和 接受准则。
4
三、测量、量具和测量系统的定义
测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示他们之间关于
特定特性的关系。 赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。
结果判定:
1)X图中失控表明测量系统不再正确的测量----偏倚已经改变. 2)R图中的失控状态表明不稳定的重复性----重复性已改变. 3)如果测量过程是稳定的,数据可以用于确定测量系统的偏倚. 4)测量过程的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值. 这可以与生产
过程的标准偏差进行比较以决定测量系统的重复性是否适于应用.
量系统最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。
9
分 辨 力 (Discrimination)
分辨力： (1) 量规仪器上的最小刻度值，也称分辨率 。 (2) 通用的比例规则：1/10比例法则。
分辨力不足
分辨力良好
10
分 辨 力 (Discrimination)
不适当的分辨力，导致过度的去尾忽略
充分的 数据
可定操义作的设－－计夹位确紧置认 －测量点
弹性特性
－测量传感器
坚固性 偏移
接触几何 变形影响
稳定性
敏感性 一致性
线性
重复性
均一性 测
维护 再现性 变异性
校准 预防性维护
量 系 统
标准
几何的兼容性
阳光 人工的
照明
空气污染
身体的 教育 限制
变
经验
异
培训
空气流
热膨胀 稳定－ 系统部件

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。

（一）有关测量的基本概念1.测量：定义的赋值（或数）给具体事物以表示他们之间关于特定特性的关系。

赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。

2.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。

3.测量系统：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、操作人员、环境和条件的集合。

4.精密度：是指测量仪器所能够区分出的微量程度或最小距离，亦即代表测量仪器对同一待测工件，以相同测量过程作重复测量时，其各测量结果的差异程度。

以差异程度愈微小称为精密度佳。

5.准确度：是指测量仪器的实际测量值（或测量平均值）与待测值之真值的接近程度，亦即实际测量值偏离真实值的程度。

以偏差愈微小之程度称为准确度佳。

6.分辨力：测量仪器上的最小刻度值，也称分辨率。

通用的比例规则：1/10比例法则，如产品尺寸要求精确到0.1，到量具的分辨力应为0.01。

（二）测量过程（三）测量系统应具备的统计特性1.有足够的分辨率和灵敏度。

应高于过程变异和公差带两者中精度较高者，一般来说，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。

2.测量系统均须在统计管制下，而其所产生之变异只能是由于普通原因，而非特殊原因。

3.对于过程控制，测量系统之变异必须小于制造过程之变异。

4.对于产品控制，测量系统之变异须小于公差带。

5.测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。

如果这样，则测量系统最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。

（四）测量系统变异的类型1.偏移：测量结果的观测平均值与基准值的差值。

偏移大小表示测量系统的准确度，偏移越小表示准确度越好，反之越差2.稳定性：又称漂移，指经过一段时间后，用相同的测量系统，对同一基准或零件的同一特性测量所得到的变异。

亦即偏移随时间的变化。

3.线性：指量具在工作量程内，偏移量之差异分布状况。

亦即偏移随量程的变化。

4.重复性：又称测量设备的变异，是由同一位评价人，采用同一测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时所得测量值差异。

版本：8日期：2020.02.10量测系统分析作业系统Measurement System Analysis (MSA)一，前言1.所谓『测量系统』是指用来对被测特性的操作、程序、量具、设备、以及操作人员的集合。

2.理想的量测系统应对所测量的任何产品，具有错误分类为零的概率的统计特性。

3.遗憾的是，具有这样理想的统计特性的测量系统几乎是不存在，但是过程管理却又一定要运用到量测系统。

为此，过程管理者不得不采用统计特性不太理想的测量系统。

4.因此需要运用统计方法，评估量测系统可接受程度，以便适切选用一个可以接受的量测系统。

二，进行MSA之前提量测系统包含设备、操作者与场地等之组成，各项操作上之不确定性造成量测结果的变异，在进行系统分析之前，必须进行必要之管制及监督和维持量测过程(包括设备、程序和操作者之技能)，使其处于统计管制状态下，才能得到稳定可靠之评量结果，也能确保确实得到系统实际之量测能力。

在此同时，管理阶层有责任识别对数据的统计特性，也有责任确保用哪些特性作为选择一个测量系统的基础，以及测量它们的可接受方法。

在评价一个测量系统时需要确定三个基本问题，1)测量系统有足够的分辨能力吗？2)这种测量系统在一定时间内是否在统计上保持一致？3)这些统计性能在预期范围内是否一致，并且用于过程分析或控制是否可接受？三，MSA方法选择量测系统分析就是评量其"再现性(Repeatability)"及"再生性(Reproducibility)"(Gage R&R)吗？Gage R&R可衡量提供一量测系统总和量测能力之统计指标，因此容易形成MSA=Gage R&R的看法，但这并非完全正确。

应依照量测系统用以测定质量特性之需求，决定所需要具备哪些可被接受之统计特征，这些特征包括"五性一力"："五性"(1)偏移(Bias)(2)稳定性(Stability)(3)线性(Linearity)(4)再现性(Repeatability)(5)再生性(Reproducibility)"一力"(1)鉴别力/分辨力(Discrimination)四，MSA作业系统本量测系统分析(MSA)作业系统包含以下常用MSA方法，摘要说明重点如下：(1)偏移(Bias)：指由同一操作人员使用相同量具，量测同一零件之相同特性多次数所得平均值与工具室或精密仪器量测同一零件之相同特性所得之真值或基准值之间的偏差值。

■ I型错误:
生产者风险误发警报
好零件有时会被判为“坏”
的
LSL
USL
■ II型错误:
消费者风险或漏发警报
坏零件有时会被判为“好”
的
LSL
USL
I型错误:
II型错误 33
2.对产品决策的影响
■错误决定的潜在因素:测量系统误差与公差交叉时
LSL
USL
Bad is bad Confused area
I
刻度单位 ▲总是以测量单位报告 ▲1：10经验法则
测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之 间的差异的能力
10
5.1测量系统的有效分辨率
1.要求不低于过程变差或允许偏差（tolerance）的十分 之一.
2.零件之间的差异必须大于最小测量刻度;极差控制图可 显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据分级 不同数据分级(ndc)的计算为:
■为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，应
进行适当统计研究。 ■此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统。 ■所用的分析方法及接收准则，应符合与顾客关于测量系统分
析的参考手册的要求.。 ■如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。
PPAP手册中规定:
■对新的或进的量具测量和试验设备应参考MSA手册进行变差
14
测量系统的统计特性
Bias偏倚(Bias) Repeatability重复性(precision精度) Reproducibility再现性 Linearity线性 Stability稳定性
15
1.偏倚(Bias)
基准值 偏倚
偏倚：是测量结果的观测平均 值与基准值的差值。 真值的取得可以通过采用

不确定性 (Uncertainty) ：是一个与量测结果有关的参数， 其特性是由于被测物特征所可能合理造成的数值离散。
量测不确定性
量测系统 不确定性
＝
2 再现性 2 重复性 2 平行性 2 线性 2 稳定性
2 校正标准 2 时间 2 产品 2 温度
2 电性改变
七、量测不确定性 (Uncertainty)
量测不确定性 计算量测系统不确定性95%之信赖区间
t = 真值 m=量测值
t = m ±2 量测系统 不确定性
统计制程管制 SPC
Statistical Process Control
一、统计技术之应用
供货商
组织
顾C FQC/OQC
SPC
SQC
一、统计技术之应用(续)
1.市场分析 2.产品设计 3.相依性规格、寿命及耐用性预测 4.制程管制及制程能力研究 5.制程改善 6.安全评估／风险分析 7.验收抽样 8. 数据分析、绩效评估及不良分析
1.量测系统均须在统计管制下而其所产生之变异应根源 于共同原因，而非特殊原因。
2.量测系统之变异须相对小于生产制程之变异。 3.量测系统之变异须相对小于规格界限。 4.量测系统之最小刻度须相对小于制程变异或规格界限
之较小者。
四、变异的来源(一)
工作件(零件)
弹性变形 质量 弹性特性 支撑特性
相互关连 的特性
二、 SPC使用之统计技术
1.柏拉图（决定管制项目） 2.直方图（决定次数分配） 3.管制图 4.抽样计划 5.变异数分析
三、制程管制系统
制程中对策 绩效报告 成品改善
制程中对策
人设材 员备料
成
品
方环 法境
三、制程管制系统(续)

测量系统分析的目的
• 运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变 差（测量误差），了解变差的来源。从而确定一 个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供 信息。 • 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
测量系统的基本知识和概念
• • 测量系统：用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器 或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境 和假设的集合，应用于获得测量结果的整个过程。 分辨力（可读性、分辨率）：也被称为最小的读数的单 位、测量分辨率、刻度限度或探测限度，它是由设计决 定的固有特性，是测量或仪器输出的最刻度单位，总是 以测量单位报告。1：10经验法则。 真值：指被测对象的实际值，一般被认为是不可能准确 获知的，测量值只能无限接近真值。 基准值（参考值）：某一个物品的可接受数的值，在实 际测量中作为真值的替代值使用。
实际过程的变差 生产用量具的变差
观测到的 过程变差
测量误差的来源
• • • • • Discrimination 分辨能力 Precision 精密度 (Repeatability 重复性) Accuracy 准确度 (Bias偏差) Damage 损坏 Differences among instruments and fixtures ( 不 同 仪器和夹具间的差异) • Difference in use by inspector 不同使用人员的差异 (Reproducibility再现性) • Differences among methods of use ( 使用不同的方法 所造成差异) • Differences due to environment (不同环境所造成的 差异)
四、计数型测量系统分析 • 小样法、Kappa风险分析、 • 肉眼检测风险分析

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MSA量测系统分析v1
•QS-9000 對量測之要求
4.11 檢驗、量測與試驗設備之管制 4.11.1 概述
供應商對所使用之檢驗、量測與試驗設備(包括測試軟體)，應建立並 維持各項書面程序，加以管制、校正及維持，以顯示產品符合規 定要求。檢驗、量測與試驗設備應在確保量測之不確定性已被瞭 解，且與所需之測定能力相一致之狀態下使用。
n < 30 % = Acceptable gage n > 30 % = Non-Acceptable Gage, Appropriate quality controls must be in place to effectively
screen product, corrective action plan will be instituted in a timely manner. The gage will be brought up to acceptable gage standards.
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MSA量测系统分析v1
•TS-16949 對量測之要求
7.6.1 量測系統分析 實施適當的統計性研究，藉以分析各種量測及測試設備系
統量測結果的變異。本要求應適用於管制計劃裡所列的量 測系統，所採用的分析方法和允收準則應符合顧客的量測 系統分析參考手冊的規定。
8.2.4 產品的監督和量測 註 : 當選擇產品參數以監督指定的內部和外部要求之符
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MSA量测系统分析v1
分辨力 ( Discrimination )
(1) 量測儀器上的最小刻度值，也稱解析度 ( Resolution ) 。
(2) 選擇適當之量測儀器: 通用的規則 -- 1/10比例法則。

Operator B
? n 零件数 ? r 量测次数
Operator A
Operator C
23
5.15? o
? 量具重复性和再现性 Gage R&R (repeatability and reproducibility)
? 适用于所有列入控制计划的测量系统
? 计量型 (Variable) ? 计数型 (Attribute)
? 计量型测量系统的分析方法 1）偏倚 2）稳定性 3）线性 4）重复性和再现性（R&R）
计数型测量系统的分析方法 1）小样法 2）大样法
2
噢
不做MSA，就进行SPC
结果可能徒劳！
3
测量的重要性
人 机 法 环 测量
测量 原料
PROCESS
测量 结果
合格
不合格
? 如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不 合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或 过程特性。
? 测量系统统计特性可能随被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。
34
计量型测量系统研究 - 指南
35
开始 评估制程能力
良 好？ GR&R良好？ 制程能力改善?
改善GR&R GR&R良好？
不必做量测评估 结束
36
量测系统评估之准备
必需考虑之问题： 1. 使用何种方法进行 2. 多少量测人员要参与 3. 使用多少样品来测试 4. 重复多少次才恰当
再现性(Reproducibility)计算:
? 再现性的标准差估计值
o
=(X
max
-Xmin

3
2023/9/3
系统需求
评估产品或过程性能：通过测量系统分析，可以评估产
品或过程的性能，包括其质量、效率、可靠性等方面。
测和控制：测量系统分析可以用于监测和控制各种参数，
以确保产品或过程在规定的范围内运行，并及时发现异 常情况。
问题和改进：通过对测量系统数据的分析，可以发现潜
在的问题和改进机会，从而提高产品或过程的质量和效 率。
Rp
•计算A测的所有样品 的总平均值XA。
•同样方法计算 RB, XB, RC, Xc
2023/9/3
YKS
33
GR&R计算
2.1 重复性: EV R * K1
试验次数 K1
2
0.8862
3
0.5908
2.2 再现性: AV X diff * K 2 2 (EV)2 n*r
作业者 人数 2
9.6
9.8
10.1 10.6
Measurement #10 9.4
9.3
10.2
10.3 10.7
Measurement #11 9
9.4
9.9
10.1 10.8
Measurement #12 8.7
9.4
10
10.2 10.5
Process Variation (5.15*) 5
or Tolerance Width
可以用测量系统不同时间测量相同的Golden Sample的测量值绘製X-bar-
RChart图进行管制.如果失去管制则 表示测量系统须校正或维修.
2023/9/3
YKS
20
变异系统-参数校准
✓ 对比一个已知的真实值检查测量系统或相对于一个已知的 标准调整量具以至读数正确。