Measurement System Analysis
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测量系统分析 MSA
1.3 1.29 1.26 1.20 1.11 0.99 0.81 0.54
评估测量系统
三个基本要素 足够的分辨率 稳定 统计特性（误差）在预期量程是一致的， 且足够用以测量用途
评估测量系统
分辨率
测量系统检出并如实指示被测量特性中极小变化 的能力 若不能测量出过程的变差，这种分辨率用于分析 是不可接受的 若不能测定出特殊原因的变差，这种分辨率用于 控制是不可接受的 不可接受的分辨率可通过极差图最好的显示出来
10
11
6.3
6.0
0.3
0.0
12
13
6.1
6.2
0.1
0.2
14
15
5.6
6.0
-0.4
0.0
偏倚研究直方图
4 3 2
频 次
1
0 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4
测量值
（measured value）
偏倚研究—偏倚研究分析
n(m) 测量值 15 均值 X 6.0067 标准偏差
.2 .30 .280
.2 .28 .278
术
参考值
语
某一个物品的可接受数的值 需要一个可操作的定义 常被用来代替真值的使用
真值
物品的实际数值 不可知的且无法知道的
术
语
准确度
重复测量均值与真值间的一致性。表示测量 系统误差大小。常用绝对值表示，即偏倚的 绝对值。与真值或可接受的参考值“接近” 的程度
2-4个数据分级
可用于计量控制图 ndc
5个或更多数据分级
建议使用
≥5
.2 .28 .279
.2 .28 .281
.2
评估测量系统
三个基本要素 足够的分辨率 稳定 统计特性（误差）在预期量程是一致的， 且足够用以测量用途
评估测量系统
分辨率
测量系统检出并如实指示被测量特性中极小变化 的能力 若不能测量出过程的变差，这种分辨率用于分析 是不可接受的 若不能测定出特殊原因的变差，这种分辨率用于 控制是不可接受的 不可接受的分辨率可通过极差图最好的显示出来
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-0.4
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偏倚研究直方图
4 3 2
频 次
1
0 5.6 5.7 5.8 5.9 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4
测量值
（measured value）
偏倚研究—偏倚研究分析
n(m) 测量值 15 均值 X 6.0067 标准偏差
.2 .30 .280
.2 .28 .278
术
参考值
语
某一个物品的可接受数的值 需要一个可操作的定义 常被用来代替真值的使用
真值
物品的实际数值 不可知的且无法知道的
术
语
准确度
重复测量均值与真值间的一致性。表示测量 系统误差大小。常用绝对值表示，即偏倚的 绝对值。与真值或可接受的参考值“接近” 的程度
2-4个数据分级
可用于计量控制图 ndc
5个或更多数据分级
建议使用
≥5
.2 .28 .279
.2 .28 .281
.2
Measurement System Analysis(MSA)
“On-target With Minimum Variance”
（性能居中且具有最小的偏差）
D.J. Wheeler
5
Special Cause Variation
Exceptional variation, not always present, not routine. (是异常的，不总是发生，不是常规的) Because it is not routine, it is not predictable. (因为
(是测量平均值与部件实际真实值之间的差值。也称为准确度)
Bias
Reference Value Observed Value
13
Accuracy - Linearity
Linearity线性 – The difference in the bias values of a gauge through the expected range of the gauge
(通过测量系统分析，你可以了解有多少偏差是来自于 测量系统，又有多少是来自于工艺过程。)
3
Changing the Philosophy of Quality
凡超出标准上下限即表示品质损失。 球门柱心理
凡因偏离目标而对社会造成的 损失即表示品质损失。 偏差是魔鬼
4
World Class Quality
Measurement Systems Analysis (测量系统分析)
Module Objectives
Understanding Variation (理解偏差) Introduction to Gauge Capability (介绍量具能力) Resolution(分辨率) Accuracy(准确度) Precision(精密度) Common Metrics(通用衡量指标) Attribute Gauge Studies (定性型量具分析) Variable (Continuous) Gauge Studies(定量型量具分析)
简单明了的MSA(测量系统分析)方法
MSA（MeasurementSystemAnalysis）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。
以事实和数据驱动管理，而数据是测量的结果，因此在开展统计分析时，要特别强调数据本省的质量和相应的测量系统分析。
测量：是指对具体事物赋予数值，以表示它们与特定特性之间的关系。
在这个过程中，由人员、仪器或量具、测量对象、操作方法和环境构成的整体就是测量系统。
所谓测量系统分析，是指运用统计学的方法对测量系统进行评估，在合适的特性位置测量正确的参数，了解影响测量结果的波动来源及分布，并确认测量系统是否符合工程需求。
任何实测数据的波动都可以看作过程的波动和测量系统的波动之和，即σ2总=σ2过程+σ2测量系统六个常见的测量系统评估项目稳定性、偏倚、线性、分辨率、重复性和再现性。
其中偏倚是测量系统准确度的度量。
01偏倚Bias测量观察平均值与该零部件采用精密仪器测量的标准平均值的差值02线性表征量具预期工作范围内偏倚值的差别03稳定性表征测量系统对于给定的零部件或标准件随时间变化系统偏倚中的总偏差量，与通常意义上的统计稳定性是有区别的04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（数据）的偏差05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偏差通常，前三种指标用于评价测量系统的准确性，后两种指标用于评价测量系统的精确性。
测量系统的准确性可以通过对设备的校准等对测量系统进行维护、监控，也就是说，通过对测量系统的分辨率、偏倚、线性和稳定性进行分析后进行校准后可以解决其准确性问题。
工程上通常用测量系统的精确性也就是其重复性和再现性来研究其统计特性，就是通常所说的“GR&R研究”。
测量系统分析流程及方法测量系统分析是一项重要的系统工程。
MSA 培训资料 (1)
GR&R 分析:
•计算A对每个样品三次测试 结果的极差，然后计算10 个
样品的极差的均值RA
•对每个样品由三个人所测得的 9个测试值求平均值， 计算这些均值的极差Rp
•计算A测的所有样品 的总平均值XA。
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
•同样方法计算 RB, XB, RC, Xc
Page 14
• 盲测原则1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样 品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。
• 盲测原则2：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。
不具代表性
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
具代表性
Page 13
Measurement System Analysis
过程变差观测值 实际过程变差
测量误差
长期 过程变差
短期 过程变差
抽样产生 的变差
量具变差
操作员造 成的变差
重复性
准确度 稳定性 线性
再现性
“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
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Measurement System Analysis
GR&R 分析:
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
1 2 6
Page 6
Measurement System Analysis
偏倚概念 (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更高等级 的测量设备进行多次测量,取其平均值.
观测平均值
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
•计算A对每个样品三次测试 结果的极差，然后计算10 个
样品的极差的均值RA
•对每个样品由三个人所测得的 9个测试值求平均值， 计算这些均值的极差Rp
•计算A测的所有样品 的总平均值XA。
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•同样方法计算 RB, XB, RC, Xc
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• 盲测原则1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样 品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向。
• 盲测原则2：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果。
不具代表性
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具代表性
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Measurement System Analysis
过程变差观测值 实际过程变差
测量误差
长期 过程变差
短期 过程变差
抽样产生 的变差
量具变差
操作员造 成的变差
重复性
准确度 稳定性 线性
再现性
“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源
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Measurement System Analysis
GR&R 分析:
日 本 电 产 (浙江 ) 有 限 公 司
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Measurement System Analysis
偏倚概念 (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更高等级 的测量设备进行多次测量,取其平均值.
观测平均值
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MSA-测量系统分析Measurement System Analysis
管理改善，为客户创造价值
2
课堂守则
MSA
设施
小休
礼仪
讨论
其他規定
管理改善，为客户创造价值
3
MSA
一、测量基础术语
管理改善，为客户创造价值
4
1. 关于测量 MSA
测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过 程即为测量过程，而赋予的值定义测量值。
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。
26
线性不良的可能原因
仪器需要校准，需要减少校准时 间间隔
仪器、设备或夹紧装置的磨损 正常老化或退化 缺乏维护─通风、动力、液压、过
滤器、腐蚀、锈蚀、清洁 磨损或损坏的基准，基准出现误
差 校准不当或调整基准的使用不当
MSA
仪器质量差─设计或一致性不好 仪器设计或方法缺乏稳健性 不同的测量方法─装置、安装、
管理改善，为客户创造价值
17
7.2. “好”的测量系统 MSA
对产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小于依据特性 的公差评价测量系统。
对过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并与过 程变差相比要小。根据6σ变差和／或来自MSA研究的总变差 评价测量系统。
管理改善，为客户创造价值
18
管理改善，为客户创造价值
5
2. 真值 MSA
测量过程的目标是零件的“真”值，希望任何单独读数都尽可能地接近 这一读值(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。
然而，通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的“基准”值，使 用较高级别分辨率的测量系统的结果，且可溯源到NIST（美国国家标准 与技术研究院 ），可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代， 这些术语通常互换使用。
TS16949中MSA第四版
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
II
Good is good
III
Confused area
Bad is bad
II I
■产品状况判定:目标是最大限度地做出正确决定有二种选择： ▲改进生产区域：减少过程变差，没有零件产生在II区。 ▲改进测量系统：减少测量系统误差从而减小II区域的面积，
25
可追溯标准的局限：
在破坏性测试中很难使用 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准 有些测试没有行业或国家标准 在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性.
26
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。
4
请问：我公司的计量器具都经过检定，为什么 要进行MSA？
两个人测量结果不一致； 公司和顾客测量结果不一致； 不同的测量设备测量结果不一致； TS16949条款7.6.1要求测量系统分析;
5
7.6.1 测量系统分析
为分析各种测量系统测量结果中出现的差异,应进行 统计研究. 此要求应适于控制计划中提及的测量系统.所用 的分析方法及接收准则应符合顾客测量系统分析手册要 求.如果得到顾客批准,也可用其他分析方法和接收准则.
47
测量系统特性及变差类型和定义
类型 分辨力 Discrimination (Resolution)
偏倚 Bias
定义
测量系统检出并如实 指出被测定特性微小
质量管理工具-品质管理资料-MSA
然后再计算各变异项目的量测单元分析及制程变异百分比如表 2。 在本例中，%R&R 等于 25.2%，故此量测系统封制程变异的量测 被认为是在接受边缘。
1
量具再现性与再生性之资料集（20）
1. 将作业者分为 A、B、C 三人，零件 10 个，但作业者无法看到零件号。 2. 准备所需之测量具。 3. 使作业者 A 依随顺序量测 10 个零件并由另一观者在第 1 行填入量测 数据，请作业者 B、C 量测相同的 10 个零件，但不使他们看到他人的量 测值，将量测分别记入第 6 行及第 11 行。（表 1） 4. 重复这个循环但以不同的随机顺序进行量测。将数据填入第 2、7 及 12 行之适当列中。例如第一个被量测为 7 号零件，则在第 7 例中记录量 测值，如须第三次量测，则重复此循环并将结果记入第 3、8 及 13 中。 （表 1）
重復性 再現性
Width Error 寬度變差
i.e. Spread of measurement - Precision 測量的分佈 - 精密度
量测系统之变异 1. 重复性（Repeatability） 2. 再现性（Reproducibility） 3. 偏倚(Bias) 4. 稳定性（Stability） 5. 线性（Linearity） 6. 零件变异（Part Variation）
•测量怎样进行？手动，在传送带上，线下的，还是自动的？ 零件定位和固定可能是变差源？接触或不接触？
•测量怎样校准？与其他测量过程比较吗？谁对校准标准负责？
•何时、何地进行测量？零件是干净的，有油，热的？
測量系統的變差種類
穩定性 偏倚 線性
Location Error 位置變差
i.e. Average measured value Vs Actual value 平均測量值 Vs 基準值
1
量具再现性与再生性之资料集（20）
1. 将作业者分为 A、B、C 三人，零件 10 个，但作业者无法看到零件号。 2. 准备所需之测量具。 3. 使作业者 A 依随顺序量测 10 个零件并由另一观者在第 1 行填入量测 数据，请作业者 B、C 量测相同的 10 个零件，但不使他们看到他人的量 测值，将量测分别记入第 6 行及第 11 行。（表 1） 4. 重复这个循环但以不同的随机顺序进行量测。将数据填入第 2、7 及 12 行之适当列中。例如第一个被量测为 7 号零件，则在第 7 例中记录量 测值，如须第三次量测，则重复此循环并将结果记入第 3、8 及 13 中。 （表 1）
重復性 再現性
Width Error 寬度變差
i.e. Spread of measurement - Precision 測量的分佈 - 精密度
量测系统之变异 1. 重复性（Repeatability） 2. 再现性（Reproducibility） 3. 偏倚(Bias) 4. 稳定性（Stability） 5. 线性（Linearity） 6. 零件变异（Part Variation）
•测量怎样进行？手动，在传送带上，线下的，还是自动的？ 零件定位和固定可能是变差源？接触或不接触？
•测量怎样校准？与其他测量过程比较吗？谁对校准标准负责？
•何时、何地进行测量？零件是干净的，有油，热的？
測量系統的變差種類
穩定性 偏倚 線性
Location Error 位置變差
i.e. Average measured value Vs Actual value 平均測量值 Vs 基準值
测量系统分析Measurement System Analysis (MSA)
六西格玛培训—优化阶段模块测量（M easurement）系统（S ystem）分析（A nalysis）Patrick ZhaoI&CIM Deployment Champion测量系统分析介绍可变数据的测量系统分析属性数据的测量系统分析类型I的量具研究**量具的线性和偏倚性**测量系统分析介绍可变数据的测量系统分析属性数据的测量系统分析类型I的量具研究**量具的线性和偏倚性**什么是测量系统分析？•什么是测量系统？测量员测量设备测量材料测量方法测量环境为什么要做测量系统分析？PPAP需要提交的文件之一质量改进过程的重要组成部分数据是可靠的测量系统分析的应用VSV1.0V2.0验收新测量系统对比不同测量系统的差异维修或升级前后的变化测量系统变异•和所有系统一样，测量系统也不可能保持永远稳定，所以也存在变异•良好的测量系统考虑到所有的变异源，并且将他们的影响降低到最小•广义的测量系统有两个主要的变异源组成准确度精确度准确度和精确度的关系有效的校准是Gage R&R 研究的前提！准确度Accuracy偏倚性Bias 线性Linearity 稳定性Stability 精确度Precision 重复性Repeatability再现性Reproducibility 通过校准Gage R&R国家标准NationalStandard参考标准Reference Standard工作标准Working Standard生产用量具Production Gage生产用量具Production Gage工作标准Working Standard参考标准Reference Standard国家标准National Standard塞规三坐标激光干涉仪光速在约30万分之一秒内移动的距离准确度—偏倚性•偏倚性检查实测平均测量值和参考值之间的差。
•例：制造商想知道在工业烘炉中的温度计是否有偏倚。
测量实际偏倚202.7-202=0.7 202.5-202=0.5 203.2-202= 1.2 203.0-202= 1.0 203.1-202= 1.1 203.3-202= 1.3结论：•202°热度设置处的温度测量值呈正偏倚，平均偏倚量为0.97。
MSA教材最新版(共116张)
■确定或否认过程是以稳定的方式操作并符合顾客 规定的目标。这种检查行为本身就是过程。
第12页，共116页。
12
6.测量系统的统计特性
1)足够的分辨率和灵敏度。 2)是统计受控制的。 3)产品控制，变异性小于
公差。
4)过程(guòchéng)控制:
▲显示有效的分辨率.
▲变异性小于制造过程变差.
第13页，共116页。
7.6.1测量系统分析
■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(dé dào)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
需改善
•如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被 测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。
9
第9页，共116页。
4.测量(cèliáng)数据的质量
■数据的质量:取决于从处于稳定条件下进行操作的测 量系统中，多次测量的统计特性.
■数据质量最通用的统计特性: ▲准确度 ( Accuracy ) X→μ或称偏移(BIAS): 量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准） 值的位置。
7
第7页，共116页。
2.术语
■测量(cèliáng)定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间
关于特定性的关系。这个定义由美国标准局(NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。赋值过程定义为测量过ccc
程，而赋予的值定义为测量值。
第12页，共116页。
12
6.测量系统的统计特性
1)足够的分辨率和灵敏度。 2)是统计受控制的。 3)产品控制，变异性小于
公差。
4)过程(guòchéng)控制:
▲显示有效的分辨率.
▲变异性小于制造过程变差.
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7.6.1测量系统分析
■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(dé dào)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
需改善
•如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被 测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。
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4.测量(cèliáng)数据的质量
■数据的质量:取决于从处于稳定条件下进行操作的测 量系统中，多次测量的统计特性.
■数据质量最通用的统计特性: ▲准确度 ( Accuracy ) X→μ或称偏移(BIAS): 量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准） 值的位置。
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2.术语
■测量(cèliáng)定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间
关于特定性的关系。这个定义由美国标准局(NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。赋值过程定义为测量过ccc
程，而赋予的值定义为测量值。
MSA-测量系统分析解析
变化后。
实施测量系统分析的时期
二、在量产阶段：
已完成MSA分析的测量系统发生以下变更时， 应重新进展MSA分析。
操作人员； 计量器具经修理、更换、调整后 ； 待检产品或检测工程转变后 ； 操作方法 ； 作业场所。
测量系统分析的方法
计量型测量系统：
双性分析: 对测量系统进展
重复性和再现性分析，计算出重复性、再
测量系统分析
Measurement Systems Analysis
根底学问培训
内容
术语 测量系统分析的目的、意义 实施测量系统分析的时期 测量系统分析的方法 测量系统分析的具体过程 结果分析
术语
测量系统： 用来对被测特性赋值的操作、程序、测量设备、
软件以及有关人员的集合；或者可以说用以猎取 测量结果〔数据〕的整个过程。
0396
GO/NOGO
●
3 50 组装B03
13 10A2指针高度确认具1.0-2.0mm测量系统
0397
GO/NOGO
●
3 50 组装B03
14 锡膏厚度检测仪测量系统
0449
R&R
○
3 10 SMT
15 磁通计测磁钢磁通量61±4MX
0078
R&R
○
3 10 组装B40
16 CC30钢球压入高度2.8±0.03测量系统
测量系统分析的方法
CYM量具族系表：
参考：AIAG测量系统分析手册
序号类别ຫໍສະໝຸດ 明细1游标卡尺
2
外径千分尺
3
百分表
4
千分表
5
高度游标卡尺
6
膜厚计
7
小测头千分尺
MSASPC基础知识
次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。
再现性：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：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。
线性：在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
9.测量系统的分析目的
测量系统分析的目的应是为了 更好地了解变差的来源，这些来 源可以影响系统产生的结果。
1.应用前的说明
收集数据并用统计方法来解释它们并不是 最终目标，增加知识应成为行动的基础。
研究变差和应用统计知识来改进性能的基 本概念使用于任何领域。
SPC代表统计过程控制，应用统计技术来 控制输出（例如零件）应仅仅是第一步。
（接下页）
（接上页）
真正理解SPC的知识需要进一步与过程 控制实际相联系。
识别和标注特殊原因（均值图）；
重新计算控制限（均值图）；
为了继续进行控制延长控制限； 有关“控制”的最后概念。
12.9 过程能力解释
讨论下列假设下的过程能力的解释： 过程处于统计稳定状态； 过程的各测量值服从正态分布； 工程及其它规范准确地代表顾客的需
求； 设计目标值位于规范的中心； 测量变差相对较小。
12.6 收集数据
选择子组大小、频率和数据； 建立控制图及记录原始数据； 计算每个子组的均值和极差； 选择控制图的刻度； 将均值和极差画到控制图上。
（接下页）
（接上页）
注：为了再次强调生产现场的所有 控制限的控制图的应用，还没有计算 控制限（由于没有足够的数据）的初 期操作控制图上应清楚地注明“初始 研究”字样。这样这些标有“初始研究 ”的控制图，不论是用于能力的初次 确定还是用于过程经过改进/改变后的 研究，是仅允许用在生产现场中还没 有控制限的过程控制图。
再现性：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：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。
线性：在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
9.测量系统的分析目的
测量系统分析的目的应是为了 更好地了解变差的来源，这些来 源可以影响系统产生的结果。
1.应用前的说明
收集数据并用统计方法来解释它们并不是 最终目标，增加知识应成为行动的基础。
研究变差和应用统计知识来改进性能的基 本概念使用于任何领域。
SPC代表统计过程控制，应用统计技术来 控制输出（例如零件）应仅仅是第一步。
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真正理解SPC的知识需要进一步与过程 控制实际相联系。
识别和标注特殊原因（均值图）；
重新计算控制限（均值图）；
为了继续进行控制延长控制限； 有关“控制”的最后概念。
12.9 过程能力解释
讨论下列假设下的过程能力的解释： 过程处于统计稳定状态； 过程的各测量值服从正态分布； 工程及其它规范准确地代表顾客的需
求； 设计目标值位于规范的中心； 测量变差相对较小。
12.6 收集数据
选择子组大小、频率和数据； 建立控制图及记录原始数据； 计算每个子组的均值和极差； 选择控制图的刻度； 将均值和极差画到控制图上。
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注：为了再次强调生产现场的所有 控制限的控制图的应用，还没有计算 控制限（由于没有足够的数据）的初 期操作控制图上应清楚地注明“初始 研究”字样。这样这些标有“初始研究 ”的控制图，不论是用于能力的初次 确定还是用于过程经过改进/改变后的 研究，是仅允许用在生产现场中还没 有控制限的过程控制图。
MSA教育资料(BOSCH)
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Internal | Department | 17/05/2011 | © Robert Bosch GmbH 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
measurement process 测量过程 fixture 夹具 software 软件
assumption 假设 environment 环境
4
Internal | Department | 17/05/2011 | © Robert Bosch GmbH 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
Measurement System Analysis (MSA)
1. What is measurement system 测量系统是什么？
2) Some basic concepts： 一些基本概念
Measurement Value = True Value + Measurement Error 测量值 = 真值 + 测量误差
6
Internal | Department | 17/05/2011 | © Robert Bosch GmbH 2011. All rights reserved, also regarding any disposal, exploitation, reproduction, editing, distribution, as well as in the event of applications for industrial property rights.
MSA培训教材( 第四版)
如果没有如SPC手册中描述的数据趋势或偏倚时，我们也可认为是统计控
制状态
特殊原因区域
特殊原因区域
40
♣ 5、统计的稳定性-变差关系
测量系统的变差必须小于制造过程变差
MSV
<
MPV
+
MSV
MPV
总变差 (TV)
规范公差
注：测量系统的变差必须尽可能小
41
第三章 测量系统变异性影响
测量系统
S ：标准 W ：零件 I ：仪器 P ：人/程序 E ：环境
36
♣ 3、分辨率-分辨率不足
当极差图出现以下情况时，表示测量系统的分辨率不足：
◦ 只有一、二或三个极差值可读 ◦ 四分之一以上极差为零
分辨率应为公差或过程变差的十分之一。 在PPAP之前，APQP和测试期间进行量具分辨率的研究，研究
制造过程或相似过程的极差图，根据前页和范例从不断改进的角 度看，公差值的十分之一可能不够，MSA建议用6ó（总的）制 造标准偏差的十分之一。
指多次测量的平均值与参考值相符合的程度 它表征测量系统中系统误差的大小，常用绝对误差
表示，即就是偏倚
偏倚
观测到测量的平均值与参考值之间的差值 是测量系统的系统误差所构成
位置变差
17
♣ 8、术语和定义
稳定性
随时间变化的偏倚值 一个稳定的测量过程在位置方面是
处于统计上受控状态
线性
在量具正常工作量程内的偏倚变化量 多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系 是测量系统的系统误差所构成
反馈、 评定和 纠正措施
5
9
♣ 5、测量系统分析（MSA）的目的
使 大 家 理 解 测 量 系 统 分 析 (MSA) 在 产 品 控 制 和 过程改进中的重要性。
MSA-测量系统分析-GRR资料(1)
误差的变异，即测量变异。
√ 通过改进测量系统，可以减小误差。
内容
一、 测量系统的定义 二、 生疏误差 三、 GR&R 四、 稳定性 五、 不确定度
1、名词解释
A、 GR&R： Gage Repeatability & Reproducibility 量具的重复性和再现性
- GR&R是对测量系统重复性和再现性合成的评估，表达 了测量工具和测量人员两者综合的变异。
思考题 2
假设让你来评估本公司的一套测量系统〔板测或终 测的自动测试〕，你会选择以下哪些指标：
A. FOR B. CpK C. NFF D. GRR
4、造成再现性误差的缘由
√零件之间(抽样样本)：一样的仪器、操作者和方法测量A、B、C零 件时的平均差异
√仪器之间：在一样零件、操作者和环境下A、B、C仪器测量的平均 值差异。留意：在这种状况下，再现性误差通常还混有方法和/或 操作者的误差。
√标准之间：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响。 √方法之间：由于转变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或
内容
一、 测量系统的定义 二、 生疏误差 三、 GR&R 四、 稳定性 五、 不确定度
1、什么是误差
由于测量系统的输出值用于做出关于产品和 过程的决策，全部变差源的累积影响通常为测 量系统误差，或有时称为“误差”。
测量系统误差可以分成五种类型：偏倚、重 复性、再现性、稳 定性和线性。
2、测量系统误差的来源
标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的 集合；用来获得测量结果的整个过程。
依据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程， 它产生数值〔数据〕作为输出。这样对待测量系统是有 用的，由于这可以使用权我们运用那些早已在统计过程 把握领域证明白有效性的全部概念、原理和工具。
√ 通过改进测量系统，可以减小误差。
内容
一、 测量系统的定义 二、 生疏误差 三、 GR&R 四、 稳定性 五、 不确定度
1、名词解释
A、 GR&R： Gage Repeatability & Reproducibility 量具的重复性和再现性
- GR&R是对测量系统重复性和再现性合成的评估，表达 了测量工具和测量人员两者综合的变异。
思考题 2
假设让你来评估本公司的一套测量系统〔板测或终 测的自动测试〕，你会选择以下哪些指标：
A. FOR B. CpK C. NFF D. GRR
4、造成再现性误差的缘由
√零件之间(抽样样本)：一样的仪器、操作者和方法测量A、B、C零 件时的平均差异
√仪器之间：在一样零件、操作者和环境下A、B、C仪器测量的平均 值差异。留意：在这种状况下，再现性误差通常还混有方法和/或 操作者的误差。
√标准之间：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响。 √方法之间：由于转变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或
内容
一、 测量系统的定义 二、 生疏误差 三、 GR&R 四、 稳定性 五、 不确定度
1、什么是误差
由于测量系统的输出值用于做出关于产品和 过程的决策，全部变差源的累积影响通常为测 量系统误差，或有时称为“误差”。
测量系统误差可以分成五种类型：偏倚、重 复性、再现性、稳 定性和线性。
2、测量系统误差的来源
标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的 集合；用来获得测量结果的整个过程。
依据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程， 它产生数值〔数据〕作为输出。这样对待测量系统是有 用的，由于这可以使用权我们运用那些早已在统计过程 把握领域证明白有效性的全部概念、原理和工具。
MSA培训资料
样件制作
试生产 批量生产
■ MSA 在 APQP 过程中的位置/阶段关系：
输入
■ 制造过程设计输入及其评审
资料
■ 包装标准
■ 产品/过程质量体系评审
第
■ 过程流程图 ■ 车间平面布置图 ■ 特性矩阵图
四 阶 段 ：
■ 过程FMEA分析资料
产
■ 试生产控制计划
品
■ 过程指导书
和
■ 测量系统分析（MSA）计划 ■ 初始过程能力（SPC-Ppk）研
游标卡尺 厚度计 游标卡尺 厚度计
QR-711-2-01A0
样件 试生产 生产 控制计划编号： 零件编号/最新更改等级：
控制计划
主要联系人/电话： 核心小组：
日期(编制)：
第 页，共 页 日期(修订)：
顾客工程批准/日期(如需要)：
零件名称/描述：
供方/工厂批准/日期：
顾客质量批准/日期(如需要)：
4、测量系统分析（MSA）理解要点说明： ■ 在控制计划中提出的测量系统都要进行测量系统（MSA）分析， 主要是针对产品特性所使用到的测量系统。 ■ 所用的测量分析方法及接收准则必须与顾客关于测量系统分析 的参考手册相一致。 ■ 如经顾客批准，也可以采用其它方法及接收准则。 ■ ISO/TS 16949:2002 标准中的体系内部审核检查表强调要有证 据证明上述要求已达到。 ■ 生产件批准程序（PPAP）手册中明确规定：对新的或改进的量 具、测量和试验设备必须参考测量系统分析（MSA）手册进行 变差统计研究。 ■ 产品质量先期策划（APQP）手册中明确规定：测量系统分析 （MSA）作为第四阶段“产品和过程确认”的输出之一。 ■ 测量系统分析（SPC）手册中明确指出测量系统分析（MSA）是 控制图必需的准备工作内容之一。
MSA理论及实用-培训教程
14
测量误差的来源 2
不同检验者的差异Difference in use by inspector (Reproducibility再现性) 训练 技能 疲劳 无聊 眼力 舒适 检验的速度 15 指导书的误解
测量误差的来源 3
不同环境所造成的差异（Differences due to environment）
温度
湿度
振动 照明 腐蚀 污染(油脂)
16
测量误差的来源 4
方法方面：Differences among methods of use
测试方法 测试标准
材料方面（被测量的工件）：
准备的样本本身有差异 收集的样本本身有差异
17
测量基础术 语
18
关于测量
测量：赋值给具体事物以表示它们之间关于特定 特性的关系。赋值过程即为测量过程，而赋予的 值定义测量值。 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。
10
MSA误差来源
11
测量系统变异 － 因果图
12
测量系统的组成
量具：任何用来获得测量结果的裝置。 测量系统：
量具 ( equipment ) 测量人員 ( operator ) 被测量工件 ( parts ) 程序、方法 ( procedure, methods ) 上述几点的交互作用
定义，与测量结果有关并希望包括测量真值。
32
不确定度和测量误差区别
均值 真值
MSA测量系统分析
21/90
概念和术语
基准值（Reference value)
某一物品的可接受数值。 需要一个可操作的定义。 常被用来替代真值使用。
真值(True value)
– 理论上正确的值 – 国际度量衡标准
22/90
概念和术语
准确度（Accuracy)
与真值或可接受的基准值“接 近“的程度。
28/90
概念和术语
量具的重复性和再现性 (Gage &R)
量具的重复性和再现性：测量 系统重复性和再现性的联合估 计值。
测量系统能力：取决于所用的 方法，可能包括或不包括时间 的影响。
29/90
概念和术语
Gage R&R分析是用来分析测量系统的方法，目的 是确定测量某种东西时出现的波动（误差）的大 小和类型。
15/90
概念和术语
测量系统（Measurement System)：
是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其 所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软 件、人员、环境和假设的集合；也就是说，用来获得 测量结果的整个过程。
我们可以将测量过程看成一个制造过程，其产生的输 出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有 用的，会使我们明白已经说明的所有的概念、原理和 工具。
准确度
稳定性
线性
再现性
―重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源
31/90
3 MSA应用
偏倚、线性、稳定性、校准 重复性、再现性及其原因 MSA计划 计量型MSA 计数型MSA
32/90
偏倚BIAS
BIAS — 测量结果的平均值与参 考值的差异. 参考值（ reference-value）是一个预先认 定的参考标准. 该标准可用更高 一级测量系统测量的平均值来 确定(例如：高一级计量室)
概念和术语
基准值（Reference value)
某一物品的可接受数值。 需要一个可操作的定义。 常被用来替代真值使用。
真值(True value)
– 理论上正确的值 – 国际度量衡标准
22/90
概念和术语
准确度（Accuracy)
与真值或可接受的基准值“接 近“的程度。
28/90
概念和术语
量具的重复性和再现性 (Gage &R)
量具的重复性和再现性：测量 系统重复性和再现性的联合估 计值。
测量系统能力：取决于所用的 方法，可能包括或不包括时间 的影响。
29/90
概念和术语
Gage R&R分析是用来分析测量系统的方法，目的 是确定测量某种东西时出现的波动（误差）的大 小和类型。
15/90
概念和术语
测量系统（Measurement System)：
是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其 所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软 件、人员、环境和假设的集合；也就是说，用来获得 测量结果的整个过程。
我们可以将测量过程看成一个制造过程，其产生的输 出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有 用的，会使我们明白已经说明的所有的概念、原理和 工具。
准确度
稳定性
线性
再现性
―重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源
31/90
3 MSA应用
偏倚、线性、稳定性、校准 重复性、再现性及其原因 MSA计划 计量型MSA 计数型MSA
32/90
偏倚BIAS
BIAS — 测量结果的平均值与参 考值的差异. 参考值（ reference-value）是一个预先认 定的参考标准. 该标准可用更高 一级测量系统测量的平均值来 确定(例如：高一级计量室)
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示例
回归拟合等式为： BIAS = 0.736667 0.131667REFERENCE
R-Sq = 71.4 % 线性度足够。 Bias=0 线不在95%置信带中，显示有线性问题 斜率为13%，过大。 因此设备需要进行数值补正或维修。
我公司线性实例
以下引用MFILM01的线性分析范例
Microsoft Excel
时间1
Case study
你喜欢什么类型的仪器？ 你喜欢什么类型的仪器？
仪器A 仪器B 仪器CБайду номын сангаас
基准值
基准值
基准值
观测平均值
观测平均值
观测平均值
偏倚分析的流程
决定要分析的测量系统 抽取样本，取值参考值 请现场测量人员测量15次 收集数据 计算t值，并判定 是否合格，是否要加补正值 保留记录
偏倚分析的流程
保留记录
偏倚练习
基准值=6.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 5.8 5.7 5.9 5.9 6.0 6.1 6.0 6.1 6.4 6.3 6.0 6.1 6.2 5.6 6.0 偏倚 -0.2 -0.3 -0.1 -0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.4 0.3 0.0 0.1 0.2 -0.4 0.0
示例
Regression Plot
BIAS = 0.736667 - 0.131667 REFERENCE S = 0.239540 R-Sq = 71.4 % R-Sq(adj) = 70.9 %
1
BIAS
0
Regression 95% CI
-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
REFERENCE
测量系统：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、环境的集合。 变差：指在现实生活中没有两件东西是完全 一样的，如重量，尺寸等这些差异。
MSA目的
了解测量系统是否有足够的能力产出高 质量的数据，侦测出产品或制程参数的 变更。
测量
过程？ 过程？
数据
统计方法
再现性(Reproducibility)
人员B 人员
人员C 人员 人员A 人员
再现性是由不同的评价人，采 用相同的测量仪器，测量同一 零件的同一特性时测量平均值 的变差。 即固定设备和样本，研究人员 的波动。
再现性
稳定性(Stability)
稳定性 稳定性，是测量系统在某持续 时间内测量同一零件的单一特 性时获得的测量值变差。 时间2
自生产现场抽取样本： 一般是取在制程中间的产品。 拿取此产品到更高精密的测量设备， 多次测量，加以平均，取得参考值。
请现场测量人员测量15次
输入数据到EXCEL表格中
计算t值，并判定
是否合格，是否要加补正值
保留记录
偏倚分析的流程
决定要分析的测量系统
抽取样本，取值参考值
请现场测量人员测量15次
现场人员测量： 现场人员：指的是实际在现场工作 的人员，由于他们来进行测量，才能 了解仪器实际测量的偏差是多少。 重复测量十五次，记录其值。
示例
零件基准 值 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 偏倚均值 1 2.00 0.7 0.5 0.4 0.5 0.7 0.3 0.5 0.5 0.4 0.4 0.6 0.4 0.491667 2 4.00 1.1 -0.1 0.2 1 -0.2 -0.1 -0.1 -0.1 -0.1 0.0 0.1 -0.2 0.125 3 6.00 -0.2 -0.3 -0.1 -0.1 0.0 0.1 0.0 0.1 0.4 0.3 0.0 0.1 0.025 4 8.00 -0.4 -0.3 -0.2 -0.3 -0.2 -0.2 -0.2 -0.3 -0.2 -0.5 -0.4 -0.3 -0.29167 5 10.00 -0.9 -0.7 -0.5 -0.7 -0.6 -0.5 -0.5 -0.5 -0.4 -0.8 -0.7 -0.6 -0.61667
What information can MSA tell us？
因为制程对测量设备特性有以下要求：
测得准吗？ 重复测量会有大的偏差吗？ 测量小尺寸与大尺寸偏差一致吗? 随时间变化，测量值会飘吗？
这些问题是我们所关心的，MSA 能告诉 我们答案
MSA分析的对象
适用于控制计划中提出的测量系统。
包含产品特性。如CD 包含过程特性。如RS
决定要分析的测量系统
抽取样本，取值参考值
自控制计划中去寻找需要分析的测量 系统，主要的考虑来自： 控制计划中所提及的产品特性 控制计划中所提及的过程特性
请现场测量人员测量15次
输入数据到EXCEL表格中
计算t值，并判定
是否合格，是否要加补正值
保留记录
偏倚分析的流程
决定要分析的测量系统
抽取样本，取值参考值
決定要分析的測量系統
抽取代表制程的4~5樣本 每個樣品精測，取值參考值
請現場測量人員測量每一樣本12次
数据收集
是否合格 检查拟合线的95%置信带是否包含 “偏倚=0线”，如不包含则代表有明 显的线性问题。 如果线性是明显的，那么先看其斜率 是否过大，如过大则设备需要进行数值 补正或停用维修。
线性评价
数据收集
线性评价
是否合格，是否要加補正值或調整
保留記錄
线性分析
決定要分析的測量系統
抽取代表制程的4~5樣本 每個樣品精測，取值參考值
以下几个指标将要考虑： 计算线性度 拟合线的95%置信带。 拟合线的斜率。
請現場測量人員測量每一樣本12次
数据收集
线性评价
是否合格，是否要加補正值或調整
保留記錄
线性分析
真值 偏倚
观测平均值
线性(Linearity)
线性是在量具预期的工作范围内，测量不同基准值 时偏倚的差别。 基准值1 基准值2
观测平均值 量程
重复性(Repeatability)
重复性是由一个评价人，采用 一种测量仪器，多次测量同一 零件的同一特性时获得的测量 值变差。 即固定人员与样本，研究设备 固有的波动。 重复性
是否合格，是否要加補正值或調整
保留記錄
线性示例
一名工厂主管希望对过程采用新测量系 统。作为PPAP的一部份，需要评价测量 系统的线性。基于已证明的过程变差， 在测量系统操作量程内选择了五个零件。 每个零件经过全尺寸检测测量以确定其 基准值。然后由领班分别测量每个零件 12次。研究中零件是被随机选择的。
线性分析
決定要分析的測量系統
抽取代表制程的4~5樣本 每個樣品精測，取值參考值
請現場測量人員測量每一樣本12次
数据收集
决定要分析的测量系统 由控制计划当中挑选，需要进行分 析的仪器。 一般典型包含了产品特性测量仪器 以及过程特性测量仪器。 线性一般是在制程变异范围比较宽， 只做单点的偏差分析，可能担心不足 时使用。
Measurement System Analysis 测量系统分析
Outline
Phase1：MSA概述 ： 概述 Phase2：计量型 ：计量型MSA Phase3：计数型MSA ：
什么是MSA
MSA： Measurement System Analysis. 一种国际通用的评价和研究测量系统的 统计分析技术。评估测量系统变差。 基本术语：
MSA的内容
主要的分析：
测量系统的精确度
人员的变异情形 仪器的变异情形
准确度
测量系统的准确度
测量系统“位置”的变化
精确度
测量系统的稳定性
随时间的变化
真值 观测值
MSA分类
MSA
计量型
计数型
破坏型
如MCS882X
如KLA213X
不适用于本公司的测量系统
计量型MSA
偏倚 位置分析 线性
计量型
变差分析
是否合格，是否要加补正值
保留记录
偏倚分析的流程
决定要分析的测量系统
抽取样本，取值参考值
请现场测量人员测量15次
保留记录 各项的线性分析的记录要保存下来， 可以和PPAP档案存放在一起，以有效 证明公司的测量仪器其测量能力是足 够的。
输入数据到EXCEL表格中
计算t值，并判定
是否合格，是否要加补正值
2.206 -0.1185 0.1319
因为t< tα，测量系统偏倚是可以接受的。 （或者可以通过95%置信区间是否包含0来判 定）
我公司偏倚实例
下为我公司MCS8821偏倚实例:
Microsoft Excel
工作表
线性分析的做法
决定要分析的测量系统 抽取代表制程的4~5样本 每个样品精测，取值参考值 请现场测量人员测量12次 收集数据 线性评价 是否合格，是否要加补正值或调整 保留记录
保留记录
偏倚分析的流程
决定要分析的测量系统
抽取样本，取值参考值
请现场测量人员测量15次
输入数据到EXCEL表格中
计算t值，并判定
结果判定 如果t< tα就代表没有明显的偏移。 此是可以接受的。 如果t> tα就代表有明显的偏移。 此时就要再看其所受的影响。 我们利用偏差／公差，或偏差 ／过程变化范围来了解其受影响 的比例，如果比例比较高时那么 就可能仪器要停用或者修理。
重复性
再现性
稳定性分析
稳定性
计数型MSA
风险分析法
计數型
变差分析
信号分析法
数据解析法
Phase1：MSA概述 ： 概述 Phase2：计量型 ：计量型MSA Phase3：计数型MSA ：
偏倚(Bias)
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 更高级别的测量设备进行 多次测量评定。