MSA培训教材-完整版分析

差的分辨率
1
2
3 好的分辨率
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5
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测量仪器分辨率
（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%） 测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。 看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。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。
作业者 2
作业者 3
测量数据五种类型
再现性
人
授权的量具操作者（又称评价人），评价人之 间差异构成再现性，只有当测量高度自动化， 操作仅需按一下开关，这项变差为零。
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。
操作者C
操作者A
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操作者B
例 题
现有硬度为5.0（真实值）的材料. 方法1得到的测量值是 : 3.8, 4.4, 4.2, 4.0 方法2得到的测量值是 : 6.5, 4.0, 3.2, 6.3 哪一个方法更正确 ? 方法 2 因为平均值与“真实”硬度相同。 哪一个方法更精密 ? 方法 1 因为变差很小。 应首先的方法是 ? 其理由是?
好
原料
PROCESS
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3.什么情况下做MSA

新生产的产品存在较大的产品变差（PV）; 引进新仪器时（EV）; 测量操作更换新的人员时（AV）; 易损耗之仪器必须注意其分析频率 ;
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4.测量值的组成要素
＋
=
真实值 (实际产品变差)
测量误差 (测量变差 )
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8.MSA变差的因果分析
测量仪器
设备不稳定性 配件磨损 电力不稳定性
方法
测量位置 测量次数 测量条件
标准次序
测量系统变差
标准材料 量产材料 良品材料 不良材料 熟练度 感觉,气氛 湿度 清洁度 震动 电压变化 气温变化 灰尘/噪音
保管/管理
Environme
材料
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25.425 25.400
25.425 25.425
25.400 25.400
25.400 25.425
25.375 25.375
把10个测量值相加除以10，得到平均值：25.4051mm 偏倚等于平均值减去参考值：25.4051－25.400＝0.0051mm
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5.线性
线性是指量具在其工作范围内偏倚的变化规律。 在全部测量范围内，测量值和基准值的差异保持稳定，说明其 线性好。
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 性时获得的测量变差。
重复性
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8.再现性
由不同的人使用同一量具，对同一被测特性进行多次重复测量 所得结果之间的偏差，即为测量系统的再现性。
真实值 好的再现性 差的再现性
作业者 1
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作业者 2
作业者 3
作业者 1
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6.MSA的统计属性
理想的测量系统应该是每次都能测出真实值。
测量系统的质量通常仅仅取决于经过一段时间后产生 数据的统计特性：
▼ Bias 偏倚 ▼ Repeatability 重复性 ▼ Reproducibility 再现性 ▼ Linearity 线性 ▼ Stability 稳定性

要求不低于过程变差或允许偏差（ tolerance）的十分之一 零件之间的差异必须大于最小测量刻度 不同数据分级(ndc)的计算为 零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受
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3.真实值
某一物品理论上的真实值或参考值。
4.偏倚（Bias)
测量值平均和真实值的差异。
MSA 测量系统分析
一、MSA简介
1.什么是MSA
M: 指Measurement 测量 S: 指System 系统 A: 指 Analysis 分析
MSA也就是对量测系统进行分析的方法!
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2.MSA 的重要性
人 測量 机 法 环 測量 測量 结果 不好
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。
计算出 相应的 数值。
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2.计量型MSA(偏倚－独立样本法）
1）偏倚－独立样本法
前提条件:
只有当测量系统处于统计稳定状态时,进行偏倚研究才有意义。
什么是偏倚-独立样件法?
利用一个标准样件对量测系统进行偏倚的分析方法。
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2）分析步骤
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解析法; 交叉表法; 信号探测法;
1.计量型MSA(稳定性－均值极差法）
1）稳定性－均值极差法
确定某一测量仪器的稳定性是否为可接受。 同一评价人对同一样品进行多次测量的情况。通过对 测量数据进行统计，得出分析结论。
2018/1Байду номын сангаас/10
2）分析步骤
a) 取得包含1个零件的样本，选取了生产过程输出范围中接近中 间值的一个零件。（不能给评价人看到）
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
部件A 部件B
A=2.25 B=2.00
因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 的差异要大，两个部件将出现相同的测 差异要小，部件将产生不同的测量结果。 量结果。
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测量系统的有效分辨率（ discrimination）
a) 取得一个标准样件,并确定其参考值。
参考值=XT(注:如不能取得标准值,则选择一件落在生产测量范围中间的生产件 作为基准件,将其用更精密的仪器测量该零件N≥10次,取平均值作为参考值)
b) 让一名评价人以正常方式测量样件N≥10次,并记录结果。
c) 画直方图：
画出数据相对于参考值的直方图,根据专业知识判断是否存在特殊原因或出现异 常.如果不存在,继续分析,当n<30时,对任何的解释或分析,要特别注意。
X=
Xi
10
= 0.75
Bias = 0.75-0.8= -0.05 % Bias=100[0.05/0.70]=7.1% 表明 7.1% 的过程变差是偏倚 BIAS
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计算偏倚举例
某标准件，已知值为25.4mm，某机械检查工用精度为 0.025mm的游标卡尺测量10次，测量结果如下：
测量者
环境
二、MSA相关术语
1.测量系统定义
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、测 量程序、测量人员、被测物品和环境的集合。
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2.分辨率
是指测量装置能够测量到最小可检出的单位。
※测量刻度应为产品规格或过程波动的十分之一。
阶段一：理解测量过程，确定它是否满足要求？
第一阶段是验证测量系统是否满足其设计规范要求。发现 环境因素是否对系统有显著影响。 第一阶段验证的内容主要是偏倚、线性、稳定性、重复性 和再现性等试验分析。
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测量系统分析(批量生产)阶段
阶段二：随着时间推移，测量系统是否能持续满足要求？
时间2
时间1
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7.重复性
由一个人使用同一量具，对同一被测特性进行多次重复测量 所得结果之间的偏差，即为测量系统的重复性。
真实值 差的重复性 好的重复性
平均
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平均
测量数据五种类型
重复性
机
量具在完全相同的条件下，重复工作，每次 结果（数据）都不一样，构成重复性误差。 量具制造的越精密这个误差越小，但永远不 可能是零。如果有特殊原因（量具失常）发 生，误差立即变大，因此要进行控制，只允 许有普通原因存在。发现特殊原因，应采取 措施予以排除。
是指随时间变化的偏倚值。
根据时间的推移测量结果互不相同时，说明该测量系统缺乏稳定性 。
稳定性 良好
真实值
时间 1 时间 2 时间 1
真实值
稳定性 不好 时间2
时间 3
时间 3
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测量数据五种类型
稳定性
稳定性
测量系统在某持续时间内测量同一样 本或产品的单一特性时获得的测量值 总变差。
方法 1 : 比起变差，解决平均的变化更为容易。
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2.测量系统研究准备
1）计划要使用的方法； 2）确定评价人的数量、样品数量及重复读数次数； 3）从日常操作该仪器的人中挑选评价人； 4）样品必须从过程中选取并代表整个工作范围； 5）仪器的分辨力应允许至少读取特性的预期过程变差 的十分之一； 6）确保测量方法（即评价人和仪器）在按照规定的测 量步骤测量特征尺寸；
第二阶段是对变差的主要原因提供持续的监控，从而说明测 量系统是持续可信的，或随着时间的推移，测量系统是否出 现变坏的信号。 主要确定“量具的R&R”。通常做为校准、维修计量工作的一
部分。
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3.测量系统研究注意事项
1）测量必须按照随机顺序进行； 2）不应让评价人知道正在检查零件的编号； 3）测量读数应估计到可得到的最接近的数字； 4）研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行； 5）每一位评价人在整个研究过程中应采用相同的测量 方法；
偏倚
观测的平均值
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偏倚BIAS 实例
X1=0.75mm X2=0.75mm X3=0.8mm X4=0.8mm X5=0.65mm X6=0.8mm X7=0.75mm X8=0.75mm X9=0.75mm X10=0.7mm