测量系统分析
测量系统分析
1. 目的：确定新购或经维修、校准合格后的测量设备在生产过程使用时能提供客观、正确的分析/评价数据，对各种测量和试验设备系统测量结果的变差进行适当的统计研究，以确定测量系统是否满足产品特性的测量需求和评价测量系统的适用性，确保产品质量满足和符合顾客的要求和需求。
2．术语2.1测量系统：指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。
2.2 偏倚（准确度）：指测量结果的观测平均值与基准值的差值。
一个基准值可通过采用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值来确定。
2.3 重复性：指由一个评价人，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。
2.4 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变差。
2.5 稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一性时获得的测量值总变差。
2.6 线性：指在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。
2.7 盲测：指测量系统分析人员将评价的5—10个零件予以编号，然后被评价人A用测量仪器将这些已编号的5—10个零件第一次进行依此测量（注意：每个零件的编号不能让评价人知道和看到），同时测量系统分析人员将被评价人A第一次所测量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，当被评价人A第一次将5—10个零件均测量完后，由测量系统分析人员将被评价人A已测量完的5—10个零件重新混合，然后要求被评价人A用第一次测量过的测量仪器对这些已编号的5—10个零件第二次进行依此测量，同时测量系统分析人员将被评价人A第二次所测量的数据和结果记录于相关测量系统分析表中，第三次盲测以此类推3．工作步骤：3.1生产阶段，凡控制计划中规定的或顾客要求的所有检测设备均需进行测量系统分析。
同时包括：1）新购和更新的检验、测量和试验设备用于控制计划中的量具。
2）用于控制计划中的检验、测量和试验设备的位置移动，并经重新校准3）用于控制计划中的检验、测量和试验设备经周期检定不合格，通过修理并经重新校准合格的量具。
测量系统分析
随机误差和系统误差：
随机误差——突然发生、不可预测、可通
过重复测量避免
可能源于：环境因素的波动
测量位置的不同
人员作业的偶然性
仪器、设备的重复特性
Reproducibility）
不同的测量人员、使用不同设备、在不同
X¯¯b
X¯¯a
X¯¯c
重复性与再现性——R&R
Gage Repeatability & Reproducibility）
测量趋势图
测量线性和准确度研究测量重复性和再现性测量重复性和再现性属性测量
考虑人与部件的交互作用，选方差分析法（ANOVA），不考虑时，选Xbar& R分析法判断交互作用α值
适用于破坏性测试，每一个操作者针对的零件都是唯一的，所以不存在operator by part的交互作用
测量人员各自的可重复性测量人员各自的正确性漏判率& 错判率
测量系统的可重复性测量系统的正确性。
测量系统分析(MSA)-实例
03 实例测量系统分析
偏倚分析
确定测量系统的准确性
通过比较测量系统所得结果与已知标准值或参考值之间的差异， 评估测量系统的偏倚程度。
计算偏倚值
将测量系统的结果与标准值或参考值进行对比，计算出偏倚值。
判断偏倚是否可接受
根据所允许的偏倚范围，判断测量系统的偏倚是否在可接受的范围 内。
线性分析
1 2
测量系统分析（MSA）-实例
目录
• 测量系统分析概述 • 实例选择与数据收集 • 实例测量系统分析 • 实例测量系统评价 • 实例总结与改进建议
01 测量系统分析概述
定义与目的
定义
测量系统分析（MSA）是对测量系 统的误差来源、大小及分布进行评 估的过程。
目的
识别测量系统的变异性来源，确 保测量系统能够满足产品质量和 过程控制的要求。
测量系统分析的重要性
提高产品质量的可预测性和可靠性
01
通过对测量系统进行全面分析，可以了解测量误差的大小和分
布，从而更准确地预测产品质量。
优化生产过程控制
02
准确的测量数据是生产过程控制的基础，对测量系统进行有效
的分析有助于提高过程控制的稳定性和有效性。
降低成本
03
通过减少测量误差，可以减少重复测量、检验和返工等不必要
的操作，从而降低生产成本。
测量系统分析的步骤
确定分析范围和对象
明确需要分析的测量设备、工 具或方法，以及相关的操作人
员和环境条件。
数据收集
收集一定数量、具有代表性的 测量数据，包括重复测量、再 现性数据等。
数据分析
对收集到的数据进行统计分析 ，识别测量系统的变异性来源 。
结果评估与改进
测量系统分析
阶段 1
Gage R&R计划
阶段 3 准确度检讨
阶段2
随机取样测量
阶段 4 精确度（Gage R&R）检讨
阶段3 Minitab分析：Gage R&R Study
阶段 5 稳定性检讨
阶段4 Minitab分析：Gage Run Chart
阶段 5
后续措施实施
Proprietary to Samsung Electronics Company
测量系统分析- 13
Rev 7.0
计量型数据Gage R&R
▪ 注意事项
-随机顺序测量 -盲测：测试者需在事先不知测量哪种样品条件下进行，防止霍索恩效应
（Hawthorne） -测量设备读取数值应为最接近的数值，可能的话，最小刻度的一半为好
例如，最小刻度为0.1的话，读取推测值为0.05 -各测量者为了求得测量值，需使用相同的步骤（包含所有阶段）
“Bad”
样品范围 > 流程分散 测量系统的评价指标要 比实际要好
Good !!
样品范围 = 流程分散
“Bad”
样品范围 < 流程分散 测量系统的评价指标 比实际要差
Proprietary to Samsung Electronics Company
测量系统分析- 16
Rev 7.0
阶段 2
样品测量 - 尽可能地对测量者或产品进行随机测量
测量系统分析- 11
Rev 7.0
识别能力
- 所谓的识别能力指测量系统可探知所测量特性微细变化的能力，也称为分辨率 - 测量系统的识别能力不足的话，就不能将它作为确定流程变动的分析依据 - 测量系统的最小测量单位，应该能够精确到测量出流程分散的范围及规格幅度
测量系统分析
1.00
0.75
0.50
1
2
3ple
Range图M e应as u该r e显me n示t h一O个pe受ra t控o r 过
程。 1.00
0.75 如果有一点落在UCL上方, 操
0.50 作员在进行一致的测量时将
会有1问题。
2
3
Range图可以帮O p e助r a识t o r别不足的
A
A = 2.25
B = 2.00 B
1
2
3
第二个刻度的分辨率比两个被 测对象之间的差异要小，被测 对象将产生不同的测量结果， 分辨力为0.01。
测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的10%。
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准确性
测量的准确性（又称为偏倚）是测量所得的平均值与真实值 的差别。
基准值
9 10
0.75
0.50
1
2
3
Operator
Operator 乘 Sample 交互作用
1.00 0.75 0.50
Operator 1 2 3
平均
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sample
样本均值
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变异分量
% 贡献
Gage R&R X / R 图 200
% 研究变异
(TV )2 (PV )2 ( AV )2 (EV )2
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连续数据测量系统分析
数据收集原则
测量者
1
2
3
被测对象 1 2 ......
10
测量次数 1 2
12
2~3个测量者
测量系统分析(MSA)
观测平均 Observed Average
偏倚
图2 偏倚变差示意图
三、测量系统变差的种类与定义释
2.精密度（Precision）
精密度或称变差（Variation），是指利用同一量具，重复 测量相同工件同一质量特性，所得数据之变异性。这里的变 差主要分为两种：一种是重复性变差，另一种是再现性变差。 精密度变差越小越好。
改善的着力点，确定是进行人员培训，还是调整测量方法或调 整仪器。
一、测量系统分析（MSA）
4.MSA评估的仪器和责任人员 ☆测量系统一般由仪校人Βιβλιοθήκη 或品质部的负责人来主导，由参与检测或
试验人员来测量，以提供测量数值。不可以由品质部领导或仪校人 员来测量和提供数值，需要特别注意的是：测量人员不可知道自己 上次测量结果和别人测量结果，要保证盲测。MSA要识别的误差是 测量人员、设备、环境、方法、标准值导致的误差，品质部领导和 仪校人员一般不亲自测量产品，所以分析他们的测量数据基本没有
二、为什么要进行测量系统分析
1.标准要求
☆ IATF16949第7.1.5.1.1条：测量系统分析 应进行统计研究，分析每种测量和测试设备系统的结果中
出现的变差。本要求适用于控制计划中引用的测量系统。分 析方法和验收标准应符合测量系统分析参考手册。如果顾客 认可，其他分析方法和接受标准也可以使用。记录应保持顾 客接受替代方法。
许出现，但超过规范就不能接受。 7.稳定性变差
随着时间的推移，偏倚变差的波动。如下图所示。如果随 着时间推移偏倚值越大，稳定性差不可接受。
稳定性
时间1
图6 稳定性变差示意图
时间2
三、测量系统变差的种类与定义
8.线性变差 线性变差即偏倚值，是用来测量基准值存在的线性关系。
测量系统分析
T 6
C pk
或：
T 2eT T 2e 6 T 6 6
Cpk Min(
USL LSL , ) 3 3
例2:测试一批零件外径尺寸的平均值 =19.0101 s=0.0143，规格要求 0.04 为 ，试计算过程能力指数并估计不合格品率 19 0.03
K CP
K不好,CP好
K好,CP好
K不好,CP不好
K好,CP不好
提高过程能力指数的途径
Cpk Cp * (1 k ) T X (1 ) 6 T/2
调整加工过程的分布中心，减少偏移量K，即: X
应以制造单位为主,技术为副,品管为辅
提高过程能力Cp,即减少分散程度σ ;
解：
C pu
USL 3 7 1 7 0.2 3 0 .2 4 1 .1 1
(2)仅有规格下限（Tl） 说明：当只有单侧规格时，此时的单侧过程能力指即为CPK
●计算公式：
C pl
f （x ）
Lsl 3
μ-TL
σ
TL
μ
x
例3 要求零件淬火后的硬度≥HRC 71，实测数据后计算得 ；S＝1，试计算过程能力指数Cpk 解：
解：由题意：
计算cpk
Usl 19.04 Usl Lsl 19.005 x 19.0101 2
Lsl 18.97
T 0.07
e x 19.005 19.0101 0.0051 T 2e 0.07 2 0.0051 0.70 6S 6 0.0143 2 19.005 19.0101 k 0.145 0.07 0.07 Cp 0.816 6 0.0143 C p k (1 k )C p (1 0.145) 0.816 0.7 Cp k
测量系统分析
测量系统分析测量系统分析是指通过对测量系统的性能和准确度进行评估和优化的过程。
测量系统是指用于测量和获取物理量的设备、传感器、仪器以及测量方法和技术。
测量系统分析的目的是确保测量系统能够提供准确、可重复和可靠的测量结果，并通过分析测量误差和不确定度来估计测量结果的可靠性和可信度。
测量系统分析通常包括以下几个方面的内容：测量系统的准确度、精确度、稳定性、灵敏度、线性度、重复性、回归性等参数的分析；测量系统误差和不确定度的评估；测量系统的校准和检验方法的验证；测量系统的故障和异常检测；测量系统的改进和优化等。
测量系统的准确度是指测量结果与真实值之间的偏差或误差，可以通过与已知标准物件进行比较来评估。
精确度是指测量结果的稳定性和重复性，可以通过多次重复测量同一物理量来评估。
稳定性则是指测量结果在长时间和不同环境条件下的变化程度。
测量系统的灵敏度是指测量系统对于输入信号的改变的响应程度，通常使用灵敏度系数来表示。
线性度是指测量系统输出与输入之间的线性关系的程度，可以通过线性回归分析来评估。
回归性是指测量系统的输出在不同输入变量条件下的一致性和稳定性。
测量系统误差和不确定度的评估是指通过测量数据的分析和处理来估计测量结果的误差和不确定度。
常见的方法包括使用统计学方法进行数据分析、建立数学模型进行数据处理和误差传递分析、进行多次测量来减小随机误差等。
测量系统的校准和检验方法的验证是指确定测量系统校准和检验方法的可信度和可靠性。
校准是指通过已知标准物件来调整和修正测量系统的偏差和误差，以提高测量结果的准确度和可靠性。
检验是指通过对已知物件的测量来验证测量系统的准确度和精确度。
测量系统的故障和异常检测是指通过对测量数据的监控和分析来检测测量系统中可能存在的故障和异常情况。
常见的方法包括使用控制图进行数据监控和故障诊断、进行实验和模拟来验证测量系统的可靠性和稳定性。
测量系统的改进和优化是指通过对测量系统进行分析和评估，找出问题和瓶颈，并采取相应的措施来改进和优化测量系统的性能和准确度。
测量系统分析
测量系统缺乏线性的原因
•测量系统在高低量程上未做正确地校准 •最大和最小校验标准有误差 •测量仪器已磨损老化 •测量系统的内部设计需重新评审
测量系统分析中的概念
• 真值 ：被测对象客观存在的实际值，理论 上 讲 ，这个值是客观存在的 • 偏倚 ：实际观测值的均值与真值之差 真值 测量值的均值 偏倚
测量系统分析中的概念（ 测量系统分析中的概念（续）
• 偏倚 • 精度 参照标准的真值与其测量值的均值之差 测量系统在测量特定样本时若干个测量值之
USL
1、测量误差彼此 独立 2、测量误差与零 件大小彼此独 立 3、测量误差为正 态分布
6σ
E
6σ
对测量系统能力的要求
• P/T比率<10% 要达到 测量系统能力满足要求。若工序 的目标，P/T比率须小于5% 测量系统能力处于边
± 6σ • P/T比率在10%~30%之间
界水平。测量能力是否可以接受取决于测量的重要 程度和成本因素 • P/T比率>30% 测量系统能力过低，应查明原 因，减少测量系统的变异
测量系统分析的准备工作（ 测量系统分析的准备工作（续 ） 8、确定测量次数及每个零件的测量位置
9、对样本零件标上序号，注意不要让操作工发现 这个标记 10、采用数据搜集表格采集数据 11、若测量数据的来源多于一个，选择测量系统 分析所研究的数据来源 12、按随机顺序测量样本零件 13、保持所有测量尽量在相同条件下进行 14、随机抽取被测样本零件 15、在测量过程中保持正常的操作条件 16、不要让操作工之间彼此看测量数据
测量系统B 测量系统C 再现性 测量系统A
测量系统分析中的概念（续） 测量系统分析中的概念（
测量系统分析
4. 造成重复性的可能原因有: • 零件内部(抽样样本): 形状,位置,表面粗糙,锥度,样本的一 致性 • 仪器内部: 维修,磨损,设备或夹具的失效,质量或保养不好 • 标准内部: 质量,等级,磨损 • 方法内部: 作业准备,技巧,归零固定,夹持,点密度的变差 • 评价人内部: 技巧,位置,缺乏经验,操作技能或培训,意识,疲 劳 • 环境内部: 对温度,湿度,振动,清洁的小幅波动 • 错误的假设 — 稳定,适当的操作 • 仪器一致性不好 • 量具误用 • 失真( 量具或零件), 缺乏坚固性 • 应用 — 零件数量,位置,观测误差(易读性, 视差)
3.
计数型测量系统分析结果判别准则
决定测量系统 评价人可接受条件 评价人可接受条件 可能需要改进 评价人不可接受条件 需要改进 有效性 错误性 错误警报率
≥90% ≥80%
≤2% ≤5%
≤5% ≤10%
＜80%
＞5%
＞10%
本例中，将已得到的所有信息进行汇总，得到以下结论： 评价人 A B 有效性 84% 90% 错误率 6.3% 6.3% 错误警报率 4.9% 2.0%
测量系统分析
MSA
测量系统分析（MSA）是汽车行业在采用质量管理体系 标准ISO/TS16949:2002时所涉及的五种核心工具之一。正 确地选用与运用测量系统，能保证较低的测量成本获得高质 量的测量数据。 几个重要概念 1. 测量：赋值（或数）给具体物以来表示它们之间关于特定 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，经常是特别用在工 厂现场的装置，包括通/止规。 3. 测量系统：是用来对被测量的仪器、夹具、软件、标准、 操作、方法、人员、环境及假设的集合。用来 获得测量结果的整个过程。
测量系统分析(MSA)
测量系统分析（MSA）一、什么是测量系统分析？测量系统是指由测量仪器（设备）、测量软件、测量操作人员和被测量物所组成的三个整体。
MSA（Measurement System Analysis）是指检测测量系统以便更好地了解影响测量结果的变异来源及其分布的一种方法。
通过测量系统分析可把握当前所用的测量系统有无问题和主要问题出在哪里，以便及时纠正偏差，使测量精度满足要求。
重复性也叫设备变差。
用同一评价者在同一测量设备上多次测量同一部件，可评价测量设备的变差有多大。
再现性也叫人为变差。
用不同的评价者在同一测量设备上多次测量同一部件，可分析人为因素的影响有多大。
二、GRR评价方法（GRR变异等于系统内部和系统之间变异之和）1．首先界定此测量系统用于何处，如产品检验或工序控制2．选出10个可代表覆盖整个工序变化范围的样品3．从测试人员中选择2～3人对每个样品进行2～3次随机测量4．记录测量结果并用重复性和再现性表进行运算5．用判别标准进行判断，确定此系统是否合格6．对不合格之测量系统进行适当处理三、测量系统分析标准1．测量系统的精度（分辨率）需比被测量体要求精度高一个数量级，即如要求测量精度是0.001，测量仪器的精度要求须是0.0001。
2．如果GRR小于所测零件公差的10%，则此系统无问题。
3．如果GRR大于所测零件公差的10%而小于20%，那么此测量系统是可以接受的。
4．如果GRR大于所测零件公差的20%而小于30%，则接受的依据是数据测量系统的重要程度和商业成本。
5．如果GRR大于所测零件公差的30%，那么此测量系统不能接受，并且需要进行改善。
四、测量系统的控制测量系统控制需要注意以下几点：1．定期对测量系统进行评估，看GRR是否超出标准范围。
2．定期对仪器设备进行检定使其符合标准要求。
3．对测量系统要有规范的仪器校正标识卡和最后使用期限。
4．要有专人负责和管理仪器软硬件，并定期加以维护，确保其工作在正常状态。
测量系统分析
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Minitab 输出
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连续数据测量系统分析
连续数据测量系统分析判断标准
6 MS %Tolerance 100 % Tolerance
2 y Var MS 100% on Total total
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连续数据测量系统分析
数 据 收 集 原 则
2~3个测量者
测量者
1
2
3
10~15个被测对象 每一个测量者应测量所 有被测对象2-3次 使用代表整个过程偏差 的被测对象 随机取样是非常重要的
被测对象
1 1 2
2 ......
10
测量次数
1
2
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既不准确也不精确 既准确又精确
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测量系统分析基本概念
分辨力（Resolution）
准确度（位置）
• 偏倚（Bias） • 线性（Linearty） • 稳定性（Stabilty） 精确度（变差）
• 重复性（Repeatability）
• 再现性（Reproducity）
平均
0.50 1 2 3 4 5 6 Sample 7 8 9 10
样本极差
Opera 1 2 3
0.50
R控制图：只要未超控制线都是可以接受的，但是 如果所有的点都为0，那就需要鉴别测量系统的分辨率是否有问题； 如果有某个测量者有较多R点超出控制点，有可能是操作者不熟练导致测 量不稳定； 如果三个人都有点超出控制线，则有可能SOP编写有问题，不够细致。
编码变量
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测量系统分析
与其他测量系统的比较
将两个或多个测量系统进行比较，可以评估它们之间的差异 和一致性。
比较的内容包括测量范围、误差大小、测量时间、稳定性、 可靠性等。
量具的效度分析
量具的效度是指测量系统在特定测量目的下反映被测对象 真实特性的准确程度。
量具的适用性
根据被测对象的特性，选择适用的 量具，以提高测量效率。
量具的校准和维护
定期对量具进行校准和维护，以保 证其测量准确性和稳定性。
量具的优化建议
根据实际应用中遇到的问题，对量 具进行改进和优化，提高其使用性 能和效率。
THANKS
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03
误差的传递和合成会影响最终测量结果的不确定度，必须采取
措施进行控制和减小不确定度。
04
测量系统的可靠性分析
可靠性定义及评估方法
可靠性定义
测量系统的可靠性是指测量结果的一致性和稳定性，即测量系统在相同条件下重 复测量同一对象时，所得结果的一致程度和可信程度。
评估方法
评估测量系统的可靠性通常采用方差分析、稳定性分析、重复性和再现性分析等 方法。
它包括用于评估测量系统的精度、重复性、线性、稳定性等 特性的方法和工具。
测量系统分析的重要性
1
测量系统分析有助于确定测量系统的误差大小 和变异程度。
2
它有助于识别测量系统对产品质量和过程控制 的影响，并采取相应的改进措施。
3
测量系统分析是实现全面质量管理的重要环节 之一。
测量系统分析的流程
确定测量对象
根据产品或过程的要求，确定需要测量的 特性。
测量系统分析
测量系统分析测量系统分析Measurement Systems Analysis一、测量系统所应具有之统计特性v 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。
v 测量系统的变差必须比制造过程的变差小。
v 变差应小于公差带。
v 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。
v 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。
二、标准v 国家标准v 第一级标准(连接国家标准和私人公司、科研机构等)v 第二级标准(从第一级标准传递到第二级标准)v 工作标准(从第二级标准传递到工作标准)三、测量系统的评定v测量系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第二阶段v第一阶段：明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。
第一阶段试验主要有二个目的：v 确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。
v 发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。
v 第二阶段的评定v 目的是在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。
v 常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。
四、各项定义v 量具: 任何用来获得测量结果的装置，包括用来测量合格/不合格的装置。
v 测量系统：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、程序、操作人员、环境的集合。
v 量具重复性：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）的变差。
v 量具再现性：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变差。
v 稳定性：指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。
测量系统分析
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理想测量系统
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、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的统计特性。
理想测量系统的技术指标如下表所示 ：
注意事项
量具和测量设备是否能够被正确使用，很大程度上决定了过程变差与产品公差。为了保证结果的正确性和整 个系统性能的最优化，需要对设备进行评估。当然，设备评估不只是在实验室里，而且也要在生产环境中进行。
测量系统分析（MSA）的定义：通过统计分析的手段，对构成测量系统的各个影响因子进行统计变差分析和 研究以得到测量系统是否准确可靠的结论。
基本内容
基本内容
从测量的定义可以看出，除了具体事物外，参与测量过程还应有量具、使用量具的合格操作者和规定的操作 程序，以及一些必要的设备和软件，再把它们组合起来完成赋值的功能，获得测量数据。这样的测量过程可以看 作为一个数据制造过程，它产生的数据就是该过程的输出。这样的测量过程又称为测量系统。它的完整叙述是： 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、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称为测量过程或测量系统。
评估指标
评估指标
1.重复性：在相同测量程序、相同操作者、相同测量设备、相同操作条件和相同地点，并在短时间内对同一 或相类似被测对象重复测量的一组测量条件下，对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度。
2.再现性：在不同地点、不同操作者、不同测量设备，对同一或相类似被测象重复测量的一组测量条件下， 在规定条件下，对同一或类似被测对象重复测量所得示值或测得值间的一致程度。（不同的测量系统可以采用不 同的测量程序）
测量系统分析方法
测量系统分析方法
测量系统分析方法是指对某个系统进行测量的相关分析方法。
测量系统可以是机械、电子、光学等各种系统，分析方法可以是数学模型、统计学方法等。
常用的测量系统分析方法有：
1. 不确定度分析：通过对测量系统的各种误差源进行分析，计算出测量结果的不确定度，评估测量结果的可靠性。
2. 误差来源分析：对测量系统中的各个组成部分进行辨识和分析，找出可能导致测量误差的因素，并采取相应的措施进行改进或校正。
3. 系统特性分析：对测量系统的灵敏度、稳定性、准确度等进行分析，确定系统的性能指标，评估系统的适用范围和可靠性。
4. 数据处理分析：对测量数据进行统计学分析，包括数据的平均值、标准偏差、相关系数等，以及数据的可靠性评估和拟合分析等。
5. 故障分析：对测量系统的故障模式进行分析，根据故障现象和数据进行诊断和定位，找出故障原因，并采取相应的修复措施。
6. 系统优化分析：通过对测量系统的各个方面进行分析和优化，提高系统的性
能指标，减少测量误差，提高测量效率。
以上是常用的测量系统分析方法，根据具体的应用领域和问题，还可以有其他的特定分析方法。
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Measurement System Analysis
1
课程内容
• • • • 为什么要实施MSA? 什么是MSA? 如何实施MSA? 如何分析MSA?
培训目标:
了解MSA5性分析,及应用5性分析确保量测系 统能满足测试过程中的要求.
2
第一章 第二章 第三章 第四章
测量系统基础 测量系统统计特性 测量系统变异性影响 测量系统分析
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2.术语
■测量定义为赋值（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。
■量具：任何用来获得测量结果的装臵，经常用来特指 用在车间的装臵；包括通过/不通过装臵。 ■测量系统：是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；用来获 得测量结果的整个过程。
位置 (Location )
宽度 (Width )
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4.1低质量数据的原因和影响
■低质量数据的普遍原因之一是变差太大 ■一组数据中的变差多是由于测量系统及其环境的相 互作用造成的。 ■如果相互作用产生的变差过大，那么数据的质量会 太低，从而造成测量数据无法利用。如：具有较大 变差的测量系统可能不适合用于分析制造过程，因 为测量系统的变差可能掩盖制造过程的变差。
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2.重复性(Repeatability)
指由同一个操作人员用同一种量 具经多次测量同一个零件的同一 特性时获得的测量值变差 （四同）
Master Value
重复性
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2.重复性不好的可能原因
零件(样品)内部：形状、位 臵、表面加工、锥度、样品 一致性。 仪器内部：修理、磨损、设 备或夹紧装臵故障，质量差 或维护不当。 基准内部：质量、级别、磨 损 方法内部：在设臵、技术、 零位调整、夹持、夹紧、点 密度的变差 评价人内部：技术、职位、 缺乏经验、操作技能或培训、 感觉、疲劳。
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第二章 测量系统统计特性
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数据变差的来源
扩大 稳健设计 相互关连 接触几何 发展的变异 弹性变形 质量 的特性 偏移 变形效应 创建公差 清洁 发展 敏感性 稳定性 弹性特性 适合的 一致性 支撑特性 数据 线性 单一性 隐藏的几何 工作的 设计变异 重复性 量 校准 －夹持 定义 维护 可追溯性 －位置 测 热扩散系数 再现性 变异性 －测量站 系 弹性特性 －测量探测器 校准 预防性维护 标 准 几何的兼容性 光阳 空气污染 振动 照明 周期 压力 程序 工作态度 身体的 限制
环境内部：温度、湿度、振 动、亮度、清洁度的短期起 伏变化。 违背假定：稳定、正确操作 仪器设计或方法缺乏稳健性， 一致性不好 应用错误的量具 量具或零件变形，硬度不足 应用：零件尺寸、位臵、操 作者技能、疲劳、观察误差 (易读性、视差)
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3.再现性(Reproducibility)
由不同操作人员，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 （三同一异）
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3.量测过程
量 测 系 统
S ：标准 W ：零件 I ：仪器 P ：人/程序 E ：环境 可接受 输入
数 量测 分析 值
输出
可能可接受
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） 值的位臵。 ▲精密度 ( Precision ) σ或称变差(Variation): 利用同一量具，重复量测相同工件同一质量特性，所得数据 之变异性。是指数据的分布。
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5.测量过程
■为了有效地控制任何过程变差，需要了解： ▲过程应该做什么? ▲什么能导致错误? ▲过程在做什么? ▲规范和工程要求规定过程应该做什么。? ■过程失效模式及后果分析（PFMEA）是用来确定与 潜在过程失效相关的风险，并在这些失效出现前提 出纠正措施。PFMEA的结果转移至控制计划。 ■通过评价过程结果或参数，可以获得过程正在做什 么的知识。这种活动，通常称为检验， ■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。
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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 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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1.1造成过份偏倚的可能原因
仪器需要校准 仪器、设备或夹紧装臵的 磨损 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 仪器质量差─设计或一致 性不好 线性误差 应用错误的量具 不同的测量方法─设臵、 安装、夹紧、技术 测量错误的特性 量具或零件的变形 环境─温度、湿度、振动、 清洁的影响 违背假定、在应用常量上 出错 应用─零件尺寸、位臵、 操作者技能、疲劳、观察 错误
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1.测量系统变异性的影响
过程变差观测值
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7.测量系统应有的特性
– 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。 – 对于过程控制，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。
偏倚、重复性、再现性、线性可接受
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第三章 测量系统变异性影响
部件A 部件B A=2.0 B=2.0 部件A 部件B A=2.52 B=2.00 ▲由设计决定的固有特性 ▲测量或仪器输出的最小 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
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6.1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:
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4.线性(Linearity)
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构成
較小的偏倚 較大的偏倚
基准值
基準值
量測平均值
量測平均值
(低量程)
量測值
偏倚 無偏倚
(高量程)
線性(變化的線性偏倚)
基準值
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4.1线性误差的可能原因
仪器需要校准，需减少校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装臵磨损； 缺乏维护—通风、动力、液压、腐蚀、清洁； 基准磨损或已损坏； 校准不当或调整基准使用不当； 仪器质量差；—设计或一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳定 性； 应用了错误的量具； 不同的测量方法—设臵、安装、夹紧、技术； 量具或零件随零件尺寸变化、变形； 环境影响—温度、湿度、震动、清洁度； 其它—零件尺寸、位臵、操作者技能、疲劳、读错。
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哪個製程較好呢？
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第一章 测量系统基础
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0.MSA分析的对象
TS-16949 标准7.6 监视和测量设备的控制 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.。 ■如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。
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6.理想的测量系统
• 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，应具有零变 差、零偏倚和所测的任何产品错误分类为零概率的 统计特性。
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7.测量系统应有的特性
• 足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对 于过程变差或规范控制限，测量的增量应该很小。 通常所有的十进制或10/1法则，表明仪器的分辨 率应把公差(过程变差)分为十份或更多。这个规 则是选择量具期望的实际最低起点。 • 测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重 复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因 而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最 好由图形法评价。
ndc=(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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6.2敏感度（Sensitivity）
■敏感度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信 号的最小输入。 ■它是测量系统对被测特性变化的回应。 ■敏感度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、 使用中保养，以及仪器操作条件和标准来确定。 ■它通常被表示为一测量单位。
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
研究 APQP手册中规定:,
■ MSA分析计划及分析报告为<产品/过程确认阶段>的输出之一.
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1.测量系统分析的目的
■确定所使用的数据是否可靠: 测量系统分析还可以： ■评估新的测量仪器 ■将两种不同的测量方法进行比较 ■对可能存在问题的测量方法进行评估 ■确定并解决测量系统误差问题
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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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6.1测量仪器-分辨率
■分辨率(分辨力、可读性、分辨率): ▲ 别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度 或探测度 ▲ 为测量仪器能够读取的最小测量单位。