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§1.6 测量系统变异性的影响
对决策的影响 在产品控制原理下，分类（OK&NG)活动
是测量零件的主要原因。但是，在过程控制原 理下，兴趣的焦点是零件变差是由过程中的普 通原因还是特殊原因造成的。
控制原理和驱动零件是否在指定的范围之内？
2过程控制 过程是否稳定和可接受？
引言
在产品的质量管理中，数据的使用是 极其频繁和相当广泛的，产品质量管理的 成败与收益在很大程度上决定于所使用数 据的质量，所有质量管理中应用的统计方 法都是以数据为基础建立起来的。为了获 得高质量的数据，必须对产生数据的测量 系统要有充分的理解和深入的分析。
引言
❖ 在ISO/TS16949质量管理体系中，均具有 针对测量系统分析的强制性要求，亦即 ：企业除应对相关量具（或测量仪器） 执行至少每年一次的定期校准以外，还 必须对其实施必要的 “测量系统分析” （即：MSA）。
§1.5 测量系统变异性—因果图
§1.6 测量系统变异性的影响
不同的变差源对测量系统的影响应经过短期 和长期评估。
1) 短期评估：测量系统的能力是短期时间的
测量系统（随机）误差。它由线性、一致 性、重复性和再现性误差合成定量的。
2) 长期评估：测量系统的性能是所有变差源 随时间的影响。确定过程是否统计受控， 对准目标（无偏倚），且在预期结果的范 围有可接受的变差（稳定性）。
检定：是为评价测量仪器的测量特性，对所进行的全部工作确定其是否合 格。法定性 贸易结算、安全防卫、医疗卫生、环境监测、公用计量 标准、组织内的最高计量标准
校准：在规定的条件下，为确定测量仪器或测量（计量）系统的示值，或 实物量具（参考物质）所代表的值，与相对应的被测量的已知值之 间关系的一组操作，称为校准。不具有法定性 可以自制规范 核对 计量器具的性能能否符合预期的要求。
MSA我的讲义
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
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讲义 -电子版
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测量系统分析讲义10375
测量系统与过程决策
测量体系分析的数据
III 好零件总是好的
I 坏零件总是坏的
II 可能做出潜在的错误决定
测量系统变差对产品和过程的决策影响
对产品的影响:因此，1. 改进过程，减少变差，II 区的零件最少2. 改进测量系统，减少测量系统的误差
对过程的影响：普通原因特殊原因特殊原因普通原因
相对于公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差于公差交叉时存在
Bias偏差(Accuracy准确性)Repeatability重复性(precision)Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性
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等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。
测量基础术语
测量分析系统 (MSA)的类别
-计量型
- 计数型
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。
30
热处理
硬度
硬度计
温度
温度计
40
车外圆
内径
游标卡尺
厚度
厚度计
50
车外圆检验
内径
游标卡尺
厚度
厚度计
QR-711-2-01A0
控 制 计 划
第 页，共 页
样件 试生Байду номын сангаас 生产控制计划编号：
测量体系分析的数据
III 好零件总是好的
I 坏零件总是坏的
II 可能做出潜在的错误决定
测量系统变差对产品和过程的决策影响
对产品的影响:因此，1. 改进过程，减少变差，II 区的零件最少2. 改进测量系统，减少测量系统的误差
对过程的影响：普通原因特殊原因特殊原因普通原因
相对于公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差于公差交叉时存在
Bias偏差(Accuracy准确性)Repeatability重复性(precision)Reproducibility再现性Linearity线性Stability稳定性
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等级的测量设备进行多次测量，取其平均值。
测量基础术语
测量分析系统 (MSA)的类别
-计量型
- 计数型
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。
30
热处理
硬度
硬度计
温度
温度计
40
车外圆
内径
游标卡尺
厚度
厚度计
50
车外圆检验
内径
游标卡尺
厚度
厚度计
QR-711-2-01A0
控 制 计 划
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样件 试生Байду номын сангаас 生产控制计划编号：
MSA讲义
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6σ
所以(Cp) 观 = (Cp) 实 + (Cp) 测
23
-2
1.2.6 对过程决策的影响
CP观
10%GRR 30%GRR 50%GRR
70%GRR
90%GRR
例如:CP观1.33 CP实1.79 CP测2.0 1 1.33 2 ＝ 0.564
=
CP实
1 1.792 ＝ 0.3125
+
1 2.02 0.25 ＝
8
1.1.7 基本设备
• •
• •
分辨力(解析度):即最小可读单位,是由设计所确定的固 有特征(刻度单位),10:1法则 有效分辨力: 测量系统对过程变差的敏感度 可以测量有用输出信号的最小输入 描述为测量单元 参考值:常被用来替代真值使用的一个可接受的值 真值:某一物品的真实数值,但不可知且无法知道
建立公差
设计变差 -夹持 -测量点 维护 -位置 -探测头
稳定性 线性
热扩散系数 弹性特性
标准 空气 几何的相容性 流通 阳光 人员 光线 热的 人工的 系数
零件 平等化系统构 成要素 温度 周期 标准与环境 的关系
身体 的
空气污染 振动 照明 压力 人机工程 限 制
·
再现性
教育 培训 经验
测量系 统变差
18
1.2.3 基本统计特性
具有足够的分辨率 仪器分辨率：公差（或过程变差） 为10：1 测量系统处于统计受控状态，变差只能是由普通原因 造成的，并用控制图法进行评价 为了产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值， 以产品特性公差来评价测量系统 为了过程控制，测量系统的变差应能证明具有有效的 解析度，并且小于制造过程的变差。6σ制造过程变差 和MSA 总变差可用来评估测量系统 测量系统的统计特性随不同测量项目会发生变化，但 是测量系统最大的变差必须小于过程变差或规范限值
MSA讲义(GRR)
测量系统的组成
人 操作人员 量具/测量设备/工装 被测的材料/样品/特性 操作方法、操作程序
测量
系统
机 料 法 环
工作的环境
为什么要进行测量系统分析
即使量具经过检定或校准，由于人、机、 料、法、环等方面的原因，会带来测量误差。 因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量 结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满 足测量的需要。
Mean=6.021
样 本 均 值
6.0
5.7
LCL=5.746
子组 1.0
Hale Waihona Puke 051015
20
25
ULC=1.01
样 本 0.5 极 差
0.0
R=0.47792 LCL=0
– 控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没
有出现明显可见的特殊原因影响。
偏倚分析
偏倚又称为准确度 (Accuracy),是指量测平 均值与真值之差值.而真 值可以通过采用更高级别
Regression
1.0
95% CI Data Avg Bias
P redictor C onstant Slope S Linearity
P 0.000 0.000 71.4% 13.2
0.5
0.0
0
Reference A v erage 2 4 6 8 10
P 0.040 0.000 0.293 0.688 0.000 0.000
基准值 基准值
观测平均值
量程
线性图(Linearity)
观测的平均值 有偏倚 无偏倚
基准值
9、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基准 或零件的相同特性时获得 的测量值的总变差。
MSA讲义
观测到的过程变差
•对过程决策的影响： -把普通原因报成特殊原因；
-把特殊原因报成普通原因。
实际的过程变差
测量系 测量系统分析时机 • 在正常仪器维护条件下，测量仪器误差很大 • 测量仪器进行了改装，如更换了重要零部件 • 对测量仪器进行了大修 • 进行工序能力分析时需要考虑测量仪器的测量能力 • 测量系统不稳定
快速GR&R（极差法/短期模式）
Á ¼ ã þ 1 2 3 4 5
允差Tolerance = 20
Ù ÷Ô ² ×±1 4 3 6 5 9
R
Ù ÷Ô ² ×±2 2 4 7 7 8 ¶ §Ö Í ·Î ® º ½ ¾ ·Î Æ ù ¶ §
¶ § ·Î (R) 2 1 1 2 1 7 1.4
= 最大值-最小值
偏倚分析的做法
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
是否合格，是否要加补正值 保留记录
确定偏倚指南—独立样本法
• 1) 进行研究 获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。 如果得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生 产零件，指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室 测量这个零件n≥10次，并计算这n个读数的均值。把 均值作为“基准”值。 可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中 程数的标准样本是理想的。完成此步后，用线性研 究分析数据。
Regression 95% CI
-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Master
• 划出”偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线 性的可接受性。 – 为使测量系统线性可被接受，”偏倚=0”线必 须完全在拟合线置信带以内。
•对过程决策的影响： -把普通原因报成特殊原因；
-把特殊原因报成普通原因。
实际的过程变差
测量系 测量系统分析时机 • 在正常仪器维护条件下，测量仪器误差很大 • 测量仪器进行了改装，如更换了重要零部件 • 对测量仪器进行了大修 • 进行工序能力分析时需要考虑测量仪器的测量能力 • 测量系统不稳定
快速GR&R（极差法/短期模式）
Á ¼ ã þ 1 2 3 4 5
允差Tolerance = 20
Ù ÷Ô ² ×±1 4 3 6 5 9
R
Ù ÷Ô ² ×±2 2 4 7 7 8 ¶ §Ö Í ·Î ® º ½ ¾ ·Î Æ ù ¶ §
¶ § ·Î (R) 2 1 1 2 1 7 1.4
= 最大值-最小值
偏倚分析的做法
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
是否合格，是否要加补正值 保留记录
确定偏倚指南—独立样本法
• 1) 进行研究 获取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。 如果得不到，选择一个落在生产测量的中程数的生 产零件，指定其为偏倚分析的标准样本。在工具室 测量这个零件n≥10次，并计算这n个读数的均值。把 均值作为“基准”值。 可能需要具备预期测量值的最低值、最高值及中 程数的标准样本是理想的。完成此步后，用线性研 究分析数据。
Regression 95% CI
-1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Master
• 划出”偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线 性的可接受性。 – 为使测量系统线性可被接受，”偏倚=0”线必 须完全在拟合线置信带以内。
MSA培训讲义
得到好的测量结果。我们的测试环境，测试方法，测试者，甚至测量对象都
会对我们的测量结果带来变差和不准确。因此必须对这一集合进行分析，使 我们的测量结果准确无误，而减少由此带来的一系列的困扰、问题、投诉、
抱怨，以及各种成本的增加。
1.MSA简介
SPC手册中规定: 测量系统分析（MSA）是控制图必需的准备工作内容之一。
量具概念 测量系统概念
准确度 线性
偏倚 线性
精密度 稳定性
重复性/再现性 稳定性
量具 分辨力
有效解析度
1.MSA简介
1.4 好的测量系统应具备的特征
1）应有足够的分辨率和灵敏度。仪器的分辨率应能够将公差分成十份或更多， 即十分之一法则。 2）测量系统处于稳定受控状态。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控 制图法评价。 3)对于产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值，以特性的公差评估测 量系统。 4)对于过程控制，测量系统的变差应该能证明具有有效的解析度，并且小于 制造过程的变差。6σ过程变差和/或MSA研究的总变差可用来评价测量系统。
重复性任一变化，均可视为再现性。
1.MSA简介
GRR：量具的重复性和再现性；测量系统重复性和再现性联合估 计值。 零件变差：与测量系统分析有关，对于一个稳定过程零件变差 （PV）代表预期的不同零件和不同时间的变差。
ndc：分级数，即：1.41（PV/GRR）。
1.MSA简介
量具概念与测量系统分析概念对照
1.MSA简介
1.2为什么要实施MSA?
很多企业内都有测量上的困扰，比如说我们会跟客户之间对同一个产品的 测量、判断不一致，与客户有差异，就会导致质量上的投诉、抱怨。 为了保证产品质量，我们加严了产品的公差，我们发出去的产品就不会因 为与客户之间产生的差异而遭到客户的投诉和抱怨。但是加严了产品的公差， 也加严对生产线的要求，这就增加了生产成本。 为了解决这些问题，现在常见的管理办法就是校准。但量具好，不一定
MSA-测量系统分析讲义
计量型测量系统-GRR(重复性和再现性)
分析目的：确定测量系统的重复性和再现性 MSA方法：平均值和极差法(X&R) 数据采集方法： 1.取得一个能代表过程变差实际或预期范围的样本,为n＞5. 2.给评价人编号为A,B,C等,并将零件从1到n进行编号,但零件编号不要让评价人看到. 3.让评价人A以随机顺序测量n个零件,并将结果记录在第1行. 4.让评价人B和C依次测量这些一样的零件,不要让他们知道别人的读值.然后将结果 分别的记录在第6行和第11行. 5.用不同的随机测量顺序重复以上循环,并将数据记录在第2,7和12行;注意将数据记录 在适当的栏位中,例如:如果首先被测量的是零件7,然后将数据记录在标有零件7的栏 位中.如果需要进行三次测量,则重复以上循环,并将数据记录在第3,8和13行中. 6.如果评价人处于不同的班次,可以使用一个替代的方法.让评价人A测量所有10个零件, 并将读值记录在第1行;然后让评价人A按照不同的顺序重新测量,并把读值记录在第2 行和第3行.评价人B和评价人C也同样做.
计量型测量系统-GRR(重复性和再现性)
*当测量大型零件或不可能同时获得数个零件时,按照以下步骤操作: 1.取得一个能代表过程变差实际或预期范围的样本,为n＞5. 2.给评价人编号为A,B,C等,并将零件从1到n进行编号,但零件编号不要让评价人看到. 3.让评价人 第一个零件并将读值记录在第1 评价人B 让评价人A 3.让评价人A第一个零件并将读值记录在第1行;评价人B测量第一个零件并将读值 记录在第6 让评价人C测量第一个零件并将读值记录在第11 记录在第6行;让评价人C测量第一个零件并将读值记录在第11行. 11行 4.让评价人 重新测量第一个零件并将读值记录在第2 评价人B 让评价人A 4.让评价人A重新测量第一个零件并将读值记录在第2行;评价人B重新测量第一个 零件并将读值记录在第7 评价人C重复测量第一个零件并将读值记录在第12 12行 零件并将读值记录在第7行;评价人C重复测量第一个零件并将读值记录在第12行. 如果需要进行三次测量,则重复以上循环,并将数值记录在第3,8 13行中 3,8和 行中. 如果需要进行三次测量,则重复以上循环,并将数值记录在第3,8和13行中. 5.如果评价人处于不同的班次,可以使用一个替代的方法.让评价人A测量所有10个零件, 并将读值记录在第1行;然后让评价人A按照不同的顺序重新测量,并把读值记录在第2 行和第3行.评价人B和评价人C也同样做.
MSA培训讲义(PPT5)
将结果与预设的接受标准进行比较，明确测量系统是否满足要求。
结果解释和报告编写规范
01
报告编写规范
02
03
04
使用清晰、简洁的语言描述分 析结果，避免使用过于专业的
术语。
报告中应包含必要的图表和统 计数据，以直观地展示分析结
果。
对于不符合要求的测量系统， 应提出改进建议。
持续改进计划制定和实施跟踪
持续改进计划制定 根据测量结果和分析，识别测量系统中存在的问题和不足之处。
制定针对性的改进计划，明确改进措施、责任人和完成时间。
持续改进计划制定和实施跟踪
• 对改进计划进行资源分配和优先级排序，确保计 划的可行性。
持续改进计划制定和实施跟踪
实施跟踪
定期对改进措施的效果进行评估，确保改进措施的有效 性。
MSA假设测量误差是可重复且可预测的， 以便通过对测量数据的分析来评估测量系 统的性能。
CHAPTER 02
测量系统分析流程与方法
分析流程介绍
选择合适的分析方法
根据分析目的，选择适当的统 计方法和技术，如方差分析、 回归分析等。
数据处理与分析
对收集的数据进行清洗、整理 和分析，提取有用的信息。
明确分析目的
按照改进计划实施改进措施，并记录实施过程中的关键 信息和数据。
对于未能达到预期效果的改进措施，应进行调整和优化 。
总结回顾与展望未来发展趋势
总结回顾
对本次测量系统分析的结果和改进计划进行总结 回顾，概括主要发现和结论。
分析本次分析中存在的不足和教训，为今后的工 作提供借鉴。
总结回顾与展望未来发展趋势
假设检验
根据样本数据对总体参数进行推断，判断假 设是否成立。
结果解释和报告编写规范
01
报告编写规范
02
03
04
使用清晰、简洁的语言描述分 析结果，避免使用过于专业的
术语。
报告中应包含必要的图表和统 计数据，以直观地展示分析结
果。
对于不符合要求的测量系统， 应提出改进建议。
持续改进计划制定和实施跟踪
持续改进计划制定 根据测量结果和分析，识别测量系统中存在的问题和不足之处。
制定针对性的改进计划，明确改进措施、责任人和完成时间。
持续改进计划制定和实施跟踪
• 对改进计划进行资源分配和优先级排序，确保计 划的可行性。
持续改进计划制定和实施跟踪
实施跟踪
定期对改进措施的效果进行评估，确保改进措施的有效 性。
MSA假设测量误差是可重复且可预测的， 以便通过对测量数据的分析来评估测量系 统的性能。
CHAPTER 02
测量系统分析流程与方法
分析流程介绍
选择合适的分析方法
根据分析目的，选择适当的统 计方法和技术，如方差分析、 回归分析等。
数据处理与分析
对收集的数据进行清洗、整理 和分析，提取有用的信息。
明确分析目的
按照改进计划实施改进措施，并记录实施过程中的关键 信息和数据。
对于未能达到预期效果的改进措施，应进行调整和优化 。
总结回顾与展望未来发展趋势
总结回顾
对本次测量系统分析的结果和改进计划进行总结 回顾，概括主要发现和结论。
分析本次分析中存在的不足和教训，为今后的工 作提供借鉴。
总结回顾与展望未来发展趋势
假设检验
根据样本数据对总体参数进行推断，判断假 设是否成立。
MSA讲义资料PPT课件
•电压表
•容器
•卷尺
•千分尺
计数型测量系统，其中常用测
是的
不
量仪器有：
•Go/No－Go工具
A
B
C
•通过与不通过的目视检查
测量系统（MS）举例说明
测量热轧钢板终轧温度，测量系统 包括：
测量项目 辐射高温计、线性化器、信号转换、传 输、软件处理、显示单元 人员 测量环境条件 使用方法等。
测量系统分析 （MSA）
一、为什么要做测量系统分析
• ISO/TS16949中7.6.1要素“测量
系统分析”的要求。
为了分析出现在各种测量和试验设 备系统测量结果的变差，必须进行适当 的统计研究。此要求必须适用于在控制 计划中提及的测量系统。所有的分析方 法及接受准则必须符合顾客有关测量系 统分析的参考手册。如果顾客批准，其 他分析方法和接受标准可被采用。
一、为什么要做测量系统分析
• ISO/TS16949中五大重要的专项技术工 具（SPC、MSA、FMEA、APQP、PPAP）之 一。
• 测量系统分析是产品质量保证的重要环 节。
• 测量系统分析是对测量设备传统检校溯 源的有益延伸和补充，符合ISO100122003中实现测量过程控制的要求。
二、测量系统变差对过程决策的影响
正态分布基本概念
如果随机变量X的概率密度函数f(x)是：
f ( x)
1
2
x u 2
2 2
x (,)
y
如果随机变量X服从以上分布，则记为 X N (u, 2 )
正态分布的特点
曲线以 x= 直线为轴，左右对称 曲线与横坐标轴所围成的面积等于1
其中在±范围内的面积占68.26 % 在±2范围内的面积占95.45 % 在±3范围内的面积占99.73 %
讲义_MSA
a. b. 将1、2、3、6、7、8、11、12、13各行(横/列)，分别加总并零除件数，即得每 个量测次数的平均值。 各零件的1、2、3行之量测值(直/栏)，分别加总除以量测次数，即得每个零件的 平均值。
8
计量值 - Gage R&R研究指导(续)
13. 每个作业者的平均值计算：
a. b. 将11项a之各别量测次数的平均值加总除以量测次数，即得作业者A/B/C之平均 值 X a、 X b 、 X c，记入第4/9/14行。 或；将11项b之各别零件的平均值加总零除件数，亦可得到相同结果 。
a. b. c. d. %GRR＜10%，则量测系统是OK可接受的。 10﹪≦%GRR≦30﹪，则量测系统可能被接受，但须视其应用的重要性、量测 费用或修理费而定。 %GRR＞30%，则量测系统须加以改进。 ndc ≧ 5，则量测系统鉴别力足够，反之则不足。(ndc, the number of distinct categories区别分类数)。 若再现性(EV)＞再生性(AV)，可能是:
R
9.
全距之总平均值计算：R c
a. a.
Ra R b Rc 10. R Chart 的管制界限计算：
将 转记入第19、20行，并乘以D4求其管制界限UCLR 。若重复量测次数为三 次时 R D4 =2.58；二次时D4 =3.27 。重复量测次数少于七次时， LCLR=0 。
11. 若有全距值超过管制界限UCLR者，则可依原方法请同一作业 者将同一零件再量测一次，或删除其值，再重新计算及管制 界限。 12. 每个量测次数及每个零件的平均值计算：
漏失率的参考标准如下：
< 0.05 0.05 ~ 0.1 > 0.1 - 接受 - 可接受，但有改善空间 - 应立即改善
8
计量值 - Gage R&R研究指导(续)
13. 每个作业者的平均值计算：
a. b. 将11项a之各别量测次数的平均值加总除以量测次数，即得作业者A/B/C之平均 值 X a、 X b 、 X c，记入第4/9/14行。 或；将11项b之各别零件的平均值加总零除件数，亦可得到相同结果 。
a. b. c. d. %GRR＜10%，则量测系统是OK可接受的。 10﹪≦%GRR≦30﹪，则量测系统可能被接受，但须视其应用的重要性、量测 费用或修理费而定。 %GRR＞30%，则量测系统须加以改进。 ndc ≧ 5，则量测系统鉴别力足够，反之则不足。(ndc, the number of distinct categories区别分类数)。 若再现性(EV)＞再生性(AV)，可能是:
R
9.
全距之总平均值计算：R c
a. a.
Ra R b Rc 10. R Chart 的管制界限计算：
将 转记入第19、20行，并乘以D4求其管制界限UCLR 。若重复量测次数为三 次时 R D4 =2.58；二次时D4 =3.27 。重复量测次数少于七次时， LCLR=0 。
11. 若有全距值超过管制界限UCLR者，则可依原方法请同一作业 者将同一零件再量测一次，或删除其值，再重新计算及管制 界限。 12. 每个量测次数及每个零件的平均值计算：
漏失率的参考标准如下：
< 0.05 0.05 ~ 0.1 > 0.1 - 接受 - 可接受，但有改善空间 - 应立即改善
MSA讲义
Width Error 寬度变差
i.e. Spread of measurement - Precision
測量的分佈 - 精密度
17
计量型测量系统研究
Guideline for determining Stability 确定稳定性的指南
1. 2. 3. 4. 5. 6. 取样品并建立相对于可溯源标准的基准值 最理想可取預期測量的最低值, 最理想可取預期測量的最低值, 最高值和中程数的标准样品 定期測量标准样品( 等等) 定期測量标准样品(天,周,等等) 应在不同时间记录读数 將数据按时順序画在Xbar&R X&S控制图上 Xbar&R或 將数据按时順序画在Xbar&R或X&S控制图上 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态 作图法) (作图法)
若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之內, 所用的测量系统必須具备足够能力 去量度制程的变差, 原因是測量过程本身亦存在一定的变差, 所以我们必須对所选用的 测量系统/仪器先作一些统计分析,才可决定这測量统/仪器是否适用.
4
为什的变差
5
Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南
1. 取样品 (最好n≥10); 并建立相对于可溯源标准的基准值 最好n 用同一价人,以正常方法測量样品10 10次以上 2. 用同一价人,以正常方法測量样品10次以上 相对于基准值將数据画在直方图, 3. 相对于基准值將数据画在直方图, 并确定是否存在特殊原因或 出現异常
13
作测量系统研究的准备 -续
样品的选择 - 能否获得代表生产过程的样品, 样品必須是选自于过程 能否获得代表生产过程的样品, 并且代表整个生产的范围 编号 - 必須对一个零件编号以便于识別 分辨力 - 仪器的分辨力至少直接读取特性的預期过程变差的十分之 仪器的分辨力至少直接读取特性的預期过程变差 例如,如果特性的变差 仪器应能读取0.0001 一, 例如,如果特性的变差为0.001, 仪器应能读取0.0001 的变化确保測量方法
MSA(测量系统分析)讲义
MSA讲义
第三章 测量系统研究程序
1. 准备工作： 4）样品必须从过程中选取并代表其整 个工作范围； 5）仪器的分辨力应允许至少直接读取 特性的预期过程变差的十分之一； 6）确保测量方法（即评价人和仪器） 在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。
MSA讲义
第三章 测量系统研究程序
2. 测量顺序： 1） 测量应按照随机顺序； 2） 评价人不应知道正在检查零件的 编号； 3）研究人应知道正在检查零件的编 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；
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
偏 倚： 确定方法： 1) 在工具室或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。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
偏 倚： 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。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
线性例图（二）
观测的平均值 有偏移 无偏移
基准值
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
线 性 定义： 在量具预期的工作范围内，偏倚值 的差值。 注： l 在量程范围内，偏倚不是基准值的线 性函数。 l不具备线性的测量系统不是合格的， 需要校正。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
第四章 R&R
零件变差 PV= RP*K3 RP 为零件间极差 K3 为系数
MSA讲义
第四章 R&R
总变差
TV= （R&R2+PV2）
第三章 测量系统研究程序
1. 准备工作： 4）样品必须从过程中选取并代表其整 个工作范围； 5）仪器的分辨力应允许至少直接读取 特性的预期过程变差的十分之一； 6）确保测量方法（即评价人和仪器） 在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。
MSA讲义
第三章 测量系统研究程序
2. 测量顺序： 1） 测量应按照随机顺序； 2） 评价人不应知道正在检查零件的 编号； 3）研究人应知道正在检查零件的编 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；
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
偏 倚： 确定方法： 1) 在工具室或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。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
偏 倚： 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。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
线性例图（二）
观测的平均值 有偏移 无偏移
基准值
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
线 性 定义： 在量具预期的工作范围内，偏倚值 的差值。 注： l 在量程范围内，偏倚不是基准值的线 性函数。 l不具备线性的测量系统不是合格的， 需要校正。
MSA讲义
第二章 分析/评定方法
第四章 R&R
零件变差 PV= RP*K3 RP 为零件间极差 K3 为系数
MSA讲义
第四章 R&R
总变差
TV= （R&R2+PV2）
MSA 讲义
观测过程方差 实际过程方差 测量过程方差
23
通常我们用能力指数来评价 6σ 1 1 1 = + Cp² Cp² Cp² Cp Cp Cp
观测能 力指数 过程能 力指数 系统能 力指数
Cp
=
容差
如果测量系统的Cp 指数是2，为了计算（观测）指 数为1.33，实际过程需要Cp大于或等于1.79，如果测 量系统Cp 本身是1.33那么过程必须完全没有变差— 显然这是不可能的条件
41
常见的疏忽与失误
测量前仪器/量具未校零 忽略了多次测量取平均值的要求 测量位置不正确
42
GR&R的研究方法
(1) 小样法 Short Method (2) 大样法 Long Method (3) 图 法 Graphical Analysis
43
GR&R研究中的主要因素
因 时 校 素 间 准 在同一实验室中的测量条件 相 同 不 同 同一时间测量 各次测量之间 未再校准 同一测量人 同一设备、同 次校准 在不同时间测量 各次测量之间重新 校准 不同测量人员 不同设备
3
测量系统的要素
测量方法
测量环境
仪器设备 测量系统
被测量对 象的特征
测量人员
计量基准
ห้องสมุดไป่ตู้
4
测量系统的组成
传感器：感受被测物理量/特征量的变化（长度、
温度、重量、磁场、均匀性、舒适度等）
转换器：物理量/特征量的转换/放大（磁-电、
光-电、热-电等）
读
出：模拟显示、数字显示、磁记录、观测
记录等（显示器、记录器、观测人员等）
13
分辨力
控 制 分 析 只有下列条件下才可用于控制： 1、与规范相比过程变差较小 1个数据分级 2、预期过程变差上的损失函数 很平缓 3、过程变差的主要原因导致均 值偏移 1、对过程参数及指数估计不可 接受。 2、只能表明过程是否正在产生 合格零件
MSA培训讲义(PPT 46张)
• 测量系统能力
– 测量系统变差的短期估计值（GRR图表法）
• 测量系统性能
– 测量系统变差的长期估计值（长期控制图法）
• 敏感性，能导致可探测到的输出信号的最 小输入 • 一致性，随时间重复性变化的程度 • 均一性，在正常工作范围内重复性的变化
9
•
稳定性
10
量具的鉴别能力
• 经验法则：
– 如果一个量具的测量单位，最多只等于过程总 变异六个西格玛的十分之一，它就是拥有足够 的鉴别能力。 • 测量单位≤（6xσ总合）/10
偏倚的 一致性比率
检验员与标准的一致性评估： Fred的95%置信区间是86.09~100，Kappa统计量为1。综合 一致性卓越。 Lee的95%置信区间是62.11~96.79， Kappa统计量为0.79 。综合一致性可以接受。 44
Minitab中的属性MSA-诠释
总体有效性的 一致性比率 一致性比率标准： •大于或等于90% 以上，为最好； •大于或等于80% ，且小于90%， 可以接受； •小于80%，应采 取措施。
再现性的 一致性比率
检验员之间的 一致性评估： 95%置信区间是 62.11~96.79， Kappa统计量为 0.83。综合一 致性可以接受
所有检验员与标准的一致性评估 ： 95%置信区间是62.11~96.79， Kappa统计量为0.89。综合一致性 可以接受
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结束谢谢！
46
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22
菜单：文件
MSA讲义
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。
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Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南
where
IV :如果’0’落在圍绕偏倚值 1- α 置信區间以內, 所得出的偏 :如果 如果’ 落在圍绕 置信區间以內, 倚是 可接受
22
计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Bias (Example) 确定偏倚的指南 (例题) 例题)
Measurement System Analysis 测量系统分折
内容
Purpose of MSA 为什么要做MSA 为什么要做MSA Definition 定义 Preparation of a Measurement System Study 作测量系统研究的准备 Types of Measurement System Variation 测量系统的变差种类 Conducting the Variable Measurement System Study 怎样作计量型测量系统研究 - bias, stability, linearity, repeatability & reproducibility - 偏倚,稳定性,线性,重复性& 再现性 偏倚,稳定性,线性,重复性&
6. 用以下公式计算和出最佳拟合线和置信帶
27
计量型测量系统研究 -续
7. 画出 ‘偏倚 = 0’, 评估该图是否存在特殊原因和性的可接 0’ 受性
Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 确定线
为使测量系统性可被接受, 为使测量系统性可被接受, ’偏倚 = 0’ 必須完全在拟合线和置信帶以 0’ 內
定义
Bias (偏倚) (偏倚 偏倚) - 測量的观察平均值和基准值之间的差异
6
定义
Repeatability (重复性) (重复性 重复性) - 由一位评价人多次用一种測量仪器測量同一零件的同一 由一位评价人多次用一种 特性时所得的測量变差
7
定义
Reproducibility (再现性) (再现性 再现性) - 由不同的评价人使用同一个量具測量一个零件的一个 特性的产生的測量平均值的变差
Since |ta |> t58, .975, there is a linearity problem with the measuring system 由于|ta |> t58, .975, 作图分析所得的结果由数据分析得到确定, 测量系统存在性问题 If the system has linearity problem, it needs to recalibrate to achieve zero bias thru the modification of hardware, software or both 如果测量系统存在性问题, 需要通过調整軟件,硬件或兩項同时进行再校准以达到0偏倚
若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之內, 所用的测量系统必須具备足够能力 去量度制程的变差, 原因是測量过程本身亦存在一定的变差, 所以我们必須对所选用的 测量系统/仪器先作一些统计分析,才可决定这測量统/仪器是否适用.
4
为什么要做MSA 为什么要做MSA
这些因素亦会 引致测量系统 的变差
5
除了控制图分析法, 除了控制图分析法, 对稳定性設有特別的数据分析或指数
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计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南
1. 取样品 (最好n≥10); 并建立相对于可溯源标准的基准值 最好n 用同一价人,以正常方法測量样品10 10次以上 2. 用同一价人,以正常方法測量样品10次以上 相对于基准值將数据画在直方图, 3. 相对于基准值將数据画在直方图, 并确定是否存在特殊原因或 出現异常
12
作测量系统研究的准备 -续
先计划將要使用的方法 - 通过使用工程决策; 目视观察或量具研究来确定(考虑再 通过使用工程决策; 目视观察或量具研究来确定(考虑再 現性会否影响) 会否影响 現性会否影响) 条件 - 评价人的数量,样品数量及重复读数次数; 尺寸的关键性 评价人的数量,样品数量及重复读数次数; 零件结构 评价人的选择 - 评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选样品的选 择
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计量型测量系统研究 -续
5. 在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚平均值
Guideline for determining Linearity 确定线性的指 确定线 南
26
计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 确定线
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计量型测量系统研究 -续
Analysis of Bias Studies 偏倚分析
如果偏倚统计上非‘ 如果偏倚统计上非‘0’, 有以下可能原因: 有以下可能原因: 标准或基准值误差 仪器磨损 仪器测量了错误的特性 仪器未得到完善的校准 评价人设备操作不当, 评价人设备操作不当, 等
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计量型测量系统研究 -续
Width Error 寬度变差
i.e. Spread of measurement - Precision
測量的分佈 - 精密度
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计量型测量系统研究
Guideline for determining Stability 确定稳定性的指南
1. 2. 3. 4. 5. 6. 取样品并建立相对于可溯源标准的基准值 最理想可取預期測量的最低值, 最理想可取預期測量的最低值, 最高值和中程数的标准样品 定期測量标准样品( 等等) 定期測量标准样品(天,周,等等) 应在不同时间记录读数 將数据按时順序画在Xbar&R X&S控制图上 Xbar&R或 將数据按时順序画在Xbar&R或X&S控制图上 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态 作图法) (作图法)
28
计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Linearity 确定线性的指南 确定线
8.
29
计量型测量系统研究 -续
Analysis of Linearity Studies 线性分析
如果測量仪器的线性结果并非直线 有以下可能原因: 如果測量仪器的线性结果并非直线,有以下可能原因: 标准或基准值误差 仪器磨损 仪器本身設计问题. 仪器本身設计问题. 仪器并 在整操作范围( 仪器并未在整操作范围(上,下限)作全面的校准 下限)作全面的校准
2
内容
Conducting the Attribute Measurement System Study 怎样作计数型测量系统研究 Quick Review 重溫 Exercise 练习
3
为什么要做MSA 为什么要做MSA
变差
输入
变差
输入/输出 输入
所得结果
输出
制程变差
制程
測量过程
+
測量变差
有多大? 有多大? 有什么影响 ?
16
测量系统的变差种类
Stability 稳定性 Bias 偏倚 Linearity 线性 Repeatability 重复性 Reproducibility 再現性
Location Error 位置变差
i.e. Average measured value Vs Actual value 平均測量值 Vs 基准值
30
计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Linearity (Example) 确定线性的指南 (例题) 确定线 例题)
Value obtained by calculation 计算得出 t 统计值: ta = -12.043; tb = 10.158
Value obtained by t-table: 查表得出的关建值 t58, .975 = 2.00172
8
定义
Linearity (线性) (线性 线性) - 整个正常操作范围的偏倚改变
9
定义
Stability (稳定性) (稳定性 稳定性) - 偏倚随着时间的变化
10
定义
Gage R&R (GR&R) - 测量系统重复性和再現性合成的评估
11
作测量系统研究的准备
用什么方式 ? 分辦足够吗 ? 用什么測量方法? 有什么条件須考虑 作測量研究? 怎选取样件?
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计量型测量系统研究 -续
Guideline for determining Bias 确定偏倚的指南
4. 使用数据分析法來评估測量偏倚是否可接受 :计算 计算n I :计算n读数的平均值
II :计算可重复性标准偏差 :计算可重复性标准偏差
21
计量型测量系统研究 -续
III :确定偏倚的t统计量值 :确定偏倚的 确定偏倚的t 偏倚 = 观察測量的平均值 - 基准值
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作测量系统研究的准备 -续
样品的选择 - 能否获得代表生产过程的样品, 样品必須是选自于过程 能否获得代表生产过程的样品, 并且代表整个生产的范围 编号 - 必須对一个零件编号以便于识別 分辨力 - 仪器的分辨力至少直接读取特性的預期过程变差的十分之 仪器的分辨力至少直接读取特性的預期过程变差 例如,如果特性的变差 仪器应能读取0.0001 一, 例如,如果特性的变差为0.001, 仪器应能读取0.0001 的变化确保測量方法
如果’ 落在圍绕 如果’0’落在圍绕 偏倚值 1- α 置信區间以內, 所得出的偏倚是可接受(-0.1185 < 0 <0.1319) 置信區间以內, 所得出的偏倚是可接受(
Note: A control chart method for BIAS evaluation could refer to MSA Manual (3rd edition), page 88-90