测量系统分析基础知识经典
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样品的选择
给样品标上测量位置，多次测 量同一位置其结果不一样才可认为 是测量系统的变差。否则,会带入零 件内变差，计算时应消除。
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变差分析矩阵表
测量系统包括操作者、仪器、零件、方法、环境、 标准、假设等各种影响因素，在进行测量系统分析之前， 我们必须充分识别影响测量的各种因素，可以使用的工具 是测量系统变差的因果图或测量系统变差分析矩阵表，考 虑到后者能够对变差类型与变差来源的相关性进行量化， 这里建议使用测量系统变差分析矩阵表。
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小实例
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注意事项
在测量过程中应给样品编号，测试人员不应看 到此编号，而分析人员知道。在测量时，应每测一次 换一个零件。
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测试环境的确定：
分析前的准备
人
机
料
法
第18页/共34页
环
下一章
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测试人员和分析人员的选择
——测试人员和分析人员不能是同一个人,测试人员 实施测量并读数,分析人员进行记录并分析。 ——评价人应是日常使用被分析检具的操作工/检验 员。 ——测试操作人员和分析人员应经过培训,熟悉操作 方法和分析方法。 ——测量时应尽量采用盲测，以排除人为的干扰。
1.1 基准值的确定
获取一个样件并建立其与可溯到 相关标准的基准值。如果不能得 到这一基准值，选择一件落在生 产测量范围中间的生产件，指定 它为稳定性分析的基准件。跟踪 测量系统稳定性时，不要求该已 知的参考值。
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1.2 采集过程
让一个评价人使用被分析的量具以正常方式按一定的周期（每天、每周） 测量基准件3-5次，测量20组数据，并记录测量数据。
2
变差
过程的单个输出之间不可避免的差异，变差的来源 可分为：普通原因变差和特殊原因变差。
3
标准
接受的用于比较的基准。
用于判定接受与否的数据。
4 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，包括通过/不通过装置。
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四、术语和定义
5、测量系统 的基本要求
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量具的准备
——应针对具体尺寸/特性选择控制计划指定的量具， 若控制计划未明确规定某种编号的量具，则应根据实 际情况对现场使用的量具进行MSA分析 ——确保要分析的量具是经校准合格的 ——仪器的分辨率应允许至少直接读取特性的预期过 程变差的十分之一（1/10）。
单样本 T: 工作表 mu = 6 与 ≠ 6 的检验
变量 N 平均值 工作表 15 6.00067
平均值 标准差 0.02120
标准误
95% 置信区间
0.00547 (5.98893, 6.01241)
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T 0.12
P 0.905
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2.2 分析及结论
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测量系统分析
Measurement Systems Analysis
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每一个企业都会遇到这样的问题： • 新测量设备引进是否满足要求 • 不同测量设备是否满足产品的精度要求 • 测量设备维修前后是否存在差异 • 如何评定现用测量设备为产品最佳选择
1.2 数据采集
让一个评价人使用被分析的量、检具以正常方式测量选定的样件，测 量次数n≥10次，所得测量数据见下表。
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步骤2：数据分析
2.1 Minitab软件操作步骤
（a）在工作表中将测量值输入为一列
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5、再现性(Reproducibility)
张三 李四 王五
再现性
定义：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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六、测量系统分析的准备工作
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分辨率
➢指一测量仪器能够检测并忠实的显示相对于参考值 的变化量。通常它也被称为可读程度或解析度。
通常的,此能力的度量是看仪器的最小刻度值,一般 认为模拟式显示装置的分辩力为标尺分度值的一半,数 字式显示的分辨力为末位数的一个字码。
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强相关-9
相关-3
弱相关-1
注：在此基础上制定MSA分析计划，选择所需的分析方法。
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测量系统分析项目来源
1、控制计划中列入的测量系统。 2、顾客特殊要求的测量系统。 3、需要进行SPC分析的项目。
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三、MSA的分析时机
➢ 初次分析应在试生产中且在正式提交PPAP之前进行 ➢ 一般每间隔一年要实施一次MSA ➢ 在出现以下情况时，应适当增加分析频次和重新分析
——量具进行了较大的维修 ——量具失准时 ——顾客需要时 ——重新提交PPAP时 ——测量系统发生变化时
七）实践篇
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一、偏倚分析—独立样件法
步骤1：数据采集
1.1 基准值的确定
获取一个样件并建立其与可溯到相关标准的基准值。如果不能得到这 一基准值，选择一件落在生产测量范围中间的生产件，并将它指定为偏倚 分析的基准值。在计量室里测量该零件n≥10次，并计算这n个数据的均值 ，将该“平均值”视为“基准值”。
基准值
较小的 偏倚
基准值
较大的 偏倚
测量值
有偏倚 无偏倚
测量平均值 (低量程)
测量平均值 (高量程)
基准值
注 ： 线性可视为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。
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4、重复性(Repeatability)
定义：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） 注：人、量具、被测物、被测特性均不变。
2.1 Minitab软件操作步骤
（b）依次点选统计→基本统计量（B)→1t单样本
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2.1 Minitab软件操作步骤
（c）将测量值导入“样本所在列”后，点选“进行假设检验（T）”， 并将基准值6.00输入“假设均值（H）” 。
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一、推行背景
质量保证
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（SPC）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。 MSA是SPC的前提。
与AIAG其它参考手册的的关系
对新的或改进的量 具，测量和试验设 备应参考MSA手册 进行变差研究。
MSA是控制图必 需的准备工作。
PPAP
APQP
MSA
SPC
FMEA
MSA为“过程设 计与开发”、 “产品/过程确认” 阶段的输出之一。
MSA对现行的探 测控制方法的探 测度产生影响。
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四、术语和定义
➢1.测量系统
对被测产品特性赋值所使用的设备（包括量具）、 标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设 的集合，也就是说用来获得测量结果的整个过程称为 测量系统。
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四、术语和定义
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2.1 Minitab软件操作步骤
（d）点选“图形（R）…”选项，并在打开的选项表中选择“数据直 方图 ”后，点击“确定”返回上一级菜单，并再次点击“确定”。
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2.1 Minitab软件操作步骤
（e）生成直方图和计算结果
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二、MSA与其它标准的关系
与TS标准要求的关系
对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析
分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致 经顾客批准，可以采用其他方法及接受准则
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二、MSA与其它标准的关系
与真值或可接受 的参考值“接近” 的程度。
准确性
Accuracy
每个重复读数之间的 “接近”程度。
精确性
Precision
线性
Linearity
偏倚
Accuracy
稳定性
Stability
重复性
Repeatability
再现性
Reproducibility
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我们应该 怎么办呢？
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目录
一）推行背景 二）MSA与其它标准的关系 三）MSA的分析时机 四）术语和定义 五）MSA方法的分类 六）测量系统分析的准备工作
七）实践篇
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一、推行背景
强制要求
在QS9000（或TS16949等）汽车业质量体系中， 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 每年一次的定期校正以外，还必须对其实施必 要的“测量系统分析”（即：MSA )
五、MSA方法的分类
1.偏倚分析
计量型
2.稳定性分析 3.线性分析
MSA 方法
4.重复性分析 5.再现性分析
计数型
交叉表法
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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。
观测平均值
基准值（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。
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2、稳定性(Stability)
稳定性
时间2
时间1
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。
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3、线性(Linearity)
定义 ： 指量具在预期作用范围内偏倚值的差异。
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步骤2：数据分析
2 Minitab软件操作步骤
（a）将“稳定性数据记录表”中的数据输入到工作表中； （b）点选统计→控制图→子组的变量控制图→ Xbar-R;
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小实例
2.8 2.78 2.784
2.8 2.82 2.822
直尺 卡尺 千分尺
2.8 2.82 2.819
2.8 2.78 2.781
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样品的选择
样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时 每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有必要的，因 为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。 一般来说，样品的抽样原则是1-2-4-2-1。
从MTB生成生成的直方图和计算结果进行判定
数据特征
1
在“直方图”中，可以看出基准
值H0落在蓝色区间内
2
MTB分析报告中，0在95% 置信
区间(-0.0112, 0.0019)内
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结论
说明偏倚 可以接受
说明结果 可以接受
Leabharlann Baidu字工厂
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二、稳定性分析—均值极差法
步骤1：数据采集
应尽可能与测量系统实际 使用的环境相一致
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七、实战篇
偏倚分析
一）计量型
稳定性分析 线性分析
重复性和再现性分析
二）计数型
交叉表法
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交叉法 嵌套法
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课程回顾
一）推行背景 二）MSA与其它标准的关系 三）MSA的分析时机 四）术语和定义 五）MSA方法的分类 六）测量系统分析的准备工作
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样品的选择
给样品标上测量位置，多次测 量同一位置其结果不一样才可认为 是测量系统的变差。否则,会带入零 件内变差，计算时应消除。
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变差分析矩阵表
测量系统包括操作者、仪器、零件、方法、环境、 标准、假设等各种影响因素，在进行测量系统分析之前， 我们必须充分识别影响测量的各种因素，可以使用的工具 是测量系统变差的因果图或测量系统变差分析矩阵表，考 虑到后者能够对变差类型与变差来源的相关性进行量化， 这里建议使用测量系统变差分析矩阵表。
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小实例
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注意事项
在测量过程中应给样品编号，测试人员不应看 到此编号，而分析人员知道。在测量时，应每测一次 换一个零件。
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测试环境的确定：
分析前的准备
人
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料
法
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环
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测试人员和分析人员的选择
——测试人员和分析人员不能是同一个人,测试人员 实施测量并读数,分析人员进行记录并分析。 ——评价人应是日常使用被分析检具的操作工/检验 员。 ——测试操作人员和分析人员应经过培训,熟悉操作 方法和分析方法。 ——测量时应尽量采用盲测，以排除人为的干扰。
1.1 基准值的确定
获取一个样件并建立其与可溯到 相关标准的基准值。如果不能得 到这一基准值，选择一件落在生 产测量范围中间的生产件，指定 它为稳定性分析的基准件。跟踪 测量系统稳定性时，不要求该已 知的参考值。
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1.2 采集过程
让一个评价人使用被分析的量具以正常方式按一定的周期（每天、每周） 测量基准件3-5次，测量20组数据，并记录测量数据。
2
变差
过程的单个输出之间不可避免的差异，变差的来源 可分为：普通原因变差和特殊原因变差。
3
标准
接受的用于比较的基准。
用于判定接受与否的数据。
4 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，包括通过/不通过装置。
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四、术语和定义
5、测量系统 的基本要求
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量具的准备
——应针对具体尺寸/特性选择控制计划指定的量具， 若控制计划未明确规定某种编号的量具，则应根据实 际情况对现场使用的量具进行MSA分析 ——确保要分析的量具是经校准合格的 ——仪器的分辨率应允许至少直接读取特性的预期过 程变差的十分之一（1/10）。
单样本 T: 工作表 mu = 6 与 ≠ 6 的检验
变量 N 平均值 工作表 15 6.00067
平均值 标准差 0.02120
标准误
95% 置信区间
0.00547 (5.98893, 6.01241)
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T 0.12
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2.2 分析及结论
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测量系统分析
Measurement Systems Analysis
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每一个企业都会遇到这样的问题： • 新测量设备引进是否满足要求 • 不同测量设备是否满足产品的精度要求 • 测量设备维修前后是否存在差异 • 如何评定现用测量设备为产品最佳选择
1.2 数据采集
让一个评价人使用被分析的量、检具以正常方式测量选定的样件，测 量次数n≥10次，所得测量数据见下表。
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步骤2：数据分析
2.1 Minitab软件操作步骤
（a）在工作表中将测量值输入为一列
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5、再现性(Reproducibility)
张三 李四 王五
再现性
定义：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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六、测量系统分析的准备工作
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分辨率
➢指一测量仪器能够检测并忠实的显示相对于参考值 的变化量。通常它也被称为可读程度或解析度。
通常的,此能力的度量是看仪器的最小刻度值,一般 认为模拟式显示装置的分辩力为标尺分度值的一半,数 字式显示的分辨力为末位数的一个字码。
第21页/共34页
第25页/共34页
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强相关-9
相关-3
弱相关-1
注：在此基础上制定MSA分析计划，选择所需的分析方法。
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测量系统分析项目来源
1、控制计划中列入的测量系统。 2、顾客特殊要求的测量系统。 3、需要进行SPC分析的项目。
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三、MSA的分析时机
➢ 初次分析应在试生产中且在正式提交PPAP之前进行 ➢ 一般每间隔一年要实施一次MSA ➢ 在出现以下情况时，应适当增加分析频次和重新分析
——量具进行了较大的维修 ——量具失准时 ——顾客需要时 ——重新提交PPAP时 ——测量系统发生变化时
七）实践篇
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一、偏倚分析—独立样件法
步骤1：数据采集
1.1 基准值的确定
获取一个样件并建立其与可溯到相关标准的基准值。如果不能得到这 一基准值，选择一件落在生产测量范围中间的生产件，并将它指定为偏倚 分析的基准值。在计量室里测量该零件n≥10次，并计算这n个数据的均值 ，将该“平均值”视为“基准值”。
基准值
较小的 偏倚
基准值
较大的 偏倚
测量值
有偏倚 无偏倚
测量平均值 (低量程)
测量平均值 (高量程)
基准值
注 ： 线性可视为偏倚对于量程大小不同所发生的变化。
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4、重复性(Repeatability)
定义：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） 注：人、量具、被测物、被测特性均不变。
2.1 Minitab软件操作步骤
（b）依次点选统计→基本统计量（B)→1t单样本
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2.1 Minitab软件操作步骤
（c）将测量值导入“样本所在列”后，点选“进行假设检验（T）”， 并将基准值6.00输入“假设均值（H）” 。
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一、推行背景
质量保证
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（SPC）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。 MSA是SPC的前提。
与AIAG其它参考手册的的关系
对新的或改进的量 具，测量和试验设 备应参考MSA手册 进行变差研究。
MSA是控制图必 需的准备工作。
PPAP
APQP
MSA
SPC
FMEA
MSA为“过程设 计与开发”、 “产品/过程确认” 阶段的输出之一。
MSA对现行的探 测控制方法的探 测度产生影响。
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四、术语和定义
➢1.测量系统
对被测产品特性赋值所使用的设备（包括量具）、 标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境及假设 的集合，也就是说用来获得测量结果的整个过程称为 测量系统。
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四、术语和定义
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2.1 Minitab软件操作步骤
（d）点选“图形（R）…”选项，并在打开的选项表中选择“数据直 方图 ”后，点击“确定”返回上一级菜单，并再次点击“确定”。
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2.1 Minitab软件操作步骤
（e）生成直方图和计算结果
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二、MSA与其它标准的关系
与TS标准要求的关系
对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析
分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致 经顾客批准，可以采用其他方法及接受准则
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二、MSA与其它标准的关系
与真值或可接受 的参考值“接近” 的程度。
准确性
Accuracy
每个重复读数之间的 “接近”程度。
精确性
Precision
线性
Linearity
偏倚
Accuracy
稳定性
Stability
重复性
Repeatability
再现性
Reproducibility
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目录
一）推行背景 二）MSA与其它标准的关系 三）MSA的分析时机 四）术语和定义 五）MSA方法的分类 六）测量系统分析的准备工作
七）实践篇
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一、推行背景
强制要求
在QS9000（或TS16949等）汽车业质量体系中， 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 每年一次的定期校正以外，还必须对其实施必 要的“测量系统分析”（即：MSA )
五、MSA方法的分类
1.偏倚分析
计量型
2.稳定性分析 3.线性分析
MSA 方法
4.重复性分析 5.再现性分析
计数型
交叉表法
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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。
观测平均值
基准值（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。
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2、稳定性(Stability)
稳定性
时间2
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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。
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3、线性(Linearity)
定义 ： 指量具在预期作用范围内偏倚值的差异。
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步骤2：数据分析
2 Minitab软件操作步骤
（a）将“稳定性数据记录表”中的数据输入到工作表中； （b）点选统计→控制图→子组的变量控制图→ Xbar-R;
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小实例
2.8 2.78 2.784
2.8 2.82 2.822
直尺 卡尺 千分尺
2.8 2.82 2.819
2.8 2.78 2.781
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样品的选择
样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围。有时 每一天取一个样本，持续若干天。这样做是有必要的，因 为分析中这些零件被认为生产过程中产品变差的全部范围。 一般来说，样品的抽样原则是1-2-4-2-1。
从MTB生成生成的直方图和计算结果进行判定
数据特征
1
在“直方图”中，可以看出基准
值H0落在蓝色区间内
2
MTB分析报告中，0在95% 置信
区间(-0.0112, 0.0019)内
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结论
说明偏倚 可以接受
说明结果 可以接受
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二、稳定性分析—均值极差法
步骤1：数据采集
应尽可能与测量系统实际 使用的环境相一致
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七、实战篇
偏倚分析
一）计量型
稳定性分析 线性分析
重复性和再现性分析
二）计数型
交叉表法
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交叉法 嵌套法
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课程回顾
一）推行背景 二）MSA与其它标准的关系 三）MSA的分析时机 四）术语和定义 五）MSA方法的分类 六）测量系统分析的准备工作