使用Minitab作MSA测量系统分析
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进行测量的总变异来监 视可用时间走势图进行
参考值
分析
线性（Stability）
❖ 线性:量具在正常工作量程内偏倚值的变 化量。
测量仪器的线性是指该装置的整个工作范围 内的准确度
尺寸1
尺寸N
7:测量过程变差对决策的影响
生产过程中的测量结果通常有两个用途： ● 产品控制：判断产品合格与否 ● 过程控制：判断生产过程是否稳定
3:测量结果-数据的用途
测量数据通常有那些用途？
● 用于判断产品是否合格. ● 用于分析生产过程。
● 用于确定两个或多个变量之间是否有显著关系
4:测量过程
● 测量：给具体事务赋以数值，以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
。
测量结果由一个数字和一个标准的测量单位构成。测量
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
.28 .279 .2794
.28 .282 .2822
直尺 卡尺 千分尺
.28 .282 .2819
.28 .279 .2791
在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题:
● 测量系统必须显示足够的灵敏性。 ● 测量系统必须是稳定的，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用图形法评价。 ● 统计特性（误差）在预期的范围内一致，并足以满足测量 的目的（产品控制或过程控制）。
为了最大限度地做出正确的判断，可以有两个选择：
● 改进过程：减少生产过程的变差，不生产在 Ⅱ区的零件。
● 改进测量系统：减少测量系统变差从而减少Ⅱ 区，所有零件将在Ⅲ区。
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
改进测量系统
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
公差上限
Ⅰ Ⅱ
公差上限
Ⅰ Ⅱ
测量系统的变差过大： ● 将普通原因判为特殊原因 ● 将特殊原因判为普通原因 ● 过低估算过程能力指数
使用Minitab作MSA测量系统分析
课程目标
❖ 到本课程结束时，学员应能：
• 知道为什么要做测量系统分析 • 理解GR&R • 了解使用Minitab作GR&R.
一：MSA介绍
Measurement Systems Analysis
测量系统分析的目的
测量系统分析的目的是什么？
❖ ●测量系统分析的目的是确定所使用的 数据是否可靠
二： GR&R
过程变差剖析
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
重复性：
在确定的测量条件下，来源于连续试验的普通原因 随机变差。或由一个评价人多次使用同一个测量仪器 ，测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。
偏倚（BIAS）
测量结果的平均值与参考 值的差异
参考值是一个预先认定的 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)
参考值
观测平 均值
稳定性（Stability）
在一段时间内，测量结果 的分布无论是均值还是标
时间
准偏差都保持不变和可预 测的
通过较长时间内，用被监 视的量具对相同的标准或 标准件的同一特性
●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
1:测量系统
● 用来对被测量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、环境及假设的 集合；
● 用来获得测量结果的整个过程。
2: 测量数据的质量
● 一个评价人使用同一测量仪器，对同一零件的某一特性 进行多次测量下的变差 ● 是在确定的和已知条件下，连续多次测量中的变差 ● 通常被称为EV-设备变差 ● 量具(设备)能力和潜能 ● 系统内变差
结果是测量过程的输出。应将测量看成一个制造过程，
它产生数据作为输出。
人
设备 材料 方法
测量 过程
数据
环境
输入
输出
5:测量过程变差源
测量过程中的变差源有那些？
S 标准 W 工件(如,零件) I 仪器 P 人/程序 E 环境
SWIPE
6:测量系统变差类型
根据变差的来源和特点，可分为: ●位置变差(准确度)： 偏倚，稳定性和线性； ●宽度变差(精确度)： 重复性和再现性。
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 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产生不同的测量结果。
测量系统的有效分辨率（discrimination）
● 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：
70%
Observed Cp
8：测量仪器分辨力
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。 （测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的十分之一）
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。
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
❖ 数据的类型
计量型数据 计数型数据
❖ 如何评定数据的质量
测量结果与“真值”的差越小越好(bias) 用多次测量的统计结果来进行评定
(variance)
❖ 计量型数据的质量
均值与真值（基准值）之差 方差的大小
❖ 计数型数据的质量
对产品特性产生错误分级的概率
低质量数据最普遍的原因之一就是变差太大，变差一般都是 由于测量系统及其环境相互作造成的。
测量过程变差对决策的影响 ： ● 对产品决策的影响 ● 对过程决策的影响
对产品决策的影响
下限
上限
或
第II型错误：漏判，将不合格的判断成合格的
下限
上限
或
第I型错误：误判，将合格的判断成不合格的
对产品决策的影响
产品控制：判断产品合格与否
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
公差上限
ⅠLeabharlann BaiduⅡ
I区： 坏零件总是判为坏的， II区： 可能做出潜在错误的判断， III区：好零件总是判为好的。
测量系统变差对过程能力计算的影响
Actual Cp
6.0
70%
60%
50%
%R&R
5.0
0%
4.0
10%
40% 20%
3.0
30% 30%
2.0
10%
40%
1.0
50%
0.0
60%
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
参考值
分析
线性（Stability）
❖ 线性:量具在正常工作量程内偏倚值的变 化量。
测量仪器的线性是指该装置的整个工作范围 内的准确度
尺寸1
尺寸N
7:测量过程变差对决策的影响
生产过程中的测量结果通常有两个用途： ● 产品控制：判断产品合格与否 ● 过程控制：判断生产过程是否稳定
3:测量结果-数据的用途
测量数据通常有那些用途？
● 用于判断产品是否合格. ● 用于分析生产过程。
● 用于确定两个或多个变量之间是否有显著关系
4:测量过程
● 测量：给具体事务赋以数值，以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
。
测量结果由一个数字和一个标准的测量单位构成。测量
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
.28 .279 .2794
.28 .282 .2822
直尺 卡尺 千分尺
.28 .282 .2819
.28 .279 .2791
在评价一个测量系统时必须考虑三个基本问题:
● 测量系统必须显示足够的灵敏性。 ● 测量系统必须是稳定的，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用图形法评价。 ● 统计特性（误差）在预期的范围内一致，并足以满足测量 的目的（产品控制或过程控制）。
为了最大限度地做出正确的判断，可以有两个选择：
● 改进过程：减少生产过程的变差，不生产在 Ⅱ区的零件。
● 改进测量系统：减少测量系统变差从而减少Ⅱ 区，所有零件将在Ⅲ区。
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
改进测量系统
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
公差上限
Ⅰ Ⅱ
公差上限
Ⅰ Ⅱ
测量系统的变差过大： ● 将普通原因判为特殊原因 ● 将特殊原因判为普通原因 ● 过低估算过程能力指数
使用Minitab作MSA测量系统分析
课程目标
❖ 到本课程结束时，学员应能：
• 知道为什么要做测量系统分析 • 理解GR&R • 了解使用Minitab作GR&R.
一：MSA介绍
Measurement Systems Analysis
测量系统分析的目的
测量系统分析的目的是什么？
❖ ●测量系统分析的目的是确定所使用的 数据是否可靠
二： GR&R
过程变差剖析
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
重复性：
在确定的测量条件下，来源于连续试验的普通原因 随机变差。或由一个评价人多次使用同一个测量仪器 ，测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。
偏倚（BIAS）
测量结果的平均值与参考 值的差异
参考值是一个预先认定的 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)
参考值
观测平 均值
稳定性（Stability）
在一段时间内，测量结果 的分布无论是均值还是标
时间
准偏差都保持不变和可预 测的
通过较长时间内，用被监 视的量具对相同的标准或 标准件的同一特性
●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
1:测量系统
● 用来对被测量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、环境及假设的 集合；
● 用来获得测量结果的整个过程。
2: 测量数据的质量
● 一个评价人使用同一测量仪器，对同一零件的某一特性 进行多次测量下的变差 ● 是在确定的和已知条件下，连续多次测量中的变差 ● 通常被称为EV-设备变差 ● 量具(设备)能力和潜能 ● 系统内变差
结果是测量过程的输出。应将测量看成一个制造过程，
它产生数据作为输出。
人
设备 材料 方法
测量 过程
数据
环境
输入
输出
5:测量过程变差源
测量过程中的变差源有那些？
S 标准 W 工件(如,零件) I 仪器 P 人/程序 E 环境
SWIPE
6:测量系统变差类型
根据变差的来源和特点，可分为: ●位置变差(准确度)： 偏倚，稳定性和线性； ●宽度变差(精确度)： 重复性和再现性。
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 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产生不同的测量结果。
测量系统的有效分辨率（discrimination）
● 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：
70%
Observed Cp
8：测量仪器分辨力
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。 （测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的十分之一）
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。
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
❖ 数据的类型
计量型数据 计数型数据
❖ 如何评定数据的质量
测量结果与“真值”的差越小越好(bias) 用多次测量的统计结果来进行评定
(variance)
❖ 计量型数据的质量
均值与真值（基准值）之差 方差的大小
❖ 计数型数据的质量
对产品特性产生错误分级的概率
低质量数据最普遍的原因之一就是变差太大，变差一般都是 由于测量系统及其环境相互作造成的。
测量过程变差对决策的影响 ： ● 对产品决策的影响 ● 对过程决策的影响
对产品决策的影响
下限
上限
或
第II型错误：漏判，将不合格的判断成合格的
下限
上限
或
第I型错误：误判，将合格的判断成不合格的
对产品决策的影响
产品控制：判断产品合格与否
公差下限
Ⅰ
Ⅲ
Ⅱ
公差上限
ⅠLeabharlann BaiduⅡ
I区： 坏零件总是判为坏的， II区： 可能做出潜在错误的判断， III区：好零件总是判为好的。
测量系统变差对过程能力计算的影响
Actual Cp
6.0
70%
60%
50%
%R&R
5.0
0%
4.0
10%
40% 20%
3.0
30% 30%
2.0
10%
40%
1.0
50%
0.0
60%
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0