五大工具-MSA(详细版)
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6
18
对测量能力的要求
如果 P/T% 和 R&R%两者的最大值满足：
• 小于10%, 现行的测量系统可以接受 • 10% 到 30%, 能力处于边界水平. 测量系统能否接受
取决与测量的重要程度. 应努力改善测量系统的能力. • 大于30%, 测量系统能力不足，不宜使用
CP实际
2 1.67 1.33
4. 基准值/参考值：人为规定的代替真值的可接受值
5. 精度误差:：实际观测值的均值与真值之差
真值
测量值 的均值 精度误差
注意: 由于真值不可知， 所以在实践中使用偏倚 代替精度误差
PTSH
11
测量系统的基本概念
6. 偏倚：基准值与其测量值的均值之差 7. 精度：测量系统在测量特定样本时若干个测量值之间
MSA
PTSH
1
课程目标
▪ 了解 MSA的目的和基本概念 ▪ 能够计算并分析 重复性和再现性 ▪ 能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚 ▪ 能够对属性值数据进行测量系统分析 ▪ 能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进
PTSH
2
目录
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
13
测量系统的基本概念
稳定性
10. 稳定性: 测量系统的测量 结果在不同时间上的变差
时间 2
时间 1
PTSH
14
测量系统的基本概念
11. 线性 : 指测量系统在不同测量范围（或量程）时测量
误差呈线性变化
真值 测量值的均值
真值
测量值的均值
偏倚
偏倚
在低量程下测零件
PTSH
在高量程下测零件
15
测量系统的基本概念
Rij Max{X ijk } Min{X ijk }
(2)计算所有零件的极差均值
1 m n
R mn
i 1
Rij
j 1
(3)计算不同操作者的测量均值
X i.. 1
nr
nr
X ijk
j 1 k 1
PTSH
百度文库23
重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法
(4) 计算 X i.. 的极差
X diff Max{X i..} Min{X i..}
(5) 计算ˆ EV 、ˆ AV 和 ˆ MSE
ˆ EV
R
d2
（估计标准差）
ˆ AV
X diff
d
* 2
2
ˆ
2 EV
nr
ˆ MSE
ˆ
2 AV
ˆ
2 EV
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
PTSH
20
重复性和再现性（R&R）分析
忽略零件内的变差(如圆度、锥度、平面度 等)
不仅是量具本身和相关的偏倚、重复性等， 还包括被检查的零件的变差
的吻合程度或波动程度，它包括两个方面：重 复性和再现性 8. 重复性：同一个操作者采用同样的测量仪器对同样的
样品进行测量时的差异程度
PTSH
重复性
12
测量系统的基本概念
9. 再现性 :是不同的测量系统（尤指不同操作者) 在测量 相同样品的同一特征值的差异程度
再现性
系统 B 系统 C
系统 A
PTSH
PTSH
16
测量系统的基本概念
15. R&R% ：测量精度的估计值与过程范围的
比率
R&R%= MSE 100%
2 MSE
2 P
PTSH
17
测量系统的基本概念
以上公式基于以下三 LSL 个假设：
1、测量误差是彼此独 立的
2、测量误差与零件大 小无关
3、测量误差服从正态 分布
PTSH
USL
5.15σMSE
GRR
CP观察 CP观察 CP观察
10% 1.99 1.66 1.32
20% 1.96 1.64 1.30
30% 1.91 1.59 1.27
40% 1.83 1.53 1.22
50% 1.73 1.45 1.15
60% 1.60 1.34 1.06
70% 1.43 1.19 0.95
PTSH
19
目录
1. 测量仪器 : 进行测量的任何工具; 通常是指工厂 的测量工具;包括属性值测量仪器（测量结果为 通过/不通过的仪器）。
2. 测量系统: 测量中的仪器及其操作方式和方法、 其他设备、软件、人员等的总称; 测量的全部过 程。
PTSH
10
测量系统的基本概念
3. 真值：被测对象客观存在的实际值，理论上讲 ， 这个值是客观存在却是不可知的
PTSH
3
测量系统分析的目的
MSA: Measurement System Analysis
▪ 分析测量系统变差 ▪ 评价测量系统的适用性和有效性 ▪ 使测量系统处于受控状态，以确保过程输出
所测得的数据有效可靠
PTSH
4
测量系统分析的作用
▪正确的测量 永远 是质量改进的第一步 ▪正确的测量是作出决策的关键( 不正确的测量系
12. 测量系统能力 :是反映测量系统在对其特定的测量对
象测量时测量值的变异程度，表示测量能力的指标有P/T 比率（精度/公差比率）和R&R%
13. P/T 比率 ：测量系统的精度与公差范围的比率，常用
百分数表示
P / T % 5.15 MSE 100%
USL - LSL
MSE 代表测量误差的标准差
统可能会导致错误的决策) ▪测量系统分析是 QS9000、ISO/TS16949 的必要
内容
PTSH
5
目录
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
PTSH
6
测量系统的基本要素
参照标准
被测对象 （输入）
测量者
环境
测量过程 测量方法
测量仪器 测量结果 （输出）
PTSH
7
影响过程质量的六个基本因素
人员 设备 方法 材料 环境 测量系统
变差总和=产品变差+测量变差
PTSH
8
影响测量结果的因素
• 操作者 • 测量仪器 • 材料 • 测量方法 • 环境
PTSH
9
测量系统的基本概念
以统计稳定为前提
PTSH
21
平均值和极差法
选择5-10个零件用于测量系统分析 选择2-3名评价人 评价人重复测量零件2-3次 以随机顺序测量零件并记录测量结果 确保评价人无法看到数字 评价人不可看到互相的数值
PTSH
22
重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法
步骤：
假设有m个操作者，n个零件，测 r 轮 (1)计算同一操作者测量同一零件不同轮数时的极差Rij
18
对测量能力的要求
如果 P/T% 和 R&R%两者的最大值满足：
• 小于10%, 现行的测量系统可以接受 • 10% 到 30%, 能力处于边界水平. 测量系统能否接受
取决与测量的重要程度. 应努力改善测量系统的能力. • 大于30%, 测量系统能力不足，不宜使用
CP实际
2 1.67 1.33
4. 基准值/参考值：人为规定的代替真值的可接受值
5. 精度误差:：实际观测值的均值与真值之差
真值
测量值 的均值 精度误差
注意: 由于真值不可知， 所以在实践中使用偏倚 代替精度误差
PTSH
11
测量系统的基本概念
6. 偏倚：基准值与其测量值的均值之差 7. 精度：测量系统在测量特定样本时若干个测量值之间
MSA
PTSH
1
课程目标
▪ 了解 MSA的目的和基本概念 ▪ 能够计算并分析 重复性和再现性 ▪ 能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚 ▪ 能够对属性值数据进行测量系统分析 ▪ 能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进
PTSH
2
目录
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
13
测量系统的基本概念
稳定性
10. 稳定性: 测量系统的测量 结果在不同时间上的变差
时间 2
时间 1
PTSH
14
测量系统的基本概念
11. 线性 : 指测量系统在不同测量范围（或量程）时测量
误差呈线性变化
真值 测量值的均值
真值
测量值的均值
偏倚
偏倚
在低量程下测零件
PTSH
在高量程下测零件
15
测量系统的基本概念
Rij Max{X ijk } Min{X ijk }
(2)计算所有零件的极差均值
1 m n
R mn
i 1
Rij
j 1
(3)计算不同操作者的测量均值
X i.. 1
nr
nr
X ijk
j 1 k 1
PTSH
百度文库23
重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法
(4) 计算 X i.. 的极差
X diff Max{X i..} Min{X i..}
(5) 计算ˆ EV 、ˆ AV 和 ˆ MSE
ˆ EV
R
d2
（估计标准差）
ˆ AV
X diff
d
* 2
2
ˆ
2 EV
nr
ˆ MSE
ˆ
2 AV
ˆ
2 EV
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
PTSH
20
重复性和再现性（R&R）分析
忽略零件内的变差(如圆度、锥度、平面度 等)
不仅是量具本身和相关的偏倚、重复性等， 还包括被检查的零件的变差
的吻合程度或波动程度，它包括两个方面：重 复性和再现性 8. 重复性：同一个操作者采用同样的测量仪器对同样的
样品进行测量时的差异程度
PTSH
重复性
12
测量系统的基本概念
9. 再现性 :是不同的测量系统（尤指不同操作者) 在测量 相同样品的同一特征值的差异程度
再现性
系统 B 系统 C
系统 A
PTSH
PTSH
16
测量系统的基本概念
15. R&R% ：测量精度的估计值与过程范围的
比率
R&R%= MSE 100%
2 MSE
2 P
PTSH
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测量系统的基本概念
以上公式基于以下三 LSL 个假设：
1、测量误差是彼此独 立的
2、测量误差与零件大 小无关
3、测量误差服从正态 分布
PTSH
USL
5.15σMSE
GRR
CP观察 CP观察 CP观察
10% 1.99 1.66 1.32
20% 1.96 1.64 1.30
30% 1.91 1.59 1.27
40% 1.83 1.53 1.22
50% 1.73 1.45 1.15
60% 1.60 1.34 1.06
70% 1.43 1.19 0.95
PTSH
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目录
1. 测量仪器 : 进行测量的任何工具; 通常是指工厂 的测量工具;包括属性值测量仪器（测量结果为 通过/不通过的仪器）。
2. 测量系统: 测量中的仪器及其操作方式和方法、 其他设备、软件、人员等的总称; 测量的全部过 程。
PTSH
10
测量系统的基本概念
3. 真值：被测对象客观存在的实际值，理论上讲 ， 这个值是客观存在却是不可知的
PTSH
3
测量系统分析的目的
MSA: Measurement System Analysis
▪ 分析测量系统变差 ▪ 评价测量系统的适用性和有效性 ▪ 使测量系统处于受控状态，以确保过程输出
所测得的数据有效可靠
PTSH
4
测量系统分析的作用
▪正确的测量 永远 是质量改进的第一步 ▪正确的测量是作出决策的关键( 不正确的测量系
12. 测量系统能力 :是反映测量系统在对其特定的测量对
象测量时测量值的变异程度，表示测量能力的指标有P/T 比率（精度/公差比率）和R&R%
13. P/T 比率 ：测量系统的精度与公差范围的比率，常用
百分数表示
P / T % 5.15 MSE 100%
USL - LSL
MSE 代表测量误差的标准差
统可能会导致错误的决策) ▪测量系统分析是 QS9000、ISO/TS16949 的必要
内容
PTSH
5
目录
▪ 测量系统分析的目的和作用 ▪ 测量系统的基本概念 ▪ 重复性和再现性分析 ▪ 测量系统的稳定性、偏倚和线性 ▪ 属性值数据测量系统的分析方法 ▪ 测量系统改进
PTSH
6
测量系统的基本要素
参照标准
被测对象 （输入）
测量者
环境
测量过程 测量方法
测量仪器 测量结果 （输出）
PTSH
7
影响过程质量的六个基本因素
人员 设备 方法 材料 环境 测量系统
变差总和=产品变差+测量变差
PTSH
8
影响测量结果的因素
• 操作者 • 测量仪器 • 材料 • 测量方法 • 环境
PTSH
9
测量系统的基本概念
以统计稳定为前提
PTSH
21
平均值和极差法
选择5-10个零件用于测量系统分析 选择2-3名评价人 评价人重复测量零件2-3次 以随机顺序测量零件并记录测量结果 确保评价人无法看到数字 评价人不可看到互相的数值
PTSH
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重复性和再现性的分析方法：平均值和极差法
步骤：
假设有m个操作者，n个零件，测 r 轮 (1)计算同一操作者测量同一零件不同轮数时的极差Rij