MSA测量系统培训教材资料
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测量系统分析
ISO/TS16949:2002之MSA培训教材
2020年6月11日星期四
1
概要
测量系统分析的意义和目的； 测量系统分析的定义： 测量系统、量具、测量、测量 过程； 测量系统分析的基础知识： 1）、测量系统的统计特性： 偏倚、重复性、再现性、稳定 性、线性、分辨力 2）、理想的测量系统 3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和 准备
2020年6月11日星期四
5
测量的概念
基本术语
测量：赋值(或数)给具体的事物,以表示它们之间在某一特性上
的关系.
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： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、
软件以及操作人员的集合。
2020年6月11日星期四
6
测量系统的概念
所有对正确反映所测量的对象特性有影响的因素都属 于测量系统一部分
方法/程序
时间
人 软件 量具
环境
夹具
2020年6月11日星期四
7
测量 系统
测量系统的组成
人
操作人员
机
量具/测量设备/工装
料
被测的材料/样品/特性
法
操作方法、操作程序
环
工作的环境
2020年6月11日星期四
8
测量系统分析
时间1
2020年6月11日星期四
16
基准值 偏倚
偏倚(Bias)：
偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。
观测平均值
2020年6月11日星期四
17
线性(Linearity)：
线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值
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。
2020年6月11日星期四
13
测量系统的统计特性
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量： Discrimination 分辨力(ability to tell things apart) ; Bias 偏倚; Repeatability 重复性; Reproducibility再现性 ; Linearity 线性 ;
Stability 稳定性 。
2020年6月11日星期四
14
分辨力（率）
定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6σ(标 准偏差)的十分之一。
10
30
T
2020年6月11日星期四
15
稳定性(Stability)：
稳定性 时间2
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。
基准值
基准值
观测平均值
量程
2020年6月11日星期四
18
线性(Linearity)：
观测的平均值
有偏倚 无偏倚
基准值
2020年6月11日星期四
19
重复性（Repeatability)
重复性
重复性是由一个评价人，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。
2020年6月11日星期四
2020年6月11日星期四
如何保证准确性
23
精确性： 重复性 再现性
如何保证精确性
2020年6月11日星期四
24
测量系统的分析
测量系统特性可用下列方式来描述 ： 位置：稳定性、偏倚、线性。 宽度或范围：重复性、再现性。
2020年6月11日星期四
25
位置和宽度
标准值
位置
位置
寬度
寬度
2020年6月11日星期四
因此，要保证测量结果的准确性和可信度。
2020年6月11日星期四
3
测量误差
Y = x +ε
測量值 = 真值(True Value)+測量誤差
戴明說沒有真 值的存在
一致
2020年6月11日星期四
4
测量系统分析的目的
运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差 （测量误差），了解变差的来源。 从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改 进提供信息。 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
2020年6月11日星期四
9
数据变差的来源
一个典型的过程
输入
过程
零件 输出
输入
测量过程 Process
输出
测量到的过程变差
• 测量值 • •
过程实际的 变差
样本间的变 差
测量的变差
测量人自身 量具的变差 测量人之间 人与零件交
的变差
的变差
互作用变差
过程长期的 过程短期的
变差
变差
重复性
校准
稳定性
线性
26
测量系统所应具有的特性：
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； 测量系统的变异必须比制造过程的变异小； 变异应小于公差带；
变差
变差
月复一月，土 即使一个藤上
豆在发生着变 的土豆的重量
异
也是不一样的
wenku.baidu.com
2020年6月11日星期四
重复性
校准
稳定性
线性
同一个人用 称对公称的差 随着岁月流逝， 称一斤准，称
同一个秤对 异
秤还称得准吗？ 五斤准吗？
同一个土豆
称重的差异
11
计量型数据测量系统的分析
2020年6月11日星期四
12
理想的测量系统
计量型测量系统的分析方法 1）偏倚 2）稳定性 3）线性 4）重复性和再现性（R&R
） 计数型测量系统的分析方法
1）小样法 2）大样法
2020年6月11日星期四
2
人 测机 量法 的环 测重量要性
合格
原料
PROCESS
测量 结果
测量
不合格
测量的重要性:
如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合 格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到 真正的产品或过程特性。
20
再现(Reproducibility)：
操作者C
再现性是由不同的评价人，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。
操作者A
操作者B
再現性
2020年6月11日星期四
21
一个好的测量系统的特性
测量正确的特性 准确性 精确性
2020年6月11日星期四
22
准确性： 偏倚 稳定性 线性
2020年6月11日星期四
10
数据变差的来源
称菜的过程
测量到的过程变差
没有两个土豆 过程实际的 的重量是一样 变差
的
不同的人用 同一个秤对 同一个土豆 称重的差异
测量的变差
为什么卖家 和买家秤的 结果会不同？
样本间的变 差
测量人自身 量具的变差 测量人之间 人与零件交
的变差
的变差
互作用变差
过程长期的 过程短期的
ISO/TS16949:2002之MSA培训教材
2020年6月11日星期四
1
概要
测量系统分析的意义和目的； 测量系统分析的定义： 测量系统、量具、测量、测量 过程； 测量系统分析的基础知识： 1）、测量系统的统计特性： 偏倚、重复性、再现性、稳定 性、线性、分辨力 2）、理想的测量系统 3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和 准备
2020年6月11日星期四
5
测量的概念
基本术语
测量：赋值(或数)给具体的事物,以表示它们之间在某一特性上
的关系.
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： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、
软件以及操作人员的集合。
2020年6月11日星期四
6
测量系统的概念
所有对正确反映所测量的对象特性有影响的因素都属 于测量系统一部分
方法/程序
时间
人 软件 量具
环境
夹具
2020年6月11日星期四
7
测量 系统
测量系统的组成
人
操作人员
机
量具/测量设备/工装
料
被测的材料/样品/特性
法
操作方法、操作程序
环
工作的环境
2020年6月11日星期四
8
测量系统分析
时间1
2020年6月11日星期四
16
基准值 偏倚
偏倚(Bias)：
偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。
观测平均值
2020年6月11日星期四
17
线性(Linearity)：
线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值
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。
2020年6月11日星期四
13
测量系统的统计特性
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量： Discrimination 分辨力(ability to tell things apart) ; Bias 偏倚; Repeatability 重复性; Reproducibility再现性 ; Linearity 线性 ;
Stability 稳定性 。
2020年6月11日星期四
14
分辨力（率）
定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6σ(标 准偏差)的十分之一。
10
30
T
2020年6月11日星期四
15
稳定性(Stability)：
稳定性 时间2
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。
基准值
基准值
观测平均值
量程
2020年6月11日星期四
18
线性(Linearity)：
观测的平均值
有偏倚 无偏倚
基准值
2020年6月11日星期四
19
重复性（Repeatability)
重复性
重复性是由一个评价人，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。
2020年6月11日星期四
2020年6月11日星期四
如何保证准确性
23
精确性： 重复性 再现性
如何保证精确性
2020年6月11日星期四
24
测量系统的分析
测量系统特性可用下列方式来描述 ： 位置：稳定性、偏倚、线性。 宽度或范围：重复性、再现性。
2020年6月11日星期四
25
位置和宽度
标准值
位置
位置
寬度
寬度
2020年6月11日星期四
因此，要保证测量结果的准确性和可信度。
2020年6月11日星期四
3
测量误差
Y = x +ε
測量值 = 真值(True Value)+測量誤差
戴明說沒有真 值的存在
一致
2020年6月11日星期四
4
测量系统分析的目的
运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差 （测量误差），了解变差的来源。 从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改 进提供信息。 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
2020年6月11日星期四
9
数据变差的来源
一个典型的过程
输入
过程
零件 输出
输入
测量过程 Process
输出
测量到的过程变差
• 测量值 • •
过程实际的 变差
样本间的变 差
测量的变差
测量人自身 量具的变差 测量人之间 人与零件交
的变差
的变差
互作用变差
过程长期的 过程短期的
变差
变差
重复性
校准
稳定性
线性
26
测量系统所应具有的特性：
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； 测量系统的变异必须比制造过程的变异小； 变异应小于公差带；
变差
变差
月复一月，土 即使一个藤上
豆在发生着变 的土豆的重量
异
也是不一样的
wenku.baidu.com
2020年6月11日星期四
重复性
校准
稳定性
线性
同一个人用 称对公称的差 随着岁月流逝， 称一斤准，称
同一个秤对 异
秤还称得准吗？ 五斤准吗？
同一个土豆
称重的差异
11
计量型数据测量系统的分析
2020年6月11日星期四
12
理想的测量系统
计量型测量系统的分析方法 1）偏倚 2）稳定性 3）线性 4）重复性和再现性（R&R
） 计数型测量系统的分析方法
1）小样法 2）大样法
2020年6月11日星期四
2
人 测机 量法 的环 测重量要性
合格
原料
PROCESS
测量 结果
测量
不合格
测量的重要性:
如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合 格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到 真正的产品或过程特性。
20
再现(Reproducibility)：
操作者C
再现性是由不同的评价人，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。
操作者A
操作者B
再現性
2020年6月11日星期四
21
一个好的测量系统的特性
测量正确的特性 准确性 精确性
2020年6月11日星期四
22
准确性： 偏倚 稳定性 线性
2020年6月11日星期四
10
数据变差的来源
称菜的过程
测量到的过程变差
没有两个土豆 过程实际的 的重量是一样 变差
的
不同的人用 同一个秤对 同一个土豆 称重的差异
测量的变差
为什么卖家 和买家秤的 结果会不同？
样本间的变 差
测量人自身 量具的变差 测量人之间 人与零件交
的变差
的变差
互作用变差
过程长期的 过程短期的