msa讲义.pdf
MSA讲义
§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讲义
•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讲义
五大手册系列讲义之一--------M S A编写者：课题名称：测量系统分析（MEASUREMENT SYSTEM ANALYSIS）授课目的：在已有的MSA知识基础上，加深对其的理解，以便于企业相关人员对MSA运用的时机有更进一步的认识。
授课日期：年月日讲师：讲义正文：1测量系统分析的基础知识1．1测量系统的概念：在测量过程中，有五个方面会产生测量误差：人、机、料、法、环；而构成测量误差的五个方面就被称为“测量系统”；（举例说明）1．2测量系统分析目的：1）确信测量系统处于统计控制中，处于受控状态；2）确信测量系统的变异必须小于制造过程的变异。
制造过程以测量系统为其组织基础之一；3）确信产生的变异应小于公差带，（当然了！）；即：分析测量系统在工作时产生的测量误差与测量任务之间的差异是否在可以接受的范围内；注意：测量仪器的精度应高于过程变异和公差带两者之中精度较高者，一般来讲，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者的十分之一。
1．3注：12、MSA统（做1．4测量系统可能发生的变化：构成测量系统的五个方面任一方面发生了变化，称为测量系统发生了变化。
1．5测量系统分析常分为两个阶段：第一阶段：明白测量过程并确定测量系统是否能满足我们的需要；这类试验在组织实际使用该测量系统之前进行，试验可能包括几个不同水平的环境因素，表明受影响的程度；第二阶段：验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性；通常：我们只做第二阶段即可。
2、测量系统的分类：2．1测量系统可分为计量型测量系统和计数型测量系统两大类2．1．1计量型测量系统：量具/检具测量的结果是可以量化的，测量任务也是确切的量化数值（举例说明：10±0.5等）。
分析方法常见有: 偏倚法、线性法、稳定性法、重复性和再现性分析法。
2．1．2计数型测量系统：量具/检具测量的结论是不须用量化的数据来表示的（举例说明:NG/G, 好/不好等）。
MSA培训(完整版)
间差异构成再现性，只有当测量高度自动化，
人
操作仅需按一下开关，这项变差为零。
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C
2024/8/12
操作者A
操作者B
例题
❖ 现有硬度为5.0（真实值）的材料. ❖ 方法1得到的测量值是 :
3.8, 4.4, 4.2, 4.0 ❖ 方法2得到的测量值是 :
是指测量装置能够测量到最小可检出的单位。 ※测量刻度应为产品规格或过程波动的十分之一。
差的分辨率
1
2
3
4
5
好的分辨率
2024/8/12
1
2
3
4
5
测量仪器分辨率
（测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%）
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。 看看下面的部件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。
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
2024/8/12
3.真实值
某一物品理论上的真实值或参考值。
4.偏倚（Bias)
测量值平均和真实值的差异。
仪器 1 偏倚
真实值
仪器 2 偏倚
仪器 1
2024/8/12
平均值
仪器 2 平均值
测量数据五种类型
偏倚
被测量的产品的特性值、过程参数等。它们 的变化会影响偏倚。这个变差是我们最关注 的，测量系统对它们越敏感越好。
2024/8/12
计算偏倚举例
某标准件，已知值为25.4mm，某机械检查工用精度为 0.025mm的游标卡尺测量10次，测量结果如下：
MSA培训教材讲义
价人B重复测量第一个零件并记录读数于第7行，让评价人 C重复测量第一个零件并记录读数于第12行，如果试验需 要进行3次，重复这个循环将数据记录在第3、8、13行。
7）如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让 评价人A测量所有的10个零件输入数据于第1行，然后评价 人A以不同的顺序测量，记录结果于第2、3行，让评价人 B、C同样做。
MSA培训教材讲义
测量系统分析－实施方法（计量值）
从图中可分析：测量系统有足够的解析度来测量样本零件所代 表的过程变差。没有明显的评价人-评价人之间的差别。
MSA培训教材讲义
测量系统分析－实施方法（计量值）
极差图：极差控制图用于确定过程是否受控。
➢ 如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同的。 ➢ 如果某个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同。 ➢ 如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏
量具：任何用来获得测量结果的装置；包括通过/不 通过装置。
测量系统：是用来对被测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、环境和假设的集合；用来获得 测量结果的整个过程。
MSA培训教材讲义
测量系统基本概念－基本统计特性
测量数据的基本术语:
分辨力 、参考值、真值
位置变差：
➢ 定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有 效性，即将“合格”判断成合格，将“不合格” 判断成不合格的程度。
MSA培训教材讲义
测量系统分析－实施方法（计数值）
小样法分析：
➢ 选取二十个零件来进行，其中应有一些零件稍许 高或低于规范限值。
➢ 选取二位评价人员以一种能防止评价人偏倚的方 式两次测量所有零件。