MSA第三版详细解释
（线性）
▪ 评价测量系统的试验： ▪ 确定该测量系统是否具有满足要求的统计特性； ▪ 发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响； ▪ 验证统计特性持续满足要求（R&R）。
测量系统分析 Measurement System Analysis
（第三版）
EDITOR:STEVEN XU
目录
▪ （一）简介； ▪ （二）发展史； ▪ （三）详细解释.
课程前言
▪ MSA的理论完全属于统计学的范畴； ▪ 手册已将纯粹的理论与实际很好的联系了起来； ▪ 本手册并不覆盖测量系统所有可能出现的情况，
▪ 确定方法： ▪ ①采用极差图； ▪ ②如果极差图受控，则仪器变差及测量过程在研究期间是一致的； ▪ ③重复性标准偏差或仪器变差距(σe)的估计为R／d2*； ▪ ④仪器变差或重复性将为5.15R／d2* 或4.65 R； ▪ 注（假定为两次重复测量，评价人数乘以零件数量大于15） ▪ ⑤此时代表正态分布测量结果的99％.
▪ 程序文件要求： ▪ 选择待测项目和环境规范； ▪ 规定收集、记录、分析数据的详细说明； ▪ 关键术语和概念可操作的定义、相关标准说明、明确
授权。 ▪ 包括：a. 评定，b. 评定机构的职责，c. 对评定结果的处
理方式及责任
▪ 第二章 分析 / 评定测量系统的方法
▪ 测量系统变差的类型：
▪偏 倚 ▪重复性 ▪再现性 ▪稳定性 ▪线 性
▪ 测量系统对其统计特性的基本要求： ▪ 测量系统必须处于统计控制中； ▪ 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； ▪ 测量精度应高于过程变异和公差带两者中精度较高者 （十分之一）； ▪ 测量系统统计特性随被测项目的改变而变化时，其最大的变差应
小于过程变差和公差带中的较小者。
雪佛莱的《测量系统分析》一书（手册）；
▪ 以后手册增加了内容：奥兹莫比尔（OLD SMOBILE是 GM公司的子公司，生产Cadillac 凯迪拉克汽车）的 Shery Hansen、Ray Benner编写了ANOVA法和关于置 信区间的内容；
▪ 八十年代，雪佛莱的Lary Marruffo、John Lazur修改了 雪佛莱手册，提出和方差（ANOVA）.
▪ 适用范围： ▪ 用于对每一零件能重复读数的测量系统。
▪ 测量和测量过程： ▪ 赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系； ▪ 赋值的过程定义为： 测量过程 ▪ 赋予的值定义为：测量值 ▪ 测量过程看成一个制造过程，它产生数字（数据）作为
输出。
▪ 量 具： ▪ 任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指在车间的
▪ 偏倚原因： ▪ 基准的误差； ▪ 磨损的零件； ▪ 制造的仪器尺寸不对； ▪ 仪器测量非代表性的特性； ▪ 仪器没有正确校准； ▪ 评价人员使用仪器不正确。
▪ 重复性： ▪ 定义： ▪ 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。 ▪ 测量过程的重复性意味着测量系统自身的变异是一致的。
99%
R&R=5.15σm
▪ 测量系统质量特性：
▪ 测量成本； ▪ 测量的容易程度； ▪ 最重要的是测量系统的统计特性。
▪ 常用统计特性：
▪ 重复性（针对同一人，反映量具本身情况） ▪ 再现性（针对不同人，反映测量方法情况） ▪ 稳定性 ▪ 线性（针对不同尺寸的研究）
▪ 注：对不同的测量系统可能需要有不同的统计特性（相对于顾客的要求）。
有些问题并没有考虑到； ▪ 应此，在遇到问题时应及时与顾客的SQA部门或
采购部门取得联系，他们会对问题的解决提供必 要的帮助.
仪器检验如过时，立即召回不可迟。
▪ 大家应树立学好MSA的信心和决心，从思想上确 立“MSA没有什么了不起！”的观念.
MSA就是纸 老虎！
（一）MSA简介
▪ 本手册是在美国质量协会(ASQ)汽车部和汽车工 业行动集团(AIAG)主持下，由戴姆勒克莱斯勒、 通用、福特汽车公司供方质量要求特别工作组认 可的测量系统分析(MSA)工作组 编写；
▪ GM统计评审委员会进行了最新的修改，增加了零件内 变差的标识和鉴定概念，并对统计稳定性做了更全面的 描述
（三）MSA详细解释
▪ 第一章 通用测量系统指南 ▪ MSA目的： ▪ 选择各种方法来评定测量系统的质量。
▪ 被检产品特性
▪
(输 入)
▪
▪ ▪
检验／测量
(赋值过程)
数据／测量结果
(输 出)
受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件 活动：测量、分析、校正
▪ 现在使用的是2002年3月颁布的MSA手册第三版， 是QS-9000的补充参考文件；
▪ 它是一门品质管理的技术，并不仅限于汽车供应 链使用.
（二）MSA发展史
▪ MSA的技术部分由雪佛莱（CHEVROLET属于 GM汽车公司的一个分部）产品质量保证部Kazen Mirkhani起草；
▪ 通用电器（General Electric）的R.W.Traver在
1962年的ASQC会刊中发表论文，阐述关于计量 型量具的研究结果，由Jim Mccaslin校对；
▪ 雪佛莱的Jim Mccaslin、Gregory Gruska、Tom Bruzell在1976年ASQC会刊中把上述概念扩展到
计数型量具研究和量具性能曲线中；
▪ 上述技术由Bill Wiechec在1978年6月进行总结，出版了
GRR(R&R)
老大：MSA 我搞定了！
▪ 偏 倚：
▪ 定义： 是测量结果的观测平均值与基准值的差值,又称为“准确 度”。
▪ 注：基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取 平均值。
偏倚
基准值
观测的平均值
▪ 确定方法： ▪ 在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量； ▪ 让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次； ▪ 计算读数的平均值。
装置；包括用来测量合格／不合格的装置。
▪ 测量系统： ▪ 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、
以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。
▪ 测量变差： ▪ 多次测量结果变异程度；
▪ 常用σm表示；
▪ 也可用测量过程变差R&R表示(GRR)。
▪ 注：
测量过程（数据）服从正态分布； R&R=5.15σm
数型MSA方法介绍
数型MSA方法介绍(第三版)Part I: 总则1. 概述评价人在重复检测合格与不合格零件时的有效性或能力。
评价人拒收合格零件或接受不合格零件的风险有多大。
当评估再现性时，可以比较不同评价人的有效性。
2.概念A. 有效性（E）准确检测合格与不合格零件的能力它介于0到1之间，1是最完美的。
计算公式如下：E＝正确识别的零件数/正确数量的总机会数正确数量的总机会数＝零件数和每个零件被测次数的乘积。
例如：10个零件各测3次，则正确数量的总机会数将为3x10＝30B. 漏报概率（Probability of a Miss）Pmiss指接收不合格零件的机会——非常严重的错误。
计算公式：Pmiss＝漏报数量/不合格零件机会总数不合格零件机会总数＝研究中所用的不合格零件与每个零件被测次数的乘积。
例如：5个不合格零件各测3次，则不合格零件机会总数将为3x5＝15C.误报概率Pfa （Probability of a false alarm）指拒收合格零件的机会——造成不必要的返工和重检若Pfa过大，大量的成本将浪费于返工和重检。
Pfa＝误报数量/合格零件机会总数合格零件机会总数＝所用的合格零件与每个零件被测次数的乘积。
例如：6个合格零件各测3次，则合格零件机会总数将为3x 6＝18D. 偏倚是Pmiss和Pfa的函数B >= 0B＝Pfa/PmissB<1 偏倚倾向于接受零件(Pfa < Pmiss)B＝1 无偏倚(Pfa = Pmiss)B>1 偏倚倾向于拒收零件(Pfa > Pmiss)3.具体收集数据的方法从过程中抽取50个零件样本，以获得覆盖过程范围的零件。
真值已知3名评价人，每人对每个零件测3次接受(合格) ——1 拒绝(不合格) —— 0经验:特别选择—并非随机选择能判别合格或不合格的零件。
所选零件数参见下表：——选1/3合格，1/3不合格，1/3边缘产品（marginal）边缘产品：又可细分为，合格边缘和不合格边缘产品。
msa第三版 测量系统分析
MSA第三版测量系统分析简介测量系统分析（Measurement System Analysis，简称MSA）是一种常用的质量管理工具，用于评估和改进测量过程的准确性、可靠性和稳定性。
MSA被广泛应用于制造业和服务业的质量控制和改善活动中。
本文档将介绍MSA第三版的相关内容，包括定义、目的和方法。
定义测量系统分析（MSA）是指对用于测量和检测产品或过程特性的测量系统进行评估和改进的过程。
它旨在衡量测量系统的准确度、可靠性和稳定性，以确定是否需要进行校准、调整或修复。
测量系统包括硬件（例如仪器、设备和工具）和软件（例如计算机程序和数据处理系统）。
目的测量系统是生产和控制流程中至关重要的一部分。
如果测量系统本身存在问题，将无法准确评估和改善产品或过程的性能。
因此，MSA 的主要目的是评估和改进测量系统的可靠性和稳定性，确保其提供准确和一致的测量结果。
通过进行MSA分析，可以得到关于测量系统变异性的量化评估，以便制定合适的改进措施。
方法1. MSA概述MSA第三版在前两版的基础上进行了进一步的改进和完善。
它提供了一种更全面和统一的方法，用于评估和改进各种类型的测量系统，包括连续型测量、计数型测量和属性型测量。
MSA第三版还引入了新的概念和指南，使其更适用于现代化的生产过程。
2. MSA方法步骤MSA第三版方法包括以下步骤：（1）确定测量对象首先需要明确需要评估的测量对象，即产品或过程的性能特性。
（2）选择测量系统根据测量对象的特性和要求，选择适当的测量系统。
测量系统可以是一个仪器、设备或工具，也可以是一个软件或数据处理系统。
（3）评估测量系统的准确度使用不同的方法，如重复性和再现性分析、测量偏差分析和测量方差分析，来评估测量系统的准确度。
（4）评估测量系统的可靠性通过比较不同测量系统的测量结果，评估测量系统的可靠性。
常用的方法包括相关性分析、可靠性指标计算和误差检测。
（5）改进测量系统根据评估结果，制定和实施改进措施，以提高测量系统的准确性和可靠性。
测量系统分析(MSA)—培训教材(第三版)
二、与测量系统有关的术语和定义
1、测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定特 性的关系。这个定义有C.Eisenhart（1963）首次提出。赋值过程定 义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。
2、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（如：塞规、通/止规等）。
4、测量系统误差：由于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生 的合成变差。
5、校准：在规定条件下，建立测量装置和己知基准值和不确定度的可溯 源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测 量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。
6、核准周期：两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量 装置的校准参数被认定为有效的。
11、编制监视和测量装置的测量系统分析（MSA）计划 质量部根据控制计划和/或顾客要求制定监视和测量 装置的“测量系统分析计划”，并确定在控制计划 和/或顾客要求中所用到的监视和测量装置需进行测 量系统分析的方法、内容、预计完成时间、负责部 门/人员、分析频率、进度要求等，经管理者代表核 准后由质量部和相关部门执行。 ■ 进行测量系统分析（MSA）的工作/和管理人员必 须接受公司内部或外部的相关测量系统分析课程 培训/训练，并经考试合格或获得相关证书，方 可进行测量系统分析（MSA）工作。
使用和范围，以及基于时间的变差源，如磨损及环境因素(温度，湿度 等)。 14、检查标准：一个非常类似设计测量过程的测量人工制品，不过它本身比被 评价的测量过程更稳定。
参考标准
传递标准
测
量
校准标准
及
试
验
设
传递标准
备
工作标准
检查标准
MSA第三版讲义
应注意的问题
2) 在设备读数中，测量值应记录到仪器分辨 率的实际限度。机械装置必须读取和记录到最 小的刻度单位。对于电子读数测量计划必须为 记录所显示的最右有效数位建立一个通用的原 则。
3) 研究工作应由了解进行可靠研究的重要性
的人员进行管理和观察。
Top Consulting
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。
Top Consulting
术语介绍
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。 测量和试验设备（M＆TE） 完成一次测量所必需的所有测量仪器， 测量标准，基准材料以及辅助设备。
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术语介绍
稳定性（或漂移） 是测量系统在某一 阶段时间内，测量 同一基准或零件的 单一特性时获得的 测量总变差。换句 话说，稳定性是偏 倚随时间的变化。
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术语介绍
线性 在设备的预期操作（测量）范围内偏倚的 不同被称为线性。线性可以被认为是关于偏倚 大小的变化。 线性的总结 √整个正常操作范围的偏倚改变 √整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相 互关系 √测量系统的系统误差分量
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术语介绍
分辨力（续） 如果该分辨力不能探测过程变差，其用 于分析过程是不可接受的；并且如果它 不能探测特殊原因的变差，则其不能用 于控制。 分辨力不足的情况可能会在控制图中表 现出来，参见图表
MSA-第3版
11
14、偏倚（ Bias）:
基准值 偏倚
观测平均值
偏倚： ——是测量结果的观测平均值
与基准值的差值。 ——由一个评价人，用一种测量
仪器（量具），多次测量同 一个零件（产品）的同一特 性时获得的观测平均值与基 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。
9
11、校准
在规定的条件下，建立测量装置和已知基准值和不确定度 的可溯源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通 过调整被比较测量装置的准确度差异而进行的探测、相关 性、报告或消除的步骤。
12、校准周期
两次校准间的规定时间总量或一组条件，在此期间，测量 装置的校准参数被认定为有效的。
10
13、数据
测量系统分析
Measurement System Analysis (MSA)
TS培训师：刘立场
1
课程内容
基础术语 测量系统分析概述 测量系统的分析
测量系统的分辨力 测量系统的稳定性 测量系统的偏倚 测量系统的重复性和再
现性 测量系统的线性
测量系统分析的实施 极差法 均值极差法 假设检验分析法 信号探测法 解析法
17
22、零件变差
与测量系统分析有关，对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。
23、容差（公差）
为了维持配合、形式和功能，与标准值或公称值相比允许 的偏差。
18
24、基准值
被承认的一个被测体的数值，作为一致同意的用于进行比 较的基准或标准样本。
MSA第三版中KAPPA分析法精讲
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总计 7 33.0 92 66.0 99 99.0 50 50.0 100 100.0 150 150.0
A
1
总计
观测值 期望值 观测值 期望值 观测值 期望值
假设检验分析—交叉表方法
计算Kappa值 Kappa=（P0-Pe)/(n-Pe) 其中P0=对角线单元中观测值的总和； Pe=对角线单元中期望值的总和。 A与B的Kappa值 P0=44+97=141 Pe=15.7+68.7=84.4 Kappa=(141-84.4)/(150-84.4)=0.86
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风险分析法
数据收集 随机从过程中抽取50个零件样本，以获得覆盖过 程范围的零件。使用3名评价人，每位评价人 对每个零件评价3次，将评价结果记录在“计 数型研究数据表”中。1代表接受，0代表不接 受。参见附表。 评价的组织人员通过使用实验室设备等获得每个 零件的基准值，表中的“-”、“+”、“×”代 表零件处于I区、III区和II区。
50 39
系统有效得分与计数
50 39
64%
78%
64%
78%
89%
89%
结论：1 评价人自己在所有试验上都一致 2 评价人在所有试验上都与基准一致 3 所有评价人自己保持一致，两两间一致 4 所有评价人自己和两两间一致且与基准一致
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A与B的交叉表
0 44 15.7 3 31.3 47 47.0
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msa第三版测量系统分析
MSA第三版测量系统分析1. 引言测量系统分析〔Measurement System Analysis, MSA〕是一种用于评估和改良测量系统〔包括设备、人员和过程〕准确性和可靠性的方法。
它是质量管理的重要组成局部，用于确保测量数据可信并符合质量要求。
本文将介绍MSA第三版的测量系统分析方法和工具，包括测量系统的评估、误差分析和改良措施等内容。
2. MSA第三版概述MSA第三版是根据实践和经验教训进行了更新和改良的最新版本。
它提供了一套全面的方法和工具，用于评估和改善测量系统的能力。
在MSA第三版中，测量系统被定义为一个用于测量、检查或观察的设备、软件、人员和过程的组合。
它涵盖了测量仪器的准确性、稳定性、线性性、重复性等方面。
第三版还引入了测量系统能力指数〔Measurement System Capability, MSC〕，用于评估测量系统是否满足质量控制要求。
3. MSA第三版的主要内容3.1 测量系统评估测量系统评估是MSA的第一步，它用于确定测量系统的准确性和可靠性。
在评估过程中，可以使用不同的工具和方法，例如测量重复性与再现性分析、测量偏差分析和测量不确定度评估等。
3.2 测量误差分析测量误差分析是MSA的核心内容，通过分析测量系统的误差来源，可以确定造成测量偏差的主要原因。
常用的方法包括误差树分析、回归分析和变异分析等。
3.3 测量系统改良测量系统改良是MSA的最后一步，目的是减少测量误差并提高测量系统的准确性和稳定性。
改良方法可以包括校准和维护测量设备、培训和指导测量人员以及优化测量过程等。
3.4 测量系统能力评估测量系统能力评估是MSA第三版引入的重要概念。
它用于评估测量系统是否能够满足质量控制要求。
常用的指标包括测量系统的制程能力指数〔Process Capability Index, Cp〕和制程能力指数偏差〔Process Capability Index Deviation, Cpk〕等。
测量系统分析---MSA
所有的测量系统应具备的特性 对于产品控制，测量系统的变差 性应小于技术规范限值和/或允 许公差
38
对于过程控制，测量系统的变差 性应该显示有效的分辨率并且要 小于制造过程的变差 根据6 过程变差评价测量系统
39
当被测项目变化时,测量系统的 统计特性可能也会变化,那么测 量系统的最大的变差必须小于过 程变差或技术规范中的较小者
21
受控:当一个过程显示出本身所固有、 可预见的变差时.没有造成变差的特 殊原因 失控:各种特殊原因对变差的影响均 未消除的过程状态
22
二、 测量过程
23
变差对测量数据的影响
变差是客观存在 影响变差的原因有两个---普通原因 和特殊原因
24
一组数据的变差大多是由于测量系 统和它的环境之间的交互作用造成 的 变差大的测量系统可能会掩盖制造 过程中的变差
16
术语：不同标准之间的关系
17
术语
基准值：人为规定的可接受值/需要一个 可操作的定义/作为真值的替代。 真值：物品的实际值/是未知的和不可知 的 可操作：是可以交流的，对于卖主和买 主应用时具有同样的意义，对于昨天、 今天和明天具有同样的意义，产生同样 的结果
18
术语
分辨力、可读性、分辨率：是仪器 可以探测到并如实显示的参考值的 变化量。 是最小的读数单位，如果仪器刻度 “粗”，那么可以使用它的半刻度。 是由设计决定的固有特性。 1：10经验法则。
测量过程是一个制造过程,它的输出 是所产生的测量数据. 测量过程是赋值的过程.
7
测量数据的质量
基准值:一个被认同的作为比较参考 的值. 基准值对于理解我们的测量值的 “真实性”是十分重要的.一个零件 的基准值可能是实验室条件下确定 的或是使用更为精确的量具建立起 来的一个真的测量值.
MSA(第三版详细解释)
▪ 测量系统标准差： σm= √ (σe2 +σ0 2)
▪ 零件之间标准偏差的确定： ▪ 可由测量系统研究的数据或由独立的过程能力研究决定
▪ ①确定每一零件平均值； ▪ ②找出样品平均值极差(RP)； ▪ ③零件间标准偏差(σP)估计为RP／d2*； ▪ ④零件间变差PV为5.15RP／d2* 或3.65 RP；
装置；包括用来测量合格／不合格的装置。
▪ 测量系统： ▪ 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件、
以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。
▪ 测量变差： ▪ 多次测量结果变异程度；
▪ 常用σm表示；
▪ 也可用测量过程变差R&R表示(GRR)。
▪ 注：
测量过程（数据）服从正态分布； R&R=5.15σm
▪ PV=5.15σp
TV=5.15σT
▪ 线 性：
▪ 定义： ▪ 是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。基准值 偏移较少来自基准值偏移较大
有偏移 观测的平均值
观测的平均值
观测的平均值
无偏移
注： ①在量程范围内，偏倚不是基准值的线性函数。 ②不具备线性的测量系统不是合格的，需要校正。
基准值
▪ 确定方法： ▪ ①在测量仪器的工作范围内选择一些零件； ▪ ②被选零件的偏倚由基准值与测量观察平均值之间的差
雪佛莱的《测量系统分析》一书（手册）；
▪ 以后手册增加了内容：奥兹莫比尔（OLD SMOBILE是 GM公司的子公司，生产Cadillac 凯迪拉克汽车）的 Shery Hansen、Ray Benner编写了ANOVA法和关于置 信区间的内容；
测量系统分析（MSA）”第三版”
测量系统分析（MSA）”第三版”四\测量系统分析(MSA)”第三版”(一)手册概貌1．MSA含义MSA是英文名称Measurement Systems Anelysis 的缩写，中译名为测量系统分析。
有时为了简略，常用MSA来代之。
2．本手册性质和目的本手册性质属指南性的，故对测量系统所述及的术语和评定测量系统质量的方法均作了介绍，特别是适用于工业界的评定测量系统质量多种方法作了详情介绍。
其目的为评定测量系统(主要是关注对每个零件能重复读数的)质量提供指南，是为工业界正确使用测量系统提供方法。
3．本手册的版本说明▲本手册是由北美三大汽车公司联合编写而成，原是供执行QS9000质量标准的供货商使用，现应用围已扩展到执行ISO/TS16949技术规的供应商也可使用。
▲当然其容也随着时间的推演而不断扩充，因此其版本也不断更新，现已从1990年10月第一版经过1995年2月的第二版演变为2002年3月第三版。
▲随着版本的变换，对使用者的知识要求和使用工具也有变化。
初版时很明确说明“本手册是应用了统计学方法来阐述测量系统的分析，但非统计学领域的人同样可以使用。
”但第三版对测量系统分析方法的叙述，使不具备一些统计学方法的基本知识者很难理解，同时强调了计算机软件的使用。
4．本手册的主要容：1）详情的术语解释2）强调了测量系统变异性对决策（产品、过程、新过程接受、过程设定/控制）的影响3）提出了对测量过程要进行策划和量具来源选择的流程4）明确提出了测量系统分析方法的分类：▲简单测量系统分析方法▲复杂测量系统分析方法▲其它测量系统分析方法5．为了便于使用，对简单测量系统分析的多种方法作了详细介绍。
（二）测量系统分析的起因1．由测量系统对被测特性赋值而得到的测量数据，过去一直用于产品控制，近来已用于过程控制，用来确定二个或多个变量之间是否存在重要关系的研究。
随着应用围的扩大和次数的增加，发现从同一测量系统获得的测量数据，其使用围不能无限扩大，也就是说，不同的使用围对提供测量数据的测量系统的质量有一定要求。