讲义MSA
MSA讲义(GRR)
稳定性分析
1）取一个样本并建立相对于可溯源标准的基准值。如果 该样品不可获得，选择一个落在生产测量范围中间的生 产零件 ，指定其为稳定性分析的标准样本。具备预期 测量的最低值，最高值和间位置的标准样本是较理想的。 建议对每个标准样本分别做测量与控制图。 2）定期(天,周)测量标准样本3~5次，样本容量和频率应该 基于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、 要求的修理，测量系统的使用频率，作业条件的好坏。 应在不同的时间读数以代表测量系统的实际使用情况， 以说明在一天中预热、周围环境和其他因素发生的变化。 3）将数据按时间顺序画在Xbar&R或Xbar&S控制图上。
i 1 10
值VT为0.8mm,零件之制程变异为0.70mm. 则Bias=VA-VT=0.75-0.80=－0.05 %Bias=100( Bias /制程变异） =100（0.05/0.70)=7.1%（标准是5%以下）
线性分析
MSA我的讲义
4
三、测量、量具和测量系统的定义
测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示他们之间关于
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。
结果判定:
1)X图中失控表明测量系统不再正确的测量----偏倚已经改变. 2)R图中的失控状态表明不稳定的重复性----重复性已改变. 3)如果测量过程是稳定的,数据可以用于确定测量系统的偏倚. 4)测量过程的标准偏差可以用作测量系统重复性的近似值. 这可以与生产
过程的标准偏差进行比较以决定测量系统的重复性是否适于应用.
量系统最大的变差应小于过程变差和公差带两者中的较小者。
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分 辨 力 (Discrimination)
分辨力： (1) 量规仪器上的最小刻度值，也称分辨率 。 (2) 通用的比例规则：1/10比例法则。
分辨力不足
分辨力良好
10
分 辨 力 (Discrimination)
不适当的分辨力，导致过度的去尾忽略
充分的 数据
可定操义作的设－－计夹位确紧置认 －测量点
弹性特性
－测量传感器
坚固性 偏移
接触几何 变形影响
稳定性
敏感性 一致性
线性
重复性
均一性 测
维护 再现性 变异性
校准 预防性维护
量 系 统
标准
几何的兼容性
阳光 人工的
照明
空气污染
身体的 教育 限制
变
经验
异
培训
空气流
热膨胀 稳定－ 系统部件
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
Tቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6σ
所以(Cp) 观 = (Cp) 实 + (Cp) 测
23
-2
1.2.6 对过程决策的影响
CP观
10%GRR 30%GRR 50%GRR
70%GRR
90%GRR
例如:CP观1.33 CP实1.79 CP测2.0 1 1.33 2 ＝ 0.564
=
CP实
1 1.792 ＝ 0.3125
+
1 2.02 0.25 ＝
8
1.1.7 基本设备
• •
• •
分辨力(解析度):即最小可读单位,是由设计所确定的固 有特征(刻度单位),10:1法则 有效分辨力: 测量系统对过程变差的敏感度 可以测量有用输出信号的最小输入 描述为测量单元 参考值:常被用来替代真值使用的一个可接受的值 真值:某一物品的真实数值,但不可知且无法知道
建立公差
设计变差 -夹持 -测量点 维护 -位置 -探测头
稳定性 线性
热扩散系数 弹性特性
标准 空气 几何的相容性 流通 阳光 人员 光线 热的 人工的 系数
零件 平等化系统构 成要素 温度 周期 标准与环境 的关系
身体 的
空气污染 振动 照明 压力 人机工程 限 制
·
再现性
教育 培训 经验
测量系 统变差
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1.2.3 基本统计特性
具有足够的分辨率 仪器分辨率：公差（或过程变差） 为10：1 测量系统处于统计受控状态，变差只能是由普通原因 造成的，并用控制图法进行评价 为了产品控制，测量系统的变差必须小于规范限值， 以产品特性公差来评价测量系统 为了过程控制，测量系统的变差应能证明具有有效的 解析度，并且小于制造过程的变差。6σ制造过程变差 和MSA 总变差可用来评估测量系统 测量系统的统计特性随不同测量项目会发生变化，但 是测量系统最大的变差必须小于过程变差或规范限值
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
1.MSA简介
1.5 MSA开展的时机 a. 年度测量系统分析计划；
b. 新产品开发；
c. 测量设备维修后； d. 测量人员改变；
e. 因设计记录、规范和工程更改所引起的产品更改；
f. 组织在控制计划中所提及的和/或顾客要求的所有监视和测量装置； g. 产品特殊特性所使用到的监视和测量装置必须进行测量系统分析；
1.MSA简介
均一性
均一性是量具整个工作量程内变差的差值。它可以看成是在不同尺寸值下重复性 的同质性（相同性）。 影响均一性的因素包括： ● 由于位置不同，夹具能允许更小/更大的尺寸 ● 刻度的可读性不够 ● 读数的视差
1.MSA简介
位置变差 准确度：测量值与真值（或参考值）接近程度。 偏倚：测量的观测平均值与基准值之间的差值。测量系统的系统 误差构成
2.变差
对变差所采取的措施： 通过消除变差的特殊原因，大约可纠正15%的过程问题。通常由 与过程直接相关的人员实施。
通过消除变差的普通原因，大约可纠正85%的过程问题。几乎总
是要求管理措施，以便纠正。 对于一些成熟的过程，顾客可能给予特许让一贯出现特殊原因的 过程进行下去，这样的特许通常要求过程控制计划能确保满足顾 客的要求并且保证过程不受别的特殊原因的影响。
1.MSA简介
灵敏度
灵敏度是指能产生一个可检测到（有用的）输出信号的最小输入，一个仪器应 灵敏度由量具设计（分辨力）、固有质量（OEM）、使用中保养，以及仪器 操作条件和标准来确定。它通常被描述为测量的一个测量单位。 影响敏感度的因素包括： ◦ 一个仪器的衰减能力 ◦ 操作者的技能 ◦ 测量装置的重复性 ◦ 对于电子或气动量具，提供无漂移操作的能力
1.MSA简介
MSA培训讲义(PPT 53页)
– 测量系统的变异须小于产品变异。
– 为要能对过程做控制，测量系统的变异应小于过 程变异。
变异的区分
σ2总变异(TV) = σ2部品变异(PV) + σ2量测变异(GRR)
2.5稳定性:
同一人使用同一量具对同一零件于不同时间量 测所得之变异。
稳定性
时间1
时间2
不稳定的可能原因
仪器校准频率需增加 仪器、设备或夹紧装置的磨损 正常老化或退化 缺乏维护(通风、液压、过滤器、腐蚀、锈蚀、清洁) 因磨损或损坏，使基准出现误差 校准不当或调整基准的使用不当 仪器质量差(设计或一致性不好) 仪器设计或方法缺乏稳健性 不同的测量方法(装置、安装、夹紧、技术) 量具或零件变形 环境变化─温度、湿度、振动、清洁度 应用─零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误
本、维修成本等方面的考虑，可能是可以接受的 。 –超过30%，认为是不可接受的，应该做出各种努 力来改进测量系统。 –此外，过程能被测量系统区分开的分级数(ndc) 应该大于或等于5。
零件全距:3.25作业者全距:0.72 R:0.11
MSA图形解说分析
LSL
总变异
TV=PV+GRR
USL % GRR=(GRR/TV) < 30%
由前二页之定义可知: ˙再生性包含了再现性,故真实之再生性须
扣除再现性:即
再现性 a
再生性
c b = c2 - a2
b
调整后之再生性
˙因
σ2量测变异(GRR) = σ2再生性(AV) + σ2再现性
MSA培训讲义(PPT5)
结果解释和报告编写规范
01
报告编写规范
02
03
04
使用清晰、简洁的语言描述分 析结果，避免使用过于专业的
术语。
报告中应包含必要的图表和统 计数据，以直观地展示分析结
果。
对于不符合要求的测量系统， 应提出改进建议。
持续改进计划制定和实施跟踪
持续改进计划制定 根据测量结果和分析，识别测量系统中存在的问题和不足之处。
制定针对性的改进计划，明确改进措施、责任人和完成时间。
持续改进计划制定和实施跟踪
• 对改进计划进行资源分配和优先级排序，确保计 划的可行性。
持续改进计划制定和实施跟踪
实施跟踪
定期对改进措施的效果进行评估，确保改进措施的有效 性。
MSA假设测量误差是可重复且可预测的， 以便通过对测量数据的分析来评估测量系 统的性能。
CHAPTER 02
测量系统分析流程与方法
分析流程介绍
选择合适的分析方法
根据分析目的，选择适当的统 计方法和技术，如方差分析、 回归分析等。
数据处理与分析
对收集的数据进行清洗、整理 和分析，提取有用的信息。
明确分析目的
按照改进计划实施改进措施，并记录实施过程中的关键 信息和数据。
对于未能达到预期效果的改进措施，应进行调整和优化 。
总结回顾与展望未来发展趋势
总结回顾
对本次测量系统分析的结果和改进计划进行总结 回顾，概括主要发现和结论。
分析本次分析中存在的不足和教训，为今后的工 作提供借鉴。
总结回顾与展望未来发展趋势
假设检验
根据样本数据对总体参数进行推断，判断假 设是否成立。
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ＭＳＡ测量系统分析培训课程内容第一章通用测量系统指南1、概述2、术语3、测量系统的统计特性第二章分析/评定测量系统的方法●偏倚●重复性●再现性●稳定性●零件间变差●线性第三章测量系统研究程序1.计量型测量系统研究指南2.计数型测量系统研究指南附件案例练习（附应用表单）第一章通用测量系统指南一、概述1、QS-9000与MSAQS-9000第一部分4.11.4：为分析在各种测量和试验设备系统测量结果中表现的变差，必须进行适当的统计研究。
此要求必须用于在控制计划中提及的测量系统。
所有的分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册相一致（如：偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性研究）。
如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则。
2、MSA目的：选择各种方法来评定测量系统的质量．．．．．．．．．。
被检产品特性数据／测量结果输入输出受控：量具、仪器、检测人员、程序、软件活动：测量、分析、校正3、适用范围：用于对每一零件能重复读数的测量系统。
二、术语測量以确定量值為目的的一組操作.–那些用預設的標准比較實物有多少單位的過程.–測量結果由一個數位和一個標準的測量單位構成。
–測量結果是測量過程的輸出。
测量和测量过程：1)赋值给具体事物以表示它们之间关于特殊特性的关系；2)赋值过程定义为测量过程；3)赋予的值定义为测量值；4)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装置；包括用来测量合格／不合格的装置。
測量數據的品質測量數據的品質與在穩定的作業狀況下，由一個測量系統獲得的多個測量值的統計特性有關。
–參考值（Reference Value）—一個作為比較參考的被認同的值–如果某一特性的測量值[接近]它的標準值，則稱此一數據的品質為[高]。
–如果某一特性的測量值[遠離]它的標準值，則稱此一數據品質為[低]。
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；●也可用测量过程过程变差R&R表示。
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。
盲测法在实际测量环境下，操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。
霍桑效应：是指1924年11月到1932年8月间，在西部电车的霍桑工厂完成的一系列工业试验的结果。
在该试验中，研究人员系统地变更了五个装配工的工作条件，并监测结果。
●由于条件的改善，产量上升，然而当工作条件下降时，产量继续增长。
●产生该结果的原因只是工人已产生了更积极的工作态度，而不是改变了工作条件的结果。
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）。
三、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，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；●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。
四、测量系统的评定测量系统的评定通常分为两个阶段，称为第一阶段和第二阶段第一阶段：明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。
主要有二个目的：➢确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。
➢发现哪种环境因素对测量系统有显着的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用之空间及环境。
第二阶段➢目的是在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。
➢常见的就是“量具R&R”是其中的一种型式。
评价测量系统的三个问题●有足够的分辨力；（根据产品特性的需要）●一定时间内统计上保持一致（稳定性）；●在预期范围（被测项目）内一致可用于过程分析或过程控制。
（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）。
程序文件要求●示例；●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一、测量系统分析实施流程图二、测量系统变差的类型：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。
●确定方法：1)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；2)让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次；3)计算读数的平均值。
●偏倚原因：1)基准的误差；2)磨损的零件；3)制造的仪器尺寸不对；4)仪器测量非代表性的特性；5)仪器没有正确校准；6)评价人员使用仪器不正确。
●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。
●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％。
●极差图失控：1)调查识别为失控不一致性原因加以纠正；2)例外：当测量系统分辨率不足时。
●定义：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。
●确定方法：1)确定每一评价人所有平均值；2)从评价人最大平均值减去最小的得到极差(R0)来估计；3)再现性的标准偏差(σ0)估计为R0／d2*；4)再现性为5.15R0／d2*或3.65 R0；5)代表正态分布测量结果的99%。
●定义：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。
●确定方法：选取一个样品, 并建立可追溯标准之真值或基准值, 若无样本则可从生产线中取一个落在中心值域的零件, 当成标准值, 且应针对预期测试值的最低值，最高值及中程数的标准各取得样本或标准件, 并对每个样本或标准件单独测量并绘制控制图.(所以可能是须做三张控制图来管制仪器之高、中、低各端，但一般而言，只需做中间值那个就可以了)定期(时、天、周)对标准件或样本测量3～5次. 注意, 决定样本量及频度的考虑因素应包括要求多长时间重新校正或修理次数, 测量系统使用的频度与操作环境(条件)等.将测量(数据)值标记在X-R CHART 或X–S CHART上.计算管制界限, 确定每个曲线的控制限并按标准图判断失控或不稳定状态。
计算标准差, 并与测量过程偏差相比较, 以评估测量系统的重复性是否适于应用.不可以发生此项之标准大于过程标准差之现象，如果有发生此现象，代表测量之变异大于制程变异，此项仪器是不可接受的。
●稳定性之判定：稳定性之判定一般之方式和控制图之判定方式是一致的，(一)不可以有点子超出控制界限，(二)不可以有连续三点中有二点在A区或A区以外之位置，(三)不可以有连续五点中有四点在B区或B区以外之位置，(三)不可有连续八点在控制图之同一侧，(四)不可以有连续七点持续上升或下降之情形；如果有以上之情形，代表仪器已不稳定，须做维修或调整，维修及调整完后须再做校正以及稳定性之分析。
零件间变差：●定义：――零件间固有的差异；――不包含测量的变差。
●确定方法：使用均值控制图：1)子组平均值反映出零件间的差异；2)零件平均值的控制限值以重复性误差为基础，而不是零件间的变差；3)没有一个子组平均值在这些限值之外，则零件间变差隐蔽在重复性中，测量变差支配着过程变差，如果这些零件用来代表过程变差，则此测量系统用于分析过程是不可接受的；4)如果越多的平均值落在限值之外，该测量越有用。
（注：非受控，50％以上为好；即：R图受控，X图大部分点在界外）●测量系统标准差：σm= (σe2+σ02)●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(R P)；3)零件间标准偏差(σP)估计为R P／d2*；4)零件间变差PV为5.15R P／d2*或3.65 R P；代表正态分布的99％测量结果。
5)总过程变差标准偏差：σt= (σp2+σm2) ；则零件间标准偏差：σP＝(σt2-σm2) ；6)与测量系统重复性及再现性相关的容差的百分比R&R为5.15*[σm／容差] 100；产品尺寸的数：[σp/σm]*1.41或1.41(PV/R&R)确定。
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。
注：●在量程范围内，偏倚不是基准值的线性函数。
●不具备线性的测量系统不是合格的，需要校正。
●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值确定；3)最佳拟合偏倚平均值与基准值的直线的斜率乘以零件的过程变差是代表量具线性的指数；4)将线性乘以100然后除以过程变差得到“%线性”。
●非线性原因：1)在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准；2)最小或最大值校准量具的误差；3)磨损的仪器；4)仪器固有的设计特性。
量测平均值有偏倚无偏倚真实值第四章 测量系统研究程序1. 准备工作：1） 先计划将要使用的方法；2） 确定评价人的数量、样品数量及重复读数：● 关键尺寸需要更多的零件和／或试验； ●大或重的零件可规定较少样品和较多试验；3） 从日常操作该仪器的人中挑选评价人； 4） 样品必须从过程中选取并代表其整个工作范围；5） 仪器的分辨力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一； 6） 确保测量方法（即评价人和仪器）在按照规定的测量步骤测量特征尺寸。
2. 测量顺序： 1） 测量应按照随机顺序；2） 评价人不应知道正在检查零件的编号；3）研究人应知道正在检查零件的编号，并相应记下数据；即：评价人A ，零件1，第一次试验； 评价人B ，零件2，第二次试验等； 4） 读数就取至最小刻度的一半；5） 研究工作应由知其重要性且仔细认真的人员进行；6） 每一位评价人应采用相同的方法（包括所有步骤）来获得读数。
3. 计量型测量系统研究指南： A. 确定稳定性用指南：1） 获得一样本并确定其相对于可追溯标准的基准值； 2） 定期（天、周）测量基准样品3~5次； 3）或控制图中标绘数据；4）确定每个曲线的控制限并按标准曲线图判断失控或不稳定状态；5）计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相比较，确定测量系统稳定性是否适于应用。