MSA相关的教材(第三)
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MSA教材
測量系統分析（MSA)
M S A 簡 介（三） (3). 重复性(Repeatability) 指由同一个操作人员用同一种量具经多次测量同一个零件的同一特性时获得的测量值 变差(四同) 重复性的可能原因 零件(样品)内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品一致性 仪器内部：修理、磨损、设备或夹紧装置故障，质量差或维护不当 基准内部：质量、级别、、夹紧、点密度的变差 评价人内部：技术、职位、缺乏经验、操作技能或培训、感觉、疲劳 环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化 违背假定：稳定、正确操作 仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好 应用错误的量具 量具或零件变形硬度不足 应用：零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差(易读性、视差)
計數型MSA暗房 AOI .xlsx
測量系統分析（MSA)
測量系統分析（MSA)
M S A 簡 介（三） (4). 再现性(Reproducibility) 由不同操作人员，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(三同一异) 再现性的可能潜在原因 零件(样品)之间：使用同样的仪器、同样的操作者和方法时， 当测量零件的类型为A,B,C时的均值差。 仪器之间：同样的零件、操作者、和环境，使用仪器A,B,C等的均值差 标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响 方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整、夹持或夹紧方法等导致的 均值差 评价人(操作者)之间：评价人A,B,C等的训练、技术、技能和经验不同导致的均值差。 对于产品及过程资格以及一台手动测量仪器，推进行此研究。 环境之间：在第1,2,3等时间段内测量，由环境循环引起的均值差。这是对较高自动化 系统在产品和过程资格中最常见的研究。 仪器设计或方法缺乏稳健性 操作者训练效果 应用─零件尺寸、位置、观察误差(易读性、视差)
MSA培训教材-完整版20230117
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。
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
部件A 部件B
A=2.25 B=2.00
1
2
1
2
因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产生不同的测量结果。
MSA 测量系统分析
日 期：2023年01月17日
1
1 MSA简介
目录
2 MSA相关术语 3 控制图
统计过程控制（S4PC）过程能力
2
02
基本统计概念
2.1基本统计概念 2.2数据的收集与整理
2.3 测量系统变差 2.4 过程变差 2.5 过程控制和过程能力
3
一、MSA简介
1.什么是MSA
M: 指Measurement 测量
18
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：
25.425 25.425 25.400 25.400 25.375 25.400 25.425 25.400 25.425 25.375
把10个测量值相加除以10，得到平均值：25.4051mm 偏倚等于平均值减去参考值：25.4051－25.400＝0.0051mm
材料
测量者
湿度 清洁度 震动 电压变化 气温变化 灰尘/噪音
环境
测量系统变差
11
二、MSA相关术语
1.测量系统定义
用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量 系统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、测 量程序、测量人员、被测物品和环境的集合。
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
部件A 部件B
A=2.25 B=2.00
1
2
1
2
因为上面刻度的分辨率比两个部件之间 的差异要大，两个部件将出现相同的测 量结果。
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的 差异要小，部件将产生不同的测量结果。
MSA 测量系统分析
日 期：2023年01月17日
1
1 MSA简介
目录
2 MSA相关术语 3 控制图
统计过程控制（S4PC）过程能力
2
02
基本统计概念
2.1基本统计概念 2.2数据的收集与整理
2.3 测量系统变差 2.4 过程变差 2.5 过程控制和过程能力
3
一、MSA简介
1.什么是MSA
M: 指Measurement 测量
18
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：
25.425 25.425 25.400 25.400 25.375 25.400 25.425 25.400 25.425 25.375
把10个测量值相加除以10，得到平均值：25.4051mm 偏倚等于平均值减去参考值：25.4051－25.400＝0.0051mm
材料
测量者
湿度 清洁度 震动 电压变化 气温变化 灰尘/噪音
环境
测量系统变差
11
二、MSA相关术语
1.测量系统定义
用来获得表示产品或过程特性的数值的系统，称之为测量 系统。测量系统是与测量结果有关的仪器、设备、软件、测 量程序、测量人员、被测物品和环境的集合。
MSA培训资料
❖ 对于公差： ❖ 对于零件误判潜在的因素：只在测量系统误差和公差交叉的时候存在 ❖ 一般分为三个区域： ❖ 第一类区域：完全不合格 ❖ 第二类区域：容易造成上述两类错误 ❖ 第三类区域：完全合格
❖ 为减少第二类的状况;有两种选择： ❖ 1 改进生产区域;即减少过程偏差;没有零件在第二区域内 ❖ 2 改进测量系统;减少MSA的变差;减少二区域的面积;最小限度地作出
Master Value
Inspector A Inspector B Inspector C
Inspector B Inspector A
Inspector C
4 线性Linearity
在量具预期的工作范围内的偏倚值的差值 例：一把游标卡尺;几个刻度50 100 150 250这四个不同刻度之 间;他们的偏移是否成一条线性
例：我们用游标卡尺 千分尺每年到技术监督局进行校准;这些测量设备和 国家标准进行追溯;
测量仪器分辨率
■分辨率分辨力 可读性 分辨率: ▲ 别名：最小的读数的单位 测量分辨率 刻度限度 或探测度 ▲ 为测量仪器能够读取的最小测量单位
部件A 部件B
A=2.0 B=2.0
部件A 部件B
A=2.52 B=2.00
1 要求不低于过程变差或允许偏差tolerance的十分 之一
2 零件之间的差异必须大于最小测量刻度;极差控制图可 显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据分级 不同数据分级ndc的计算为:
ndc=零件的标准偏差/ 总的量具偏差* 1 41
一般要求它大于4才可接受
❖ GRR变差：
❖ 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
❖ 一个能产生理想测量结果的测量系统;应具有零变 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
13 MSA3rd培训教材
优
雅
系
出
名
门
信
赖
源
自
本
土
GRR分析—均值极差法 进行研究 获取一个样本零件数n>10,应代表实际的或期望的过程 获取一个样本零件数 应代表实际的或期望的过程 变差范围。 变差范围。 选择评价人为A， ， 等 零件的号码从1到 ， 选择评价人为 ，B，C等。零件的号码从 到n，评价人 不能看到零件编号。 不能看到零件编号。 如果是正常测量系统程序的一部分，应校准量具。 如果是正常测量系统程序的一部分，应校准量具。让评 价人A以随机测量 个零件，将测量结果输入第一行。 以随机测量n个零件 价人 以随机测量 个零件，将测量结果输入第一行。 让评价人B和 测量同样的 个零件， 测量同样的n个零件 让评价人 和C测量同样的 个零件，而且他们之间不能 看到彼此的结果。输入数据到第6和 行 看到彼此的结果。输入数据到第 和11行。
重复性再现性分析
Gage R& R
汪焕畅 供应商质量管理部
优
雅
系
出
名
门
信
赖
源
自
本
土
课程目的
目的：为评定测量系统的质量提供指南。 目的：为评定测量系统的质量提供指南。
说明： 说明： 1主要用于工业界的测量系统； 主要用于工业界的测量系统； 主要用于工业界的测量系统 2不打算作为所有测量系统分析的汇编； 不打算作为所有测量系统分析的汇编； 不打算作为所有测量系统分析的汇编 3主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统； 主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统； 主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统 4对更复杂或不常见的情况在此没有讨论； 对更复杂或不常见的情况在此没有讨论； 对更复杂或不常见的情况在此没有讨论 5测量系统分析方法需要顾客批准，本手册没有覆盖。 测量系统分析方法需要顾客批准， 测量系统分析方法需要顾客批准 本手册没有覆盖。
MSA教材最新版(共116张)
■确定或否认过程是以稳定的方式操作并符合顾客 规定的目标。这种检查行为本身就是过程。
第12页，共116页。
12
6.测量系统的统计特性
1)足够的分辨率和灵敏度。 2)是统计受控制的。 3)产品控制，变异性小于
公差。
4)过程(guòchéng)控制:
▲显示有效的分辨率.
▲变异性小于制造过程变差.
第13页，共116页。
7.6.1测量系统分析
■为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，应 进行适当统计研究。
■此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统。 ■所用的分析方法及接收准则，应符合与顾客关于测量系统分
析的参考手册的要求.。 ■如果得到(dé dào)顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。 PPAP手册中规定: ■对新的或进的量具测量和试验设备应参考MSA手册进行变差
需改善
•如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被 测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。
9
第9页，共116页。
4.测量(cèliáng)数据的质量
■数据的质量:取决于从处于稳定条件下进行操作的测 量系统中，多次测量的统计特性.
■数据质量最通用的统计特性: ▲准确度 ( Accuracy ) X→μ或称偏移(BIAS): 量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准） 值的位置。
7
第7页，共116页。
2.术语
■测量(cèliáng)定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间
关于特定性的关系。这个定义由美国标准局(NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。赋值过程定义为测量过ccc
程，而赋予的值定义为测量值。
第12页，共116页。
12
6.测量系统的统计特性
1)足够的分辨率和灵敏度。 2)是统计受控制的。 3)产品控制，变异性小于
公差。
4)过程(guòchéng)控制:
▲显示有效的分辨率.
▲变异性小于制造过程变差.
第13页，共116页。
7.6.1测量系统分析
■为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，应 进行适当统计研究。
■此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统。 ■所用的分析方法及接收准则，应符合与顾客关于测量系统分
析的参考手册的要求.。 ■如果得到(dé dào)顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。 PPAP手册中规定: ■对新的或进的量具测量和试验设备应参考MSA手册进行变差
需改善
•如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被 测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。
9
第9页，共116页。
4.测量(cèliáng)数据的质量
■数据的质量:取决于从处于稳定条件下进行操作的测 量系统中，多次测量的统计特性.
■数据质量最通用的统计特性: ▲准确度 ( Accuracy ) X→μ或称偏移(BIAS): 量测实际值与工件真值间之差异,是指数据相对基准（标准） 值的位置。
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第7页，共116页。
2.术语
■测量(cèliáng)定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间
关于特定性的关系。这个定义由美国标准局(NBS)Ｃ． cccEisenhart1963）首次提出。赋值过程定义为测量过ccc
程，而赋予的值定义为测量值。
《MSA培训教材》PPT课件
校准方法介绍与实例分析
• 自动校准：利用计算机技术和自动化设备实现自 动校准，提高校准效率和准确性。
校准方法介绍与实例分析
01
02
03
长度测量设备校准
使用激光干涉仪对卡尺、 千分尺等长度测量设备进 行校准，确保其测量精度 符合要求。
温度测量设备校准
利用高精度温度计对热电 偶、热电阻等温度测量设 备进行校准，消除误差并 提高测量准确性。
通过对测量系统的分析和研究，评估其稳定性和准确性，确保测量结 果的可靠性和一致性。
提高产品质量
通过确保测量系统的准确性和稳定性，减少产品缺陷和不良品率。
降低生产成本
减少因测量误差导致的生产浪费和返工成本。
提升生产效率
优化测量系统，提高测量速度和准确性，从而提高生产效率。
测量系统组成要素
测量设备
包括测量仪器、传感器 、数据采集系统等。
3
强化人员培训和技术交流
提高计量人员的专业素质和技能水平，加强技术 交流与合作，提升溯源能力和水平。
案例分析：某型号产品不确定度评定过程
案例背景介绍
不确定度来源分析
简要介绍某型号产品的特点、应用领域及 不确定度评定的意义。
详细分析该产品测量过程中可能引入的不 确定度来源，如测量设备、测量方法、环 境条件等。
设计采集方案
根据数据源和目标，设计合理 的数据采集方案，包括采集频
率、数据量等。
注意事项
遵守相关法律法规和隐私政策 ，确保数据采集的合法性和安
全性。
数据处理方法介绍与实例分析
数据清洗
去除重复、无效和异常数据， 保证数据质量。
数据转换
将数据转换为适合分析的格式 和类型，如数值型、文本型等 。
MSA教材
■ I型错误:
生产者风险误发警报
好零件有时会被判为“坏”
的
LSL
USL
■ II型错误:
消费者风险或漏发警报
坏零件有时会被判为“好”
的
LSL
USL
I型错误:
II型错误 33
2.对产品决策的影响
■错误决定的潜在因素:测量系统误差与公差交叉时
LSL
USL
Bad is bad Confused area
I
刻度单位 ▲总是以测量单位报告 ▲1：10经验法则
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
10
5.1测量系统的有效分辨率
1.要求不低于过程变差或允许偏差（tolerance）的十分 之一.
2.零件之间的差异必须大于最小测量刻度;极差控制图可 显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据分级 不同数据分级(ndc)的计算为:
■为分析在各种测量和试验设备系统测量结果存在的变差，应
进行适当统计研究。 ■此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统。 ■所用的分析方法及接收准则，应符合与顾客关于测量系统分
析的参考手册的要求.。 ■如果得到顾客批准，也可采用其它分析方法和接收准则。
PPAP手册中规定:
■对新的或进的量具测量和试验设备应参考MSA手册进行变差
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测量系统的统计特性
Bias偏倚(Bias) Repeatability重复性(precision精度) Reproducibility再现性 Linearity线性 Stability稳定性
15
1.偏倚(Bias)
基准值 偏倚
偏倚：是测量结果的观测平均 值与基准值的差值。 真值的取得可以通过采用
最新最全MSA培训教材
1
2
3
4
5
测
1
量
次
2
序
3
均值X 极差R
X
217 220 217 214 216
216 216 216 212 219
216 218 216 212 220
216.3 1.0
218.0 216.3 212.7 218.3 4.0 1.0 2.0 4.0
216.3
216 216 216 216 220
219 216 215 212 220
分析控制图
计算重复性（量具变差）
R
2.5
EV = 5.15σ e = 5.15 d2*
= 5.15× = 7.5mm 1.72
99
测量系统的重复性与再现性
样本容量
A2
D3
D4
2
1.880
0
3.267
3
1.023
0
2.575
4
0.729
0
2.282
5
0.577
0
2.115
控
6
0.483
0
2.004
测量系统分析 MSA(第三版） 培训教材
1
MSA课程目的
• 使参加培训的人员
----理解MSA在控制和改进过程中的重要性 ----具备开展测量系统分析所需要的实用知识 ----建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标 和接受准则，从而作出专业的、客观的评价
2
课程目录
• 第一章：MSA与ISO/TS16949关系 • 第二章：测量系统简介 • 第三章：测量系统统计特征 • 第四章：分辨率 • 第五章：偏倚、线性和稳定性 • 第六章：量具重复性与再现性 • 第七章：属性类测量系统 • 第八章：方差分析 • 第九章：MSA总结
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量化
— 准确度以偏倚评估 — 精确度以重复性和再现性评估
46
准确度与精确度范例
★量具A
●量具B ◆量具C
◆ ◆
☆量具A的均值 ○量具B的均值 ◇量具C的均值
◆
◆
★
★ ★★
☆
★ ★
◆
◆
★ ◇★ ★◆
◆
A 具有最佳准确度
●●
◆
●○●● ◆
●●●●
B 具有最佳精确度
C 的准确度好于B
比较A和C的表现
20
优胜者方法
只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述基 本问题的确定变得最有意义。
针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差 的百分来表达测量误差是不够的。
21
评价测量系统的关键注意点
盲测法
在实际测量环境下，在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。
哪个测量系统对三个硬币提供更好的变差信息？
分辨力
系统检测和指示被测量特性最小变化的能力，也称为 分辨率
范例
— 用二个系统测量同一组本 — 建立如下所示的均值和极差图（ X &R图） — 观察分辨率分别为0.001″和0.01″的二个测量系
统之间的差别
40
测量系统的分辨力（分辨率不足对控制图的影响）
11
什么是数据的质量
数据的类型
计量型数据 Variable data 计数型数据 Attribute data
12
什么是数据的质量
如何评定数据质量
— 测量结果与“真”值的差越小越好。 — 数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。
计量型数据的质量
— 均值与真值（基准值）之差。 — 方差大小。
28
从哪里开始
评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确 保量测系统在符合使用它的要求状态下
把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和 测量不确定性上
使用SPC的基本原理
29
第三章
测量系统统计特征
30
理想的测量系统
每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值一致 有以下统计特性：
偏倚、线性 和稳定性
进行GR & R
测量系统 比较和分析工具
3
第一章
MSA 与 ISO/TS16949 的 关 系
4
ISO/TS16949:2002与MSA
要求条文 要素7.6.1 为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，
应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及 的测量系统。
2、如果没有如SPC手册中描述的 数据趋势或漂移时，我们也可
特殊原因区域
以认为是统计控制状态
特殊原因区域
36
测量系统应具备的特性
1、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。 2、测量系统的变异性（Variability）小于过程变异性。 3、测量系统的变异性小于技术规范界限。 4、测量增量（increments）小于过程变异性和技术规范宽度
关管理职责问题
8
第二章
测量系统简介
9
什么是测量系统
人 设备
材料
测量过程
数据
方法 环境
输入
输出
测量系统 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设 备、软件及操作人员的集合。
10
测量系统范例
例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：
— 测量项目 — 人员 — 测量仪器 — 进行测量的环境条件
作为测量活动的结果，产生一个数值以表示内径
24
测量仪器如何影响测量结果
测量仪器精度必须小于规范值 测量仪器的咱类，如尺、游标卡尺 测量仪器的准确度和精确度 偏倚和线性 重复性和再现性 稳定性
25
材料、人员如何影响测量结果
材料
人员
26
测量值并不总是精确的
测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作 的判定
18
评价测量系统的基本问题
是否有足够的分辨力？ 是否具备时间意义的统计稳定？ 统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制
和分析是否可接受？ 所有的变差总和是否在一个可接受的量测不确定度的水平?
19
MSA总目标
测量不确定度
一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达 为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及 实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。
— MSA用于分析测量系统对测量值的影响 — 强调仪器和人的影响
我们对测量系统作试验，以确定系统的统计特性值与可接 受的标准作比较
17
测量系统评定的两个阶段
第一阶段（使用前）
— 确定统计特性是否满足需要？ — 确认环境因素是否有影响？
第二阶段（使用过程）
— 确定是否持续地具备恰当的统计特性？
向传统观念挑战
长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报 告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。
22
测量系统的变差
测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差
人员
量具
材料
测量值 变差
环境
方法
23
环境如何影响测量结果
温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同 的读数
光线不足防碍正确的读数 刺眼的光导致读数不正确 受时间影响的材料—-如铝、塑料及玻璃 湿度影响 污染—-如电磁、灰尘等
— 可接受的值 — 常规值 — 指定值 — 最佳估算值 — 标准测量 — 测量的标准
49
基准件
具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质， 用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。
50
测量标准
一个材料测量，测量仪器、基准件或系统准备去定义、实 现、保存或复制一个零件、一个或更多的数值，为了将它们去 和其他测量仪器比较
研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页或范例 从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够， MSA建议用6Ơ（总的）制造标准偏差的十分之一。
43
测量系统的分辨率
建议的可视分辨率 6Ơ
≤ 10
Ơ —— 过程的标准差 (不是公差宽度的1/10)
44
第五章
偏 倚、线 性 和 稳 定 性
45
准确度与精确度
14
标准的传递
国际标准 国家标准 地方标准
公司标准 测量结果
国际实验室 国家实验室 国家认可的 校准机构
企业的校准 实验室
生产现场
15
检测设备 制造厂
标准的传递
追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使 单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统 相联系。
16
什么是测量系统分析
测量系统分析（MSA）
作确认 确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放 校准记录应包括个人量具 应用MSA手册中规定的方法
7
优胜者方法
最大限度的减少量具种类 最大限度的减少量具的数量 根据产品族添置量具 只采用符合MSA要求的量具 不允许个人量具 用6Ơ过程分布计算结果，而不是规范或公差
34
测量系统的变差与制造过程变差
测量系统的变差必须小于制造过程变差
MSV < MPV
MSV
MPV
总变差（TV）
注：测量系统的变差必须尽可能小
规范公差
35
统计稳定性
测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的 变差不受特殊原因支配
1、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内
时，测量系统便处于统计控制状态
concentration
—韦斯登标准电池 51
测量标准
使用一个可追溯的标准以提供：
— 比较的共同点 — 测量系统有效性 — 测量系统准确性评价 — 解决零件间的冲突 — 最直接的验证指导
52
应用局限性
在破坏性测试中很难使用 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准 有些测试没有行业或国家标准 在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性；事
— 零变差 — 零偏倚 — 零概率错误分类
31
类型 分辨力 Discrimination (Resolution)
偏倚 Bias
定义
测量系统检出并如实 指出被测定特性微小
变化的能力。
观测平均值与基准值 的差。
图示
稳定性 Stability
在某种持续时间内测 量同一基准或零件单 一特性结果的总变差。
测量系统的误差或分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳 定性和线性
必须在使用一个测量系统前知道其测量变差
27
MSA的应用
建立新量具的适用性和可接受性标准 把一个量具和另一个量具作比较 评估可疑的量具 量具维修前后的性能比较 计算测量系统变差 确定制造过程可接受性 管理和改进测量过程
测量系统分析 MSA(第三版) 培训教材
1
MSA课程目的
使参加培训的人员
— 理解MSA在控制和改进过程中的重要性； — 具备开展测量系统分析所需要的实用知识； — 建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标
和接受准则，从而作出专业的、客观的评价。
2
课程结构图
测量系统分析
分辨率
定义测量系统
计量较准 和追溯
应参考MSA手册进行变差研究。 APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。 SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。
6
ISO/TS16949:2002与MSA
实施要点说明 标识、监视与测量设备及其校准状态 确定量具准确度和精确度 当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果
— 准确度以偏倚评估 — 精确度以重复性和再现性评估
46
准确度与精确度范例
★量具A
●量具B ◆量具C
◆ ◆
☆量具A的均值 ○量具B的均值 ◇量具C的均值
◆
◆
★
★ ★★
☆
★ ★
◆
◆
★ ◇★ ★◆
◆
A 具有最佳准确度
●●
◆
●○●● ◆
●●●●
B 具有最佳精确度
C 的准确度好于B
比较A和C的表现
20
优胜者方法
只有与过程变差相关联，才能使用测量系统分析对上述基 本问题的确定变得最有意义。
针对日益强调持续改进的全球化市场，仅仅用相对于公差 的百分来表达测量误差是不够的。
21
评价测量系统的关键注意点
盲测法
在实际测量环境下，在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。
哪个测量系统对三个硬币提供更好的变差信息？
分辨力
系统检测和指示被测量特性最小变化的能力，也称为 分辨率
范例
— 用二个系统测量同一组本 — 建立如下所示的均值和极差图（ X &R图） — 观察分辨率分别为0.001″和0.01″的二个测量系
统之间的差别
40
测量系统的分辨力（分辨率不足对控制图的影响）
11
什么是数据的质量
数据的类型
计量型数据 Variable data 计数型数据 Attribute data
12
什么是数据的质量
如何评定数据质量
— 测量结果与“真”值的差越小越好。 — 数据质量是用多次测量的统计结果进行评定。
计量型数据的质量
— 均值与真值（基准值）之差。 — 方差大小。
28
从哪里开始
评估量测系统的组成并尽可能控制量测系统的变差，以确 保量测系统在符合使用它的要求状态下
把我们的关注从测量过程变差扩展到测量系统统计特性和 测量不确定性上
使用SPC的基本原理
29
第三章
测量系统统计特征
30
理想的测量系统
每次都能获得正确的测量值，每个测量值都与真值一致 有以下统计特性：
偏倚、线性 和稳定性
进行GR & R
测量系统 比较和分析工具
3
第一章
MSA 与 ISO/TS16949 的 关 系
4
ISO/TS16949:2002与MSA
要求条文 要素7.6.1 为分析当前的各种测量和试验设备系统测量结果的变差，
应进行适当的统计研究。此要求应适用于控制计划中提及 的测量系统。
2、如果没有如SPC手册中描述的 数据趋势或漂移时，我们也可
特殊原因区域
以认为是统计控制状态
特殊原因区域
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测量系统应具备的特性
1、处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因。 2、测量系统的变异性（Variability）小于过程变异性。 3、测量系统的变异性小于技术规范界限。 4、测量增量（increments）小于过程变异性和技术规范宽度
关管理职责问题
8
第二章
测量系统简介
9
什么是测量系统
人 设备
材料
测量过程
数据
方法 环境
输入
输出
测量系统 用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设 备、软件及操作人员的集合。
10
测量系统范例
例如要测量一个柱的内径，那其测量系统应包括：
— 测量项目 — 人员 — 测量仪器 — 进行测量的环境条件
作为测量活动的结果，产生一个数值以表示内径
24
测量仪器如何影响测量结果
测量仪器精度必须小于规范值 测量仪器的咱类，如尺、游标卡尺 测量仪器的准确度和精确度 偏倚和线性 重复性和再现性 稳定性
25
材料、人员如何影响测量结果
材料
人员
26
测量值并不总是精确的
测量系统的变差影响每个测量值和根据这些测量数据所作 的判定
18
评价测量系统的基本问题
是否有足够的分辨力？ 是否具备时间意义的统计稳定？ 统计特性是否在期望的范围内具备一致性，用于过程控制
和分析是否可接受？ 所有的变差总和是否在一个可接受的量测不确定度的水平?
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MSA总目标
测量不确定度
一个特性的估计真值所处的范围，这类数据可表达 为一系列测量值的统计分布、标准差、概率、百分比及 实测值与真值的差，在控制图或曲线图表上的点等。
— MSA用于分析测量系统对测量值的影响 — 强调仪器和人的影响
我们对测量系统作试验，以确定系统的统计特性值与可接 受的标准作比较
17
测量系统评定的两个阶段
第一阶段（使用前）
— 确定统计特性是否满足需要？ — 确认环境因素是否有影响？
第二阶段（使用过程）
— 确定是否持续地具备恰当的统计特性？
向传统观念挑战
长期存在的把测量误差只作为公差范围百分率来报 告的传统，是不能面临未来持续改进的市场挑战。
22
测量系统的变差
测量过程的构成因子及其相互作用，产生测量结果的变差
人员
量具
材料
测量值 变差
环境
方法
23
环境如何影响测量结果
温度变化引起热胀冷缩，使同一零件的同一特性产生不同 的读数
光线不足防碍正确的读数 刺眼的光导致读数不正确 受时间影响的材料—-如铝、塑料及玻璃 湿度影响 污染—-如电磁、灰尘等
— 可接受的值 — 常规值 — 指定值 — 最佳估算值 — 标准测量 — 测量的标准
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基准件
具有非常精确制定的一个或更多特性的一种材料或物质， 用于仪器的校准、测量方法的评估或给材料赋值。
50
测量标准
一个材料测量，测量仪器、基准件或系统准备去定义、实 现、保存或复制一个零件、一个或更多的数值，为了将它们去 和其他测量仪器比较
研究制造过程或相似过程的极差图，根据前页或范例 从不断改进的角度看，公差值的十分之一可能不够， MSA建议用6Ơ（总的）制造标准偏差的十分之一。
43
测量系统的分辨率
建议的可视分辨率 6Ơ
≤ 10
Ơ —— 过程的标准差 (不是公差宽度的1/10)
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第五章
偏 倚、线 性 和 稳 定 性
45
准确度与精确度
14
标准的传递
国际标准 国家标准 地方标准
公司标准 测量结果
国际实验室 国家实验室 国家认可的 校准机构
企业的校准 实验室
生产现场
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检测设备 制造厂
标准的传递
追溯性：通过应用连接标准等级体系的适当标准程序，使 单个测量结果与国家标准或国家接受的测量系统 相联系。
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什么是测量系统分析
测量系统分析（MSA）
作确认 确保所有的量具的搬运、保护、清洁、维护和存放 校准记录应包括个人量具 应用MSA手册中规定的方法
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优胜者方法
最大限度的减少量具种类 最大限度的减少量具的数量 根据产品族添置量具 只采用符合MSA要求的量具 不允许个人量具 用6Ơ过程分布计算结果，而不是规范或公差
34
测量系统的变差与制造过程变差
测量系统的变差必须小于制造过程变差
MSV < MPV
MSV
MPV
总变差（TV）
注：测量系统的变差必须尽可能小
规范公差
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统计稳定性
测量系统必须处于统计稳定状态，也就是说，测量系统的 变差不受特殊原因支配
1、一般说来，当没有数值（点）落在特殊原因区域内
时，测量系统便处于统计控制状态
concentration
—韦斯登标准电池 51
测量标准
使用一个可追溯的标准以提供：
— 比较的共同点 — 测量系统有效性 — 测量系统准确性评价 — 解决零件间的冲突 — 最直接的验证指导
52
应用局限性
在破坏性测试中很难使用 有些产品特性和过程结果无确定行业或国家标准 有些测试没有行业或国家标准 在设计和开发、合同评审和APQP期间讨论这些局限性；事
— 零变差 — 零偏倚 — 零概率错误分类
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类型 分辨力 Discrimination (Resolution)
偏倚 Bias
定义
测量系统检出并如实 指出被测定特性微小
变化的能力。
观测平均值与基准值 的差。
图示
稳定性 Stability
在某种持续时间内测 量同一基准或零件单 一特性结果的总变差。
测量系统的误差或分为五类：偏倚、重复性、再现性、稳 定性和线性
必须在使用一个测量系统前知道其测量变差
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MSA的应用
建立新量具的适用性和可接受性标准 把一个量具和另一个量具作比较 评估可疑的量具 量具维修前后的性能比较 计算测量系统变差 确定制造过程可接受性 管理和改进测量过程
测量系统分析 MSA(第三版) 培训教材
1
MSA课程目的
使参加培训的人员
— 理解MSA在控制和改进过程中的重要性； — 具备开展测量系统分析所需要的实用知识； — 建立测量系统不确定度的量化方法、可测量指标
和接受准则，从而作出专业的、客观的评价。
2
课程结构图
测量系统分析
分辨率
定义测量系统
计量较准 和追溯
应参考MSA手册进行变差研究。 APQP手册，MSA为“产品/过程确认”阶段的输出之一。 SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。
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ISO/TS16949:2002与MSA
实施要点说明 标识、监视与测量设备及其校准状态 确定量具准确度和精确度 当量具被发现处于非校准状态时，应对其以前的测量结果