测量系统分析(MSA)基础知识及操作指导

测量系统分析（MSA）操作指导书
一、目的
规定测量系统分析和评价方法，以及明确测量系统的接收准则，并针对分析状况组织相关改善，从而确保测量数据的有效性。

二、适用范围
1.0、公司内任何计量仪器测量系统；
2.0、检测设备每次校准/维修纠正之后；
3.0、新设备/仪器来厂校准后；
4.0、质量改善数据收集阶段。

三、职责
1.0、本手册由品质部负责编写及修订；
2.0、实验室计量部门负责MSA相关评估及数据收集；
3.0、量具使用部门须无条件配合计量部门对量具进行评估；
四、相关术语
1.0、量具：任何用来获得测量结果的装置，包括用来测量合格/不合格的装置；
2.0、分辨力：是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量，也可以称为可读性或分
辨率；
3.0、测量系统：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、程序、操作人员、环境等的集合；
4.0、偏倚:指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件之相同特性多次数所得平均值
与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即测量结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”；
5.0、线性：指测量系统在预期的工作范围内偏倚的变化；
6.0、稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一样品或基准的单一特性时获得的测量
值总变差；
7.0、量具重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特
性时获得的测量值变差；
8.0、量具再现性：指由不同评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特
性时获得的测量平均值变差；
五、测量系统分析
1.0、测量系统分析前，必须确保测量系统处于校准合格情况之下；
2.0、偏倚分析
偏倚分析采用独立取样法，具体操作如下：
2.1、选取一个样品，建立可追溯标准的真值或基准值，若无样本，则可从生产线取一个
落在中心值域的样品当成标准值，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，每个样本要求单独分析，并利用更高级别量具对每个样本或标准件测量10次，计算其平均值，并把其当成基准值。

2.2、由一位操作者（作业员）以常规方式对每个样品或标准件测量10次，并计算出平
均值，此值即为“观测平均值”；
2.3、计算偏倚
偏倚= 观测平均值–基准值
制程变异 = 5.15δ
2.4、计算偏倚百分比
把偏倚乘以100再除以过程变差（或公差），就把偏倚转化为过程变差（或公差）的百分比：
偏倚% = 100*偏倚/过程变差（公差）
2.5、偏倚判定之原则为
A、重要特性部分，其偏倚%≤10%;
B、一般特性其偏倚%≤30%，应依据仪器之使用目的来说明其接受之原因；
C、其偏倚%＞30%者，此仪器不宜使用；
2.6、若仪器偏倚较大，其主要原因如下：
A、标准或基准值误差，检验校准程序；
B、仪器磨损；
C、制造的仪器尺寸不对；
D、仪器测量了错误的特性；
F、仪器校准不正确，复查校准方法；
G、评价人员操作不当；
H、仪器修正计算不正确；
3.0、线性分析
与偏倚分析同样，线性分析亦采用独立取样法，如下：
3.1、针对产品所使用之范围，利用标准片或产品样本（一般区分为五个等份，其范围包
括产品规格公差之范围）来做仪器之线性分析，如果是采用标准件，须有真值。

如果是使用产品样本时，则这些产品的特性需先经精密仪器测量10次以上，再予以平均，以此当作是真值（或基准值）。

3.2、由一位操作者（作业员）以常规方式对每个标准件或样本测量10次，并计算平均
值，此平均值即为“观察平均值”；
3.3、计算偏倚
偏倚= 观测平均值–基准值
制程变异 = 5.15δ
3.4、绘图分析
利用EXCEL进行绘图，基准值作为X-轴，偏倚作为Y-轴，
Y= a + bX
分别计算其截距、斜率、线性度(Linearity)等；
线性度（Linearity）=|b|*PV;
线性度百分比（Linearity%）=（Linearity/PV）*100%
3.5、线性判定之原则为
A、针对重要特性其线性度%＜5%；
B、一般特性其线性度%＜10%；
C、线性度%＞10%以上者为不合格，此仪器不适合使用；
3.6、若仪器线性不合格，其主要原因如下：
A、在工作范围内，上限或下限内仪器没有正确校准；
B、最小或最大值校准量具的误差；
C、磨损的仪器；
D、仪器固有的设计特性。

4.0、稳定性分析
4.1、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选
取一个位于中心值域的产品当成标准值，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品或标准件，并对每个样品或标准件单独测量并绘制控制图（需做三张控制图分别进行控制，一般情况下，只需做中间的那个就可以了）；4.2、定期（时、天、周）对标准件或样品测量3～5次，注意：决定样本量及频度的因
素应包括要求多长时间重新校准或修理次数，测量环境要求使用的频度与操作环境（条件）等；
4.3、将测量数据标记在均值极差（X-R）控制图上；
4.4、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；
4.5、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差大于过程标准差之现象，如果有发生此现象，则代表测量之变异大于制程之变异，此项仪器是不可以接受的。

4.6、稳定性之判定
稳定性之判定方式与控制图异常情况的判定方式是一致的，即：
A、不可以有点子超出控制界限；
B、不可以有连续三点中有二点在A区或A区以外之位置；
C、不可以有连续五点中有四点在B区或B区以外之位置；
D、不可有连续八点在控制图之同一侧；
E、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，代表此仪器已不稳定，须做维修或调整，维修及调整后需再做校正及稳定性分析。

5.0、GR&R（重复性及再现性）分析
5.1、检测设备的选定：其分辨力应当为样本或产品公差的1/10～1/5；
5.2、评价人的选定：品质部计量人员或MSA研究人员从日常操作该设备/仪器的人员中
抽出2～3人进行测量，由计量人员或MSA研究人员进行记录及分析；
5.3、测量参数的选定：由品质部计量人员或MSA研究人员选定，并记录在《重复性与再
现性分析报告》中，见附件1；
5.4、被测样品的选定：由计量人员或MSA研究人员选取能够代表整个生产过程的5～10
个零件（能够体现出样品间的变异性，有时可以采取每天取1个样，共取5～10天），然后给这些样品编号，确保研究人员知道样品编号；
5.5、测量时采用盲测法，即测量人员按照随机顺序测量样品，不能够看到样品编号，测
量人员之间不能够知道彼此之间测量结果；
5.6、每个样品测量人员需重复测量3次，结果由MSA研究人员分别记录在《重复性与再
现性分析报告》中相对应位置上；
5.7、若评价人在不同的班次，可以使用一个替换的方法，让评价人A测量5～10个零件，
记录读数，然后再让评价人A按照不同的随机顺序重新测量这些零件并记录，评价人B、C同样照做；
5.8、量具重复性及再现性数据表的计算按照附件一的格式计算出相应数据，并根据样本
及测量次数的不同，其参数相应变化，下表为各参数变化时，K i（i=1，2，3）的值。

相关计算公式如下：
重复性（EV ）= -
-R K *
再现性（AV ）=)/()*(222nr EV K X DIFF - R&R=22AV EV +
样品变异（PV ）= R P *K 3
总变异（TV ）=22&PV R R +
5.9、若测量数值的变差很小，且集中于规格中心，但R&R 却很大时，可用样本公差（T ）
代替总变异（TV ）；
5.10、GR&R 判断准则
5.10.1、R&R%小于10%，测量系统可以接受；
5.10.2、R&R 小于20%，大于10%，要根据该检测设备的重要性和其成本以及维修费用，
同时考虑有无顾客抱怨等情况，综合起来决定是否对该测量系统进行改进；
5.10.3、R&R ＞30％，该测量系统要改进。

5.11、结果分析
5.11.1、当重复性（EV ）变差值大于再现性（AV ）时
量具设计精密度不足，应提高精密度；
量具的夹紧装置及夹紧位置须改进；
测试部件内部偏差较大；
量具应加以保养；
5.11.2、当再现性（AV ）变差值大于重复性（EV ）时
操作员对量具的操作方法及数据度取方式应加强教育，作业标准应再明确订定
或修订；
可能需要某些夹具协助操作员，使其更具一致性；
量具入厂后或送检校验或送修纠正后，需再做量测系统分析并作记录； 测量仪表读数盘中的标准刻度不大清晰；
六、参考文件
1.0、《计量设备/器具管理台帐》，附件中需校验仪器均应纳入测量系统分析系统中；
2.0、《计量设备/器具校准计划》
3.0、《校准通知书》
七、附件
附件1《重复性与再现性分析报告》
重复性与再现性分析报告。