如何做好MSA测量系统分析报告

测量系统分析（MSA）如何做好MSA测量系统分析报告第1页1、测量（Measurement）包含过程、产品、服务输入、输出及性能/绩效定量化信息。以确定实体或系统量值大小为目标一整套作业。一、术语及其定义如何做好MSA测量系统分析报告第2页2、Cage——任何用以取得测量结果装置， 尤其指基层使用量具，包含 用来测量合格/不合格装置。——引自QS9000参考手册如何做好MSA测量系统分析报告第3页3、测量系统（MeasurementSystem）用以对被测特征赋值作业、方法、步 骤、量具、设备、软件、人员集合。

为取得测量结果完整过程。——引自QS9000参考手册如何做好MSA测量系统分析报告第4页测量系统要素：测量方法测量环境仪器设备被测量对象特征测量人员计量基准测量系统如何做好MSA测量系统分析报告第5页测量系统组成：传感器：感受被测物理量/特征量改变（长度、 温度、重量、磁场、均匀性、舒适度等）转换器：物理量/特征量转换/放大（磁-电、 光-电、热-电等）读出：模拟显示、数字显示、磁统计、观察记 录等（显示器、统计器、观察人员等）阻尼器：降低测量系统高频振荡，有利于测 量结果平稳输出（滤波、磨擦、阻 抗等）校准：系统验收、周期校验/使用前校验、溯源如何做好MSA测量系统分析报告第6页测量系统基本要求：数据真实性系统稳定性结果准确性如何做好MSA测量系统分析报告第7页数据真实性——真值测量误差观测值真值测量误差观测值观察值=真值？如何做好MSA测量系统分析报告第8页系统稳定性——不一样时间、环境、人员、仪器设备对测量结果影响怎样？系统是否处于统计控制状态？如何做好MSA测量系统分析报告第9页测量结果准确性——反应被测实体/系统微小改变能力。测量误差与被测量改变范围（总变差）相比，是否能够接收？如何做好MSA测量系统分析报告第10页4、测量系统精度与误差类型

分辨力（Discrimination）

指示装置能够有效区分所指示紧密相邻量值能力定量表示。——ISO10012/1:1992如何做好MSA测量系统分析报告第11页分辨力要求：1）最小测量单位/容差≤10%（用于计量型合格判定）2）最小测量单位/过程变差≤10%（用于计量型过程控制）影响分辨力原因：1）传感器灵敏度2）读出装置最小显示单位如何做好MSA测量系统分析报告第12页如何做好MSA测量系统分析报告第13页如何做好MSA测量系统分析报告第14页准确度（Accuracy）：表示测量结果（单值或平均值）与真值靠近程度。数量上，准确度能够用相对误差数表示。准确度=基准值-屡次测量平均值如何做好MSA测量系统分析报告第15页精密度（Precision）：在相同条件下进行重复测量或试验，其结果相互间一致程度。表示测定结果中随机误差大小程度。精密度惯用测量标准差来表示，标准差越大，精密度越低。如何做好MSA测量系统分析报告第16页如何做好MSA测量系统分析报告第17页测量误差：测量误差总变差观测值过程变差真值测量误差如何做好MSA测量系统分析报告第18页测量误差可能造成：不合格产品被接收合格产品被拒收难以识别过程中发生改变控制图失真，不能提供正确信息如何做好MSA测量系统分析报告第19页

随机误差和系统误差：随机误差——突然发生、不可预测、可通 过重复测量防止可能源于：环境原因波动 测量位置不一样 人员作业偶然性 仪器、设备重复特征如何做好MSA测量系统分析报告第20页系统误差——不可能经过重复测量防止可能源于：不一样时间 不一样环境原因 不一样测量方法（程序） 人员素质差异 校准错误 仪器设备内在偏差如何做好MSA测量系统分析报告第21页测量系统误差类型如何做好MSA测量系统分析报告第22页（1）偏倚（Bias）：测量值或预计量分布中心（平均值）与真值（基准值）之差。偏倚属于系统性误差，直接影响测量系统准确度。

如何做好MSA测量系统分析报告第23页基准值偏倚观察平均值偏倚如何做好MSA测量系统分析报告第24页（2）重复性（Repeatability）

相同测量人员、使用同一设备、在同一次校准期间、同一试验室、采取相同方法，在较短时间内，对同一另件同一特征测量结果，其相互靠近程度。——ISO5725-1如何做好MSA测量系统分析报告第25页重复性同一测量人员同一量具同一另件同一特征如何做好MSA测量系统分析报告第26页（3）再现性（Reproducibility）

不一样测量人员、使用不一样设备、在不一样试验室、在不一样时间，采取相同方法对同一另件同一特征测量结果，其相互靠近程度。——ISO5725-1如何做好MSA测量系统分析报告第27页再现性不一样测量人员不一样/相同一量具相同另件同一特征如何做好MSA测量系统分析报告第28页重复性与再现性（GageRepeatability&Reproducibility）： ——对测量系统随机误差综合评定。 当前已成为测量系统分析主要指标。如何做好MSA测量系统分析报告第29页（4）稳定性

Stability时间2稳定性时间1测量系统在某连续时间内测量单一零件单一特征时，测量值总变差。如何做好MSA测量系统分析报告第30页（5）线性Linearity

量具在预期工作范围内，偏倚值差值。（6）线性度%Linearity在预期工作范围内线性误差改变率。如何做好MSA测量系统分析报告第31页偏倚较小基准值偏倚较小基准值观察平均值观察平均值范围较低部分范围较商部分观察平均值无偏倚有偏倚基准值线性如何做好MSA测量系统分析报告第32页系统性误差：

偏倚、线性、稳定性随机性误差：

重复性、再现性、GR&R如何做好MSA测量系统分析报告第33页二、计量型测量系统误差预计：如何做好MSA测量系统分析报告第34页1、确定偏倚Bias选定基准值x0

重复测量并统计（x1、x2……x10）观察平均值偏倚量偏倚百分比：偏倚量/过程变差×100%如何做好MSA测量系统分析报告第35页

产生偏倚原因：校准环境不符合要求要求不合理地延长了校准周期测量人员变动、测量程序未形成文件测量时间要求不严、条件变动疏忽与失误如何做好MSA测量系统分析报告第36页常见疏忽与失误：

测量前仪器/量具未校零忽略了屡次测量取平均值要求测量位置不正确缺乏维护保养支持系统：

未识别不合要求测量/试验程序，对被失准量具测量产品未进行识别、隔离和重新评价。如何做好MSA测量系统分析报告第37页

偏倚可能起源于测量人员、设备、程序及试验室环境等要素变动。注意如何做好MSA测量系统分析报告第38页2、GR&R研究方法(1)小样法ShortMethod(2)大样法LongMethod(3)图法GraphicalAnalysis如何做好MSA测量系统分析报告第39页GR&R研究中主要原因：应依据测量系统不一样实际使用情况，确定GR&R研究对应测量条件。如何做好MSA测量系统分析报告第40页GR&R研究准备：1.确定（方法、人员、被测另件数、重复测量次数）。2.被测另件应为生产线上产品，变差范围能代表允差范围，最好由不一样日期产品中天天选一件，并给予编号标识。3.由日常从事该测量活动人员进行并事先进行培训。如何做好MSA测量系统分析报告第41页测量注意事项：盲测——随机抽取估读——最小刻度1/2统计——预防混同如何做好MSA测量系统分析报告第42页（1）小样法实例如何做好MSA测量系统分析报告第43页计算平均极差=总极差/另件数=1.4量具综合误差（GRR）=（）×4.33=6.1注：4.33=5.15/d2*d2*—查表1

容差百分率（设容差为20） %GR&R=GR&R/容差=6.1/20×100=30.5%

RR如何做好MSA测量系统分析报告第44页（2）大样法实例

最少2名测量人员，最少10个另件，每人对每个另件最少重复测2遍。如何做好MSA测量系统分析报告第45页步骤：10个零件逐一编号量具校准人员A对零件进行测量（随机次序）统计员统计读数。人员B、C对零件进行测量（随机次序）统计员统计读数。上述循环重复3遍，测量次序打乱。如何做好MSA测量系统分析报告第46页（a）确定重复性Repeatability选取样件（n）和评价人（r）确定测量次数（m）重复测量并统计（xijk）i=1,…,rj=1,…,nk=1,…,m如何做好MSA测量系统分析报告第47页重复性计算：

子组极差：平均极差：标准差：σe=/d2*d2*—查表1重复性变差：5.15σe（概率99%）如何做好MSA测量系统分析报告第48页（b）确定再现性Reproducibility选取样件（n）和评价人（r）确定测量次数（m）重复测量并统计（xijk）i=1,…,rj=1,…,nk=1,…,m如何做好MSA测量系统分析报告第49页

计算：

i=1,…,r

再现性变差：5.150/d2*（概率99%）

如何做好MSA测量系统分析报告第50页校正后再现性：

如何做好MSA测量系统分析报告第51页评价人标准差:测量系统标准偏差：σm=σe2+σ02(c)测量系统(重复性与再现性)变差： GR&R=5.15σm(概率99%)

如何做好MSA测量系统分析报告第52页判断测量系统可否接收量度：容差百分率过程变差百分率%GR&R如何做好MSA测量系统分析报告第53页容差百分率：GR&R/容差×100%

计算公式:5.15×

×100%如何做好MSA测量系统分析报告第54页过程变差百分率：GR&R/TV×100%

或

×100% 其中：σt：总过程标准偏差 TV：总过程变差 TV=5.15σt

在MINITAB统计工具软件处理结果中以（%SV）表示。

如何做好MSA测量系统分析报告第55页测量系统可接收条件：容差百分率≤10%

过程变差百分率≤10%如何做好MSA测量系统分析报告第56页拒绝条件：容差百分率>30%或:过程变差百分率>30%如何做好MSA测量系统分析报告第57页有条件接收：

10%<≤30%

需考虑：被测特征主要程度 测量系统复杂程度 成本原因

如何做好MSA测量系统分析报告第58页两种方法比较小样法：简单、快捷、综合反应测量系统 重复性与再现性（GR&R）误差大样法：数据量大、更具可信性、可区分 重复性与再现性误差（GR&R） 比重，有利于寻找原因，制订 改进办法。如何做好MSA测量系统分析报告第59页经验分析：当重复性误差比重较大时，可能表明：测量设备需要保养测量设备刚性不足测量过程中零件定位方式有待改进零件内变差影响过大如何做好MSA测量系统分析报告第60页当再现性误差比重较大时，可能表明：需对测量人员进行操作培训应更明确要求校准测量方法和要求如何做好MSA测量系统分析报告第61页(3)图法:

均值/链图

(Average/RunChart)

极差图

(RangeChart)

振荡图(WhiskersChart)均值-基准值图(PlotofAveragesbySize)归一化单值图(NormalizedIndividualsChart)

如何做好MSA测量系统分析报告第62页3、确定线性Linearity

其中：y—测量系统偏倚量x—测量范围内基准值变量以后记如何做好MSA测量系统分析报告第63页基准值偏倚值（观察值-基准值）线性度（%linearity）线性误差（linearity）α平均偏倚值如何做好MSA测量系统分析报告第64页选择基准零件xj(j=1,2,…n),评价人r=1确定测量次数（m）重复测量并统计xiji=1,2,…m,

j=1,2,…n分析步骤：如何做好MSA测量系统分析报告第65页一元线性回归按照回归方程计算（见例题）应用MINITAB统计工具软件：

主模块： 功效模块： 工具模块：

statQualityToolsCagelinearitystudy如何做好MSA测量系统分析报告第66页判定偏倚与基准值之间是否存在线性关系：

相关系数r2(拟合优度）

当r2=1，y与x完全线性相关r=0，y与x线性无关判断测量系统能否接收：

线性、线性度、平均偏倚值≤要求要求如何做好MSA测量系统分析报告第67页线性误差较大原因：量具未在全量程，尤其是大、小两端正确校准最小或最大基准有误量具磨损量具本身设计不合理如何做好MSA测量系统分析报告第68页4、确定稳定性Stability选择基准样本（基准件/中程数零件）确定测量间隔/频率（天、周）排除其它影响原因改变重复测量、统计并作控制图(&R或&S)判定测量系统稳定状态(受控/失控)如何做好MSA测量系统分析报告第69页三、计数型测量系统分析:(1)小样法ShortMethod(2)大样法LongMethod(3)重复性与再现性GR&R如何做好MSA测量系统分析报告第70页（1）小样法研究确定基准零件（n=20）确定评价人r确定重复测量次数m=2判定准则：全部测量结果一致——接收不然——不接收如何做好MSA测量系统分析报告第71页（2）大样法研究

量具特征曲线概念（GPC）确定基准零件（n=8，逐步筛选）确定测量次数m=20如何做好MSA测量系统分析报告第72页

当<0.5a≠0统计经过概率Pa= 当>0.5a≠200.5 当=0.5如何做好MSA测量系统分析报告第73页描绘特征曲线GPC正态概率纸最正确拟合直线如何做好MSA测量系统分析报告第74页

计算偏倚B=xT（Pa’=0.5处）–名义限值计算重复性

其中：1.08—调整因子如何做好MSA测量系统分析报告第75页显著性判定：t≤t0如何做好MSA测量系统分析报告第76页（3）计数型测量系统R&R研究设计试验：30个零件事先经权威判断作出结论选择3个检验员，每人对每个零件检验2次（次序打乱）并给出接收/据收判断结果计算： 3人判断结果一致率（R&R）3人判断结果一致且正确率（总体有效性）如何做好MSA测量系统分析报告第77页四、测量工具、量具和仪器选择Measurementsystemperformance测量系统性能——能否实现产品与过程 控制要求、相关标 准要求Measurementtoolmaintenance测量工具维护——必要培训和技术 支持如何做好MSA测量系统分析报告第78页Measurementdiscrimination测量分辨率——能否区分出合格/不合格Measurementenvironment测量环境——高精度仪器应要求严格 使用环境如何做好MSA测量系统分析报告第79页五、计量与校准如何做好MSA测量系统分析报告第80页1、计量（Metrology）

是一门精密测量学科。是检验质量和全方面质量管理关键内容之一。计量管理是质量工程师工作基础。如何做好MSA测量系统分析报告第81页2、标准溯源性(TraceabilitytoStandards)经过连续比较链，使测量结果能够与相关计量标准