MSA的五性分析分享

测量系统分析（MSA）的五性研究MSA的五性研究分享（计量型数据）MSA基础概念和术语简介

MSA五性研究之---偏倚MSA五性研究之---线性MSA五性研究之---稳定性MSA五性研究之---重复性&再现性总结与交流（实践及下一步培养计划）课前思考：请问ProcessAorB哪个更好一.MSA基础概念和术语简介①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。②测量系统分析MSA：应进行统计研究来分析在控制计划中所识别的每种检验、测量和试验设备系统的结果中出现的变差。所采用的分析方法和验收准则，应符合测量系统分析参考手册。如果得到顾客的批准，其他分析方法和接收准则也可以使用。替代方法的顾客接受记录应与替代测量系统分析的结果一起保留。注：测量系统分析研究的优先级应当着重于关键或特殊产品或过程特性。（IATF16949第7.1.5.1.1条的标准定义，“手册”指《AIAG的第五版MSA手册》）1.基础概念一.MSA基础概念和术语简介2.术语①测量：赋值（或数）给具体事物以表示它们之间

关于特定性的关系，赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。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。③分辨力：又称最小可读单位，它是量具设计的一个固有特性，并作为测量或分级的单位被报告。④真值：物品的实际值，是未知的和不可知的。⑤偏倚（Bias）：测量的观测平均值（在可重复条件下的一组试验）和基准值之间的差值。传统上称为准确度。偏倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。⑥稳定性（Stability）：是偏倚随时间变化的统计受控，又称，漂移。⑦线性（Linearity）：测量系统预期操作范围内偏倚误差值的差别。换句话说，线性表示操作范围内多个和独立的偏倚误差值的相关性。⑧重复性（Repeatability）：指同一人使用同一测量工具对同一对象（产品）的同一特性进行多次测量中产生的变差，同时是在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差，通常也指EＶ（设备变差），又称为系统内变差。⑨再现性（Reproducibility）：由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差。对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差。⑩GRR或量具R＆R（GageRepeatability&Reproducibility）：一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。一.MSA基础概念和术语简介2.术语一.MSA基础概念和术语简介3.数据质量与统计特性①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。②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。▲精密度(Precision)σ或称变差(Variation):

利用同一量具，重复量测相同工件同一质量特性，所得数据之变异性。是指数据的分布。位置(Location)宽度(Width)一.MSA基础概念和术语简介4.测量系统统计特性①测量系统应处于统计控制状态;②测量系统对于过程控制：测量系统的变异性（Variability）比过程变异性小很多，根据总过程变差评价测量系统。③测量系统对于产品控制：测量系统的变异性应比公差小得多。根据公差来评价测量系统。④测量系统应有足够的分辨率，要求不低于过程变差或允许偏差（tolerance）的十分之一，零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.（接受标准：一般要求它大于4才可接受）测量过程的变差源主要有六个方面，即S：标准，W：工件，I：仪器，M:人,P：程序，E：环境。这可以认为是全部测量系统的误差模型。测量系统对决策有以下的影响：①在产品控制中，如果测量系统不能满足要求，其影响是导致做出错误的判断，即：将合格品判为不合格品（一类错误，见图1），或者将不合格品判为合格品（二类错误，见图2）。一.MSA基础概念和术语简介5.测量系统变差源及影响②相对公差，对零件做出错误决定的潜在因素只在测量系统误差与公差交叉时存在。下面给出三个区分的区域：I区：坏零件总是判为坏的；II区：可能做出潜在错误的判断；III区：好零件总是判为好的。对于产品状况，目标是最大限度地做出正确决定，有两种选择：⑴改进生产过程：减少过程的变差，没有零件产生在II区域。⑵改进测量系统：减少测量系统误差从而减小II区域的面积，因此生产的所有零件将在III区域，这样就可最小限度地降低做出错误决定的风险。③测量误差可引起对产品产生不正确的决策。对过程决策的影响如下：把普通原因报告为特殊原因或者把特殊原因报告为普通原因，测量系统变异性可能影响过程的稳定性、目标以及变差的决定（导致CPk因测量误差产生错误结论）。一.MSA基础概念和术语简介LSLUSLIIIIIIIIIBadisbadGoodisgoodConfusedareaConfusedarea一.MSA基础概念和术语简介6.测量系统分析的时机和作用①测量系统分析时机：第一阶段（实际使用前）：确定测量系统是否具有所需要的统计特性，确认环境因素是否对测量系统有显著影响；第二阶段（使用过程中）：确定是否持续地具备恰当的统计特性作为正常校准程序、维护程序和计量程序的一部分日程工作。②测量系统分析的作用：(1)提供接收新测量设备的准则。(2)提供一种测量装置与另外一种测量装置的比较。(3)评价怀疑有缺陷的量具的基础。(4)测量设备维修前与维修后的比较。(5)计算过程变差的一个必要部分，以及一个生产过程的可接受性的水平。二.MSA五性分析之偏倚偏倚：实际测量观测量平均值与基准值的差值（观测测量平均值-基准值）。确定基准值：一般来说特性的理论规范限中值可以作为标准值，即获取一个样本并确定相对于可溯源标准的基准值，而在实际生产中可以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”。让一个评价人，以通常的方法测量样本15次以上；相对于基准值将数据画出直方图。评审直方图，用专业知识确定是否存在特殊原因或出现异常；计算n个读数的均值。计算偏倚：观测测量平均值-基准值；判定偏倚是否合格的标准：①偏倚小于过程变差或容差的1%,可认为是精确的。②偏倚与建立偏倚的t统计量，如果0落在围绕偏倚值1-

置信区间以内或者“偏倚与0的t检验显著”，则偏倚在

水平是可接受的。（涉及统计技术中的t统计量的置信区间问题，了解即可）1.决定要分析的测量系统2.抽取样本，取值参考值3.请现场测量人员测量15次4.输入数据到EXCEL表格中5.

判定是否合格，是否要加补正值保留记录二.MSA五性分析之偏倚例一：如下表15组数据的偏倚情况判定和分析表假设数据的规格限为6.0±0.4试验序号观测值（基准值=6.0）偏倚15.8-0.225.7-0.335.9-0.145.9-0.156.00.066.10.176.00.086.10.196.40.4106.30.3116.00.0126.10.1136.20.2145.6-0.4156.00.0二.MSA五性分析之偏倚判定方法一：偏倚与容差或者公差的比值<1%。Bias=测量平均值-基准值=6.006-6=0.006；过程变差为1.272容差宽度为0.81.%Bias=100[0.006/1.272]=0.4%≤1%pass2.%Bias=100[0.006/0.8]=0.75%≤1%pass判定方法二：建立偏倚的t统计量，检验偏倚是否为0或0是否落在偏倚的1-

置信区间。

基准值=6.00,

=0.05,g=1,d2*=3.55t统计量df显著t值（2尾）偏倚95%偏倚置信区间低值高值测量值0.12142.1450.0067-0.11070.1241三.MSA五性分析之线性线性分析的步骤如下：1.选择在量具量程内不同特性值大于5个零件，由于过程变差，这些零件测量值覆盖量具的操作范围；2.用全尺寸检验设备测量每个零件以确定其基准值并确认包括了量具的操作范围；3.通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件m

10次。随机地选择零件以使评价人对测量偏倚的“记忆”最小化；4.计算每次测量的零件偏倚及零件偏倚均值；5.分析每个量程基准和对应偏倚值的相关性和线性关系，在线性图上画出每个偏倚和对应基准值的偏倚—基准值图（这个过程一般由计算机完成）；6.计算和画出最佳拟合线与置信带（这个过程一般由计算机完成）；7.判定线性是否合格的标准：0偏倚线落在拟合置信区间内时线性合格（由计算机软件辅助完成计算和出图）；线性：量具预期工作范围内偏倚值的差别，测量仪器的线性是指该装置整个工作范围内的准确度，通俗的说就是偏倚与量具或测量设备不同量程的线性相关。三.MSA五性分析之线性例二：一名工厂主管希望对过程采用新测量系统，需要评价测量系统的线性。在测量系统操作量程内选择了5个基准。然后由班长分别测量每个零件12次。

零件

基准值123452.04.06.08.010.0试验12.75.15.87.69.122.53.95.77.79.332.44.25.97.89.542.55.05.97.79.352.73.86.07.89.462.33.96.17.89.572.53.96.07.89.582.53.96.17.79.592.43.96.47.89.6102.44.06.37.59.2112.64.16.07.69.3122.43.86.17.79.4三.MSA五性分析之线性

零件

基准值123452.04.06.08.010.0偏倚10.71.1-0.2-0.4-0.920.5-0.1-0.3-0.3-0.730.40.2-0.1-0.2-0.540.51.0-0.1-0.3-0.750.7-0.20.0-0.2-0.660.3-0.10.1-0.2-0.570.5-0.10.0-0.2-0.580.5-0.10.1-0.3-0.590.4-0.10.4-0.2-0.4100.40.00.3-0.5-0.8110.60.10.0-0.4-0.7120.4-0.20.1-0.3-0.6偏倚均值0.49170.12500.0250-0.2917-0.6167线性判定标准及数据分析表项别判定基准措施线性总过程变异对比不到1%很适合:无改善的必要总过程变异对比1~5%不到适合:几乎不需要改善总过程变异对比5~10%不到一般:一部分需要改善总过程变异对比10%以上差:需要改善三.MSA五性分析之线性分析结论：偏倚值%Bias=0.4%,偏倚合格，0偏倚线未落在95%的拟合区间内，且线性占比为13.167%≥10%，线性不合格。四.MSA五性分析之稳定性稳定性的分析步骤如下：①获得一个样本，一般来说是选定一个标准样件，用来稳定性分析的特性值需经过高等级的测量设备确认。②定期（天、周）测量基准样品5次，作为1组数据，一共测量10组数据；③根据这10组数据制定X&R或X&S控制图（详见SPC的内容）；④确定控制限并按控制图的判异规则判断失控或不稳定状态；⑤稳定性判定合格的标准：控制图上无违反判异原则的情况出现。稳定性：计量特性值随时间的慢变化，又称为量值的漂移，当然也有说法是偏倚随时间的慢变化，是判定测量系统是否稳定的重要标志。例三：为了确定一个新的测量装置稳定性是否可以接受，工艺小组在生产工艺中程数附近选择了一个零件。这个零件被送到测量实验室，确定基准值为6.01.。小组每班测量这个零件5回（每回3到5次），共测量4周（20个子组）。收集所有数据以后，X&R图就可以做出来了。四.MSA五性分析之稳定性五.MSA五性分析之重复性＆再现性重复性：指同一人使用同一测量工具对同一对象（产品）的同一特性进行多次测量中产生的变差，同时是在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差，通常也指EＶ（设备变差）。再现性：指不同的人在对同种特性进行测量时产生的变差，由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零件的一个特性时产生的测量平均值的变差。对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时间）或方法的误差，通常指AＶ（评价人变差）GRR或量具R＆Ｒ：

量具重复性和再现性；测量系统重复性和再现性合成的评估测量系统能力；依据使用的方法，可能包括或不包括时间影响。σ2GRR=σ2AV+σ2EVσ2TV=σ2GRR+σ2PVσ2AV=σ2O+σ2OPσ2TV=σ2AV+σ2O+σ2OP

+σ2PV五.MSA五性分析之重复性＆再现性GRR分析的步骤如下（俗称九步法）（计量数据为例）：1.选择需要评价的测量系统（包括量具、特性类型等）：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。例如，如果特性的变差为0.001，仪器应能读取0.0001的变化，选用的特性值要和量具或仪器匹配；2.选择合适的人员和评价方案：评价人员一般选择正常工作中的实际评价者，而评价方案则推荐使用AIAG手册中的标准方案：3*3*10方案（3个评价者对10个零件每件测量3次，共形成90个数据），各单位根据实际情况选定方案；3.制定标准和规则：明确该特性测量的标准、方法和实施步骤；4.样本的选择：10个样本要求能够包含或覆盖选定的特性值公差范围的80%以上，样本选定的时候可以通过每一天取一个样本，持续若干天的方式进行选取。再次说明，这样做是有必要的，因为分析中这些零件被认为代表生产过程中产品变差的全部范围。由于每一个零件将被测量若干次，必须对每一个零件编号以便于识别；5.科学的测量过程：给样品标号，测量人不应看到此编号，而记录人知道。在测量时，应每测一次换一个零件，也就是我们常说的盲测，测量的节奏要和平时工作一致。6.数据记录和分析：数据的读数应多估读至分度的一半，计量型数据一般用均值极差法和方差分析法来进行分析数据（具体根据后面的案例来分析详解）；7.判定：针对数据分析结果，对测量系统是否合格进行判定；8.改进：针对不合格的测量系统进行分析改进；9.总结和管理：对本次分析进行总结，并将所有量具的测量系统分析计划、报告和改进闭环进行管理，制定相关的管理流程。例五：一名工厂主管希望对某工序的游标卡尺进行测量系统分析，决定用极差分析法和方差分析法来进行分析（此例来源于AIAG手册）。五.MSA五性分析之重复性＆再现性评价人/试验#零件平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.360.120.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.201.99-1.250.130.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.310.2均值0.447-0.6071.2600.537-0.853-0.1000.667-0.2272.087-1.307Xa=0.19极差0.350.120.170.170.120.230.160.140.270.11Ra=0.1B10.08-0.471.190.01-0.56-0.20.47-0.631.80-1.680.020.25-1.220.941.03-1.200.220.550.082.12-1.620.130.07-0.681.340.2-1.280.060.83-0.342.19-1.500.0均值0.133-0.7901.1570.413-1.0130.0270.617-0.2972.037-1.600Xb=0.06极差0.180.750.401.020.720.420.360.710.390.18Rb=0.5C10.04-1.380.880.14-1.46-0.290.02-0.461.77-1.49-0.22-0.11-1.131.090.20-1.07-0.670.01-0.561.45-1.77-0.23-0.15-0.960.670.11-1.45-1.490.21-0.491.87-2.16-0.2均值0.073-1.1570.8800.150-1.327-0.4830.080-0.5031.697-1.807Xc=-0.25极差0.190.420.420.090.390.380.200.100.420.67Rc=0.3零件均值0.169-0.8511.0990.367-1.064-0.1860.454-0.3421.940-1.571X=Rp=.003.5([Ra=0.184]+[Rb=0.513]+[Rc=0.328])/[#评价人个数=3]=R=0.34

[MaxX=0.1903]-[MinX=-0.2543]=XDIFF=0.446

•[R=0.3417]*[D4=2.58]=UCLR=0.8816

•当试验次数为2次时D4=3.27,3次时D4=2.58。UCLR

表示R的界限。圈出那些超出界限的值，了解原因并纠正。用原来相同的评价人和仪器对同一个零件重复原来的测量,，或剔除这些值并由其余观测值再次平均并计算R和UCLR

值。五.MSA五性分析之重复性＆再现性五.MSA五性分析之重复性＆再现性GRR或量具R＆Ｒ的判定标准：测量系统分辨过程波动能力的判定标准比对项标准处置%GRR=(GRR/TV)*100%%GRR≤10%测量系统是可接受的10%≤%GRR≤30%基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本等方面的考虑，可能是可接受的或者勉强接受。%GRR≥30%测量系统是不可接受的，需要改进测量系统分辨产品规格能力的判定标准比对项标准处置%PT=(6GRR/T)*100%%PT≤10%测量系统是可接受的10%≤%PT≤30%基于应用的重要性、测量装置的成本、维修的成本等方面的考虑，可能是可接受的或者勉强接受。%PT≥30%测量系统是不可接受的，需要改进测量系统分辨率的判定标准比对项标准处置ndc=（PV/GRR）*1.41ndc≥5测量系统分辨率满足要求五.MSA五性分析之重复性＆再现性方差分析法：不合格五.MSA五性分析之重复性＆再现性六合一图解析：1.变异分量图（左上图）本图主要是波动源分量的柱状图，可以很直观的将各波动源分量直观的体现，红色柱图表示各波动分量的方差与总过程波动方法的百分比，而蓝色柱图表示各波动分量研习标准差与总过程波动研习标准差的百分比