如何做好MSA测量系统分析报告

1、测量系统分析（MSA）1、测量（Measurement）包括过程程、产品品、服务务的输入入、输出出及性能能/绩效效的定量量化信息息。以确定实实体或系系统的量量值大小小为目标标的一整整套作业业。一、术语语及其定定义2、Cage任何用以以获得测测量结果果的装置置，特别指基基层使用用的量具具，包括括用来来测量合合格/不不合格的的装置。引自自QS9000参考考手册3、测量系系统（MeasurementSystem）用以对被被测特性性赋值的的作业、方法、步骤骤、量量具、设设备、软软件、人人员的集集合。为获得测测量结果果的完整整过程。引自自QS9000参考考手册测量系统统的要素素：测量方法测量环境仪器设备

2、被测量对象的特征测量人员计量基准测量系统测量系统统的组成成：传感器：感受被被测物理理量/特特征量的的变化（长度、温温度度、重量量、磁场场、均匀匀性、舒舒适度等等）转换器：物理量量/特征征量的转转换/放放大（磁磁-电、光光-电、热热-电等等）读出出：模拟显显示、数数字显示示、磁记记录、观观测记录录等（显显示器、记录器器、观测测人员等等）阻尼器：减少测测量系统统的高频频振荡，有助于于测量量结果果的平稳稳输出（滤波、磨擦、阻抗抗等）校准准：系统验验收、周周期校验验/使用用前校验验、溯源源测量系统统的基本本要求：数据的真真实性系统的稳稳定性结果的精精确性数据的真真实性真值测量误差差观测值真值测量误差差

3、观测值观测值=真真值？系统的稳稳定性不同的时时间、环环境、人人员、仪仪器设备备对测量量结果影影响如何何？系统是否否处于统统计控制制状态？测量结果果的精确确性反映被测测实体/系统微微小变化化的能力力。测量误差差与被测测量的变变化范围围（总变变差）相相比，是是否可以以接受？4、测量系统统的精度度与误差差类型分辨力（Discrimination）指示装置置可以有有效辨别别所指示示的紧密密相邻量量值能力力的定量量表示。ISO10012/1:1992分辨力的的要求：1）最小小测量单单位/容容差10%（用于计计量型合合格判定定）2）最小小测量单单位/过过程变差差10%（用于计计量型过过程控制制）影响分辨辨

4、力的因因素：1）传感感器的灵灵敏度2）读出出装置的的最小显显示单位位准确度（Accuracy）：表示测量量结果（单值或或平均值值）与与真值的的接近程程度。数量上，准确度度可以用用相对误误差数表表示。准确度=基基准值-多次测量量平均值值精密度（Precision）：在相同条条件下进进行重复复测量或或试验，其结果果相互间间的一致致程度。表示测定定结果中中随机误误差大小小的程度度。精密度常常用测量量的标准准差来表表示，标标准差越越大，精精密度越越低。测量误差差：测量误差差总变差观测值过程变差真值测量误差差测量误差差可能导导致：不合格产产品被接接收合格产品品被拒收收难以识别别过程中中发生的的变化控制图

5、失失真，不不能提供供正确信信息随机误差差和系统统误差：随机误差差突然发生生、不可可预测、可通过过重复复测量避避免可能源于于：环境因素素的波动动测量位置置的不同同人员作业业的偶然然性仪器、设设备的重重复特性性系统误差差不可能通通过重复复测量避避免可能源于于：不同的时时间不同的环环境因素素不同的测测量方法法（程序序）人员素质质的差异异校准错误误仪器设备备内在偏偏差测量系统统误差的的类型（1）偏倚（Bias）：测量值或或估计量量的分布布中心（平均值值）与真真值（基基准值）之差。偏倚属于于系统性性误差，直接影影响测量量系统的的准确度度。 基准值偏倚 观测的平均值偏倚倚（2）重复性性（Repeatabi

6、lity）相同的测测量人员员、使用用同一设设备、在在同一次次校准期期间、同同一实验验室、采采用相同同的方法法，在较较短时间间内，对对同一另另件的同同一特性性测量的的结果，其相互互接近的的程度。ISO5725-1重复性同一测量量人员同一量具具同一另件件的同一特特性（3）再现性性（Reproducibility）不同的测测量人员员、使用用不同设设备、在在不同实实验室、在不同同时间，采用相相同的方方法对同同一另件件的同一一特性测测量的结结果，其其相互接接近的程程度。ISO5725-1再现性不同的测测量人员员不同/相相同一量量具相同另件件的同一特性性重复性与与再现性性（GageRepeatabilit

7、y &Reproducibility）：对测测量系统统随机误误差的综综合评定定。目前已成成为测量量系统分分析的主主要指标标。（4）稳定性Stability时间2稳定性时间1测量系统统在某持持续时间间内测量量单一零零件单一一特性时时，测量量值的总总变差。（5）线性Linearity量具在预预期工作作范围内内，偏倚倚值的差差值。（6）线线性度%Linearity在预期工工作范围围内线性性误差的的变化率率。偏倚较小基准值偏倚较小基准值观测的平均值观测的平均值范围的较低部分范围的较商部分观测的平均值无偏倚有偏倚基准值线性性系统性误误差：偏倚、线线性、稳稳定性随机性误误差：重复性、再现性性、GR&R二、

8、计量量型测量量系统误误差的估估计：1、确定偏倚倚Bias选定基准准值x0重复测量量并记录录（x1、x2x10）观测平均均值偏倚量偏倚百分分比：偏偏倚量/过程变变差100% 产生偏倚倚的原因因：校准环境境不符合合规定的的要求不合理地地延长了了校准的的周期测量人员员变动、测量程程序未形形成文件件测量时间间规定不不严、条条件变动动疏忽与失失误常见的疏疏忽与失失误：测量前仪仪器/量量具未校校零忽略了多多次测量量取平均均值的要要求测量位置置不正确确缺乏维护护保养的的支持系系统：未识别不不合要求求的测量量/试验验程序，对被失失准的量量具测量量的产品品未进行行识别、隔离和和重新评评价。偏倚可能能来源于于测量

9、人员员、设备、程程序及实实验室环环境等要要素的变动。注意意2、GR& R的研究方方法(1)小样法ShortMethod(2)大样法LongMethod(3)图图法法GraphicalAnalysisGR&R研究中的的主要因因素：应根据测测量系统统不同的的实际使使用情况况，确定定GR&R研究究相应的的测量条条件。GR&R研究的准准备：1.确定（方方法、人人员、被被测另件件数、重重复测量次数数）。2.被被测另件件应为生生产线上上的产品品，变差差范围能代表表允差范范围，最最好由不不同日期期的产品中每每天选一一件，并并予以编编号标识识。3. 由日日常从事事该测量量活动的的人员进进行并事事先进行培培训。

10、测量注意意事项：盲测随机抽抽取估读最小刻刻度的1/2记录防止混混淆（1）小样法法实例计算平均均极差=总总极差/另件数数=1.4量具综合合误差（GRR）=（）4.33=6.1注：4.33=5.15/d2*d2*查表表1容差百分分率（设设容差为为20）%GR&R=GR&R/容差差=6.1/20100=30.5%RR（2）大样法法实例至少2名名测量人人员，至至少10个另件件，每人人对每个个另件至至少重复复测2遍遍。步骤：10个零零件逐一一编号量具校准准人员A对对零件进进行测量量（随机机顺序）记录员员记录读读数。人员B、C对零零件进行行测量（随机顺顺序）记记录员记记录读数数。上述循环环重复3遍，测测量

11、顺序序打乱。（a）确定重复复性Repeatability选取样件件（n）和评价价人（r）确定测量量次数（m）重复测量量并记录录（xijk）i=1,rj=1,nk=1,m重复性计计算：子组极差差：平均极差差：标准准差差：e=/d2*d2*查表1重复性变变差：5.15e（概率99%）（b）确定再现现性Reproducibility选取样件件（n）和评价价人（r）确定测量量次数（m）重复测量量并记录录（xijk）i=1,rj=1,nk=1,m计算：i=1,r再现性变变差：5.150/d2*（概率99%）校正后的的再现性性：评价人标标准差:测量系统统标准偏偏差：m=e2+02(c)测量系统统(重复性与

12、与再现性性)变差：GR&R=5.15m(概率99%)判断测量量系统可可否接受受的量度度：容差百分分率过程变差差百分率率%GR&R容差百分分率：GR&R/容差100%计算公式式:5.15100%过程变差差百分率率：GR&R/TV100%或 100%其中：t：总过程程标准偏偏差TV：总总过程变变差TV=5.15t在MINITAB统计计工具软软件处理理结果中中以（%SV）表示。测量系统统可接受受条件：容差百分分率10%过程变差差百分率率10%拒绝条件件：容差百分分率30%或:过程变差差百分率率30%有条件接接受：10%30%需考虑：被测特特性的重重要程度度测测量系系统的复复杂程度度成本因素素 两种方

13、法法比较小样法：简单、快快捷、综综合反映映测量系系统重重复性性与再现现性（GR&R）误差差大样法：数据量大大、更具具可信性性、可区区分重重复复性与再再现性误误差（GR&R）的的比重重，有助助于寻找找原因，制订改改进进措施。经验分析析：当重复性性误差比比重较大大时，可可能表明明：测量设备备需要保保养测量设备备刚性不不足测量过程程中零件件的定位位方式有有待改进进零件内变变差影响响过大当再现性性误差比比重较大大时，可可能表明明：需对测量量人员进进行操作作培训应更明确确规定校校准测量量的方法法和要求求(3)图法法:均值/链链图(Average/RunChart)极差图(RangeChart)振荡图(W

14、hiskers Chart)均值-基基准值图图 (Plot of Averages by Size)归一化单单值图(NormalizedIndividualsChart)3、确定线性性Linearity其中：y 测测量系统统偏倚量量x 测测量范围围内的基基准值变变量以后记基准值偏倚值（观测值值-基准准值）线性度（%linearity）线性误差差（linearity）平均偏倚倚值选择基准准零件xj(j=1,2,n),评评价人r=1确定测量量次数（m）重复测量量并记录录xiji=1,2,m,j=1,2,n分析步骤骤：一元线性性回归按照回归归方程计计算（见见例题）应用MINITAB统统计工具具软件：

15、主 模块块：功能模块块：工具模块块：statQuality ToolsCage linearitystudy判定偏倚倚与基准准值之间间是否存存在线性性关系：相关系数数r2(拟合优优度）当r2=1，y与x完完全线性性相关r=0，y与x线性无无关判断测量量系统能能否接受受：线性、线线性度、平均偏偏倚值规定要要求线性误差差较大的的原因：量具未在在全量程程，尤其其是大、小两端端正确校校准最小或最最大的基基准有误误量具磨损损量具本身身设计不不合理4、确定稳稳定性Stability选择基准准样本（基准件件/中程程数零件件）确定测量量间隔/频率（天、周周）排除其它它影响因因素的变变化重复测量量、记录录并作控

16、控制图(&R或&S)判定测量量系统的的稳定状状态(受受控/失失控)三、计数数型测量量系统分分析:(1)小小样法ShortMethod(2)大样法LongMethod(3)重复性与与再现性性GR&R（1）小样法研研究确定基准准零件（n=20）确定评价价人r确定重复复测量次次数m=2判定准则则：所有测量量结果一一致接受否则不接受受（2）大样法研研究量具特性性曲线的的概念（GPC）确定基准准零件（n=8，逐步步筛选）确定测量量次数m=20当0.5a200.5当当=0.5描绘特性性曲线GPC正态概率率纸最佳拟合合直线计算偏倚倚B=xT（Pa=0.5处）名义限值值计算重复复性其中：1.08 调调整因因子

17、显著性判判定：tt0（3）计数型测测量系统统R&R研究设计试验验：30个零零件事先先经权威威判断作作出结论论选择3个个检验员员，每人人对每个个零件检检查2次次（顺序序打乱）并给出出接收/据收判判断结果果计算：3人判断断结果的的一致率率（R&R）3人判断断结果一一致且正正确率（总体有有效性）四 、测测量工具具、量具具和仪器器的选择择Measurementsystem performance测量系统统的性能能能能否实现现产品与与过程控控制的要要求、有有关标准准的规定定Measurementtoolmaintenance测量工具具的维护护必必要的培培训和技技术支支持持Measurementdiscr

18、imination测量分辨辨率能否区区分出合合格/不不合格Measurementenvironment测量环境境高高精度的的仪器应应规定严严格的使使用环环境五、计量量与校准准1、计量（Metrology）是一门精精密测量量的学科科。是检验质质量和全全面质量量管理的的关键内内容之一一。计量管理理是质量量工程师师工作的的基础。2、标准溯溯源性(TraceabilitytoStandards)通过连续续的比较较链，使使测量结结果能够够与有关关计量标标准通常是是国际或或国家计计量标准准相相联系的的特性。引自自ISO10012测量基准准的逐级级校准国家基准准地区基准准计量室基基准生产现场场基准块块量值传递递的五个个水平可溯源到国家标准的基准进行检查的比较基准现场校验使用的标准块/器用于测量的量具/仪器被测产品的量值标准所/实验室企业计量室 车间检验员 与 操作人员溯源误差差分析：实验室基基准与国国家标准准间的误误差实验室内内校准时时的传递递误差对于工件件或服务务的测量量误差3、校准目的确保测量量系统适适用于所所要测量量的变差差范围和和质量规规格对在用的的测量设设备定期期复校以以保证其其精度及时淘汰汰丧失精精度/功功能的测测量设备备何时需要要校准？投入使用用之前初次次使用、偶然使使用规定周期期根根据设备备的特性性、使用用的特特点点及频繁繁程度如何确定定校准周周期？使用前一一周