MSA测量系统第四

测量系统分析

MeasurementSystemAnalysis

第四版

2010年6月发布2023/1/41MSA第四版发生了那些变化？与MSA第三版相比，手册的第四版没有发生显著的变化，只是补充提示了某些分析方法，使读者更容易理解，同时也对一些使用者的常犯错误做了重要的观念澄清。

譬如：澄清MSA与校准的关系、更清晰地定义测量决策、改进了偏倚和线性内容、重写了高级的MSA技术（包括破坏性试验）、计数型分析的更新、测量的不确定度和MSA、APQP和MSA的关系等等。2023/1/422023/1/43

本手册中使用了以下术语

测量（Measurement)被定义为“对某具体事物赋予数字（或数值），以表示它们对于特定特性之间的关系”。这定义由C.Eisenhart(1963)首次提出。赋予数字的过程被定义为测量过程，而指定的数值被定义为测量值。

量具（Gage)是指任何用来获得测量结果的装置。经常是用在工厂现场的装置，包括通/止规（go/nogodevice)。

本手册中使用了以下术语测量系统（MeasurementSystem)—是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所使用的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；也就是说，用来获得测量结果的整个过程。

我们可以将测量过程看成一个制造过程，其产生的输出就是数值（数据）。这样看待一个测量系统是很有用的，会使我们明白已经说明的所有的概念、原理和工具。2023/1/44本手册中使用了以下术语分辨力Discrimination、可读性Readability、分辨率Resolution别名：最小可读单位、测量解析度、最小刻度极限或探测的最小极限。由设计所确定的固有特征。一个仪器测量或输出的最小刻度单位。通常被显示为测量单位。

10比1的比例法则。2023/1/45本手册中使用了以下术语有效解析度Effectiveresolution特定应用条件下，一个测量系统对过程变差的敏感度。可以导致测量有用的输出信号的最小输入。通常被描述为一种测量单元。基准值（Referencevalue)某一物品的可接受数值。需要一个可操作的定义。常被用来替代真值使用。真值(Truevalue)某一物品的真实数值。不可知且无法知道的。2023/1/462023/1/47本手册中使用了以下术语位置变差（Locationvariation)准确度（Accuracy)与真值或可接受的基准值“接近“的程度。在ASTM包括了位置及宽度误差的影响。偏倚（Bias)观测到的测量值的平均值与基准值之间的差值。82023/1/4

准确度和精确度量具A量具B量具CA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的表现量具A的均值量具B的均值量具C的均值本手册中使用了以下术语稳定性(Stability)随时间变化的偏倚值。一个稳定的测量过程在位置方面是处于统计上受控状态。别名：漂移（drift)线性(linearity)

在量具正常工作量程内的偏倚变化量。多个独立的偏倚误差在量具工作量程内的关系。是测量系统的系统误差所构成。2023/1/492023/1/410本手册中使用了以下术语宽度变差（Widthvariation)精确度（Precision)

每个重复读数之间的“接近”程度。是测量系统的随机误差所构成。

本手册中使用用了以下术语语重复性(Repeatability)一个评价者使使用一种测量量仪器，对同一一零件的某一一特性进行多次测量下下的变差。是在固定的和和已定义的测测量条件下，连续续（短期内））多次测量中的变差。。通常被称为E.V—设备变差。。(EguipmentVariation)设备（量具））能力或潜能能。系统内部变差差。2022/12/2811本手册中使使用了以下下术语再现性(Reproducibility)不同评价者者使用相同同的量具，，测量同一个个零件的同同一个特性性的测量平均值的的变差。通常被称为为A.V.——评价者变差差(AppraiserVariation)。系统之间（（条件）的的误差。。在ASTME456-96包括：重复性、实验验室、环境境及评价者者影响。2022/12/2812本手册中使使用了以下下术语GRR或量具的重重复性和再再现性(Gage&R)量具的重复复性和再现现性：测量量系统重复性和再再现性的联联合估计值值。测量量系系统统能能力力：：取取决决于于所所用用的的方方法法，可可能能包包括括或或不不包包括括时时间间的的影影响响。。测量量系系统统能能力力(MeasurementSystemCapability)测量量系系统统变变差差的的短短期期估估计计值值。。（（例例：：““GRR”包包括括图图表表法法））2022/12/2813本手手册册中中使使用用了了以以下下术术语语2022/12/2814测量系系统性性能(MeasurementSystemPerformance)测量系系统变变差的的长期期估计计值（（例：：长期控控制图图法））敏感度度(Sensitivity)能导致致可探探测到到的输输出信信号的的最小小输入入。测量系系统对对被测测特性性变化化的感感应度度。取决于于量具具设计计（分分辨力力）、、固有有质量量（OEM）、使使用期期间的的维修修，以以及测测量仪仪器与与标准准的操操作情情况。。通常被被描述述为一一种测测量单单元。。本手册册中使使用了了以下下术语语一致性性(Consistency)随时间间重复复性变变化的的程度度。一致的的测量量过程程是在在宽度度（变差差）方方面处处于统统计上上受控控状态。均一性性(Uniformity)在正常常工作作范围围内重重复性性的变化。。重复性性的同同义词词。2022/12/2815本手册册中使使用了了以下下术语语系统变变差（（SystemVariation)测量系系统的的变差差可分分类为为：能力(Capability)短期内内读数数的变变化量量。。性能(performance)长期读读数的的变化化量。。以总总变差差(totalvariation)为基础础。不确定定度(Uncertainty)有关被被测值值的数数值估估计范范围，，相信信真值值都被被包括括在该该范围围内。。测量系系统必必须稳稳定并并且一一致,测量系系统的的总变变差的的所有特征征是假假设该该系统统稳定定并且且一致致。2022/12/28162022/12/2817测量系统的误误差测量系统误差差可以分成五五种类型：偏倚、线性、、稳定性、重重复性、再现现性测量过程变差差:对大多数测量量过程而言，，总测量变差差通常被描述述为正态分布。正正态概率被设设想成测量系系统分析的标标准方法。事实上，有一一些测量系统统并不是正态态分布，如果果仍假设该测量系系统为正态分分布，MSA的分析方法可可能会过高评价测量系统统误差;因此应充分识识别和评价。。2022/12/2818Ⅰ不好好的的零零件件永永远远视视为为不不好好的的零零件件Ⅱ可能能做做出出潜潜在在的的错错误误决决定定Ⅲ好零零件件永永远远被被视视为为好好零零件件“取伪伪”、“弃真真”的过过程程发发生生在在Ⅱ区域域。。测量量系系统统误误差差的的影影响响2022/12/2819测量系统统误差的的影响从位置的的角度去去考虑，，偏倚、、线性、、稳定性性为位置置的误差差，如图图：针对基准准值的位位移。从宽度的的角度去去考虑，，重复性性、再现现性为宽宽度的误误差。随随着宽度加宽宽，Ⅱ区域增大。2022/12/2820测量系统共共有的统计计特性依据用途，，每个测量量系统可能能要求具备备不同的统统计特性，，但以下几几个特性应应是所有的的测量系统统共有的：：1.测量系统必必须处于统统计控制中中，这意味味着测量系系统中的变变差只能由由普通原因因而不是由由特殊原因因造成；2.测量系统的的变差必须须小于制造造过程的变变差；3.测量系统的的随机变差差必须小于于过程变差差和公差带带两者中最最小者，一一般为其1/10。。2022/12/2821测量系统的的接受准则则对测量系统统予以接受受的通用准准则是：低于10%的误差—通常被认为为是一个可可接受的测测量系统。。10%到30%的误误差—根据应用的的重要性、、测量装置置的成本、、维修费用用等，可能能是可接受受的。大于30%误差—考虑为不可可接受，应应尽各种力力量以改进进该测量系系统。另外，由测测量系统对对过程进行行划分的区区别分类数数（ndc）应能大于或或等于5。。2022/12/2822测量系系统分分析计计划过程名称分析项目测量系统偏倚线性稳定性重复性再现性负责人/日期卡尺硬度仪金相显微镜万能材料试验机2022/12/2823测量量系系统统研研究究—偏倚倚2022/12/2824什么是偏偏倚偏倚是指指对相同同零件上上同一特特性的观观测的平平均值与与基准值值的差异异。它是由所所有已知知或未知知的变差差来源共共同影响响的总偏偏差所造造成。2022/12/2825偏倚产产生的的原因因造成过过份偏偏倚的的可能能原因因有：：计量器器具需需要校校准计量器器具或或相关关夹具具磨损损磨损或或损坏坏的基基准，，基准准出现现误差差不适当当的校校准或或使用用基准准设定定线性误误差（（譬如如测量量两个个不同同的点点，零零件的的内在在变差差所造成的的线性性误差差。））使用了了错误误的量量具不同的的测量量方法法—设置、、安装装、夹夹紧、、技术术2022/12/2826测量错误的特特性（量具或零件件）变形环境变化—温度、湿度、、振动、清洁洁的影响错误的假设，，在应用常量量上出错应用—零件数量、位位置、操作者者技能、疲劳劳、观察错误误（易读性、、视差）偏倚产生的原原因2022/12/2827偏倚的分析程程序偏倚的分析程程序1.1按生产产过程所要求求的检验项目目、内容和检检验规定，从生产产过程中选取取一个零件作作为样品。1.2首先先确定所检查查零件特性的的基准值。基基准值应尽可能通过过更高一级的的计量装置或或在工具室、、全尺寸检验设设备上确定。。确定的读数数应与量具R＆R研究中的评价价人的观察平平均值（Xa、Xb、Xc）进行比较。2022/12/2828偏倚的的分析析程序序1.3如果果不可可能按按上述述方法法对样样件进进行测测量，，可采采用下下面的替代代方法法。在工具室或或全尺寸检检验设备上上对零件进进行精密测测量，确定定基准值。。1.4让一一位评价人人用正被评评价的量具具测量同一一零件至少少十次，并并记录结果果。1.5计算算读数的平平均值。平平均值与基基准值之间间的差值为为该测量系系统的偏倚倚。2022/12/2829偏倚的分析程程序1.6计算算出偏倚占过过程变差的百百分率：偏倚%=100[|偏倚倚|/过程变变差]1.7对偏偏倚的分析结结果应写出书书面报告。1.8如果果偏倚大于10%，应进进行原因分析析。2022/12/2830偏倚的分析程程序1.9偏倚倚过大的原因因可能是：基准的误差，，零件的磨损；；量具尺寸不对对；测量了错误误的特性；；量具没有正正确校准；；评价人量具具使用不当当等。1.10针针对具体体的原因，，采取相应应的措施，，对测量系系统进行改改进。2022/12/2831确定偏倚的的指南-独立样样件法研究程序1.选取一一个样件，，得出一个个可追溯到到相关标准准的基准值。如果不不可能，选选择一件落落在生产测测量范围中中间的生产件，指定其为偏偏倚分析的的标准样本本。在工具具室测量这这个零件n≧10次，并计算算出n次读数的平平均值；把把这个平均值作为基基准值。2.让一个个评价人，，以工作状状态通常的的方法测量量这个样件件10次以上上。3.相对于于基准值，，将数据画画出直方图图。评审直直方图，确确定是否存在在特殊原因因或出现异异常；如果果没有，继继续分析。。2022/12/2832确定偏倚的的指南-独立样样件法4.计算该该评价人n个读数的均均值。公式式如右：：5.计算可可重复性标标准偏差。。其中d2*可以从附录录c中查到，g＝1，m＝n2022/12/2833确定定偏偏倚倚的的指指南南-独独立立样样件件法法6.确确定定偏偏倚倚的的t统计计量量：：偏倚倚＝＝观观测测测测量量平平均均值值－－基基准准值值其中中σr=σσ重复复性性7.如如果果0落落在在围围绕绕偏偏倚倚值值1-置信信区区间间以以内内，，偏偏倚倚在在水平平是是可可接接受受的的。。d2，，d2*和v可以以在在附附录录c中查查到到，，g=1，m=n偏倚倚σbt=2022/12/2834独立样样件法法—范例计算结结果基准值值=6.00，，=0.05g=1d2*=3.55

n（m）平均值x标准差σr/σ重复性标准误差的平均值σb测量值156.00670.225140.05813t统计量df自由度显著t值（2尾）查t分布分位表偏倚95%偏倚置信区间低值高值测量值0.115310.82.2060.0067-0.121570.134972022/12/2835独立样件件法—范例一名制造造工程师师评价了了一个用用于过程程监控的的新测量量系统。。测量设设备的一一项分析析证明该该测量系系统没有有线性误误差的问问题，该该工程师师只需对对测量系系统的偏偏倚进行行研究和和评价。。根据过过程变差差的实际际情况，，他从测测量系统统操作范范围内选选取了一一个零件件；通过过对该零零件进行行了全尺尺寸测量量确定了了它的参参考值，，然后由由主要操操作者测测量该零零件15次。2022/12/2836独立样件件法—范例请计算基准值=6.00，=0.05g=1d2*=3.55

n(m）平均值x标准差σr/σ重复性标准误差的平均值σb测量值15t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2022/12/2837独立样件法—范例2022/12/2838独立样件法法—范例由于0落落在偏倚倚置信度区区间内（-0.12157，0.13497），，则结论是是：假设这这测量的偏偏倚是可接接受的，即即在实际使使用时，也也将不会带带来额外的的变差来源源。附表：与平均极差差的分布有有关的数值值t分布分位数数t1-（n）表自由度=df=v=n2022/12/2839确定定偏偏倚倚的的指指南南-控控制制图图法法如果果用用X&R图或或用用X&s图来来衡衡量量稳稳定定性性，，其其数数据据也也可可以以用用来来进进行行偏偏倚倚的的评评价价。。在在偏偏倚倚被被评评价价之之前前，，控控制制图图分分析析应应该该表表明明这这测测量量系系统统处处于于稳稳定定状状态态。。具体体程程序序：：1.取取得得一一个个样样本本并并建建立立相相对对于于可可溯溯源源标标准准的的基基准准值值。。如如果果这这个个样样品品不不可可获获得得，，选选择择一一个个落落在在产产品品测测量量中中程程数数的的生生产产零零件件作作为为偏偏倚倚分分析析的的样样本本。。在在工工具具间间测测量量这这个个零零件件n≥≥10次并并计计算算这这n个数数据据的的均均值值。。把把这这个个均均值值作作为为“基准准值值”。2022/12/2840确定偏倚的指指南-控制制图法2.将测量的的数据相对于于基准值画出出直方图。评评审直方图，，以专业知识识确定是否存存在特殊原因因或出现异常常。如果没有有，继续进行行分析。3.利用测量量稳定性的那那些数据进行行计算。从控控制图得到x，4.从x减去基准值计计算出偏倚，，偏倚=x－基准值5.用平均极极差计算重复复性标准偏差差σ重复性=R/d2*（d2*依据m和g，见附录c）2022/12/2841确定偏偏倚的的指南南-控制制图法法6.确确定偏偏倚的的t统计量量（（偏倚倚的不不确定定度由由σb给出）其中ɡ是g和m的乘积积，g代表子子组容容量，，m代表子子组数数量。。7.如如果0落落在在围绕绕偏倚倚值的的1-置信区区间内内，偏偏倚在在水平内内可被被接受受。2022/12/2842确定偏倚倚的指南南-控控制图法法确定的水平依赖赖于敏感感度水平平，而敏敏感度水水平是用用来评价价/控制制该生产产过程并并且与产产品/生生产过程程的损失失函数（（敏感度度曲线））相关联联。如果果水平不不是用默默认值0.05（95%置信信度）则则必须得得到顾客客的同意意。2022/12/2843控制图法法举例对一个基基准值6.01的零零件进行行稳定性性研究（（见MSA手册p72页图9），所所有样本本（20个子组组）的总总平均均值是6.021。。因而计计算偏倚倚值为0.011。。使用电子子表格和和统计软软件，研研究者产产生了数数值分析析结果。。（见表表4））因为0落在在偏倚置置信区间间（-0.0800，0.1020））内，，过程小小组可以以假设测测量偏倚倚是可以以接受的的，同时时假定实实际使用用不会导导致附加加变差源源。2022/12/2844控制图法举例例2022/12/2845偏倚研究的分分析如果偏倚在统统计上非0，寻找以下下可能的原因因：标准或基准值值误差，检查查标准程序仪器磨损。仪器制造尺寸寸有误仪器测量了错错误的特性仪器未得到完完善的校准，，评审校准程程序评价人设备操操作不当仪器修正验算算不正确2022/12/2846偏倚研研究的的分析析如果测测量系系统偏偏倚非非0，应应该可可以通通过硬硬件、、软件件或两两项同同时调调整再再校准准达到到0，，如果果偏倚倚不能能调整整到0，也也仍然然可以以通过过改变变程序序（如如用偏偏倚调调整每每个读读数））使用用。由由于存存在评评价人人较高高误差差的风风险，，应该该在取取得顾顾客同同意后后方可可使用用这种种方法法。2022/12/2847测量系统统研究—线性2022/12/2848什么是线线性？线性—在设备的的预期操操作（测测量）范范围内偏偏倚的不不同被称称为线性性，线性性被认为为是关于于偏倚大大小的变变化。2022/12/2849线性以以各种种形式式出现现注意不不可接接受的的线性性可能能以各各种形形式出出现。。不要要假定定一个个常量量偏倚倚。2022/12/2850导致线线性的的原因因导致线性误差的的原因可能能包括：仪器需要校校准，需要要减少校准准时间间隔隔，仪器、设备备或夹紧装装置的磨损损；缺乏维护（（通风、动动力、液压压、过滤器器、锈蚀、、清洁）磨损或损坏坏的基准，，基准出现现误差；校准不当、、仪器质量量差或应用用错误的量量具；不同的测量量方法—设置、安装装、夹紧、、技术；量具或零件件随零件尺尺寸变化的的变形；违背假定，，在应用常常量上出错错，零件尺寸、、位置、操操作者技能能、疲劳、、观察错误误等。2022/12/2851线性研究实实例研究实例一名工程师师希望对过过程采用新新测量系统统。作为PPAP的一部分，，需要评价价测量系统统的线性。。1.基于以以证明的过过程变差，，在测量系系统的全部部工作量程程范围内选选取了g≧5个零件。2.通过对对每个零件件进行全尺尺寸检验从从而确定它它们的参考考值。3.然后由由主要操作作者对每个个零件测量量m≧10次。在分析析中，这些些零件是随随机抽取的的。2022/12/2852线性研究实例例线性研究数据据零件基准值123452.004.006.008.0010.00测量次数12.705.105.807.609.1022.503.905.707.709.3032.404.205.907.809.5042.505.005.907.709.3052.703.806.007.809.4062.303.906.107.809.5072.503.906.007.809.5082.503.906.107.709.5092.403.906.407.809.60102.404.006.307.509.20112.604.106.007.609.30122.403.806.107.709.402022/12/2853线性研究实例例4.计算每次次测量的零件件偏倚及零件件偏倚均值。。5.在线性图图上画出单值值偏倚和相关关基准值的偏偏倚均值（见见图）2022/12/2854线性研究实例例线性研究数据据的分析零件基准值123452.004.006.008.0010.00偏倚10.701.1-0.2-0.4-0.920.50-0.1-0.3-0.3-0.730.400.2-0.1-0.2-0.540.501-0.1-0.3-0.750.70-0.20.0-0.2-0.660.30-0.10.1-0.2-0.570.50-0.10.0-0.2-0.580.50-0.10.1-0.3-0.590.40-0.10.4-0.2-0.4100.400.00.3-0.5-0.8110.600.10.0-0.4-0.7120.40-0.20.1-0.3-0.6偏倚平均值0.4916670.1250.025-0.29167-0.616672022/12/2855线性研究数据据线性研究—作图分析2022/12/2856线性计算算6.用下下面等式式计算和和画出最最佳拟合合线和置置信带：：2022/12/2857线性计算算对于给定定的Xo，水平置信信带是：：2022/12/2858线性计计算拟合优优度可可用来来推断断偏倚倚与基基准值值之间间的线线性关关系。。我们们可以以从它它得出出它们们之间间是否否有线线性关关系的的结论论，如如果有有，是是否可可接受受。2022/12/2859线性计算线性是由最最佳拟合直直线的斜率率而不是拟拟合优度（（R2）的值确定的的。一般地地，斜率越越低，量具具线性越好好；相反斜斜率越大，，量具线性性越差。2022/12/2860测量系统研研究—稳定性2022/12/2861测量系统研究究—稳定性稳定性（或飘飘移）是指在在一段长期时时间下，用相相同的测量系系统对同一基基准或零件的的同一特性进进行测量所获获得的总变差差。也就是说说，稳定性是是这整个时时间的偏倚变变化。2022/12/2862造成不稳定性性的可能因素素仪器需要校准准，缩短校准准周期，仪器、设备或或夹具的磨损损；正常的老化或或损坏；维护保养不好好——空气、动力、、过滤器、尘尘土、清洁；；基准件的磨损损或损坏，基基准件的误差差；不适当的校准准或使用基准准设定；仪器质量不好好-设计或或符合性；不同的测量方方法-作业业准备、加紧紧、加载、技技巧；环境变化-温温度、湿度、、振动、清洁洁；应用-零件件数量、操作作者技能、疲疲劳、观测误误差等。2022/12/2863进行研研究的的方法法取得一一样件件并建建立其其可追追溯到到相关关标准准的参参考值值。如如果无无法取取得这这样的的样件件，则则选择择一件件落在在生产产测量量范围围中间间的生生产零零件，，指定定它为为基准准样件件以进进行稳稳定性性分析析。跟跟踪测测量系系统稳稳定性性时，，不要要求该该已知知的参参考值值。以一定定的周周期基基础（（每天天或每每周））测量量基准准件3~5次。。抽样样的数数量和和频率率应该该取决决于对对测量量体系系统的的认识识：包包括要要求重重新校校准或或维修修的频频率如如何、、使用用测量量系统统的频频率，，以及及操作作条件件的重重要性性等。。应该该在不不同条条件下下取得得多次次读值值，以以代表表测量量系统统的实实际使使用情情况。。将数据据按时时间顺顺序画画在均均值极极差或或均值值标准准差图图上。。2022/12/2864进行研究究的方法法结果分析析-图示示法建立控制制限，使使用控制制图分析析法来评评价是否否有不受受控或不不稳定的的情况。。结果分析析-数值值法除了通常常的控制制图分析析法外，，没有用用于稳定定性分析析的特定定数值分分析或指指数。2022/12/2865进行研究究的范例例为了确定定某一新新测量仪仪器的稳稳定性是是否可为为接受，，研究小小组选取取了生产产过程输输出范围围中接近近中间值值的一个个零件。。该零件件被送到到了测量量试验室室，经测测量参考考值确定定为6.01。。小组每每班次测测量该零零件5次次，共测测量了四四周（20个子子组）；；收集到到所有数数据后，，画出了了均值极极差图。。2022/12/2866进行研究的的范例2022/12/2867进行研究的的范例控制图分析析表明该测测量过程处处于稳定状状态，因为为没有明显显可见的特特殊原因结结果发生。。这控制图的的标准偏差差的估计值值是R/d2。2022/12/2868测量系统重重复性和再再现性分析析（R&R）2022/12/2869什么么是是重重复复性性？？传统统上上把把重重复复性性看看作作“评价价人人内内变变异异性性”。重重复复性性是是由由一个个评评价价人人，，采采用用同同一一种种测测量量仪仪器器，，多多次次测测量量同同一一零零件件的的同同一一特特性性时时获获得得的的测测量量变变差差。。它是是设设备备本本身身固固有有的的变变差差或或性性能能。。重复复性性一一般般指指仪仪器器的的变变差差（（EV））。。事实实上上，，重重复复性性是是从从规规定定的的测测量量条条件件下下连连续续试试验验得得到到的的普普通通原原因因（（随随机机误误差差））变变差差。。当当测测量量环环境境是是固固定定的的，，并并且且被被规规定定了了—即固固定定的的零零件件、、仪仪器器、、标标准准、、方方法法、、操操作作者者、、环环境境和和假假设设时时，，对对于于重重复复性性最最好好的的术术语语是是系系统统内内部部变变差差。。2022/12/2870什么是是重复复性？？重复性性是由由一个个评价价人，，采用用同一一种测测量仪仪器，，多次次测量量同一一零件件的同同一特特性时时获得得的测测量变变差。。2022/12/2871重复性性不好好的可可能原原因是是什么么？重复性性不好好的可可能原原因包包括：：零件内内部：：形状状、位位置、、表面面加工工、锥锥度、、样品品的一一致性性问题题；仪器内内部：：磨损损、设设备和和夹紧紧装置置故障障、质质量差差或维维护不不当；；基准内内部：：质量量、级级别、、磨损损；方法内内部部：在在设置置、技技术、、零位位调整整、夹夹紧、、点密密度的的变差差；评价人人内部部：技技术、、缺乏乏经验验、操操作技技能、、培训训、疲疲劳、、感觉觉；环境内内部：：温度度、湿湿度、、振动动、亮亮度、、清洁洁度的的短期期起伏伏变化化；违背假假定：：在稳稳定、、正确确操作作方面面；仪器设设计或或方法法缺乏乏稳健健性，，一致致性不不好；；应用错错误的的量具具；（量具具或零零件））变形形，硬硬度不不足；；应用-零件件尺寸寸、位位置、、操作作者技技能、、疲劳劳、观观察误误差（（易读读性、、视差差）。。2022/12/2872什么是是再现现性？？传统上上把再再现性性看作作“评价人人之间间”的变异异。再再现性性通常常定义义为由由不不同的的评价价人，，采用用相同同的测测量仪仪器，，测量量同一一零件件的同同一特特性时时测量量平均均值的的变差差。ASTM（（美国实实验及及材料料协会会）的的定义义超出出上述述定义义范围围，它它不仅仅包括括评价价人不不同，，而且且量具具、实实验室室和环环境（（温度度、湿湿度））也不不同，，同时时再现现性计计算中中还包包括重重复性性。2022/12/2873再现性错错误的潜潜在原因因再现性错错误的潜潜在原因因包括：：零件（样样品）之之间：：使用相相同的仪仪器、操操作者和和方法，，测量零零件为A、B、、C时所造成成的均值值差；仪器之间间：同样样的零件件、操作作者和环环境，使使用仪器器为A、B、、C时所造成成的均值值差；标准之间间：测量量过程中中不同的的设定标标准的平平均影响响；方法之间间：改变变点密度度，手动动与自动动系统相相比，零零点调整整，夹持持或加紧紧方法等等导致的的的均值值差；评价人之之间：：不同评评价人A、B、、C在培训、、技术、、技能和和经验方方面的不不同所造造成的均均值差。2022/12/2874再现性错误误的潜在原原因环境之间：：在A、B、C不同的时间间段内测量量，由于环环境变化引引起的均值差。。对较高自自动化系统统在产品和和过程中的的测量系统统常进行这这种研究；；违背研究中中的假定；；仪器设计或或方法缺乏乏稳健性；；操作者的训训练效果；；应用-零件件尺寸、位位置、观察察误差（易易读性、视视差）。需要说明ASTM采用的定义义与MSA手册的定定义有不同同之处。按照ASTM标准，设备备保持在原原有状态时时（一名操操作者，一一个量具，，小段时间内内），重复复性就会是是好的，而而再现性则则体现更典典型的，有有多种来源的的变差的操操作环境。。2022/12/2875量具R&R或GRR量具R&R是重复性和和再现性合合成变差的的一个估计计。换句话话说，GRR等于系统内内部和系统统之间的方方差的总和和。2022/12/2876测量系统分分析—R&R对量具重复复性和再现现性的分析析方法有多多种，此处处规定均值值和极差法法的分析方方法。值得得注意的是是，均值和和极差分析析方法忽略略了被测量量的对象零零件的内变变差（如零零件的圆度度、锥度、、平面度等等）。均值值和和极极差差法法（（X＆＆R））是一一种种提提供供测测量量系系统统重重复复性性和和再再现现性性估估计计的的数数学学方方法法。。不不象象极极差差法法，，它它允允许许把把测测量量系系统统分分成成两两部部分分，，重重复复性性和和再再现现性性，，而而不不是是它它们们的的交交互互作作用用。。2022/12/2877测量量系系统统分分析析—R&R均值值和和极极差差法法（（X＆＆R））由分分析析人人员员从从现现场场抽抽取取10个个零零件件，，作作为为样样本本，，代代表表过过程程变变差差的的实实际际或或预预期期范范围围。。指定定三三位位在在生生产产中中实实施施测测量量的的检检验验人人员员作作为为评评价价人人。。对对抽抽取取的的10个个零零件件进进行行编编号号，，评评价价人人应应不不能能看看到到这这些些编编号号。。2022/12/2878测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）请评价人A以随机的顺序序测量抽取的的10个零件件，由分析人人员依据零件件的编号将测测量结果记录录在《量具重重复性和再现现性数据表》》上。请评价价人B和C分别对这10个零件按随随机的顺序进进行测量，并并让他们互不不知道对方的的测量结果。。由分析人员员将评价人B和C的测量结果分分别按《量具具重复性和再再现性数据表表》的对应关关系填写记录录数据。2022/12/2879测量系统分析析—R&R均值和极差法法2022/12/2880收集数数据后后的计计算依据表表格《《量具具重复复性和和再现现性数数据表表》进进行计计算。。a）用第1、2、3行中中的最最大值值减去去它们们中的的最小小值，，把结结果记记入第第5行行。用用第6、7、8行中中的最最大值值减去去它们们中的的最小小值，，把结结果记记入第第10行。。用第第11、12、、13行中中的最最大值值减去去它们们中的的最小小值，，把结结果记记入第第15行；；b）把填入入5、、10、15行行的数数据变变为正正数；；c）把第5行的的数据据相加加并除除以零零件数数量，，得到到评价价人A的测量量平均均极差差Ra。。同样对对第10行行、第第15行的的数据据进行行处理理得到到Rb和Rc；；2022/12/2881测量系系统分分析—R&R均值和和极差差法（（X＆R）d）将第5、10、15行的的测量平均极极差（Ra、Rb、Rc）转记到第17行，将它们们相加并除以以评价人数，，将结果记为为R（所有极差的平平均值）；e）将R（所有极差的平平均值）记入入第19行、、20行并与与D3和D4（控制图常数））相乘，得到到极差图的控控制下限和上上限。如果进进行2次实验验则D3值为零，D4值为3.27。将计算出出的单个极差差的上限值（（UCLR）填入第19行行。少于7次次测量的控制制下限极差值值（LCLR）等于零。2022/12/2882测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）f）以计算出的极极差上限值（（UCLR）为对照，对那那些大于计算算极差的数据据进行分析并并采用原来的的量具、零件件和评价人重重新进行实验验，或剔除那那些数据并重重新计算平均均值；根据修修改过的样本本容量重新计计算所有极差差的平均值R及极差的上限限值（UCLR）；这样做的目的的是纠正造成成失控状态的的特殊原因。。g）将1、2、3/6、7、、8/11、、12、13行中数值相相加。把每行行数值之和除除以零件数并并将结果填入入《量具重复复性和再现性性数据表》中中最右边“平均值”栏内。2022/12/2883测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）h）将第1、2、、3行的“平均值”相加，除以实实验次数，并并将结果填入入第4行的Xa栏内。同样，，将第6、7、8行的“平均值”相加，将11、12、13行的“平均值”相加，然后分分别除以实验验次数，并将将结果填入第第9行、14行的Xb、Xc栏内。i）将第4行、第第9行、第14行的平均均值中的最大大值和最小值值相减，将差差值填入第18行中标有有XDiff的栏内。j）将每个零件的的所有测量值值相加并除以以总的测量次次数（实验次次数乘以评价价人数）；将将结果填入第第16行零件件平均值的栏栏中。用此行中最大大的零件平均均值减去最小小的零件平均均值，求出零零件平均值的的极差Rp，也填入表格16行最右边边的“平均值”栏内。2022/12/2884测量系统分析析—R&R均值和极差法法（X＆R）k）将所有极差的的平均值R，平均值中的最最大值和最小小值之差Xdiff和零件平均值值的极差Rp的计算结果转转填入《量具具重复性和再再现性报告》》表格。l）填写表格《量量具重复性和和再现性报告告》文头所要要求的内容。。m）在表格左边标标有“测量系统分析析”的栏内，依据据给定的公式式，选择适当当的参数，进进行计算。n）在表格右边标标有“总变差%”的栏内，依据据给定的公式式进行计算。。o）检查计算结果果，确认没有有计算和其它它错误。2022/12/2885三个重要的的数值“R”将第5、10、15行的测量量平均极差差（Ra、Rb、Rc）转记到第17行，将将它们相加加并除以评评价人数，，将结果记记为“R”（所有极差的的平均值））；“XDIFF”将第4行、、第9行、、第14行行的平均值值中的最大大值和最小小值相减，，将差值填填入第18行中标有有XDIFF的栏内。“Rp”用16行中最大的的零件平均均值减去最最小的零件件平均值，，求出零件件平均值的的极差Rp，2022/12/2886测量系统分分析—R&R均值和极差差法（X＆R）结果-数数值分析析根据《量具具重复性和和再现性报报告》的计计算结果，，对设备变变差、评价价人变差、、重复性和和再现性变变差、零件件变差占整整个测量系系统的过程程变差的百百分比进行行评价，以以确定测量量系统是否否被允许用用于预期的的测量用途途。2022/12/2887测量系统分分析—R&R均值和极差差法2022/12/2888测量量系系统统分分析析—R&R均值值和和极极差差法法（（X＆＆R））量具具重重复复性性和和再再现现性性（（R＆＆R））的可可接接受受性性准准则则是是：：a．．低于于10%的的误误差差———测量量系系统统可可接接受受；；b．．10%至30%的的误误差差———根据据应应用用的的重重要要性性，，量量具具成成本本，，维维修修的的费费用用等等考考虑虑，，可可能能是是可可接接受受的的；；c．．大于于30%的的误误差差——测量系统统需要改改进；进进行各种种努力发发现问题题并改正正。2022/12/2889测量系统统分析（（MSA））计数型测测量系统统研究2022/12/2890计数型测测量系统统研究计数型测测量系统统属于测测量系统统中的一一类，是是一种测量数数值为有有限的分分类数量量的测量量系统，，它与测测量结果是是连续值值的计量量型测量量系统不不同。最最常见的的是通过/不通过过量具，，只可能能有两个个结果；；其它的的计数型测量量系统，，如目视视标准，，可能产产生5~7个分分级，如非非常好、、好、一一般、差差、非常常差等。。MSA前面所介绍绍的分析析方法不不能被用用来评价价这样的的系统。。2022/12/2891计数型测测量系统统研究计数型量量具的特特点是，，把每一一个零件件同一个个特定的的限定值值进行行比较。。如果满满足限定定值就接接受这个个零件，，反之拒拒绝零件件（如通通过/不不通过量量具）。。多数这这种类型型的量具具以一套套标准零零件为基基础进行行设定接接受与拒拒绝。与计量量型量量具不不同的的是，，这个个计数数型量量具不不能指指出一一个零零件有有多好好或多多坏，，只能能指出出零件件可接接受或或拒绝绝。2022/12/2892计数型型测量量系统统研究究-范范例2022/12/2893计数型型测量量系统统研究究-范范例表格中中的“1”指定为为可接受受判断断，“0”指定为为不可可接受受判断断。表表格中中的基基准判判断和和计量量基准准值不不预先先确定定。表表格中中的“代码”列还用用“-”、“+”、“x”显示了了零件件是否否在第第Ⅲ，Ⅱ，Ⅰ，区域域。2022/12/2894计数型测量量系统研究究-范例假设检验分分析-交叉叉表方法由于研究人人员不知道道零件的基基准判断值值，他们开开发了交叉表比比较每个评评价人之间间的差异。。2022/12/28952022/12/2896表中（期望望的计算））值的计算算过程如下下：(44+3)(3+97)/150=31.3(6+97)(97+3)/150=68.7(3+44)(44+6)/150=15.7(97+6)(6+44)/150=34.32022/12/28972022/12/2898计数型测测量系统统研究-范例上述这些些表格的的目的是是确定评评价人之之间意见见一致的的程度。为为了确定定评价人人一致的的水平，，研究人人员用科科恩的Kappa来测量两两个评价价人对同同一目标标评价值值的一致致程度。1值值表示完完全一致致，0值值表示一一致程度度不比偶偶然的要要好。kappa只用于两两个变量量具有相相同的分分级值和和相同的的分级数的的情况。。2022/12/2899计数型测测量