测量系统分析程序

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1.目的

本程序的目的是评价测量系统的适用性，保证满足产品特性的测量需求

2.范围

本程序适用于公司控制计划中的测量设备的测量系统分析

3.引用文件

Q/6DG13.402-2023《质量计划控制程序》

Q/6DG13.722-2023《监视和测量装置控制程序》

4.基本术语及定义

MSA：指MeasurementSystemsAnalysis（测量系统分析）的英文简称

测量系统：用于量化一个测量单位或确定被测特性性质的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、

软件、人员、环境、和条件的集合；用来获得测量的整个过程。

偏倚：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。传统上称变确凿

度。偏倚是在测量系统操作范围内对一个点的评估和表达。

重复性：指由一个评价人，采用一种测量仪器，屡屡测量同一个零件的同一个特性时获得的测量

值变差。

再现性：指由不同的评价人，采用一致的测量仪器，测量同一零件的同一特性的测量平均值的变

差。

稳定性：指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一性时获得的测量总变差。线性：在量具的预期工作范围内偏倚值的差值。

盲测：指在实际测量环境下，在操事先不知正在对测量系统进行评定的条件下所进行的测量。评价人变差：在一个稳定环境下应用一致的测量仪器和方法，不同的评价人对一致的零件的测量

平均值之间的变差。

置信区间：期望包括一个参数的真值的值的范围。

零件间变差：与测量系统分析有关，对于一个稳定过程零件变差代表预期的不同零件和不同时间

的变差。

交互作用：源于两个或多个重要变量的合成影响或结果，评价人和零件之间具有不可附加性。评价

区别依靠于被测零件。过程控制：一种运行状态，将测量目的和决定准则应用迂实时生产以评估过程稳定性和测量体或评

估自然过程变差的性质。测量结果显示过程或者是稳定和“受控〞，或者是“不受控〞。

产品控制：一种运行状态，将测量目的和决定准则应用于评价测量体或评价特性符合某规范。测量

结果显示过程或是“在公差内〞或者是“在公差外〞。

5.职责

5.1

5.25.35.4

测量系统分析计划制定：计量部门

测量系统分析所涉及到产品测量工作和数据的收集：使用单位数据收集后测量设备的测量系统分析工作：计量部门测量设备的测量系统分析之结果评定和审核：项目小组

6.工作流程和内容

工作流程工作内容说明6.1试生产阶段，凡控制计划中规定的或顾客要顾客要求的测量设备均需进行测量系统分析。同时包括：6.1.1新购和更新的检验、测量和试验设备用于控制计划中的量具。6.1.2用于控制计划中的检验、测量和试验设备的位置移动，并经重新校准。6.1.3用于控制计划中的检验、测量和试验设备经周期检定不合格，通过维修并经重新校准合格的量具。6.2由计量部门根据测量设备的使用频率和其精度来确定进行测量系统分析的频率。6.2.1操作工和检验员使用的检验、测量和试验设备和其他相关的量具，一般每年进行一次测量系统分析。编制测量设备的测量系统分析计划6.3就如在任何研究或分析中一样，实施测量系统研究之前应先进行充分的计划和准备。实施研究之前的典型准备如下：6.3.1先计划将要使用的方法。6.3.2评价人的数量，样品数量及重复读数次数应预报确定。在此选择中应考虑的因素如下：尺寸的关键性和零件结构6.3.3由于其目的是评价整个测量系统，评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑拣。6.3.4样品的选择对正确的分析至关重要，它完全取决于MSA研究的设计、测量系统的目的以及能否获得代表生产过程的样品。6.3.5仪器的分辩力应允许至少直接读取特性的预期过程变差的十分之一。6.3.6确保测量方法（如评价人和仪器）正测量特性的尺寸并遵守规定的测量程序。6.3.6.1测量应依照随机顺序31，以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布。6.3.6.2在设备读数中，测量值应记录到仪器分辩率的实际限度。机械装置必需读到和记录到最小的刻度单位。6.3.6.3研究工作应由了解进行可靠研究的重要性的人员进行管理和观测。6.3.6.4进行测量系统分析的工作和管理人员必需接受公司内部和外部的相关测量系统分析工作使用表单确定测量设备的测量系统分析时机和范围确定测量设备的测量系统分析的频率校准6.3.6.5测量设备进行的测量系统分析的所有分析方法和判定准则一般与QS-9000质量体系的测量分析参考手册一致。测量设备的测量系统分析方法和内容采集测量设备的测量系统分析的数据6.5测量设备使用单位负责采集测量设备的测量系统分析的数据，及时送到计量部门进行MAS分析A6.6计量部门根据使用单位采集的数据，依照测量系统分析计划的要求进行MSA分析。6.6.1测量系统分析的每种性能分析之具体操作和方法由测量系统分析工作人员按附件之规定进行作业。D零件评价人平均值和重复性极差控制图量具重复性和再现性X-R分析数据表量具重复性和再现性X-R分析报告量具极差法分析报告量具稳定性分析报告量具偏倚分析报告量具线性分析报告计数性量具小样法分析报告6.4本公司对测量设备进行测量系统分析的方法目前共有6种；其中计量型量具研究方法有5中，偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性；计数型量具研究方法有1种，小样法根据测量系统分析计划进行相关的MSA分析测量系统分析结果判定6.7当判定不合格时，使用单位及时更换相应的测量设备或将该设备送至计量部门进行修理、校准。然后计量人员对量具重新进行测量系统分析6.7.1当判定合格时，计量部门将测量分析报告转至项目组审查，最终由组长校准。测量系统分析资料整理测量设备维修测量设备校准6.8当量具的测量系统分析结果趋近允许接受的下线时，计量室人员应及时将测量系统分析结果通知项目组和制造部门。6.8.1项目组应对测量系统分析能力不足的量具机器适用性重新进行评估，并确定处理对策6.8.2如涉及到测量仪器需进行维修和校正时，由计量部门依照《监视和测量装置控制程序》规定进行作业。测量系统分析资料审定6.9部门依据测量系统分析报告进行合格/不合格校准D测量设备继续使用6.10评审合格的设备即可继续使用。资料保存6.11相关测量系统分析记录保存归档，由相关部门依照《质量记录控制程序》作业7.附件：

7.1测量系统的重复性和再现性分析方法(简称%R&R或%GR&R)

7.1.1确定研究主要变差形态的对象/量具、工序量具、产品和质量特性；

7.1.2选择使用极差法、均值极差法、方差分析法的其中一种对检验、测量和试验设备进行分析。7.1.3从代表整个工作范围的过程中随机抽取样品进行。

7.1.4%R&R测量系统分析的工作人员在进行检验、测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析时，必需先对被分析的检验、测量和试验设备进行零件评价人平均值和重复性极差分析，同时所分析的零件评价人平均值和重复性极差结果必需均受控方可进行被检验、测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析工作；否则该检验、测量划和试验设备的测量系统不能检验出零件间的变差且不能将其用于过程控制中。

7.1.5零件评价人平均值和重复性极差分析

7.1.5.1选择2-3个操作员在全然不知的状况下利用校准合格的量具对随机抽取的5-10个样件进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特性在盲测的状况下重复测量2-3次。

A)被测量的产品由进行%R&R测量系统分析的工作人员将其进行编号，但这些编号不能让进行测量工作的操作员知道和看到。

B)让操作员A以随机盲测法的顺序测量5-10个样件，等操作员A把5-10个样件第一次测量完后由进行%R&R测量系统分析的工作人员将其重新混合，再让操作员A以随机盲测的顺序进行其次次测量。第三次测量以此类推；在操作员A完成2-3次测量后，由测量系统分析的工作人员将其重新混合，然后由B/C在相互不看对方数据的状况下测量样件5-10，测量方法同A的随机盲测法。7.1.5.2操作员或%R&R测量系统分析的工作人员将测量结果记录在“零件评价人平均值和重复性极差控制图〞上。

7.1.5.3负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“零件评价人平均值和重复性极差控制图〞上的数据和产品质量特性规格进行计算和分析，将其分析的结果记录于“零件评价人平均值和重复性极差控制图〞上。7.1.5.4结果分析：

A)假使所有的极差都受控，那么评价人是一致的，则方可进行下一步；假使所有的极差都不受控，那么可能是由于评价人技术，位置误差或仪器的一致性不好所造成，则在进行下一步进行前必需先改正这些特别原因，并使极差图进入控制中。

B)如有一半以上或更多的平均值落在控制线外，则该测量系统足以检查出零件变差，并且该测量系统可

以提供控制该过程的有用数据；假使有一半以下的平均值落在控制线以外，则该测量系统不足以检查出零件间的变差，并且不能用于过程控制，同时不能进行该检验、测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分工作。

7.1.6均值极差法

均值极差法是一种可提供可对测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。与极差法不同，这种方法可以将测量系统的变差分为两个部分：重复性和再现性，而不是他们的交互作用。

7.1.6.1选择2-3个操作员在全然不知情的状况下利用校准合格的量具对随机抽取的5-10个样品进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特性重复测量2-3次。

A)被测量的产品由进行%R&R测量系统分析的工作人员进行编号，但这些编号不能让进行测量工作的操作人员知道和看到。

B)让操作人员A以随机的顺序测量5-10个样品，然后让操作员B/C在相互不看对方数据的状况下测量这5-10个样品。

7.1.6.2操作员或%R&R测量系统分析的工作人员将测量结果记录在“量具重复性和再现性X-R分析数据表〞上。

7.1.6.3负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“量具重复性和再现性X-R分析数据表〞上的数据和产品质量特性规格进行计算和分析，将其分析的结果记录于“量具重复性和再现性X-R分析报告〞上。

7.1.6.4结果分析：

A)当重复性（AV）变差值大于再现性（EV）时，原因可能是：a）设备需要维护

b）量个要重新设计增加刚度c）测量的夹紧定位需改进d）零件内的变差的过大可采取以下措施：

a）加强量具的设计结构

b）改善夹具的夹紧或测量产品的使用方式c）对量具进行维护和保养

B）当再现性（EV）变差值大于重复性（AV）时，原因可能是：a）评价人需要更好的接受如何使用测量仪器和读数培训b）量个刻度盘校准不明了可采取以下措施：

a）再明确修订或修改标准作业，加强操作员对量具的操作方法和数据读取方式的技能和培训。b）可能需要采用某些夹具协助操作员，以提高操作量具的一致性。c）量具经维修校准合格后再进行%R&R分析7.1.6.5%R&R接受准则：a）%R&R＜10%可接受；

b）10%≤%R&R≤30%，依据量具的重要性、成本及维修费用等因素，决定是否可接受或不可接受；c）%R&R＞30%不可接受，必需进行改进

7.1.7极差法

极差法是一种改良的计量型量具的研究，它可迅速提供一个测量变异的近似值，这种方法只能提供测量系统的整体概况而不能将变异分为重复性和再现性。它典型的用途是快速检查验证GRR是否发生了变化。

7.1.7.1选取2个评价人和5个产品进行分析，每个评价人对每个产品进行盲测1次，并将测量结果记

录在“量具极差分析表〞中（每个操作员应熟悉和了解使用量具的一般操作程序，避免因操作不一致而影响测量系统的可靠性），并评估不同操作员对量具使用的熟练程度。

7.1.7.2针对重要特性测量所使用量具的精度应是被测量产品公差的1/10，以避免量具的分辩率不足，而一般特性测量所使用量具的精度应是被测量产品公差的1/5.

7.1.7.3负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“量具极差法分析表〞上的数据和产品质量特性规格进行计算和分析，将其分析的结果记录于“量具极差法分析表〞上；必要时，可将其做成X-R控制图。

A）每个被测量产品的极差是评价人A获得的测量结果与评价人B获得的测量结果或评价人获得的测量结果的绝对差值，然后利用这些极差之和和计算出平均极差（R），总测量变差可通过平均极差乘以5.12/d2得到。

B)当过程变差不易求得时，公式中的过程变差可用产品规格公差代替。7.1.7.4%R&R接受准则：a）%R&R＜10%可接受；

b）10%≤%R&R≤30%，依据量具的重要性、成本及维修费用等因素，决定是否可接受或不可接受；c）%R&R＞30%不可接受，必需进行改进

7.1.7.5当%R&R某一测量系统的分析结果为不能接受时，应对以前用该量具检测得成品或库存进行抽查检验，如有发现已超出规格要求，必需马上追踪并通知顾客进行合理处理。

7.1.8稳定性分析法

7.1.8.1取一样本并建立相对于可溯源标准的基准值。假使该样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数的生产零件，指定其为稳定性分析的标准样本。对于追踪测量系统稳定性，不需要一个已知基准值。

具备预期测量的最低值，最高值和中程数的标准样本是较理想的。建议对每个标准样本分别做测量与控制图。

7.1.8.2定期（天、周）测量标准样本3~5次，样本容量和频率应当基于对测量系统的了解。因素可以包括重新校准的频次、要求的修理，测量系统的使用频率，作业条件的好坏。应在不同的时间读数以代表测量系统的实际使用状况，以便说明在一天中预热、周边环境和其他因素发生的变化。将其测量的数据记录于“量具稳定性分析报告〞中；

7.1.8.3将测量值描绘在“X-R控制图〞或“X-S控制图〞上。

7.1.8.4计算控制限，确定每个曲线的控制限并根据控制图对失控或不稳定状态作出判断。

7.1.8.5计算测量结果的标准偏差，并将其与过程的标准偏差进行比较，以确定测量系统的稳定性是否适用；如分析结果显示，测量系统的标准偏差大于过程的标准偏差，则此量具是不可接受的。7.1.8.6利用控制图的判定方式对稳定性的准则进行判定：a）不能有点子超出上、下控制限；

b）连续3点中不能有2点落在A区或A区以外之区域；c）连续5点不能有4点落在B区或B区以外之区域；

d）不能有连续8点（或更多点）落在控制中心线的同一侧；e）不能有连续7点（或更多点）持续上升或下降。

7.1.8.7凡浮现不稳定状态时，代表量具已经不稳定，必需对量具进行校准或维修，量具维修并经重新校准合格后，应重新对量具进行稳定性分析。

7.1.9偏倚分析法7.1.9.1独立样本法

A、选取一样本并建立相对于可溯源标准的基准值。假使该样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数的生产零件，指定其为分析的标准样本。可能需要建立相应于预期测量范围的高、中、低三个数值的三个样品并对每个样品用更缜密的量具测量10次计算其平均值，此值即为“基准值〞。

B、由一名评价人以常规的方式对每个样品测量10次，并将测量结果记录于“量具偏倚分析报告〞中，然后计算10次读数的平均值，此值即为“观测平均值〞。C、计算偏倚：

偏倚=观测平均值-基准值；过程变差=6σ

偏倚%=偏倚/过程变差×100%

D、过程变差无法求得时，可用规格公差代替，这样“偏倚%〞的计算公式中分母使用“规格公差〞代替。7．1.9.2图表法：假使用评价稳定性的X-R控制图中的数据，也可以用来评价偏倚。

A、选取一样本并建立相对于可溯源标准的基准值。假使该样品不可获得，选择一个落在产品测量中程数的生产零件，指定其为分析的标准样本。可能需要建立相应于预期测量范围的高、中、低三个数值的三个样品并对每个样品用更缜密的量具测量10次计算其平均值，此值即为“基准值〞。B、以X-R控制图或X-σ控制图表中的数据计算出X值。C、计算偏倚：

偏倚=X-基准值；过程变差=6σ

偏倚%=偏倚/过程变差×100%

7.1.10线性分析法：

7.1.10.1在测量系统工作范围内选定5个产品，它们的测量值应覆盖量具工作范围。

7.1.10.2在计量室或工具间用全尺寸检验设备（缜密量具）测量每个产品10次，并计算其平均值，然后将其确定为“基准值〞，同时确定它们各自所取得的“基准值〞是否覆盖了被检量具的工作范围。7.1.10.3让一位经常使用该量具的操作员对5个产品以盲测法按随机抽取顺序分别测量每个产品各10次（或更屡屡），并将其测量值记录在“量具线性分析报告〞中，然后计算各个产品的测量平均值，此值即为每个产品的“观测平均值〞。7.1.10.4计算偏倚平均值：

偏倚平均值=观测平均值-基准值；过程变差=6σ7.1.10.5绘图：

采用以下公式计算有关参数，然后绘图。方程式：Y=b+ax其中：x=基准值y=偏倚b=截距a=斜率

拟合优度=R*R

7.1.10.6线性接受准则：

A、对测量重要特性的系统，线性%≤5%可接受。B、对测量一般特性的系统，线性%≤10%可接受。C、线性%＞10%时，该测量仪器不可接受。

7.1.10.假使线性%值大于10%时，可以从以下方法中查找原因：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

7.1.11计数型量具小样法分析：7.1.11.1取样：选取20个零件，然后由2为评价人以一种能防止评价人偏倚的方式（一般采用盲测法）二次测量所有的零件，并将所测量的数据记录在“计数型量具小样法分析报告〞；在选取的20个零件中，一些零件会些许低于或高于规范限值。

7.1.11.2判定：假使所有测量结果（每个零件4次测量）一致则接受量具，否则应改进或重新评价该量具。假使不能改进量具，则不能接受，并应找到一个可以接受的替代测量系统。

7.1.12计量部门依年度“测量系统分析计划〞对检验、测量和试验设备进行测量系统分析，并将测量分析的结果转交至论证小组审核，最终由部门领导校准。

7.1.13当量具的测量系统分析结果趋近允许接受的下线时，计量室人员应及时将测量系统分析结果通知项目组和制造部门。

7.1.14项目组应对测量系统分析能力不足的量具机器适用性重新进行评估，并确定处理对策7.1.15计量部门领导依据测量系统分析报告进行合格/不合格审核，当判定不合格时，计量部门应对量具重新进行测量系统分析，然后采取改正与预防措施。

7.1.16相关测量系统分析记录之保存与列管，由相关部门参照《记录控制管理程序》进行作业。

8.附表

量具重复性和再现笥数据收集表评价人/试验#A123均值极差B123均值极差C123零件12345678910均值Xa=Ra=Xb=Rb=Xc=Rc=X=Rp=R=均值极差零件均值([Ra=]+[Rb=]+[Rc=])/[评价人数]=XDIFE=[MaxX=]—[MinX=]=*UCLR=[R=]×[D4=]=XDIFE2次试验D4=3.27,3次试验D4=2.58。UCLR代表了单个极差的控制限。圈出那些超过控制限的点，识别原因并改正。使用与开始时一致的评价人及单位重复这些读数，或者放弃某些值，从保存的观测值重新平均，重新计算R和控制限。注：

量具重复性和再现性报告零件号和名称：量具名称：日期：特性：量具号：完成人：规范：量具类型：R=XDIFF=RP=测量单元分析重复性—设备变差（EV）%总变差(TV)K120.886230.5908%EV=100[EV/TV]=100[=%AV=100[AV/TV]=100[=EV=R×K1==×/]%再现性—设备变差（AV）AV=√(XDIFF×K2)2-（EV2/（nr））=√()2-（=n=r=2/]/（×））%23K20.70710.5231重复性和再现性(GRR)GRR=√EV+AV22%GRR=100[GRR/TV]=100[=23K30.70710.52310.44670.40300.3742/]=√(2+2)=零件变差(PV)PV=RP×K3==总变差(TV)TV=√GRR+PV222%×456%PV=100[PV/TV]=100[/]=%PV2789100.3534ndc=1.41(/GRR)=1.41(/)0.33750.32490.3146=√(+)=

=表格中理论和常数信息参见MSA参考手册,第三版

10

量具重复性和再现性极差法分析记录表

Q/HC31007-004A

产品名称/型号：质量特性：规范公差：制造过程变差：量具名称：量具编号：分析记录：产品检验员A测量值检验员B测量值12345Σ平均值GR&R=5.15R/d2=%GR&R=(GR&R/制造过程变差)×100%=结论：极差R=A-B分析人：日期：审核：日期：

备注：如制造过程变差不知道，用规范公差代替。附：测量系统分析用d2值表mg12345678910111213141521.411.281.231.211.191.181.171.171.161.161.161.151.151.151.1531.911.811.771.751.741.731.731.721.721.721.711.711.711.711.7142.242.152.122.112.102.092.092.082.082.082.082.072.072.072.0752.482.402.382.372.362.352.352.352.342.342.342.342.342.342.3462.672.602.582.572.562.562.552.552.552.552.552.552.552.542.5472.832.772.752.742.732.732.722.722.722.722.722.722.712.712.7182.962.912.892.882.872.872.872.872.862.862.862.852.852.852.8593.083.023.013.002.992.992.992.982.982.982.982.982.982.982.98103.183.133.113.103.103.103.103.093.093.093.093.093.093.083.08113.273.223.213.203.193.193.193.193.183.183.183.183.183.183.18123.353.303.293.283.283.273.273.273.273.273.273.273.273.273.26133.423.383.373.363.353.353.353.353.353.343.343.343.343.343.34143.493.453.433.433.423.423.423.423.423.423.413.413.413.413.41>151.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9073.0783.1733.2583.3363.407注：表中m代表所要研究的样本容量或试验次数；g代表极差的数量。

11

量具稳定性分析报告

QR/HC31007-001A

样块名称及编号：样块质量特性：量具名称：量具编号：

量小测量单位：扩展不确定度：最大允许误差：日期读数12345678910合计平均值极差X-R控制图：UCLX=X+A2RCLX=XLCLX=X-A2R；UCLR=D4RCLR=RLCLR=D3RX控制图123456789101112月R控制图123456789101112月结论：分析人：审核：

12

量具偏倚分析报告

QR/HC31007-002A

产品名称/型号：质量特性：制造过程变差：产品规范公差：量具编号：量具编号：基准值测量值12345678910平均值偏倚偏倚占制造过程变差的百分比：偏倚%=[偏倚/制造过程变差]×100%=结论：分析人：日期：审核：日期：

备注：如制造过程变差不知道，用规范公差代替。

量具偏倚分析报告

QR/HC31007-002A

产品名称/型号：质量特性：制造过程变差：产品规范公差：量具编号：量具编号：基准值测量值12345678910平均值偏倚偏倚占制造过程变差的百分比：偏倚%=[偏倚/制造过程变差]×100%=结论：

分析人：日期：审核：