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1、测量系统分析测量系统分析-MSAMSA测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析-MSA 了解了解 MSAMSA的目的和基本概念的目的和基本概念 能够计算并分析能够计算并分析 重复性和再现性重复性和再现性 能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚能够分析测量系统的稳定性、线性和偏倚 能够对属性值数据进行测量系统分析能够对属性值数据进行测量系统分析 能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进能够对测量能力不足的测量系统进行分析和改进课程目标课程目标测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的术语介绍测量系统的术语介绍 重复性和再现性分析重复性和
2、再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进课程内容课程内容测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的术语介绍测量系统的术语介绍 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进课程内容课程内容测量系统分析测量系统分析-MSA小调查小调查 产品是什么？产品是什么？ 产品的特性是什么？产品的特性是什么？ 用哪些
3、量具进行测量？用哪些量具进行测量？ 测量的结果是否准确？为什么？测量的结果是否准确？为什么？ 有没有经历过这样的情况：有没有经历过这样的情况：产品在工厂检测的时候都是合格的，等送到顾客手产品在工厂检测的时候都是合格的，等送到顾客手里，却被退回来了！里，却被退回来了！测量系统分析测量系统分析-MSAMSA MSA 的重要性的重要性 如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为如果测量的方式不对，那么好的结果可能被测为坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此坏的结果，坏的结果也可能被测为好的结果，此时便不能得到真正的产品或过程特性。时便不能得到真正的产品或过程特性。PROCESSPROCESS原料
4、原料人人机机 法法环环测量测量测量测量結果結果好不好测量测量测量系统分析测量系统分析-MSA测量误差测量误差y=y=x+x+ 测量值测量值= =真值真值(True Value) + (True Value) + 测量误差测量误差戴明说没有真戴明说没有真值值的存在的存在一致性一致性测量系统分析测量系统分析-MSA测量误差来源测量误差来源测量系统分析测量系统分析-MSA 明确工序过程测量系统的能力水平明确工序过程测量系统的能力水平 确认测量系统的变异来源确认测量系统的变异来源 确认测量系统在一段时间内是否稳定确认测量系统在一段时间内是否稳定 确认测量系统是否线性确认测量系统是否线性MSA: Mea
5、surement System Analysis测量系统分析测量系统分析-MSA测量系统分析的作用测量系统分析的作用正确的测量正确的测量 永远永远 是质量改进的第一步是质量改进的第一步正确的测量是作出决策的关键正确的测量是作出决策的关键( ( 不正确的测量系统不正确的测量系统可能会导致错误的决策可能会导致错误的决策) )测量系统分析是测量系统分析是 QS9000QS9000、TS16949 TS16949 的必要内容的必要内容测量系统分析是实施测量系统分析是实施6sigma6sigma的必要步骤的必要步骤测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系
6、统的基本概念测量系统的基本概念/ /术语介绍术语介绍 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进课程内容课程内容测量系统分析测量系统分析-MSA 什么是测量系统？什么是测量系统？ 测量系统就是测量工具吗？测量系统就是测量工具吗？测量系统分析测量系统分析-MSA测量系统的基本要素测量系统的基本要素被测对象被测对象（输入）（输入）测量仪器测量仪器参照标准参照标准测量方法测量方法测量者测量者测量结果测量结果测量过程测量过程（输出）（输出）环境环境测量系统测量系统 测
7、量工具测量工具 测量系统分析测量系统分析-MSA影响过程质量的六个基本因素影响过程质量的六个基本因素人人 员员设设 备备方方 法法材材 料料环环 境境总变异总变异= =过程变异过程变异+ +测量系统变异测量系统变异测量系统分析测量系统分析-MSA影响测量结果的因素影响测量结果的因素 测量者的知识和技术水平测量者的知识和技术水平 测量方法测量方法 参照标准参照标准 测量仪器测量仪器 环境环境 测量系统分析测量系统分析-MSA 不同检验者的差异不同检验者的差异Difference in use by Difference in use by inspector inspector ( (Repro
8、ducibilityReproducibility再现性再现性) )训练训练技能技能疲劳疲劳无聊无聊眼力眼力舒适舒适检验的速度检验的速度指导书的误解指导书的误解影响测量结果的因素影响测量结果的因素测量系统分析测量系统分析-MSA 不同环境所造成的差异不同环境所造成的差异（Differences Differences due to environmentdue to environment）温度温度湿度湿度振动振动照明照明腐蚀腐蚀污染污染( (油脂油脂) )影响测量结果的因素影响测量结果的因素测量系统分析测量系统分析-MSA 方法方面：方法方面：Differences among Differ
9、ences among methods of usemethods of use测试方法测试方法测试标准测试标准 材料方面：材料方面：准备的样本本身有差异准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异收集的样本本身有差异影响测量结果的因素影响测量结果的因素测量系统分析测量系统分析-MSA在什么情况下需要进行测量系统分析在什么情况下需要进行测量系统分析 在正常仪器维护条件下，测量仪器误差很大在正常仪器维护条件下，测量仪器误差很大 测量仪器进行了改装，如更换了重要零部件测量仪器进行了改装，如更换了重要零部件 对测量仪器进行了大修对测量仪器进行了大修 进行工序能力分析时需要考虑测量仪器的测量能力进行工序能
10、力分析时需要考虑测量仪器的测量能力 测量系统不稳定测量系统不稳定 测量结果波动大测量结果波动大 决定是否接受一台新仪器决定是否接受一台新仪器 测量仪器之间进行比较测量仪器之间进行比较测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的术语介绍测量系统的术语介绍 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进课程内容课程内容测量系统分析测量系统分析-MSA测量系统术语介绍测量系统术语介绍 测量测量：赋值（或数）给具体物以表示
11、它们之间关于特定特性的关系。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。 量具量具：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。测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统：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。测量和试验设备（测量和试验设备（MMTETE） 完成一次测量所必需的所有测量仪器，测量标准，基准材料以及辅助设备。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA基准基准用于校准过程的参考标准，也被称为参考标准或校准标准； 基准值基
12、准值人为规定的可接受值需要一个可操作的定义作为真值的替代测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA参考值参考值 参考值也称为可被接受的参考值或基准值。参考值也称为可被接受的参考值或基准值。它是一个人工制品值或总效果值用作约定的比它是一个人工制品值或总效果值用作约定的比较基准值。该参考值基于下列各值而定：较基准值。该参考值基于下列各值而定： 由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备）由较高级（如计量实验室或全尺寸检验设备） 的测量设备得到的几个测量平均值确定。的测量设备得到的几个测量平均值确定。 法定值：由法律定义和强制执行。法定值：由法律定义和强制执行。测量系统术语介绍测量
13、系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA参考值（续）参考值（续） 理论值：根据科学原理而得。理论值：根据科学原理而得。给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作给定值：根据某些国家或国际组织的实验工作（由可靠的理论支持）而得。（由可靠的理论支持）而得。同意值：根据由科学或工程组主持下的合作实同意值：根据由科学或工程组主持下的合作实验工作而得：由用户，诸如专业和贸易组织在验工作而得：由用户，诸如专业和贸易组织在意见完全一致情况下来定义。意见完全一致情况下来定义。协议值：由有关各方明确一致同意的值。协议值：由有关各方明确一致同意的值。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MS
14、A真值真值真值是零件的真值是零件的“实际实际”测量值，虽然这个值是不测量值，虽然这个值是不知道的，并且是不可能的（经济地）接近这个值。知道的，并且是不可能的（经济地）接近这个值。遗憾的是，真值的确从没能被知道。在所有的分遗憾的是，真值的确从没能被知道。在所有的分析中，参考值被用作真值的近似值。因为参考值析中，参考值被用作真值的近似值。因为参考值被用作真值的替代值，所以这些标准术语常常互被用作真值的替代值，所以这些标准术语常常互换使用，不过不推荐这种用法。换使用，不过不推荐这种用法。 真值的总结真值的总结物品的实际值物品的实际值未知的和不可知的未知的和不可知的测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量
15、系统分析测量系统分析-MSA分辨力分辨力 分辨力是仪器可以探测到并如实显示的参考值的分辨力是仪器可以探测到并如实显示的参考值的变化量。它也可以称为可读性或分辨率。变化量。它也可以称为可读性或分辨率。 典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。典型地，此能力的度量是看仪器的最小刻度值。如果仪器刻度如果仪器刻度“粗粗”，那么就可以使用它的半刻，那么就可以使用它的半刻度。度。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 分辨力（续）分辨力（续）1 1：1010经验法则经验法则测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测量范测量仪器分辨力的第一准则应该至少是被测量范围的十分之一。围的十分
16、之一。传统上：此范围就是产品传统上：此范围就是产品公差公差范围；范围；最近：此范围指过程变差，即最近：此范围指过程变差，即1010比比1 1规则被解释规则被解释为测量设备能够分辨至少十分之一的过程变差。为测量设备能够分辨至少十分之一的过程变差。这符合持续改进的原理。（即过程的焦点是顾这符合持续改进的原理。（即过程的焦点是顾客指定的目标值）。客指定的目标值）。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 分辨力（续）分辨力（续） 如果该分辨力不能探测过程变差，其用如果该分辨力不能探测过程变差，其用于分析过程是不可接受的；并且如果它于分析过程是不可接受的；并且如果它不能探测特殊
17、原因的变差，则其不能用不能探测特殊原因的变差，则其不能用于控制。于控制。 参见下图参见下图 分辨力不足的情况可能会在控制图中表分辨力不足的情况可能会在控制图中表现出来，参见图表现出来，参见图表测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSAX/R控制图 分辨率=0.0010。1450。1400。135样本均值子组0515202510UCL=0.1444Mean=0.137LCL=0.13500.020.010.00样本极差R=0.00812ULC=0.01717LCL=0测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析
18、测量系统分析-MSAX/R控制图 分辨率=0.010。1450。1400。135样本均值子组0515202510UCL=0.1438Mean=0.1397LCL=0.13590.020.010.00样本极差R=0.0068ULC=0.01438LCL=0测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 分辨力、可读性、分辨率分辨力、可读性、分辨率别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限别名：最小的读数的单位、测量分辨率、刻度限度或探测限度度或探测限度由设计决定的固有特性由设计决定的固有特性测量或仪器输出的最小刻度单位测量或仪器输出的最小刻度单位总是以测量单位报告总是以测量单位
19、报告 1 1：1010经验法则经验法则测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 偏倚偏倚是对同样 的零件的同样 特性，真值 （基准值）和观 测到的测量平 均值的差值。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 稳定性稳定性（或漂移） 是测量系统在某一 阶段时间内，测量 同一基准或零件的 单一特性时获得的 测量总变差。换句 话说，稳定性是偏 倚随时间的变化。测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 线性线性 在设备的预期操作预期操作（测量）范围范围内偏倚的不同被称为线性。线性可以被认为是关于偏倚大小的变化。 线性的总结整个正常
20、操作范围的偏倚改变整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系测量系统的系统误差分量测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA术语介绍术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 重复性重复性由一位评价人多次使用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验变差通常指E.V.设备变差仪器（量具）的能力 或潜能系统内变差测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA 再现性再现性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
21、误差通常指A.V评价人变差系统间（条件）变差测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA GRRGRR或量具或量具R RR 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，换句话说，GRR等于系统内部和系统之间的方差的总和。 GRR =再现性+重复性测量系统术语介绍测量系统术语介绍测量系统分析测量系统分析-MSA对测量能力的要求对测量能力的要求如果如果 GRR/公差（或过程变差）： 小于小于10%, 10%, 现行的测量系统可以接受现行的测量系统可以接受 10% 10% 到到 30%, 30%, 能力处于边界水平能力处于边界水平. . 测量系统能测量系统能否接受取决
22、与测量的重要程度否接受取决与测量的重要程度. . 应努力改善测量系应努力改善测量系统的能力统的能力. . 大于大于30%, 30%, 测量系统能力不足，不宜使用测量系统能力不足，不宜使用测量系统分析测量系统分析-MSA 测量系统分析的目的和作用测量系统分析的目的和作用 测量系统的基本概念测量系统的基本概念 测量系统的稳定性、偏倚和线性测量系统的稳定性、偏倚和线性 重复性和再现性分析重复性和再现性分析 属性值数据测量系统的分析方法属性值数据测量系统的分析方法 测量系统改进测量系统改进课程内容课程内容测量系统分析测量系统分析-MSA计量型计量型集中集中位置分析位置分析离散离散程度程度分析分析时间序
23、列时间序列偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析计量型计量型测量系统的测量系统的“五性五性”测量系统分析测量系统分析-MSA计量型计量型集中集中位置分析位置分析离散离散程度程度分析分析时间序列时间序列偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析计量型计量型测量系统的测量系统的“五性五性”测量系统分析测量系统分析-MSA稳定性稳定性 稳定性分析是通过控制图进行的。控制图可以为稳定性分析是通过控制图进行的。控制图可以为 图，图，X-X-R Rmm图或图或 -S-S图图 。根据零件在每个时间点根据零
24、件在每个时间点上如何测量来选取控制图。上如何测量来选取控制图。R-XX测量系统的稳定性：偏倚随时间的变化测量系统的稳定性：偏倚随时间的变化测量系统分析测量系统分析-MSA确定稳定性的方法确定稳定性的方法(1)(1)取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。在工具室内测量这个零件在工具室内测量这个零件1010次并计算这次并计算这1010次读数的均值，把次读数的均值，把这个均值作为这个均值作为“参考值参考值” ” 。测量系统的稳定性并
25、不严格要求。测量系统的稳定性并不严格要求已知样品的参考值；已知样品的参考值；(2) (2) 定期（天、周）测量样品定期（天、周）测量样品3-53-5次。样本大小及测量频率由次。样本大小及测量频率由测量系统来决定，包括测量系统规定的校准和修理周期，使用测量系统来决定，包括测量系统规定的校准和修理周期，使用寿命以及操作条件的限制。寿命以及操作条件的限制。测量系统分析测量系统分析-MSA(3) (3) 绘制控制图。绘制控制图。(4) (4) 建立控制限，分析失控或不稳定的原因。建立控制限，分析失控或不稳定的原因。(5) (5) 计算测量的标准差并与过程相比较，以确定计算测量的标准差并与过程相比较，以
26、确定测量系统的稳定性是否达到标准。测量系统的稳定性是否达到标准。确定稳定性的方法确定稳定性的方法测量系统分析测量系统分析-MSA(1) R(1) R或或S S图中的失控表明重复性是不稳定的图中的失控表明重复性是不稳定的(2) (2) 图的失控表明测量系统已不能准确测量（偏倚图的失控表明测量系统已不能准确测量（偏倚改变），这时应查明原因并修正。如果这种原因是系统改变），这时应查明原因并修正。如果这种原因是系统性原因，则应重新校准。性原因，则应重新校准。(3) (3) 对零件及测量系统的高中低量程建立控制图也许是对零件及测量系统的高中低量程建立控制图也许是必要的。必要的。X判断标准：判断标准：确定
27、稳定性的方法确定稳定性的方法测量系统分析测量系统分析-MSA 某光学棱镜的抛光尺寸要求为某光学棱镜的抛光尺寸要求为2.562.56，2.742.74，质量工，质量工程师从生产线生产的产品中选出一个，测得其厚度基程师从生产线生产的产品中选出一个，测得其厚度基准值为准值为2.632.63。生产车间每班都测量这个棱镜。生产车间每班都测量这个棱镜5 5次，共次，共测四周（共测四周（共2020班），画出控制图如下：班），画出控制图如下：测量系统稳定性举例测量系统稳定性举例测量系统分析测量系统分析-MSA计量型计量型测量系统的测量系统的“五性五性”计量型计量型集中集中位置分析位置分析离散离散程度程度分析分
28、析时间序列时间序列偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析测量系统分析测量系统分析-MSA偏偏 倚倚 为了确定过程分布中的某一点上测量系统是否发生偏倚为了确定过程分布中的某一点上测量系统是否发生偏倚, ,有有 必要获得一个零件的可接受的参考值必要获得一个零件的可接受的参考值 两种确定偏倚的方法：两种确定偏倚的方法： 独立样本法和控制图法独立样本法和控制图法 偏倚偏倚= =测量均值测量均值- - 参考值参考值 偏倚百分比偏倚百分比= =偏倚偏倚/ /过程变差过程变差 过程变差过程变差= 6= 6 偏倚偏倚真值真值 测量值的均值测量值的均值测量系
29、统分析测量系统分析-MSA偏倚分析的做法偏倚分析的做法决定要分析的测量系统决定要分析的测量系统抽取样本，取值参考值抽取样本，取值参考值请现场测量人员测量请现场测量人员测量1010次次输入数据到输入数据到软件软件中中计算计算t t值，并判定值，并判定是否合格，是否要加补正值是否合格，是否要加补正值保留记录保留记录偏倚偏倚真值真值 测量值的均值测量值的均值测量系统分析测量系统分析-MSA 关于关于“t”t”统计量统计量实质上就是实质上就是“置信区间置信区间”1、计算n个读数的均值。X=xX=xi i/n/n2、计算可重复性标准偏差(参考具研究,极差法，如下）： r= max(xi)-min(xi)
30、/d2* ,其中d2* 查表3、确定偏倚的t统计量： 偏倚=观测测量平均数值基准值 b= r /n t=偏倚/ b确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法所有的计算过程可在软件上自动实现所有的计算过程可在软件上自动实现测量系统分析测量系统分析-MSA 4) 计算偏倚的置信区间,置信水平取95% 偏倚 t1-a/2 (v) b d2 /d2* 其中参数d2 、d2* 、v 可查书上附录C或4 t1-a/2 (v)可从标准t表中查到 5）判断置信区间是否包括0，如果0落置信区间内，偏倚在a水平是可接受的，如果0没有落在置信区间内，偏倚在a水平是不可接受的。确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立
31、样本法测量系统分析测量系统分析-MSA举例举例- -偏倚偏倚 一个制造工程师在评价一个用来监视生产一个制造工程师在评价一个用来监视生产过程的新的测量系统。从测量系统操作范围过程的新的测量系统。从测量系统操作范围内选择一个零件内选择一个零件A A。这个零件经全尺寸检验。这个零件经全尺寸检验测量以确定其基准值，得到其基准值为测量以确定其基准值，得到其基准值为6.06.0。而后这个零件由领班测量。而后这个零件由领班测量1515次。数据次。数据如下：如下：确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
32、5.8 5.7 5.9 5.9 6.0 6.1 6.0 6.1 6.4 6.3 6.0 6.1 6.2 5.6 6.0 -.2 -.3 -.1 -.1 0 .1 0 .1 .4 .3 0 .1 .2 -.4 0直方图0123455.65.75.85.966.16.26.36.4其他数据频率频率确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA 将数据输入将数据输入MINITAB 软件如下：软件如下：确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA 菜单如下图菜单如下图确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MS
33、A 将数据选入对话框，单击将数据选入对话框，单击OK确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA 得到下图得到下图P P大于大于0.050.05时，可认为该测量系统没有偏倚时，可认为该测量系统没有偏倚确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA 练习练习1 1某光学棱镜的抛光尺寸要求为某光学棱镜的抛光尺寸要求为2.56，2.74，质量工程师从生，质量工程师从生产线生产的产品中选出一个，测得其厚度基准值为产线生产的产品中选出一个，测得其厚度基准值为2.63。检验员将。检验员将这个棱镜测量了这个棱镜测量了20次，得到数据如所给文件，现
34、在我们想知道，这个次，得到数据如所给文件，现在我们想知道，这个测量系统是否存在着偏倚？测量系统是否存在着偏倚？确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA练习练习2 2一名工程师拟评价一用来测量轴的直径的仪器的偏倚程度。一名工程师拟评价一用来测量轴的直径的仪器的偏倚程度。零件的参考值为零件的参考值为 10.00mm10.00mm。让一名操作者在不知情的情。让一名操作者在不知情的情况下测量同一零件况下测量同一零件1010次。次。1010次的读数为：次的读数为：10.02, 10.01, 10.02, 10.01, 10.05, 10.03, 10.01, 10.0
35、1,10.00,10.02,10.02, 10.05, 10.03, 10.01, 10.01,10.00,10.02,10.02, 10.00. 10.00. 那么该测量系统是否存在偏倚？那么该测量系统是否存在偏倚？确定偏倚指南确定偏倚指南独立样本法独立样本法测量系统分析测量系统分析-MSA(1)(1)取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生取一个已知参考值的样品。如果不能获得参考值，就在生产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。产线上取在测量范围中的零件，把它作为偏倚分析的主样品。在工具室内测量这个零件在工具室内测量这个零件1010次并计算这次并计算这1010次读数
36、的均值，把次读数的均值，把这个均值作为这个均值作为“参考值参考值” ” (2)(2)计算图中的计算图中的 。(3)(3)用参考值减用参考值减 得到偏倚。得到偏倚。XX在用在用 控制图来测量稳定性时，也可通过数据分析控制图来测量稳定性时，也可通过数据分析偏倚：偏倚：R-X确定偏倚指南确定偏倚指南控制图法控制图法测量系统分析测量系统分析-MSA造成过份偏倚的可能原因造成过份偏倚的可能原因 仪器需要校准仪器需要校准 仪器、设备或夹紧装仪器、设备或夹紧装置的磨损置的磨损 磨损或损坏的基准，磨损或损坏的基准，基准出现误差基准出现误差 校准不当或调整基准校准不当或调整基准的使用不当的使用不当 仪器质量差仪
37、器质量差设计或设计或一致性不好一致性不好 线性误差线性误差 应用错误的量具应用错误的量具 不同的测量方法不同的测量方法设置、设置、安装、夹紧、技术安装、夹紧、技术 测量错误的特性测量错误的特性 量具或零件的变形量具或零件的变形 环境环境温度、湿度、振温度、湿度、振动、清洁的影响动、清洁的影响 违背假定、在应用常量违背假定、在应用常量上出错上出错 应用应用零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观操作者技能、疲劳、观察错误察错误测量系统分析测量系统分析-MSA 对于一个能力充分的测量系统来说，应对于一个能力充分的测量系统来说，应该是没有偏倚或者是偏倚明确稳定的，该是没有偏倚或者是偏倚明
38、确稳定的，这样，可以根据已知的读数来确定被测这样，可以根据已知的读数来确定被测对象的实际值对象的实际值测量系统分析测量系统分析-MSA计量型计量型测量系统的测量系统的“五性五性”计量型计量型集中集中位置分析位置分析离散离散程度程度分析分析时间序列时间序列偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析测量系统分析测量系统分析-MSA 线性是指量具在预期的测量范围内偏倚值的差异。线性是指量具在预期的测量范围内偏倚值的差异。 与仪器的量程有关。与仪器的量程有关。基準值基準值較小的偏倚較小的偏倚基準值基準值較大的偏倚較大的偏倚量測平均值量測平均值(低量程低
39、量程)量測平均值量測平均值(高量程高量程)基準值基準值量測值量測值無偏倚無偏倚偏倚偏倚线性线性(变化的线性偏倚变化的线性偏倚)线性线性(Linearity)(Linearity)测量系统分析测量系统分析-MSA确定线性的指南确定线性的指南进行研究进行研究线性按以下指南评价：线性按以下指南评价：1)1) 选择选择g5g5个零件，由于过程变差，这些零件个零件，由于过程变差，这些零件测量值覆盖量具的操作范围。测量值覆盖量具的操作范围。2)2) 用全尺寸检验测量每个零件以确定基准值并用全尺寸检验测量每个零件以确定基准值并确认了包括量具的操作范围。确认了包括量具的操作范围。3)3) 通常用这个仪器的操作
40、者中的一人测量每个通常用这个仪器的操作者中的一人测量每个零件零件m10m10次。次。测量系统分析测量系统分析-MSA 结果分析结果分析- -作图法作图法4)计算零件每次测量的偏倚及零件偏倚均值。 偏倚i,j=xi,j-（基准值）i 偏倚i=偏倚i,j/m5) 在线性图上画出单值偏倚和相关基准值的偏倚均值确定线性的指南确定线性的指南测量系统分析测量系统分析-MSA6) 用下面等式计算和画出最佳拟合线和置信带。对于最佳拟合直线，用公式：yi=axi+b xi =基准值 yi=偏倚平均值这里xi是基准值， yi是偏倚均值，用下列公式求出a、b和s。a=(xy-xy/gm)/x2-(x)2/gmb=y
41、-axs= (yi2-b yi-a xiyi)/(gm-2)1/2确定线性的指南确定线性的指南测量系统分析测量系统分析-MSA对于给定的x0，画出a水平的置信带低值：b+ax0-t1-a/2(gm-2)s/n高值：b+ax0+t1-a/2(gm-2)s/n其中1/n=1/gm+(x0-x)2/ (xi-x)21/27)画出“偏倚=0”线，评审该图指出特殊原因和线性的可接受性。 确定线性的指南确定线性的指南测量系统分析测量系统分析-MSA 线性线性-举例举例 一名工厂主管希望对过程采用新的测量系统一名工厂主管希望对过程采用新的测量系统, ,作作为为PPAPPPAP的一部分的一部分, ,需要评价测
42、量系统的线性需要评价测量系统的线性, ,在在测量系统量程内选择测量系统量程内选择 5 5个零件个零件, ,每个零件经过全每个零件经过全尺寸检验测量以确定其基准值尺寸检验测量以确定其基准值. .然后由领班分别然后由领班分别测量每个零件测量每个零件1212次次. .研究中零件是被随机选择研究中零件是被随机选择的的. . 这这5 5个部件的基准尺寸为个部件的基准尺寸为“2 2、4 4、6 6、8 8、10”10” 使用使用MINITABMINITAB得：得：确定线性的指南确定线性的指南测量系统分析测量系统分析-MSA使用使用MINITABMINITAB进行线性分析进行线性分析测量系统分析测量系统分析
43、-MSA 很显然，红色的置信带没有包络蓝色的零偏倚很显然，红色的置信带没有包络蓝色的零偏倚线，且线，且P值为零，故该测量系统的线性是不可值为零，故该测量系统的线性是不可接受的。接受的。使用使用MINITABMINITAB进行线性分析进行线性分析测量系统分析测量系统分析-MSA 线性线性- -练习练习 由同一测量员使用同一把千分尺对长度由同一测量员使用同一把千分尺对长度分别为分别为10mm,20mm,50mm10mm,20mm,50mm和和100mm100mm的块规各进行的块规各进行5 5次测量，得到数据如所给次测量，得到数据如所给文件，那么该测量系统的线性是否可以文件，那么该测量系统的线性是否
44、可以接受？接受？确定线性的指南确定线性的指南测量系统分析测量系统分析-MSA线性误差的可能原因线性误差的可能原因 仪器需要校准，需减少仪器需要校准，需减少校准时间间隔；校准时间间隔； 仪器、设备或夹紧装置仪器、设备或夹紧装置磨损；磨损； 缺乏维护缺乏维护通风、动力、通风、动力、液压、腐蚀、清洁；液压、腐蚀、清洁； 基准磨损或已损坏；基准磨损或已损坏； 校准不当或调整基准使校准不当或调整基准使用不当；用不当； 仪器质量差；仪器质量差；设计或设计或一致性不好；一致性不好； 仪器设计或方法缺乏稳仪器设计或方法缺乏稳定定性；性； 应用了错误的量具；应用了错误的量具； 不同的测量方法不同的测量方法设置、
45、设置、安装、夹紧、技术；安装、夹紧、技术； 量具或零件随零件尺寸量具或零件随零件尺寸变化、变形；变化、变形； 环境影响环境影响温度、湿度、温度、湿度、震动、清洁度；震动、清洁度； 其它其它零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、读操作者技能、疲劳、读错。错。测量系统分析测量系统分析-MSA计量型计量型测量系统的测量系统的“五性五性”计量型计量型集中集中位置分析位置分析离散离散程度程度分析分析时间序列时间序列偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析测量系统分析测量系统分析-MSA重复性重复性(Repeatability)(Repeat
46、ability)重复性重复性指由指由同一个同一个操作人员用操作人员用同一同一种量具经多次测量种量具经多次测量同一同一个零件的个零件的同一同一特性特性时获得的测量值变差时获得的测量值变差（四同）（四同）测量系统分析测量系统分析-MSA再现性再现性(Reproducibility)(Reproducibility)由由不同不同操作人员，采用操作人员，采用相相同同的测量仪器，测量的测量仪器，测量同一同一零件的零件的同一同一特性时测量平特性时测量平均值的变差均值的变差（三同一异）（三同一异）再现性再现性测量系统分析测量系统分析-MSAGRRGRR研究分析研究分析 R&RR&R之接受标准如下之接受标准如
47、下: :数值数值10%10%量具系统可接受量具系统可接受. .10%10%数值数值 30%30%30%量具系统不能接受量具系统不能接受, , 须予以改进须予以改进. . 必要时更换量具或对量具重新进行调整必要时更换量具或对量具重新进行调整, , 并并对以前所测量的库存品再抽查检验对以前所测量的库存品再抽查检验, , 如发现如发现库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户库存品已超出规格应立即追踪出货通知客户, , 协调处理对策协调处理对策. .测量系统分析测量系统分析-MSA确定进行测量系统分析的操作者的人数，零件数量以及重确定进行测量系统分析的操作者的人数，零件数量以及重复测量的次数。复测量的次
48、数。一般至少取一般至少取1010个零件个零件，3-53-5个操作者并重个操作者并重复测量复测量2-32-3次次所取样本零件必须来自与生产过程，并且代表了整个生产所取样本零件必须来自与生产过程，并且代表了整个生产的变差的变差操作者应能够正常的使用仪器操作者应能够正常的使用仪器仪器测量的精度至少为能够直接读出反映过程变异的特征仪器测量的精度至少为能够直接读出反映过程变异的特征值的十分之一值的十分之一确保测量方法能够测量被测质量特征，并且遵循着既定的确保测量方法能够测量被测质量特征，并且遵循着既定的测量程序测量程序确定进行测量系统分析的前提条件确定进行测量系统分析的前提条件测量系统分析测量系统分析-
49、MSA对样本零件标上序号，注意不要让操作工发现这个序号对样本零件标上序号，注意不要让操作工发现这个序号采用数据搜集表格采集数据采用数据搜集表格采集数据测量应随机进行以确保任何偏移或变化是随机分布的测量应随机进行以确保任何偏移或变化是随机分布的读数应尽可能精确，如果可能的话要读到测量仪器最小单读数应尽可能精确，如果可能的话要读到测量仪器最小单位的二分之一位的二分之一 选取工作谨慎的人员对测量过程进行观察选取工作谨慎的人员对测量过程进行观察所有操作者应使用同样的操作方法和程序所有操作者应使用同样的操作方法和程序进行重复性和再现性分析的实验方案进行重复性和再现性分析的实验方案测量系统分析测量系统分析
50、-MSAGRRGRR分析分析均值极差法均值极差法均值极差法是一种可提供可对测量系统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重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。方法。这种方法可以将测量系统的变差分成两这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分个部分重复性和再现性，而不是他重复性和再现性，而不是他们的交互作用。们的交互作用。推荐使用推荐使用. .测量系统分析测量系统分析-MSA进行研究进行研究1)1) 获取一个样本零件数获取一个样本零件数n5,n5,应代表实际的或期应代表实际的或期望的过程变差范围。望的过程变差范围。2)2) 选择评价人为选择评价人为A A，B B，C