1、測量系統分析測量系統分析-MSAMSA測量系統分析測量系統分析測量系統分析測量系統分析-MSA 了解了解 MSAMSA的目的和基本概念的目的和基本概念 能夠計算并分析能夠計算并分析 重復性和再現性重復性和再現性 能夠分析測量系統的穩定性、線性和偏倚能夠分析測量系統的穩定性、線性和偏倚 能夠對屬性值數據進行測量系統分析能夠對屬性值數據進行測量系統分析 能夠對測量能力不足的測量系統進行分析和改進能夠對測量能力不足的測量系統進行分析和改進課程目標課程目標測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統分析的目的和作用測量系統分析的目的和作用 測量系統的術語介紹測量系統的術語介紹 重復性和再現性分析重復性和

2、再現性分析 測量系統的穩定性、偏倚和線性測量系統的穩定性、偏倚和線性 屬性值數據測量系統的分析方法屬性值數據測量系統的分析方法 測量系統改進測量系統改進課程內容課程內容測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統分析的目的和作用測量系統分析的目的和作用 測量系統的術語介紹測量系統的術語介紹 重復性和再現性分析重復性和再現性分析 測量系統的穩定性、偏倚和線性測量系統的穩定性、偏倚和線性 屬性值數據測量系統的分析方法屬性值數據測量系統的分析方法 測量系統改進測量系統改進課程內容課程內容測量系統分析測量系統分析-MSA小調查小調查 產品是什么？產品是什么？ 產品的特性是什么？產品的特性是什么？ 用哪些

3、量具進行測量？用哪些量具進行測量？ 測量的結果是否準確？為什么？測量的結果是否準確？為什么？ 有沒有經歷過這樣的情況：有沒有經歷過這樣的情況：產品在工廠檢測的時候都是合格的，等送到顧客手產品在工廠檢測的時候都是合格的，等送到顧客手里，卻被退回來了！里，卻被退回來了！測量系統分析測量系統分析-MSAMSA MSA 的重要性的重要性 如果測量的方式不對，那么好的結果可能被測為如果測量的方式不對，那么好的結果可能被測為壞的結果，壞的結果也可能被測為好的結果，此壞的結果，壞的結果也可能被測為好的結果，此時便不能得到真正的產品或過程特性。時便不能得到真正的產品或過程特性。PROCESSPROCESS原料

4、原料人人機機 法法環環測量測量測量測量結果結果好不好測量測量測量系統分析測量系統分析-MSA測量誤差測量誤差y=x+y=x+ 測量值測量值= =真值真值(True Value) + (True Value) + 測量誤差測量誤差戴明說沒有真戴明說沒有真值值的存在的存在一致性一致性測量系統分析測量系統分析-MSA測量誤差來源測量誤差來源測量系統分析測量系統分析-MSA 明確工序過程測量系統的能力水平明確工序過程測量系統的能力水平 確認測量系統的變異來源確認測量系統的變異來源 確認測量系統在一段時間內是否穩定確認測量系統在一段時間內是否穩定 確認測量系統是否線性確認測量系統是否線性MSA: Mea

5、surement System Analysis測量系統分析測量系統分析-MSA測量系統分析的作用測量系統分析的作用正確的測量正確的測量 永遠永遠 是質量改進的第一步是質量改進的第一步正確的測量是作出決策的關鍵正確的測量是作出決策的關鍵( ( 不正確的測量系統不正確的測量系統可能會導致錯誤的決策可能會導致錯誤的決策) )測量系統分析是測量系統分析是 QS9000QS9000、TS16949 TS16949 的必要內容的必要內容測量系統分析是實施測量系統分析是實施6sigma6sigma的必要步驟的必要步驟測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統分析的目的和作用測量系統分析的目的和作用 測量系

6、統的基本概念測量系統的基本概念/ /術語介紹術語介紹 重復性和再現性分析重復性和再現性分析 測量系統的穩定性、偏倚和線性測量系統的穩定性、偏倚和線性 屬性值數據測量系統的分析方法屬性值數據測量系統的分析方法 測量系統改進測量系統改進課程內容課程內容測量系統分析測量系統分析-MSA 什么是測量系統？什么是測量系統？ 測量系統就是測量工具嗎？測量系統就是測量工具嗎？測量系統分析測量系統分析-MSA測量系統的基本要素測量系統的基本要素被測對象被測對象（輸入）（輸入）測量儀器測量儀器參照標準參照標準測量方法測量方法測量者測量者測量結果測量結果測量過程測量過程（輸出）（輸出）環境環境測量系統測量系統 測

7、量工具測量工具 測量系統分析測量系統分析-MSA影響過程質量的六個基本因素影響過程質量的六個基本因素人人 員員設設 備備方方 法法材材 料料環環 境境總變異總變異= =過程變異過程變異+ +測量系統變異測量系統變異測量系統分析測量系統分析-MSA影響測量結果的因素影響測量結果的因素 測量者的知識和技術水平測量者的知識和技術水平 測量方法測量方法 參照標準參照標準 測量儀器測量儀器 環境環境 測量系統分析測量系統分析-MSA 不同檢驗者的差異不同檢驗者的差異Difference in use by Difference in use by inspector (Reproducibilityin

8、spector (Reproducibility再現性再現性) )訓練訓練技能技能疲勞疲勞無聊無聊眼力眼力舒適舒適檢驗的速度檢驗的速度指導書的誤解指導書的誤解影響測量結果的因素影響測量結果的因素測量系統分析測量系統分析-MSA 不同環境所造成的差異不同環境所造成的差異（Differences Differences due to environmentdue to environment）溫度溫度濕度濕度振動振動照明照明腐蝕腐蝕污染污染( (油脂油脂) )影響測量結果的因素影響測量結果的因素測量系統分析測量系統分析-MSA 方法方面：方法方面：Differences among Differe

9、nces among methods of usemethods of use測試方法測試方法測試標準測試標準 材料方面：材料方面：準備的樣本本身有差異準備的樣本本身有差異收集的樣本本身有差異收集的樣本本身有差異影響測量結果的因素影響測量結果的因素測量系統分析測量系統分析-MSA在什么情況下需要進行測量系統分析在什么情況下需要進行測量系統分析 在正常儀器維護條件下，測量儀器誤差很大在正常儀器維護條件下，測量儀器誤差很大 測量儀器進行了改裝，如更換了重要零部件測量儀器進行了改裝，如更換了重要零部件 對測量儀器進行了大修對測量儀器進行了大修 進行工序能力分析時需要考慮測量儀器的測量能力進行工序能力

10、分析時需要考慮測量儀器的測量能力 測量系統不穩定測量系統不穩定 測量結果波動大測量結果波動大 決定是否接受一臺新儀器決定是否接受一臺新儀器 測量儀器之間進行比較測量儀器之間進行比較測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統分析的目的和作用測量系統分析的目的和作用 測量系統的術語介紹測量系統的術語介紹 重復性和再現性分析重復性和再現性分析 測量系統的穩定性、偏倚和線性測量系統的穩定性、偏倚和線性 屬性值數據測量系統的分析方法屬性值數據測量系統的分析方法 測量系統改進測量系統改進課程內容課程內容測量系統分析測量系統分析-MSA測量系統術語介紹測量系統術語介紹 測量測量：賦值（或數）給具體物以表示它

11、們之間關于特定特性的關系。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。 量具量具：任何用來獲得測量結果的裝置，經常用來特指用在車間的裝置；包括通過/不通過裝置。測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統：測量系統： 是用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、方法、夾具、軟件、人員、環境和假設的集合；用來獲得測量結果的整個過程。測量和試驗設備（測量和試驗設備（MMTETE） 完成一次測量所必需的所有測量儀器，測量標準，基準材料以及輔助設備。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA基準基準用于校準過程的參考標準，也被稱為參考標準或校準標準； 基準值基準

12、值人為規定的可接受值需要一個可操作的定義作為真值的替代測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA參考值參考值 參考值也稱為可被接受的參考值或基準值。參考值也稱為可被接受的參考值或基準值。它是一個人工制品值或總效果值用作約定的比它是一個人工制品值或總效果值用作約定的比較基準值。該參考值基于下列各值而定：較基準值。該參考值基于下列各值而定： 由較高級（如計量實驗室或全尺寸檢驗設備）由較高級（如計量實驗室或全尺寸檢驗設備） 的測量設備得到的幾個測量平均值確定。的測量設備得到的幾個測量平均值確定。 法定值：由法律定義和強制執行。法定值：由法律定義和強制執行。測量系統術語介紹測量系

13、統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA參考值（續）參考值（續） 理論值：根據科學原理而得。理論值：根據科學原理而得。給定值：根據某些國家或國際組織的實驗工作給定值：根據某些國家或國際組織的實驗工作（由可靠的理論支持）而得。（由可靠的理論支持）而得。同意值：根據由科學或工程組主持下的合作實同意值：根據由科學或工程組主持下的合作實驗工作而得：由用戶，諸如專業和貿易組織在驗工作而得：由用戶，諸如專業和貿易組織在意見完全一致情況下來定義。意見完全一致情況下來定義。協議值：由有關各方明確一致同意的值。協議值：由有關各方明確一致同意的值。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA

14、真值真值真值是零件的真值是零件的“實際實際”測量值，雖然這個值是不測量值，雖然這個值是不知道的，并且是不可能的（經濟地）接近這個值。知道的，并且是不可能的（經濟地）接近這個值。遺憾的是，真值的確從沒能被知道。在所有的分遺憾的是，真值的確從沒能被知道。在所有的分析中，參考值被用作真值的近似值。因為參考值析中，參考值被用作真值的近似值。因為參考值被用作真值的替代值，所以這些標準術語常常互被用作真值的替代值，所以這些標準術語常常互換使用，不過不推薦這種用法。換使用，不過不推薦這種用法。 真值的總結真值的總結物品的實際值物品的實際值未知的和不可知的未知的和不可知的測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系

15、統分析測量系統分析-MSA分辨力分辨力 分辨力是儀器可以探測到并如實顯示的參考值的分辨力是儀器可以探測到并如實顯示的參考值的變化量。它也可以稱為可讀性或分辨率。變化量。它也可以稱為可讀性或分辨率。 典型地，此能力的度量是看儀器的最小刻度值。典型地，此能力的度量是看儀器的最小刻度值。如果儀器刻度如果儀器刻度“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。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 分辨力（續）分辨力（續）1 1：1010經驗法則經驗法則測量儀器分辨力的第一準則應該至少是被測量范測量儀器分辨力的第一準則應該至少是被測量范圍的十分之一。圍的十分之

16、一。傳統上：此范圍就是產品傳統上：此范圍就是產品公差公差范圍；范圍；最近：此范圍指過程變差，即最近：此范圍指過程變差，即1010比比1 1規則被解釋規則被解釋為測量設備能夠分辨至少十分之一的過程變差。為測量設備能夠分辨至少十分之一的過程變差。這符合持續改進的原理。（即過程的焦點是顧這符合持續改進的原理。（即過程的焦點是顧客指定的目標值）。客指定的目標值）。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 分辨力（續）分辨力（續） 如果該分辨力不能探測過程變差，其用如果該分辨力不能探測過程變差，其用于分析過程是不可接受的；并且如果它于分析過程是不可接受的；并且如果它不能探測特殊原

17、因的變差，則其不能用不能探測特殊原因的變差，則其不能用于控制。于控制。 參見下圖參見下圖 分辨力不足的情況可能會在控制圖中表分辨力不足的情況可能會在控制圖中表現出來，參見圖表現出來，參見圖表測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSAX/R控制圖 分辨率=0.0010。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1444Mean=0.137LCL=0.13500.020.010.00樣本極差R=0.00812ULC=0.01717LCL=0測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測

18、量系統分析-MSAX/R控制圖 分辨率=0.010。1450。1400。135樣本均值子組0515202510UCL=0.1438Mean=0.1397LCL=0.13590.020.010.00樣本極差R=0.0068ULC=0.01438LCL=0測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 分辨力、可讀性、分辨率分辨力、可讀性、分辨率別名：最小的讀數的單位、測量分辨率、刻度限別名：最小的讀數的單位、測量分辨率、刻度限度或探測限度度或探測限度由設計決定的固有特性由設計決定的固有特性測量或儀器輸出的最小刻度單位測量或儀器輸出的最小刻度單位總是以測量單位報告總是以測量單位報

19、告 1 1：1010經驗法則經驗法則測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 偏倚偏倚是對同樣 的零件的同樣 特性，真值 （基準值）和觀 測到的測量平 均值的差值。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 穩定性穩定性（或漂移） 是測量系統在某一 階段時間內，測量 同一基準或零件的 單一特性時獲得的 測量總變差。換句 話說，穩定性是偏 倚隨時間的變化。測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 線性線性 在設備的預期操作預期操作（測量）范圍范圍內偏倚的不同被稱為線性。線性可以被認為是關于偏倚大小的變化。 線性的總結整個正常操

20、作范圍的偏倚改變整個操作范圍的多個并且獨立的偏倚誤差的相互關系測量系統的系統誤差分量測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA術語介紹術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 重復性重復性由一位評價人多次使用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差在固定和規定的測量條件下連續（短期）試驗變差通常指E.V.設備變差儀器（量具）的能力 或潛能系統內變差測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA 再現性再現性由不同的評價人使用同一個量具，測量一個零件的一個特性時產生的測量平均值的變差對于產品和過程條件，可能是評價人、環境（時間）或方法的誤

21、差通常指A.V評價人變差系統間（條件）變差測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA GRRGRR或量具或量具R RR R量具重復性和再現性：測量系統重復性和再現性合成的評估，換句話說，GRR等于系統內部和系統之間的方差的總和。 GRR =再現性+重復性測量系統術語介紹測量系統術語介紹測量系統分析測量系統分析-MSA對測量能力的要求對測量能力的要求如果如果 GRR/公差（或過程變差）： 小于小于10%, 10%, 現行的測量系統可以接受現行的測量系統可以接受 10% 10% 到到 30%, 30%, 能力處于邊界水平能力處于邊界水平. . 測量系統能測量系統能否接受取決與

22、測量的重要程度否接受取決與測量的重要程度. . 應努力改善測量系應努力改善測量系統的能力統的能力. . 大于大于30%, 30%, 測量系統能力不足，不宜使用測量系統能力不足，不宜使用測量系統分析測量系統分析-MSA 測量系統分析的目的和作用測量系統分析的目的和作用 測量系統的基本概念測量系統的基本概念 測量系統的穩定性、偏倚和線性測量系統的穩定性、偏倚和線性 重復性和再現性分析重復性和再現性分析 屬性值數據測量系統的分析方法屬性值數據測量系統的分析方法 測量系統改進測量系統改進課程內容課程內容測量系統分析測量系統分析-MSA計量型計量型集中集中位置分析位置分析離散離散程度程度分析分析時間序列

23、時間序列偏倚分析偏倚分析線性分析線性分析重復性分析重復性分析再現性分析再現性分析穩定性分析穩定性分析計量型計量型測量系統的測量系統的“五性五性”測量系統分析測量系統分析-MSA計量型計量型集中集中位置分析位置分析離散離散程度程度分析分析時間序列時間序列偏倚分析偏倚分析線性分析線性分析重復性分析重復性分析再現性分析再現性分析穩定性分析穩定性分析計量型計量型測量系統的測量系統的“五性五性”測量系統分析測量系統分析-MSA穩定性穩定性 穩定性分析是通過控制圖進行的。控制圖可以為穩定性分析是通過控制圖進行的。控制圖可以為 圖，圖，X-RX-Rmm圖或圖或 -S-S圖圖 。根據零件在每個時間點。根據零件

24、在每個時間點上如何測量來選取控制圖。上如何測量來選取控制圖。R-XX測量系統的穩定性：偏倚隨時間的變化測量系統的穩定性：偏倚隨時間的變化測量系統分析測量系統分析-MSA確定穩定性的方法確定穩定性的方法(1)(1)取一個已知參考值的樣品。如果不能獲得參考值，就在生取一個已知參考值的樣品。如果不能獲得參考值，就在生產線上取在測量范圍中的零件，把它作為偏倚分析的主樣品。產線上取在測量范圍中的零件，把它作為偏倚分析的主樣品。在工具室內測量這個零件在工具室內測量這個零件1010次并計算這次并計算這1010次讀數的均值，把次讀數的均值，把這個均值作為這個均值作為“參考值參考值” ” 。測量系統的穩定性并不

25、嚴格要求。測量系統的穩定性并不嚴格要求已知樣品的參考值；已知樣品的參考值；(2) (2) 定期（天、周）測量樣品定期（天、周）測量樣品3-53-5次。樣本大小及測量頻率由次。樣本大小及測量頻率由測量系統來決定，包括測量系統規定的校準和修理周期，使用測量系統來決定，包括測量系統規定的校準和修理周期，使用壽命以及操作條件的限制。壽命以及操作條件的限制。測量系統分析測量系統分析-MSA(3) (3) 繪制控制圖。繪制控制圖。(4) (4) 建立控制限，分析失控或不穩定的原因。建立控制限，分析失控或不穩定的原因。(5) (5) 計算測量的標準差并與過程相比較，以確定計算測量的標準差并與過程相比較，以確

26、定測量系統的穩定性是否達到標準。測量系統的穩定性是否達到標準。確定穩定性的方法確定穩定性的方法測量系統分析測量系統分析-MSA(1) R(1) R或或S S圖中的失控表明重復性是不穩定的圖中的失控表明重復性是不穩定的(2) (2) 圖的失控表明測量系統已不能準確測量（偏倚圖的失控表明測量系統已不能準確測量（偏倚改變），這時應查明原因并修正。如果這種原因是系統改變），這時應查明原因并修正。如果這種原因是系統性原因，則應重新校準。性原因，則應重新校準。(3) (3) 對零件及測量系統的高中低量程建立控制圖也許是對零件及測量系統的高中低量程建立控制圖也許是必要的。必要的。X判斷標準：判斷標準：確定穩

27、定性的方法確定穩定性的方法測量系統分析測量系統分析-MSA 某光學棱鏡的拋光尺寸要求為某光學棱鏡的拋光尺寸要求為2.562.56，2.742.74，質量工，質量工程師從生產線生產的產品中選出一個，測得其厚度基程師從生產線生產的產品中選出一個，測得其厚度基準值為準值為2.632.63。生產車間每班都測量這個棱鏡。生產車間每班都測量這個棱鏡5 5次，共次，共測四周（共測四周（共2020班），畫出控制圖如下：班），畫出控制圖如下：測量系統穩定性舉例測量系統穩定性舉例測量系統分析測量系統分析-MSA計量型計量型測量系統的測量系統的“五性五性”計量型計量型集中集中位置分析位置分析離散離散程度程度分析分析

28、時間序列時間序列偏倚分析偏倚分析線性分析線性分析重復性分析重復性分析再現性分析再現性分析穩定性分析穩定性分析測量系統分析測量系統分析-MSA偏偏 倚倚 為了確定過程分布中的某一點上測量系統是否發生偏倚為了確定過程分布中的某一點上測量系統是否發生偏倚, ,有有 必要獲得一個零件的可接受的參考值必要獲得一個零件的可接受的參考值 兩種確定偏倚的方法：兩種確定偏倚的方法： 獨立樣本法和控制圖法獨立樣本法和控制圖法 偏倚偏倚= =測量均值測量均值- - 參考值參考值 偏倚百分比偏倚百分比= =偏倚偏倚/ /過程變差過程變差 過程變差過程變差= 6= 6 偏倚偏倚真值真值 測量值的均值測量值的均值測量系統

29、分析測量系統分析-MSA偏倚分析的做法偏倚分析的做法決定要分析的測量系統決定要分析的測量系統抽取樣本，取值參考值抽取樣本，取值參考值請現場測量人員測量請現場測量人員測量1010次次輸入數據到輸入數據到軟件軟件中中計算計算t t值，并判定值，并判定是否合格，是否要加補正值是否合格，是否要加補正值保留記錄保留記錄偏倚偏倚真值真值 測量值的均值測量值的均值測量系統分析測量系統分析-MSA 關于關于“t”“t”統計量統計量實質上就是實質上就是“置信區間置信區間”1、計算n個讀數的均值。X=xX=xi i/n/n2、計算可重復性標準偏差(參考具研究,極差法，如下）： r= max(xi)-min(xi)

30、/d2* ,其中d2* 查表3、確定偏倚的t統計量： 偏倚=觀測測量平均數值基準值 b= r /n t=偏倚/ b確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法所有的計算過程可在軟件上自動實現所有的計算過程可在軟件上自動實現測量系統分析測量系統分析-MSA 4) 計算偏倚的置信區間,置信水平取95% 偏倚 t1-a/2 (v) b d2 /d2* 其中參數d2 、d2* 、v 可查書上附錄C或4 t1-a/2 (v)可從標準t表中查到 5）判斷置信區間是否包括0，如果0落置信區間內，偏倚在a水平是可接受的，如果0沒有落在置信區間內，偏倚在a水平是不可接受的。確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立

31、樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA舉例舉例- -偏倚偏倚 一個制造工程師在評價一個用來監視生產一個制造工程師在評價一個用來監視生產過程的新的測量系統。從測量系統操作范圍過程的新的測量系統。從測量系統操作范圍內選擇一個零件內選擇一個零件A A。這個零件經全尺寸檢驗。這個零件經全尺寸檢驗測量以確定其基準值，得到其基準值為測量以確定其基準值，得到其基準值為6.06.0。而后這個零件由領班測量。而后這個零件由領班測量1515次。數據次。數據如下：如下：確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-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直方圖0123455.65.75.85.966.16.26.36.4其他數據頻率頻率確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA 將數據輸入將數據輸入MINITAB 軟件如下：軟件如下：確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA 菜單如下圖菜單如下圖確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MS

33、A 將數據選入對話框，單擊將數據選入對話框，單擊OK確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA 得到下圖得到下圖P P大于大于0.050.05時，可認為該測量系統沒有偏倚時，可認為該測量系統沒有偏倚確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA 練習練習1 1某光學棱鏡的拋光尺寸要求為某光學棱鏡的拋光尺寸要求為2.56，2.74，質量工程師從生，質量工程師從生產線生產的產品中選出一個，測得其厚度基準值為產線生產的產品中選出一個，測得其厚度基準值為2.63。檢驗員將。檢驗員將這個棱鏡測量了這個棱鏡測量了20次，得到數據如所給文件，現

34、在我們想知道，這個次，得到數據如所給文件，現在我們想知道，這個測量系統是否存在著偏倚？測量系統是否存在著偏倚？確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA練習練習2 2一名工程師擬評價一用來測量軸的直徑的儀器的偏倚程度。一名工程師擬評價一用來測量軸的直徑的儀器的偏倚程度。零件的參考值為零件的參考值為 10.00mm10.00mm。讓一名操作者在不知情的情。讓一名操作者在不知情的情況下測量同一零件況下測量同一零件1010次。次。1010次的讀數為：次的讀數為：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. 那么該測量系統是否存在偏倚？那么該測量系統是否存在偏倚？確定偏倚指南確定偏倚指南獨立樣本法獨立樣本法測量系統分析測量系統分析-MSA(1)(1)取一個已知參考值的樣品。如果不能獲得參考值，就在生取一個已知參考值的樣品。如果不能獲得參考值，就在生產線上取在測量范圍中的零件，把它作為偏倚分析的主樣品。產線上取在測量范圍中的零件，把它作為偏倚分析的主樣品。在工具室內測量這個零件在工具室內測量這個零件1010次并計算這次并計算這1010次讀數

36、的均值，把次讀數的均值，把這個均值作為這個均值作為“參考值參考值” ” (2)(2)計算圖中的計算圖中的 。(3)(3)用參考值減用參考值減 得到偏倚。得到偏倚。XX在用在用 控制圖來測量穩定性時，也可通過數據分析控制圖來測量穩定性時，也可通過數據分析偏倚：偏倚：R-X確定偏倚指南確定偏倚指南控制圖法控制圖法測量系統分析測量系統分析-MSA造成過份偏倚的可能原因造成過份偏倚的可能原因 儀器需要校準儀器需要校準 儀器、設備或夾緊裝儀器、設備或夾緊裝置的磨損置的磨損 磨損或損壞的基準，磨損或損壞的基準，基準出現誤差基準出現誤差 校準不當或調整基準校準不當或調整基準的使用不當的使用不當 儀器質量差儀

37、器質量差設計或設計或一致性不好一致性不好 線性誤差線性誤差 應用錯誤的量具應用錯誤的量具 不同的測量方法不同的測量方法設置、設置、安裝、夾緊、技術安裝、夾緊、技術 測量錯誤的特性測量錯誤的特性 量具或零件的變形量具或零件的變形 環境環境溫度、濕度、振溫度、濕度、振動、清潔的影響動、清潔的影響 違背假定、在應用常量違背假定、在應用常量上出錯上出錯 應用應用零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、觀操作者技能、疲勞、觀察錯誤察錯誤測量系統分析測量系統分析-MSA 對于一個能力充分的測量系統來說，應對于一個能力充分的測量系統來說，應該是沒有偏倚或者是偏倚明確穩定的，該是沒有偏倚或者是偏倚明

38、確穩定的，這樣，可以根據已知的讀數來確定被測這樣，可以根據已知的讀數來確定被測對象的實際值對象的實際值測量系統分析測量系統分析-MSA計量型計量型測量系統的測量系統的“五性五性”計量型計量型集中集中位置分析位置分析離散離散程度程度分析分析時間序列時間序列偏倚分析偏倚分析線性分析線性分析重復性分析重復性分析再現性分析再現性分析穩定性分析穩定性分析測量系統分析測量系統分析-MSA 線性是指量具在預期的測量范圍內偏倚值的差異。線性是指量具在預期的測量范圍內偏倚值的差異。 與儀器的量程有關。與儀器的量程有關。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線性線性(變化的線性偏倚變化的線性偏倚)線性線性(Linearity)(Linearity)測量系統分析測量系統分析-MSA確定線性的指南確定線性的指南進行研究進行研究線性按以下指南評價：線性按以下指南評價：選擇選擇g5g5個零件，由于過程變差，這些零件個零件，由于過程變差，這些零件測量值覆蓋量具的操作范圍。測量值覆蓋量具的操作范圍。用全尺寸檢驗測量每個零件以確定基準值并用全尺寸檢驗測量每個零件以確定基準值并確認了包括量具的操作范圍。確認了包括量具的操作范圍。1)1) 通常用這個儀器的操作者中的一人測量每個通

40、常用這個儀器的操作者中的一人測量每個零件零件m10m10次。次。測量系統分析測量系統分析-MSA 結果分析結果分析- -作圖法作圖法計算零件每次測量的偏倚及零件偏倚均值。 偏倚i,j=xi,j-（基準值）i 偏倚i=偏倚i,j/m5) 在線性圖上畫出單值偏倚和相關基準值的偏倚均值確定線性的指南確定線性的指南測量系統分析測量系統分析-MSA6) 用下面等式計算和畫出最佳擬合線和置信帶。對于最佳擬合直線，用公式：yi=axi+b xi =基準值 yi=偏倚平均值這里xi是基準值， 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-axs= (yi2-b

41、 yi-a xiyi)/(gm-2)1/2確定線性的指南確定線性的指南測量系統分析測量系統分析-MSA對于給定的x0，畫出a水平的置信帶低值：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)21/2畫出“偏倚=0”線，評審該圖指出特殊原因和線性的可接受性。 確定線性的指南確定線性的指南測量系統分析測量系統分析-MSA 線性線性-舉例舉例 一名工廠主管希望對過程采用新的測量系統一名工廠主管希望對過程采用新的測量系統, ,作作為為PPAPPPAP的一部分的一部分, ,需要評價測量系統的線性需要評價測量系統

42、的線性, ,在在測量系統量程內選擇測量系統量程內選擇 5 5個零件個零件, ,每個零件經過全每個零件經過全尺寸檢驗測量以確定其基準值尺寸檢驗測量以確定其基準值. .然后由領班分別然后由領班分別測量每個零件測量每個零件1212次次. .研究中零件是被隨機選擇研究中零件是被隨機選擇的的. . 這這5 5個部件的基準尺寸為個部件的基準尺寸為“2“2、4 4、6 6、8 8、10”10” 使用使用MINITABMINITAB得：得：確定線性的指南確定線性的指南測量系統分析測量系統分析-MSA使用使用MINITABMINITAB進行線性分析進行線性分析測量系統分析測量系統分析-MSA 很顯然，紅色的置信

43、帶沒有包絡藍色的零偏倚很顯然，紅色的置信帶沒有包絡藍色的零偏倚線，且線，且P值為零，故該測量系統的線性是不可值為零，故該測量系統的線性是不可接受的。接受的。使用使用MINITABMINITAB進行線性分析進行線性分析測量系統分析測量系統分析-MSA 線性線性- -練習練習 由同一測量員使用同一把千分尺對長度由同一測量員使用同一把千分尺對長度分別為分別為10mm,20mm,50mm10mm,20mm,50mm和和100mm100mm的塊規各進行的塊規各進行5 5次測量，得到數據如所給次測量，得到數據如所給文件，那么該測量系統的線性是否可以文件，那么該測量系統的線性是否可以接受？接受？確定線性的指

44、南確定線性的指南測量系統分析測量系統分析-MSA線性誤差的可能原因線性誤差的可能原因 儀器需要校準，需減少儀器需要校準，需減少校準時間間隔；校準時間間隔； 儀器、設備或夾緊裝置儀器、設備或夾緊裝置磨損；磨損； 缺乏維護缺乏維護通風、動力、通風、動力、液壓、腐蝕、清潔；液壓、腐蝕、清潔； 基準磨損或已損壞；基準磨損或已損壞； 校準不當或調整基準使校準不當或調整基準使用不當；用不當； 儀器質量差；儀器質量差；設計或設計或一致性不好；一致性不好； 儀器設計或方法缺乏穩儀器設計或方法缺乏穩定定性；性； 應用了錯誤的量具；應用了錯誤的量具； 不同的測量方法不同的測量方法設置、設置、安裝、夾緊、技術；安裝

45、、夾緊、技術； 量具或零件隨零件尺寸量具或零件隨零件尺寸變化、變形；變化、變形； 環境影響環境影響溫度、濕度、溫度、濕度、震動、清潔度；震動、清潔度； 其它其它零件尺寸、位置、零件尺寸、位置、操作者技能、疲勞、讀操作者技能、疲勞、讀錯。錯。測量系統分析測量系統分析-MSA計量型計量型測量系統的測量系統的“五性五性”計量型計量型集中集中位置分析位置分析離散離散程度程度分析分析時間序列時間序列偏倚分析偏倚分析線性分析線性分析重復性分析重復性分析再現性分析再現性分析穩定性分析穩定性分析測量系統分析測量系統分析-MSA重復性重復性(Repeatability)(Repeatability)重復性重復性

46、指由指由同一個同一個操作人員用操作人員用同一同一種量具經多次測量種量具經多次測量同一同一個零件的個零件的同一同一特性特性時獲得的測量值變差時獲得的測量值變差（四同）（四同）測量系統分析測量系統分析-MSA再現性再現性(Reproducibility)(Reproducibility)由由不同不同操作人員，采用操作人員，采用相相同同的測量儀器，測量的測量儀器，測量同一同一零件的零件的同一同一特性時測量平特性時測量平均值的變差均值的變差（三同一異）（三同一異）再現性再現性測量系統分析測量系統分析-MSAGRRGRR研究分析研究分析 R&RR&R之接受標準如下之接受標準如下: :數值

47、數值10%10%量具系統可接受量具系統可接受. .10%10%數值數值 30%30%30%量具系統不能接受量具系統不能接受, , 須予以改進須予以改進. . 必要時更換量具或對量具重新進行調整必要時更換量具或對量具重新進行調整, , 并并對以前所測量的庫存品再抽查檢驗對以前所測量的庫存品再抽查檢驗, , 如發現如發現庫存品已超出規格應立即追蹤出貨通知客戶庫存品已超出規格應立即追蹤出貨通知客戶, , 協調處理對策協調處理對策. .測量系統分析測量系統分析-MSA確定進行測量系統分析的操作者的人數，零件數量以及重確定進行測量系統分析的操作者的人數，零件數量以及重復測量的次數。復測量的次數。一般至少

48、取一般至少取1010個零件個零件，3-53-5個操作者并重個操作者并重復測量復測量2-32-3次次所取樣本零件必須來自與生產過程，并且代表了整個生產所取樣本零件必須來自與生產過程，并且代表了整個生產的變差的變差操作者應能夠正常的使用儀器操作者應能夠正常的使用儀器儀器測量的精度至少為能夠直接讀出反映過程變異的特征儀器測量的精度至少為能夠直接讀出反映過程變異的特征值的十分之一值的十分之一確保測量方法能夠測量被測質量特征，并且遵循著既定的確保測量方法能夠測量被測質量特征，并且遵循著既定的測量程序測量程序確定進行測量系統分析的前提條件確定進行測量系統分析的前提條件測量系統分析測量系統分析-MSA對樣本

49、零件標上序號，注意不要讓操作工發現這個序號對樣本零件標上序號，注意不要讓操作工發現這個序號采用數據搜集表格采集數據采用數據搜集表格采集數據測量應隨機進行以確保任何偏移或變化是隨機分布的測量應隨機進行以確保任何偏移或變化是隨機分布的讀數應盡可能精確，如果可能的話要讀到測量儀器最小單讀數應盡可能精確，如果可能的話要讀到測量儀器最小單位的二分之一位的二分之一 選取工作謹慎的人員對測量過程進行觀察選取工作謹慎的人員對測量過程進行觀察所有操作者應使用同樣的操作方法和程序所有操作者應使用同樣的操作方法和程序進行重復性和再現性分析的實驗方案進行重復性和再現性分析的實驗方案測量系統分析測量系統分析-MSAGR

50、RGRR分析分析均值極差法均值極差法均值極差法是一種可提供可對測量系統均值極差法是一種可提供可對測量系統重復性和再現性兩個特性作估計評價的重復性和再現性兩個特性作估計評價的方法。方法。這種方法可以將測量系統的變差分成兩這種方法可以將測量系統的變差分成兩個部分個部分重復性和再現性，而不是他重復性和再現性，而不是他們的交互作用。們的交互作用。推薦使用推薦使用. .測量系統分析測量系統分析-MSA進行研究進行研究獲取一個樣本零件數獲取一個樣本零件數n5,n5,應代表實際的或期應代表實際的或期望的過程變差范圍。望的過程變差范圍。選擇評價人為選擇評價人為A A，B B，C C等。零件的號碼從等。零件的號

51、碼從1 1到到n n，評價人不能看到零件編號。，評價人不能看到零件編號。如果是正常測量系統程序的一部分，應校準如果是正常測量系統程序的一部分，應校準量具。讓評價人量具。讓評價人A A以隨機測量以隨機測量n n個零件，將測個零件，將測量結果輸入量結果輸入MINITABMINITAB。1)1) 讓評價人讓評價人B B和和C C測量同樣的測量同樣的n n個零件，而且他個零件，而且他們之間不能看到彼此的結果。輸入數據到們之間不能看到彼此的結果。輸入數據到MINITABMINITAB。GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSA 用不同的隨機測量順序重復該循環。輸用不同的隨機

52、測量順序重復該循環。輸入數據到入數據到MINITABMINITAB；6 6）如果評價人屬于不同的班次，可以使用）如果評價人屬于不同的班次，可以使用一個替代方法。讓評價人一個替代方法。讓評價人A A測量所有的測量所有的1010個零件，然后評價人個零件，然后評價人A A以不同的順序以不同的順序讀數，讓評價人讀數，讓評價人B B，C C同樣做；同樣做；GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSA結果分析結果分析- -作圖法作圖法作圖工具的應用是很重要的。在使用任何作圖工具的應用是很重要的。在使用任何其他統計分析之前應先用作圖工具將明顯其他統計分析之前應先用作圖工具將明顯的

53、變差特殊原因數據進行系統地篩選。的變差特殊原因數據進行系統地篩選。從測量系統分析得到的數據可以用控制圖從測量系統分析得到的數據可以用控制圖顯示出來。顯示出來。GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSA均值圖均值圖 將每個評價人對每個零件多個讀數的均值畫于圖將每個評價人對每個零件多個讀數的均值畫于圖中，并標以零件號碼為代碼，這樣可以幫助我們中，并標以零件號碼為代碼，這樣可以幫助我們確定評價人之間的一致性。確定評價人之間的一致性。 大約一半或更多的均值應落在控制限以外。如果大約一半或更多的均值應落在控制限以外。如果數據顯示出這種圖形，那么測量系統應該能夠充數據顯示出這

54、種圖形，那么測量系統應該能夠充分探測零件分探測零件- -零件之間的變差并且測量系統能夠零件之間的變差并且測量系統能夠提供對過程分析和過程控制有用的信息。如果少提供對過程分析和過程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外邊，則測量系統缺乏于一半的均值落在控制限外邊，則測量系統缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSA極差圖極差圖極差控制圖用于確定過程是否受控。極差控制圖用于確定過程是否受控。 在包括平均極差和控制限的標準的極差圖上畫出在包括平均極差和控制限的標準的極差圖上畫

55、出了由每個評價人對每個零件測量的多個讀數范圍。了由每個評價人對每個零件測量的多個讀數范圍。如果所有的極差都受控，則所有的評價人的工作狀如果所有的極差都受控，則所有的評價人的工作狀態是相同的。態是相同的。如果一個評價人不受控，則測量他的方法與其他人如果一個評價人不受控，則測量他的方法與其他人不同。不同。如果所有評價人都不受控，則測量系統對評價人的如果所有評價人都不受控，則測量系統對評價人的技術很敏感，需要改善以獲得有用的數據。技術很敏感，需要改善以獲得有用的數據。GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSA均值極差法舉例：均值極差法舉例：選三個操作者和選三個操作者和1

56、010個零部件，讓每個操作者測這十個部件兩次個零部件，讓每個操作者測這十個部件兩次（不知情的情況下）（不知情的情況下）操作者操作者A操作者操作者B操作者操作者CGRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSAGRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSAGRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系統分析-MSAGage name:Date of study:Reported by:Tolerance:Misc:00.1810.1820.1830.184ABCXbar Chart by OPERATORSample MeanMean

57、=0.1822UCL=0.1826LCL=0.181900.00000.00010.00020.00030.00040.00050.0006ABCR Chart by OPERATORSample RangeR=1.83E-04UCL=5.99E-04LCL=0110234567890.18100.18150.18200.18250.18300.1835PART NO.OPERATOROPERATOR*PART NO. InteractionAverageA B C ABC0.18100.18150.18200.18250.18300.1835OPERATORBy OPERATOR110234

58、567890.18100.18150.18200.18250.18300.1835PART NO.By PART NO.%Contribution %Study Var %Tolerance Gage R&RRepeatReprodPart-to-Part050100Components of VariationPercentGage R&R (ANOVA) for MEASUREMENT此圖表明各種占總變此圖表明各種占總變異的比例，異的比例，GRR占的占的比例越小越好比例越小越好此圖表明是否有異常此圖表明是否有異常數據，若全部在控制數據，若全部在控制線范圍之內，則線范圍之內，

59、則OK此圖表明各測量值的此圖表明各測量值的分布，越多點在控制分布，越多點在控制線之外，表明測量系線之外，表明測量系統能力越高統能力越高此圖表明每人的樣本測量均此圖表明每人的樣本測量均值和總體均值的變化，總體值和總體均值的變化，總體均值變化相對與每人均值變均值變化相對與每人均值變化的比例越大越好化的比例越大越好此圖表明每個測量者的總此圖表明每個測量者的總體均值，變化越小越好。體均值，變化越小越好。此圖表明測量者和樣本的此圖表明測量者和樣本的交互影響，平行表明沒有交互影響，平行表明沒有交互影響，相交表明有交交互影響，相交表明有交互影響互影響GRRGRR分析分析均值極差法均值極差法測量系統分析測量系

60、統分析-MSA方差分析法（方差分析法（ANOVAANOVA） ANOVA ANOVA 優點：優點： 考慮交互作用的變異考慮交互作用的變異 基于方差估計可以對基于方差估計可以對R&RR&R的統計特性進行的統計特性進行深入分析深入分析ANOVA缺點:手工計算繁瑣手工計算繁瑣測量系統分析測量系統分析-MSA交互作用的圖形表示1234零件操作者 A操作者 B操作者 C操作者和零件之間沒有交互作用不同輪數的測量均值方差分析法（方差分析法（ANOVAANOVA）測量系統分析測量系統分析-MSA1234零件操作者A操作者B操作者C操作者和零件之間交互作用顯著不同輪數不同輪數的測量均值的測量均值方差分析法（方差分析法（ANOVAANOV