1、MSAMSA一、MSA簡介 1.什么是MSA M: 指Measurement 測量 S: 指System 系統 A: 指 Analysis 分析 MSA也就是對量測系統進行分析的方法!2.MSA 的重要性v 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，此時便不能得到真正的產品或過程特性。PROCESS原料人機 法環測量測量結果好不好測量l 新生產的產品存在較大的產品變差（PV）; l 引進新儀器時（EV）; l 測量操作更換新的人員時（AV）;l 易損耗之儀器必須注意其分析頻率 ;3.什么情況下做MSA通過測量用數字體現的數據，并不是總能代表事實。通過測量

2、用數字體現的數據，并不是總能代表事實。因此，有必要對數據的信賴性進行確認。因此，有必要對數據的信賴性進行確認。= 真實值真實值(實際產品變差實際產品變差)測量誤差測量誤差(測量變差測量變差 )測量值測量值(觀察的變差觀察的變差)4.測量值的組成要素低低質量數據的原因和影響質量數據的原因和影響低質量數據的普遍原因之一是變差太大一組數據中的變差多是由于測量系統及其環境的相互作用造成的。如果相互作用產生的變差過大，那么數據的質量會太低，從而造成測量數據無法利用。如：具有較大變差的測量系統可能不適合用于分析制造過程，因為測量系統的變差可能掩蓋制造過程的變差。v 理想的測量系統應該是每次都能測出真實值。

3、v 測量系統的質量通常僅僅取決于經過一段時間后產生數據的統計特性： Bias 偏倚 Repeatability 重復性 Reproducibility 再現性 Linearity 線性 Stability 穩定性6.MSA的統計屬性要觀察測量誤差的主要原因要觀察測量誤差的主要原因, “ “重復性重復性(repeatability)” 和和“ “再現性再現性(reproducibility)”. 要想解決實際要想解決實際PROCESS的波動，應把握測量系統的波動，的波動，應把握測量系統的波動，并把它與并把它與PROCESS波動分離波動分離. 穩定性穩定性 線性線性長期長期PROCESS波動波動短

4、期短期PROCESS波動波動樣品的樣品的 波動波動 實際實際PROCESS波動波動重復性重復性校正校正測量儀器波動測量儀器波動作業者波動作業者波動 (再現性再現性) 測量波動測量波動 觀察到的觀察到的PROCESS波動波動7.過程波動的主要來源Environme設備不穩定性設備不穩定性測量儀器測量儀器環境環境 方法方法配件磨損配件磨損電力不穩定性電力不穩定性 標準次序標準次序 測量系統變差測量系統變差濕度濕度清潔度清潔度震動震動電壓變化電壓變化氣溫變化氣溫變化材料材料 測量者測量者灰塵灰塵/噪音噪音標準材料標準材料量產材料量產材料良品材料良品材料不良材料不良材料保管保管/管理管理感覺感覺,氣氛

5、氣氛熟練度熟練度測量位置測量位置測量次數測量次數測量條件測量條件8.MSA變差的因果分析 用來獲得表示產品或過程特性的數值的系統，稱之為測量用來獲得表示產品或過程特性的數值的系統，稱之為測量系統。測量系統是與測量結果有關的系統。測量系統是與測量結果有關的儀器、設備、軟件、測儀器、設備、軟件、測量程序、測量人員、被測物品和環境量程序、測量人員、被測物品和環境的集合。的集合。 二、MSA相關術語1.測量系統定義12345好的分辨率好的分辨率12345差的分辨率差的分辨率 是指測量裝置能夠測量到最小可檢出的單位。測量刻度應為產品規格或過程波動的十分之一。2.分辨率測量儀器分辨率測量儀器分辨率 （測量

6、儀器的分辨率必須小于或等于規范或過程誤差的10%）測量儀器分辨率可定義為測量儀器能夠讀取的最小測量單位。看看下面的部件A和部件B，它們的長度非常相似。測量分辨率描述了測量儀器分辨兩個部件的測量值之間的差異的能力。部件A部件B部件A部件BA=2.0B=2.0A=2.25B=2.00因為上面刻度的分辨率比兩個部件之間的差異要大，兩個部件將出現相同的測量結果。第二個刻度的分辨率比兩個部件之間的差異要小，部件將產生不同的測量結果。測量系統的有效分辨率（ discriminationdiscrimination）l要求不低于過程變差或允許偏差（ tolerance）的十分之一l零件之間的差異必須大于最小

7、測量刻度l不同數據分級(ndc)的計算為 零件的標準偏差/ 總的量具偏差* 1.41. 一般要求它大于5才可接受儀器儀器 2平均值平均值真實值真實值平均值平均值儀器儀器 1儀器儀器 2 偏倚偏倚儀器儀器 1 偏倚偏倚某一物品理論上的真實值或參考值。測量值平均和真實值的差異。3.真實值4.偏倚（Bias)基準值偏倚觀測的平均值測量數據五種類型測量數據五種類型偏倚料被測量的產品的特性值、過程參數等。它們的變化會影響偏倚。這個變差是我們最關注的，測量系統對它們越敏感越好。BIAS BIAS 測量結果的平均值與基準值的差異測量結果的平均值與基準值的差異. 基準值（reference-value）是一個

8、預先認定的參考標準. 該標準可用更高一級測量系統測量的平均值來確定(例如：高一級計量室)X1=0.75mmX6=0.8mmX2=0.75mmX7=0.75mmX3=0.8mmX8=0.75mmX4=0.8mmX9=0.75mmX5=0.65mmX10=0.7mm同一操作者對同一工件測量10次如果參考標準是 0.80mm. 過程變差為0.70mm Bias = 0.75-0.8= -0.05% Bias=1000.05/0.70=7.1%表明表明 7.1% 的過程變差是偏倚的過程變差是偏倚 BIAS偏倚偏倚BIAS BIAS 實例實例= 0.75XXi=10某標準件，已知值為某標準件，已知值為2

9、5.4mm，某機械檢查工用精度為某機械檢查工用精度為0.025mm的游標卡尺測量的游標卡尺測量10次，測量結果如下：次，測量結果如下：25.42525.42525.40025.40025.37525.40025.42525.40025.42525.375把把10個測量值相加除以個測量值相加除以10，得到平均值：，得到平均值：25.4051mm偏倚等于平均值減去參考值：偏倚等于平均值減去參考值：25.405125.4000.0051mmq 計算偏倚舉例儀器儀器 1 : 線形性有問題線形性有問題. 測量單位測量單位0儀器儀器 2 : 線形性沒有問題線形性沒有問題. 0測量單位測量單位v線性是指量具

10、在其工作范圍內偏倚的變化規律。v在全部測量范圍內，測量值和基準值的差異保持穩定，說明其線性好。5.線性測量數據五種類型測量數據五種類型線性線性是在量具預期的工作范圍內，偏倚值的差值。小偏倚觀測的平均值基準值觀測的平均值基準值大偏倚范圍較低的部分范圍較高的部分觀測的平均值基準值有偏倚無偏倚時間時間2時間時間 1時間時間 1時間時間 2真實值真實值真實值真實值時間時間 3時間時間 3v是指隨時間變化的偏倚值。v根據時間的推移測量結果互不相同時，說明該測量系統缺乏穩定性。6.穩定性測量數據五種類型測量數據五種類型穩定性測量系統在某持續時間內測量同一樣本或產品的單一特性時獲得的測量值總變差。時間1時間

11、2穩定性v 由一個人使用同一量具，對同一被測特性進行多次重復測量 所得結果之間的偏差，即為測量系統的重復性。真實值真實值平均平均好的重復性好的重復性平均平均差的重復性差的重復性7.重復性測量數據五種類型測量數據五種類型重復性機量具在完全相同的條件下，重復工作，每次結果（數據）都不一樣，構成重復性誤差。量具制造的越精密這個誤差越小，但永遠不可能是零。如果有特殊原因（量具失常）發生，誤差立即變大，因此要進行控制，只允許有普通原因存在。發現特殊原因，應采取措施予以排除。由一個評價人，采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差。重復性重復性v 由不同的人使用同一量具，對同一被測特性進

12、行多次重復測量 所得結果之間的偏差，即為測量系統的再現性。真實值真實值好的再現性好的再現性作業者作業者 1差的再現性差的再現性作業者作業者 2作業者作業者 3作業者作業者 1作業者作業者 2作業者作業者 38.再現性測量數據五種類型測量數據五種類型再現性 人授權的量具操作者（又稱評價人），評價人之間差異構成再現性，只有當測量高度自動化，操作僅需按一下開關，這項變差為零。由不同的評價人，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。操作者B操作者C操作者Av 現有硬度為5.0（真實值）的材料.v 方法1得到的測量值是 : 3.8, 4.4, 4.2, 4.0v 方法2得到的測量值

13、是 :6.5, 4.0, 3.2, 6.3v 哪一個方法更正確 ? v 哪一個方法更精密 ? v 應首先的方法是 ? 其理由是? 例例 題題1）計劃要使用的方法；2）確定評價人的數量、樣品數量及重復讀數次數；3）從日常操作該儀器的人中挑選評價人；4）樣品必須從過程中選取并代表整個工作范圍；5）儀器的分辨力應允許至少讀取特性的預期過程變差的十分之一；6）確保測量方法（即評價人和儀器）在按照規定的測量步驟測量特征尺寸；2.測量系統研究準備1）測量必須按照隨機隨機順序進行；2）不應讓評價人知道正在檢查零件的編號；3）測量讀數應估計到可得到的最接近的數字；4）研究工作應由知其重要性且仔細認真的人員進行

14、；5）每一位評價人在整個研究過程中應采用相同的測量方法；3.測量系統研究注意事項測量系統分析(試生產)階段 階段一：理解測量過程，確定它是否滿足要求？ 第一階段是驗證測量系統是否滿足其設計規范要求。發現環境因素是否對系統有顯著影響。 第一階段驗證的內容主要是偏倚、線性、穩定性、重復性和再現性等試驗分析。測量系統分析(批量生產)階段 階段二：隨著時間推移，測量系統是否能持續滿足要求？ 第二階段是對變差的主要原因提供持續的監控，從而說明測量系統是持續可信的，或隨著時間的推移，測量系統是否出現變壞的信號。 主要確定“量具的R&R”。通常做為校準、維修計量工作的一部分。1）測量必須按照隨機隨機

15、順序進行；2）不應讓評價人知道正在檢查零件的編號；3）測量讀數應估計到可得到的最接近的數字；4）研究工作應由知其重要性且仔細認真的人員進行；5）每一位評價人在整個研究過程中應采用相同的測量方法；3.測量系統研究注意事項v計量型計量型MSA1)穩定性-均值極差法;2)偏倚-獨立樣本法;3)偏倚-均值極差法;4)線性-一元線性回歸法;5)GRR-均值極差法;6)GRR-Crossed ANOVA;7)GRR-Nested ANOVA;v計數型計數型MSA1)解析法;2)交叉表法;3)信號探測法;測量系統分析方法分類v 確定某一測量儀器的穩定性是否為可接受。v 同一評價人對同一樣品進行多次測量的情況

16、。通過對測量數據進行統計，得出分析結論。1）穩定性均值極差法1.計量型MSA(穩定性均值極差法）a) 取得包含1個零件的樣本，選取了生產過程輸出范圍中接近中間值的一個零件。（不能給評價人看到）b) 指定1位操作人員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具，共測了5周（25個子組）以上個零件進行測量, 并重復3次，將操作員所讀數據進行記錄, 研究其設備的穩定性。c) 試驗完后, 測試人員將量具測出數據計算均值、極差和控制限，并作成均值極差控制圖。d) 計算結果均值、極差及控制限等。2）分析步驟計算出相應的數值。v 前提條件: 只有當測量系統處于統計穩定狀態時,進行偏倚研究才有意義。v 什么是偏倚-獨立

17、樣件法? 利用一個標準樣件對量測系統進行偏倚的分析方法。1）偏倚獨立樣本法2.計量型MSA(偏倚獨立樣本法）a) 取得一個標準樣件,并確定其參考值。參考值=XT(注:如不能取得標準值,則選擇一件落在生產測量范圍中間的生產件作為基準件,將其用更精密的儀器測量該零件N10次,取平均值作為參考值)b) 讓一名評價人以正常方式測量樣件N10次,并記錄結果。c) 畫直方圖：畫出數據相對于參考值的直方圖,根據專業知識判斷是否存在特殊原因或出現異常.如果不存在,繼續分析,當n30%,則表明系統不可接受。& 10%GRR%30,系統可接受亦可不接受。& GRR%90%;& 評價人和參考值相比較的正確百分比90%;& 所有評價人一致的百分比90%;& 所有評價人和標準一致的百分比90%;q 實驗目的實驗目的 為了更深層次地對裝有水的杯子的水深度進行研究，決定對水為了更深層次地對裝有水的杯子的水深度進行研究，決定對水深度進行深度進行MSA