测量系统分析(MSA) 的理解与实施测量系统分析（MSA）的理解与实施目录一、基本概念测量数据的质量测量糸统基本原理二、测量系统的统计特性测量系统的变差变差对测量系统的影响及对应的统计特性可接受的测量系统三、测量系统分析的实施测量系统分析的策划测量系统分析的准备偏倚的分析稳定性的分析线性的分析重复性和再现性的分析计数型测量系统的分析不可重复的测量系统的分析测量系统分析（MSA）的理解与实施基本概念测量系统分析（MSA）理解与实施第一部分基本概念一. 测量数据的质量1.测量的定义：赋值给具体事物已表示特定特性关系。测量结果为测量值，测量需借助工具，即量具/设备等监测装置。2.获得测量值的目的：用于判断，决策。3测量数据的质量: 测量数据与被测特性真值的接近程度。越接近真值，则测量数据质量越高。由于测量系统自身的变差，真值无法获得。二测量系统1测量系统的定义：用来对被测特性进行定量测量或定性评价的量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境、假设的集合。测量包括获得数值（计量型特性）和定性评价（计数型特性）。标准：量具朔源的母标准，包括通用标准及专用标准操作：实施测量的习惯动作。2. 测量系统分析的目的：确定测量系统是否具有所需的统计特性。测量系统分析（MSA）的理解与实施基本概念确定影响测量系统的环境因素，并使其满足要求。确定测量系统是否持续保持恰当的统计特性。三基本原理1.量具的分辩力（分辨率，可读性）量具的最小读数单位，由量具设计所决定的量具固有特性。在兼顾成本及可行性条件下，量具应能识别被测特性的微小变化。2.真值被测质量特性的实际数值。由于物理条件限制及环境影响，真值不可获得。3.基准值在进行测量系统分析时，代替真值。通过较高级别分辨率的测量系统进行测量，获得基准值。4.MSA与测量溯源性的关系。测量溯源性：校准或检定。与上一级标准对比，确定量具的准确性。测量溯源性无法评估测量系统的统计特性。MSA是对测量系统统计特性进行综合评价。测量溯源性是测量系统变差来源之一。5.MSA与测量不确定度的关系。不确定度：在规定置信水平内，描述包括真值在内的测量结果的范围。测量系统分析（MSA）的理解与实施基本概念MSA是评估测量过程，确定测量过程中的误差总量，以便了解和改进。6.评价测量系统要确定的问题测量系统是否具有足够的分辨力。测量系统在一定时间内是否保持应有的统计特性。统计特性在预期范围是否一致。且用于过程分析、控制、判断、决策是否可接受。本节思考题：什么是测量数据的质量？什么是测量糸统？为什么要进行测量糸统分析？什么是量具分辨力？什么是真值？什么是基准值？MSA要解决的问题是什么？测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性第二部分测量系统的统计特性一.测量系统的变差1.测量系统的变差：测量系统的变差：在测量系统中，影响测量结果准确性的因素。测量系统自身存在的变差，导致测量结果必定存在一定的误差。测量系统变差的来源：溯源性标准（S）被测零件（W）：仪器/量具（I）人员（P）方法（P）。环境（E）2.测量系统普通原因所形成的变差普通原因变差：影响测量结果准确性的不可避免的因素。普通原因变差是客观存在的。普通原因变差是作用到每一个被测零件上，是有规律的。系统仅存普通原因变差，输出可预测，测量系统稳定。3.测量系统特殊原因所形成的变差特殊原因变差：影响测量结果准确性的可以避免的因素。特殊原因变差是可以避免的。特殊原因变差不是作用到每一个被测零件上，是无规律的。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性系统存在特殊原因变差，输出不可预测，测量系统不稳定。4.测量系统的特殊性分布正态分布，由于系统存在变差，导致每次测量结果不一致，其分布规律为正态特性曲线。评价该正态特性曲线质量：分布宽度及分布位置。只有当系统仅存普通变差时，方为正态分布。系统存在特殊变差时，分布无法预知。二、变差对测量系统的影响及对应的统计特性1.示值误差偏倚。偏倚：对同样零件的同样特性，基准值与观测到的测量平均值之的差值。产生偏倚的原因：量具校准、加紧定位磨损、量具磨损、方法、环境、零件本身、操作者等。偏倚的存在影响了测量系统正态分布的分布位置质量。希望获得的统计特性：偏倚相对较小。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性2.示值误差不稳定稳定性稳定性：在测量系统的某一时间内，测量同一零件同一特性，偏倚随时间的变化量。偏倚不稳定的原因：标准、量具磨损、量具维护差、零件变形、环境、方法、操作者等。偏倚不稳定影响了测量系统正态分布的分布位置质量。希望获得的统计特性：偏倚量不随时间变化。3.不同量程示值误差不同线性线性：在量具预期测量范围内的不同偏倚。影响线性的原因：量具磨损、缺乏维护、高低量程校准不同、方法、环境、零件、操作者等。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性线性影响了测量系统正态分布的分布位置质量。希望获得的统计特性：不同测量范围均有恒定的偏倚。4.量具不稳定，同样操作示值不同重复性重复性：由一个评价人，采用同一种量具，多次测量统一零件的同一特性，所显示的示值差异。重复性主要描述了量具本身变差：亦称系统内部变差，包括：磨损、维护不当、夹紧及定位、量具稳定性、方法、人员及环境。重复性的存在影响了测量系统正态分布的分布宽度质量。希望获得的统计特性：单人反复操作示值差异尽可能小。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性5.操作人员不稳定,不同人操作，示值平均值不同再现性。再现性：不同评价人采用同一种量具测量同一零件的同一特性，所显示的示值均值之间的差异。再现性主要描述了操作者本身的变差，亦称系统外部变差（针对手动操作系统）。或系统之间及测量条件之间的平均变差（针对自动操作系统）。再现性产生的原因：零件、人员、方法、量具、环境等。再现性的存在影响测量系统正态分布的分布宽度质量。希望获得的统计特性：多人多次操作，每人示值均值的差异尽可能的小。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性三、可接受的测量系统1.测量系统应有足够的分辨率（由量具决定）过程变差：被测特性加工过程中的6倍标准差。可通过做X图（获得总标准查）或R图（获得固有标准差）。10：1法则：量具分辨率应能分辨至少十分之一的过程变差。以便探测过程的微小变化。能有效的将被测质量特性的测量值划分5个以上数据组。通过极差图，判断分辨率是否充足，在正常生产过程中常规取样，做R图，并确定上下控制限。分析：当仅有3个以下极差值在控制限内时，分辨率不足。或有4个极差值在控制限内，且有1/4以上极差为零，分辨率不足。确定分辨率，要兼顾成本及物理可行性。2测量系统统计受控。5个统计特性均满足要求。系统仅存普通原因造成的变差。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统的统计特性3用于检验用的测量系统，测量系统变差应小于被测特性公差要求。确定样本容量及频率，多次测量同一零件，获得测量系统变差，即：6（固有标准差），将6与被测特性公差范围进行比较。4用于过程控制和分析的测量系统，测量系统变差应小于制造过程变差，确定样本容量及频率，多次测量同一零件，获得测量系统变差，即：6测（固有标准差）确定样本容量及频率，随机抽取加工过程中的零件，获得制造过程变差，即：6制（固有标准差）将两个变差进行比较。本节思考题测量糸统变差的来源是什么？什么样的测量糸统可接受？什么是测量糸统普通/特殊原因变差？描述测量糸统特性分布的两类特性指标是什么？什么是偏倚性、线性、稳定性、重复性、再现性？他们表述的是什么统计特性？分别影响什么分布质量？测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统分析的实施第三部分、测量系统分析的实施一、测量系统分析的策划1.进行测量系统分析的时机分析的第一阶段分析目的：确定该测量系统是否具有所需的统计特性及发现哪种环境因素对测量有显著影响。分析时机：当开发新产品/更改产品/更改过程需建立新的测量系统时。分析对象：控制计划中所描述的测量系统。分析的第二阶段分析目的：验证测量系统是否持续保持恰当的统计特性。分析时机：根据该系统的性质，影响程度、顾客要求确定周期。重点研究量具GRR.分析对象：控制计划中所描述的测量系统。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统分析的实施2.盲测方法的实施第一种盲测：分析人不知被测零件的编号。第二种盲测：分析人不知正在测量系统进行分此。第一阶段应用第一种盲测，第二阶段应用第二种盲测。3.对测量系统进行简单评价，为分析奠定基础。测量对象，测量结果的用途，使用责任者，培训要求及实施，零件准备，测量定位点。变差源的确定，环境影响因素，固定方法，传感器测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统分析的实施破坏性/非破坏性试验，测量范围，有效分辨率二、测量系统分析的准备1.编制分析计划明确分析对象，分析内容及分析方法确定分析时间安排，2.确定评价人，样品数量，重复读数的次数。评价人应用经常使用该量具的操作工/检验员担任，样品数量取决于被测特性的重要性，及零件结构，重复读数的次数取决于被测特性的重要性。3. .明确被测特性的公差范围（用于检验用测量系统）。4.明确该零件制造工序的过程变差（用于过程控制用测量系统）。5.选择的样品应能代表整个制造过程并应代表该特性整个公差范围。6.量具分辨率要充足，且是校准合格的。三、偏倚的分析独立样本法1.操作顺序确定样本基准值选择正常生产中的一个零件作为标准样本采用高一级量具，反复测量该零件10次以上。将10次测量结果加权平均，将均值做为基准值。测量系统分析（MSA）的理解与实施测量糸统分析的实施实际测量由一个评价人以通常方法测量样本10次以上，根据测量结果做直方图，判断是否呈正态分布，从而确定是否存在特殊原因变差，若无，继续分析。计算测量结果平均值，X = X i /n, n 为样本数量确定偏倚量绝对偏倚量：偏倚=测量平均值基准值。相对偏倚量：偏倚%=100x 偏倚 /公差范围（产品检验） 相对偏倚量：偏倚%=100x 偏倚 /过程变差（过程控制）2.确定偏倚是否可接受凭经验确定偏倚的可接受准则，并将计算结果与之比较， 通过量具校准程序确定最大允许误差，并将计