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质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]1MSA测量系统分析（MeasuringSystemAnalysis）质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]2目录一、质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]3一、测量系统的概念1.什么是测量系统（Measurementsystem）测量系统的概念不只局限于测量仪器、测量设备的范畴,而是指用来对被测量赋值的操作程序、评价人、量具、设备、环境及软件等要素的总和,是获得测量结果的整个过程。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]42.什么是测量系统分析测量系统分析：简称MSA(MeasurementSystemAnalysis),指使用数理统计和图表的方法对测量系统的分辨率和误差进行分析，以评估测量系统的分辨率和误差对被测量的参数来说是否合适，并确定测量系统误差的主要成份。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]5测量系统存在测量不确定度，测量不确定度影响测量结果的准确性。一个完整的测量过程,引起测量不确定度的因素有很多：包括被测量的定义不完整、被测量的定义值实现不理想,被测量的样本不能完全代表定义的被测量、对环境条件的影响认识不足或对环境条件的不完善测量、人员对模拟式仪器的读数偏差、测量仪器的分辨率或鉴别域的限制、测量标准和标准物质的给定值或标定值不准确、测量方法、测量系统和测量程序不完善、数据处理时所引起的常数和其它参数不准确、修正系统误差的不完善以及各种随机因素的影响等等。二、为什么要进行测量系统分析质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]6三、测量系统所应具有之统计特性1.测量系统必须处于统计控制中，测量系统中的变差只能是由于普通原因而不是由于特殊原因造成的，这可称为统计稳定性。2.测量系统的变差必须比制造过程的变差小。3.测量系统的变差应小于规格界限（公差带）。4.测量精度应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一般来说，测量精度是过程变差和公差带两者中精度较高者的十分之一。5.测量系统统计特性可能随被测项目的改变而变化。测量系统的最大变差应小于过程变差和公差带中的较小者。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]7四、测量系统的评定第一阶段的评定：明确该测量过程并确定该测量系统是否满足需要。主要目的如下：--确定该测量系统是否具有所需要的统计特性，此项必须在使用前进行。--发现哪种环境因素对测量系统有显著的影响，例如温度、湿度等，以决定其使用的空间和环境。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]8第二阶段的评定：1.目的是在验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。2.常见的“量具R&R”就是其中的一种型式。四、测量系统的评定质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]9五、测量系统的分析时机--新生产之产品PV有不同时；--新仪器，EV有不同时；--新操作人员，AV有不同时；--易损耗仪器必须注意分析频率；--客户要求的频次。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]10六、如何进行量测系统分析1.建立必要的指导文件，如分析指导书等。2.建立必要的程序书，以管制所有量测系统维持在正常及最佳状态。3.须有合格的分析人员，待分析的量具，以及必要的环境。4.依据相关的指导书进行测量系统分析。5.搜集足够的数据，依据所使用之分析记录执行分析作业。6.分析结论，判定此量测系统是处于可接受、勉强接受或不能接受的状态。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]11七、量测系统的相关术语1.重复性（Repeatability）2.再现性（Reproducibility）3.偏差（Bias）4.稳定性（Stability）5.线性（Linearity）6.零件变异（PartVariation）质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]12重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的变差。再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。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特性时获得的测量值总变差。偏倚：指同一操作人员使用相同量具，测量同一零件之相同特性多次数所得平均值与采用更精密仪器测量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即测量结果的观测平均值与基准值的差值，也就是我们通常所称的“准确度”线性：量具在预期工作范围内偏倚的差值。换句话说，线性是多个且独立的偏倚误差在整个量具的工作行程内的相关性。零件变异：与测量系统分析有关，零件变异（PV）是指对一个稳定过程中不同零件和不同时间之间出现的预期变异。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]13重复性（Repeatability）•重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值（数据）的变差。•以公式表示如下：EV=，%EV＝100（EV／TV）公式说明：–EV为重复性，TV为总变差。–为所有评价人多次量测所得之变差平均值。–K1为重复性之系数，与量测次数有关。–TV为总变差，TV=　　＋2)PV(2)R&R(1KRR质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]14(例1)三位评价人员对10个零件分别量测，每个零件量测两次，数值如下表：12345678910平均值10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.6020.601.000.800.950.451.000.950.801.000.70ARa0.0500.050.100.100.0000.5000.10　05.0aR10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.5520.550950.750.750.401.050.900.700.950.50BRb00.100.050.0500.050.050.050.050.05　05.0bR10.501.050.800.800.451.000.950.801.050.8520.551.000.800.800.501.050.950.801.050.80CRc0.050.05000.050.050000.0503.0cR　pX0.571.010.800.830.461.020.940.781.010.67　56.0Rp重复性（Repeatability）质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]15由上表可先计算Ra，Rb，Rc，再计算其平均值aR，bR，cR如上表所示。∴04.0)03.005.005.0(31)3/1ｃＲｂＲａＲ（R∴EV=18.056.404.01KR%EV=100(EV／TV)=100(0.18/0.93)=18.7%重复性（Repeatability）质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]16再现性（Reproducibility）再现性又称为评价人变异，指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。以公式表示如下：AV=)/()(222nrEVKXDIFF,%AV＝100（AV／TV）公式说明：AV为再现性，TV为总变差。DIFEX为不同评价人所量测的平均值的极差。K2为再现性系数，与评价人人数有关。ｎ为被量测之零件数目。r为每位评价人量测次数。质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]17再现性（Reproducibility）再现性评价人ａ评价人b评价人c由不同操作者对同一部件用同一测量仪器的测量质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]18再现性（Reproducibility）(例2)同例1，数据见下表12345678910平均值10.651.000.850.850.551.000.950.851.000.600.8320.601.000.800.950.451.000.950.801.000.700.83A　83.0aX10.551.050.800.800.401.000.950.751.000.550.7920.550950.750.750.401.050.900.700.950.500.75B　77.0bX10.501.050.800.800.451.000.950.801.050.850.8320.551.000.800.800.501.050.950.801.050.800.83C83.0cX质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]19再现性（Reproducibility）由上表可先计算个人每次量测10个零件之平均值，再计算两次总平均值aX，bR，cR如上表所示。∴0.060.770.83bXaXXDIFF又已知K2=2.70，TV=0.93，EV=0.18，n=10，r=2∴AV=/nr)2(EV2)KX(2DIFF=2)/102(0.1822.70).060(=0.16%AV=100(AV/TV)=100(0.16/0.93)=16.8%质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]20偏倚（Bias）偏倚又称准确度，是指量测平均值与真值之差值。而真值可由较高等级之量具量测数次的平均值而得，偏倚可以下面图形表示：偏移(准确度)ＶTＶAVT：真值VA：量测平均值质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]21(例3)1位作业者量测1个零件10次，量测值如下所示：X1=0.75X6=0.80X2=0.75X7=0.75X3=0.80X8=0.75X4=0.80X9=0.75X5=0.65X10=0.70测量测平均值VA=Xi/10=0.75，已知该零件之真值VT为0.8mm，零件之制程变异为0.70mm则Bias=VA-VT=0.75－0.80=-0.05%Bias＝100（│Bias│/制程变异）＝100(0.05/0.70)=7.1%偏倚（Bias）用精度较高的仪器测量n次的平均值质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]22稳定性(Stability)稳定性时间1时间2稳定性又称为漂移（Drift），指测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。此量测方式可有两种：1.以相同标准件在不同时间量测同一量具所得之变异。2.以相同量具在不同时间量测同一零件所得之变异。稳定性可下面图形表示：质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]23线性(Linearity)线性是指量具在使用范围内偏倚（准确度）差异的分布状况。换句话说，线性是多个独立的偏倚误差在整个量具的工作行程内的相关性。0.600.400.200-0.20-0.40-0.602.004.006.008.0010.00×××××(偏移值)(真值)回归线作业者量测5个不同零件，其真值分别为2.00mm，4.00mm，6.00mm，8.00mm及10.00mm，每个零件量测12次，如下页所示：质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]24可由上图得到回归线如下：（或由计算器求出a，b）y=a＋bx其中b=0.1317/nx)(x)nyx(xy22,a=y-bx=0.7367(y，x分别为y及x之平均值)R2=0.98])(2y[])(2x[2)nyxxy(n2y)(n2x)((R2为回归线之GoodnessofFit)线性(Linearity)质量培训专用教材编制：朱兰锋[e-mail]25计算Bias，Linearity，%Linearity及GoodnessofFit之结果如下