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測量系統分析MSA培訓導師:胡建國2025/1/312大家好！

前面我們已經學習了質量管理體系需運用的部分質量管理方法和工具；本講我們將開始學習測量系統分析MSA。祝大家學習成功！2025/1/313目錄一相關術語名詞二測量過程三測量系統分析的準備四計量型GageR＆R研究方法五、計數型測量系統分析2025/1/314一、相關術語名詞標準接受的用于比較的基準用于判定接受與否的數據測量賦值給具體事物以表示他們之間關于特殊特性的關系量具任何用來獲取測量結果的裝置，經常用來特指用在車間的裝置，包括用來測量合格/不合格裝置測量系統是用來對定量測量或定性評價的的儀器或量具、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。

2025/1/315位置變差準確度與真實值或接受的基準值之間的接近程度偏移測量結果的觀測平均值與基準值的差值

2025/1/316穩定性某持續時間內測量同一基準或零件的單一特性時獲得的測量值總變差

位置變差2025/1/317

線性

量具預期工作范圍內,偏移值的差值

2025/1/318幅度變差

重復性同一測評人,采用同一種儀器,多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差在既定的條件下連續的試驗測量結果間的變差通常指設備變差(EV)儀器(量具)的能力或性能系統內變差重復性2025/1/319

再現性不同的測評人,采用相同的儀器,測量同一零件同一特性時測量平均值的變差用以產品/制程資格認定,誤差可能來自測評人、設備、時間或方法通常指測評人變差AV系統間變差2025/1/3110

量具雙性GRRorGageR＆R量具重復性及再現性測量系統能力，取決于使用方法，可能包括或不包括時間的影響?；鶞手礎BCGRR2025/1/3111測量數據的質量穩定條件下運行某一測量系統得到的多次測量結果的統計特性。統計特性偏移和方差。偏差太大或變差太大都將直接導致低質量的測量數據。

測量數據的質量2025/1/3112

測量系統檢出并如實指示被測特性中極小變化的能力。若不能測定出過程的變差，這種分辨率用于分析是不可接受的。若不能測定出特殊原因的變差，這種分辨率用于控制是不可接受的。不可接受的分辨率可通過極差圖最好的顯示出來。

分辨率2025/1/3113二、測量過程測量過程

一般過程輸入輸出操作需要控制的過程測量系統分析

測量過程決策2025/1/3114足夠的分辨率（10：1原則）。具有統計穩定性，亦即測量系統的變差只能是普通原因而非特殊原因造成的。測量系統的變異須小于規格公差或制程變異。測量系統的統計特性可能隨統計特性的變化而變化，若果真如此，測量系統變差應小于制程變差及公差帶兩者中較小者。測量系統統計特性2025/1/3115

測量系統變差的產生原因標準S環境E人/程序P儀器I工件W（如零件）測量系統變差2025/1/3116

變異構成準確度(偏移)測量值變差重復性穩定性線性測評人變差(再現性)量具變差測量系統變差產品/制程變差2025/1/3117測量系統變差的影響所有變異源的總影響通常稱為測量系統變差。2025/1/3118第一類錯誤(生產者風險/假判率):

一個好的零件有時被誤判為“不合格”對產品決策的影響第二類錯誤(消費者風險/漏判率):

一個不合格的零件有時被誤判為“合格”2025/1/3119

對過程決策的影響

將普通原因判斷為特殊原因將特殊原因判斷為普通原因2025/1/3120

測量系統變差的可能原因偏移基準的誤差磨損的量具儀器測量非代表性的特性制造的儀器尺寸不對儀器沒有正確校準測評人使用儀器不正確穩定性（是偏倚隨時間的變化）儀器需要校正，減小校正周期正常的老化儀器維護不足儀器設計或方法問題2025/1/3121重復性儀器需要維護；量具應重新設計以提高剛度；夾緊及檢驗點需要改進；存在過大的零件內變差。再現性測評人需要更好的培訓如何使用量具儀器及讀數；量具刻度盤上的讀數不清楚；需要某種夾具幫助測評人提高使用量具的一致性；某些測量系統沒有測評人，若所有的部件均由同一設備處理、固定及測量，那么再現性就為零；當使用了不同的工裝，那么再現性就表現為工裝間變差。2025/1/3122量具雙性/GRR線性(量具預期工作范圍內,偏移值的差值)工作范圍上限/下限內儀器沒有正確校準磨損或損壞的基準，基準出現誤差--最小或最大磨損的儀器或夾緊裝置儀器質量差—設計或一致性不好儀器設計或方法缺乏穩健性應用錯誤的量具環境—溫度、濕度、震動、清潔度2025/1/3123

分級數目(ndc)

控制

分析只有下列條件下才可用于控制：與規范相比，過程變差較?。活A期過程變差上的損失函數很平緩；過程變差主要原因導致均值偏移不能用于估算過程參數及指數；只能表明過程是否正在生產合格零件。依據過程分布可用半計量控制技術；可產生不敏感的計量控制圖一般不用于估算過程參數及指數，因為它只提供粗略的估計?？捎糜谟嬃靠刂茍D建議使用。分辨力對控制和分析活動的影響：一個數據分級2-4個數據分級5個或更多數據分級2025/1/3124三測量系統分析的準備2025/1/31251.計劃將要使用的方法例如通過工程決策，直接觀察或量具研究決定，是否測評人在校準或使用儀器時產生影響；有些測量系統的再現性可能忽略，例如按鍵.2.測評人數量、樣品數量、及重復讀數應預先確定：尺寸的關鍵性-關鍵尺寸需要更多的樣品和/或試驗.零件規格-大而重的零件可規定較少樣品及較多試驗.3.測評人的選擇應從日常操作該儀器的人中選出。2025/1/31264.樣品選擇對于適當的研究非常重要，且取決于測量系統研究的設計.5.對于產品的控制，“符合/不符合產品特定規格”，樣品的選擇無需覆蓋整個規格范圍。6.對于制程控制，“過程穩定性，方向及自然變差的符合情況”，樣品必須從過程中選取并代表整個工作范圍。7.儀器分辨率應允許至少直接讀取特性的預期過程變差的十分之一。8.確保測量方法在按規定的測量步驟測量特征尺寸。2025/1/3127

分析的方式非常重要：測量應按隨機順序，以確保研究過程中生產的任何漂移或變化將隨機分布。使用盲測方式。設備讀數應估計到可得到的最接近的數字，模擬設備應讀取最小刻度的一半。研究工作應由知其重要性且仔細認真的人進行。每一位測評人應采取相同的方法/步驟來獲取數據。2025/1/3128確定分析結果的允許誤差：

允許標準-位置誤差偏移和線性重新校正或偏移修正以最小化誤差

允許標準-幅度誤差低于10%-接受；在10%與30%之間-根據應用的重要性、量具成本、維修的費用等，可能是接受的；高于30%-不接受，測量系統必須改善；明顯的分類數量(ndc)應大于或等于5。2025/1/3129四、計量型GageR＆R研究方法2025/1/3130平均值極差法：分解成重復性及再現性,但是兩者無交互作用推薦的方法如下:取多于5個樣品(例如,n=10)代表了實際或預期的過程變差范圍；選取3個測評人,給樣品編號,該編號測評人并不知道；讓測評人A隨機測量N個樣品并做好記錄；讓測評人B和C測量N個樣品并做好記錄,彼此之間不知另一個人的測量結果；打亂樣品的順序,再次分別由三位測評人測量并記錄；2025/1/3131測評人系列#樣件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

平均值

極差

B1

2

3

平均值

極差

C1

2

3

平均值

極差

GRR測量數據收集表2025/1/3132樣件(零件)平均值

x

Rp

R

GRR測量數據收集表(續)2025/1/3133測評人系列#樣件(零件)平均值

12345678910A10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36

0。194

20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.21.99-1.25

0。166

30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31

0。211

平均值0。447

0。6071。260

0。537

-0。853-0。1000。667-0。227

2。087-1。307

0。190

極差0。350。12

0。17

0。17

0。12

0。23

0。16

0。14

0。27

0。11

0。184B10。08

-0。47

1。19

0。01

-0。56

-0。20

0。47

-0。63

1。80

-1。68

0。001

20。25

-1。22

0。94

1。03

-1。20

0。22

0。55

0。08

2。12

-1。62

0。115

30。07

-0。68

1。34

0。20

-1。28

0。06

0。83

-0。34

2。19

-1。50

0。089

平均值0。133

-0。790

1。157

0。413

-1。013

0。027

0。617

-0。297

2。037

-1。600

0。068

極差0。18

0。75

0。40

1。02

0。72

0。42

0。36

0。71

0。39

0。18

0。513數字計算：2025/1/3134C10。04

-1。38

0。88

0。14

-1。46

-0。29

0。02

-0，46

1。77

-1。49

（0。223）

2-0。11

-1。13

1。09

0。20

-1。07

-0。67

0。01

-0。56

1。45

-1。77

（0。256）

3-0。15

-0。96

0。67

0。11

-1。45

-0。49

0。21

-0。49

1。87

-2。16

（0。284）

平均值（0。073）（1。157）0。880

0。150

（1。327）（0。483）0。080

（0。503）1。697

（1。807）

-0。254

極差0。19

0。42

0。42

0。09

0。39

0。38

0。20

0。10

0。42

0。67

0。328樣件(零件)平均值

0。169-0。851

1。099

0。367

-1。064

-0。1860。454

-0。3421。940

-1。571

0。001

3。511

0。342

0.4446

0.8816數字計算(續)XRp2025/1/3135

0.52313n=樣件

r=測量次數

0.70712

k2人0.2297

=

SQRT｛(Xdiff*K2)^2-(E.V.^2/nr)｝A.V.=

%A.V.=100(AV/TV)=20.%再現性—測評人偏差(A.V.)

0.59083

0.886220.2019

=

k1系列R*K1

E.V.=

%EV=100(EV/TV)=17.61%

重復性—設備偏差(E.V.)*SQRT表示可開平方，^2表示平方，K1/2/3為可查表的系數數字計算(續)2025/1/3136

1.1461

＝

T.V.=SQRT｛ＧＲＲ＾２＋ＰＶ＾２｝

0.314610總偏差(T.V.)

0.32499

0.33758

0.35347P.V.=Rp*k3=1.1046

%PV=100(PV/TV)=96.38%

0.37426樣件偏差(P.V.)

0.4035

k3樣件0.3058=

SQRT｛E.V.^2+A.V.^2｝

GRR=%GRR=100(GRR/TV)=26.68%

R&R(GRR)2025/1/3137測量系統有效分辨率：

ndc=1.41（PV/GRR）

ndc=>5

，可接受。2025/1/3138繪制極差圖分析：

1.如果所有的極差都受控，則所有評價人的工作狀態是相同的。

2.如果一個評價人不受控,說明他的方法與其他人不同，應識別并去除特殊原因.3.如果所有的評價人都不受控，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。

注:極差控制圖用于確定過程是否受控.2025/1/3139繪制均值控制圖分析：

---計算均值控制限

UCLx=X+A2R=0.001+1.023※0.342=0.351（試驗三次）

LCLx=X-A2R=0.001-1.023※0.342=-0.349---分析控制圖：均值圖均值圖：一半的均值（每個評價人對每個零件多個讀數的均值）以上點應在控制限外，說明測量系統能夠探測零件與零件之間的變差，并且能夠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，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。2025/1/3140GRR研究結果分析：若重復性>再現性儀器需要維護量具應重新設計以提高剛度夾緊及檢驗點需要改進存在過大的零件內變差若重復性<再現性測評人需要更好的培訓如何使用量具儀器及讀數量具刻度盤上的讀數不清楚需要某種夾具來幫助測評人提高使用量具的一致性

%

R&R＜10%可接受，10%≤%R&R≤30%時應依據量具重要性、成本及維修費用等決定是否接受，%R&R＞30%不能接受，必須改進。2025/1/3141五、計數型測量系統分析2025/1/3142小樣法計數型測量系統是把零件與某些指定限值相比較，不能得到實際數值，只能指示該零件被接收還是拒收。此類測量系統可采用小樣法進行分析.其具體方法是通過取20個零件來進行。由兩位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式兩次測量所有零件，在選取20個零件中，一些零件會稍許低于或高于規范限值。分析:如果所有的測量結果（每個零件四次）一致則接受該量具，否則應改進或重新評價該量具。如果不能改進該量具，則不能被接受并且應找一個可接受的替代測量系統。一個典型的用小樣法研究計數型測量系統的表格見附表。2025/1/31課堂練習：量具重復性和再現性（R&R）的企業實際案例課堂分組練習，結果分析討論432025/1/3144測試題：1為分析每種測量和試驗設備系統得出的結果中出現的

，應進行統計研究。此要求應適用于

計劃中提及的測量系統。

2測量系統分析的對象主要有

、

、

、

和

。3R&R＜

%可接受，

%≤R&R≤

%時應依據量具重要性、成本及維修費用等決定是否接受，R&R＞

%不能接受，必須改進。2025/1/312025/1/31451為分析每種測量和試驗設備系統得出的結果中出現的

變差

，應進行統計研究。此要求應適用于

控制

計劃中提及的測量系統。

2測量系統分析的對象主要有

重復性、再現性、穩定性、偏倚

和線性

。3R&R＜

10

%可接受，

10

%≤R&R≤

30

%時應依據量具重要性、成本及維修費用等決定是否接受，R&R＞

30

%不能接受，必須改進。4簡述GRR研究過程及結果分析。46

測量系統分析MSA常用的內容講解完了；MSA涉及