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1、前前言言 测测量量系系统统分分析析（MSA）是是汽汽车车行行业业在在采采用用质质 量量管管理理体体系系标标准准ISO/TS16949时时所所涉涉及及的的五五 种核心工具之一。种核心工具之一。 本教材简明阐述了四个问题：本教材简明阐述了四个问题： 何谓测量系统？何谓测量系统？ 为什么要对测量系统进行分析？为什么要对测量系统进行分析？ 对测量系统分析要分析什么？对测量系统分析要分析什么？ 如何分析测量系统？如何分析测量系统？ 1 MSA第四版快速指南 2 极差法是一种以修正的计量型量具研究方法，它能对测极差法是一种以修正的计量型量具研究方法，它能对测 量变差提供一个快速的近似值，这方法只能对测量系
2、统量变差提供一个快速的近似值，这方法只能对测量系统 提供变差的整体情况，不能将变差分解成重复性和再现提供变差的整体情况，不能将变差分解成重复性和再现 性，它通常用来快速地检查以验证性，它通常用来快速地检查以验证GRR是否有变化。是否有变化。 均值与极差法（均值与极差法（X 仪器需要校准仪器需要校准 不适当的校准或调整不适当的校准或调整 仪器、设备或夹具磨损仪器、设备或夹具磨损 仪器质量不良仪器质量不良 基准的磨损或损坏基准的磨损或损坏 线性误差线性误差 使用了错误的量具使用了错误的量具 不同的测量方法不同的测量方法作业准备、技巧作业准备、技巧 测量的特性不对测量的特性不对 变形（量具或零件）变
3、形（量具或零件） 环境环境温度、湿度、振动、清洁温度、湿度、振动、清洁 错误的假设，应用的常数不对错误的假设，应用的常数不对 应用应用零件的数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）零件的数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差） 在在校校准准过过程程所所使使用用的的测测量量程程序序（如如：使使用用“基基准准”），应应该该尽尽可可能能地地与与正正 常操作的测量程序一致。常操作的测量程序一致。 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 22 2确定稳定性的指南确定稳定性的指南 1)取取得得一一样样件件建建立立起起可可追追溯溯到到相相关关标标准准的
4、的参参考考值值。如如果果无无 法法取取得得这这样样件件，则则选选择择一一件件落落在在生生产产测测量量范范围围中中间间的的生生产产 零零件件，作作为为基基准准样样件件以以进进行行稳稳定定性性分分析析。希希望望拥拥有有位位于于预预 期期测测量量结结果果的的下下限限、上上限限和和中中限限位位置置的的三三个个基基准准件件。要要求求 对每种基准件单独的进行测量和画控制图。对每种基准件单独的进行测量和画控制图。 2)以以一一定定的的周周期期基基础础（每每天天/每每周周）测测量量基基准准件件35次次，抽抽 样样的的数数量量和和频频率率考考虑虑因因素素包包括括重重新新校校准准或或维维修修的的频频次次、使使 用
5、频次、操作条件等。用频次、操作条件等。 3)将数据按时间顺序画在将数据按时间顺序画在XR控制图上控制图上 4)分分析析控控制制图图，如如没没有有明明显显可可见见的的特特殊殊原原因因结结果果发发生生，则则 表明该测量过程处于稳定状态，可接受。表明该测量过程处于稳定状态，可接受。 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 23 稳定性稳定性范例范例 为为了了确确定定某某一一新新测测量量仪仪器器的的稳稳定定性性是是否否可可接接受受， 过过程程小小组组选选取取了了生生产产过过程程输输出出范范围围中中接接近近中中间间值值 的的一一个个零零件件。该该零零件件在在计计量量测测试试室
6、室经经n10次次测测量量， 并计算这并计算这N个读值得平均值为个读值得平均值为6.01为其参考值。为其参考值。 小小组组每每班班测测量量该该零零件件5次次，共共测测了了四四周周（20个个子子组组） 。收集所有数据以后，控制图就可以做出来了 （见附图) 控制图分析显示，测量过程是稳定的，因为没有 出现明显可见的特殊原因影响。 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 24 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 样本均值 稳定性的均值-极差图 6.3 6.2 6.1 6.0 5.9 5.8 5.7 UCL=6.297 6.021 LCL=5.
7、746 0 1020 XX 1.0 0.5 0.0 UCL=1.010 0.4779 LCL=0 样本极差 稳定性的控制图分析 25 造成不稳定的可能因素有：造成不稳定的可能因素有： 仪器需要校准，缩短校准周期仪器需要校准，缩短校准周期 变形（量具或零件）变形（量具或零件） 仪器、设备或夹具的磨损仪器、设备或夹具的磨损 仪器缺少稳健的设计或方法仪器缺少稳健的设计或方法 正常的老化或磨损正常的老化或磨损 仪器质量不好仪器质量不好设计或符合性设计或符合性 维护保养不好维护保养不好空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁空气、动力、液体、过滤器、腐蚀、尘土、清洁 基准的磨损或损坏，基准的误差基准的
8、磨损或损坏，基准的误差 不适当的基准或调整不适当的基准或调整 不同的测量方法不同的测量方法作业准备、夹紧、技巧作业准备、夹紧、技巧 环境变化环境变化温度、湿度、振动、清洁温度、湿度、振动、清洁 错误的假设，应用的常数不对错误的假设，应用的常数不对 应用应用零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差）零件数量、位置、操作者技能、疲劳、观测误差（易读性、视差） 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 26 3.确定线性的指南确定线性的指南 1)由由于于存存在在过过程程变变差差，选选择择g5个个零零件件，使使这这测测量量涵涵盖盖 这量具的整个工作量程。这量具
9、的整个工作量程。 2)对对每每个个零零件件进进行行n10次次测测量量，从从而而确确定定其其参参考考值值， 并确定涵盖了这量具的工作量程。并确定涵盖了这量具的工作量程。 3)让让经经常常使使用用该该量量具具的的操操作作者者测测量量每每个个零零件件m10次次 （盲测法）。（盲测法）。 结果分析结果分析图示法图示法 4)计计算算每每个个零零件件每每次次测测量量的的偏偏倚倚，以以及及每每个个零零件件的的偏偏 倚平均值倚平均值 m 偏倚偏倚ij=Xij-Xi偏倚偏倚=偏倚偏倚ij/m i=1 式中：式中：Xi第第i个零件的参考值个零件的参考值 Xij第第i个零件的第个零件的第j次测量值次测量值 上海伟众
10、汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 27 5)在在线线性性图图上上画画出出相相对对于于参参考考值值的的每每个个偏偏倚倚值值及及 偏倚平均值。偏倚平均值。 6)应应用用以以下下公公式式，计计算算并并画画出出最最适适合合的的线线及及该该线线 的置信度区间。的置信度区间。 对最适合的线，用公式：对最适合的线，用公式： Yi=aXi+b 式中：式中：Xi第第i个零件的参考值个零件的参考值 Yi第第i个零件的偏倚平均值个零件的偏倚平均值 7)计算斜率计算斜率a a=xy-1/gmxy x2-1/gm(x)2 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 28
11、 8)计算中心计算中心b b=y-ax=中心中心式中：式中：y=yi/g x= xi/gg为零件数量 为零件数量 9)对于已知的对于已知的Xo， 置信度区间为：置信度区间为： 1(xo-x)2 下下限限： b+Xo-tgm-2,1- /2 gm + (xi-x)2 1/2 s 1(xo-x)2 上上限限：b+Xo+tgm-2,1- /2 gm + (xi-x)2 1/2 s 式中：式中： y 2i-byi-axiyi gm-2 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 29 10)画画出出“偏偏倚倚0”的的线线，并并对对图图进进行行评评审审，以以观观 察是否存在特殊原
12、因，以及线性是否可接受。察是否存在特殊原因，以及线性是否可接受。 如如果果“偏偏倚倚0”的的整整个个直直线线都都位位于于置置信信度度区区间间以以内内， 则称该测量系统的线性是可接受的。则称该测量系统的线性是可接受的。 结果分析结果分析数值法数值法 11)如如果果图图示示法法分分析析表表示示该该测测量量系系统统的的线线性性是是可可接接 受的，则以下假设应该为真：受的，则以下假设应该为真： Ho:0,斜率斜率=0 如果下式成立，则不能被否定如果下式成立，则不能被否定 a tstgm2，1 /2 (xj-x)2 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 30 如如果果以以上
13、上假假设设为为真真，则则测测量量系系统统对对所所有有的的 参参考考值值具具有有相相同同的的偏偏倚倚，这这个个偏偏倚倚必必须须为为0， 该线性才可被接受，该线性才可被接受， Ho:0，中心（偏倚），中心（偏倚）0 t=btgm-2， ，1- /2 1x2 gm+(xi-x)2s 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 31 线性线性范例范例 某某企企业业对对引引进进的的一一套套新新测测量量系系统统进进行行线线性性评评 价价。在在测测量量系系统统的的全全部部工工作作量量程程内内选选取取了了五五个个 零零件件，并并通通过过测测量量，确确定定了了五五个个零零件件的的参参考考
14、值值， 然然后后又又主主评评价价人人对对每每个个零零件件测测量量12次次，在在分分析析 中中,零零件件是是随随机机抽抽取取的的，从从而而减减少少评评价价人人(测测量量 员员)对测量中偏倚的记忆。对测量中偏倚的记忆。 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 32 零件参考值零件参考值 测量次数测量次数 1 2.00 2 4.00 3 6.00 4 8.00 5 10.00 12.705.105.807.609.10 22.503.905.707.709.30 32.404.205.907.809.50 42.505.005.907.709.30 52.703.806.
15、007.809.40 62.303.906.107.809.50 72.503.906.007.809.50 82.503.906.107.709.50 92.403.906.407.809.60 102.404.006.307.509.20 112.604.106.007.609.30 122.403.806.107.709.40 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 33 零件参考值零件参考值 偏倚偏倚 1 2.00 2 4.00 3 6.00 4 8.00 5 10.00 10.71.1-0.2-0.4-0.9 20.5-0.1-0.3-0.3-0.7 30
16、.40.2-0.1-0.2-0.5 40.51.0-0.1-0.3-0.7 50.7-0.20.0-0.2-0.6 60.3-0.10.1-0.2-0.5 70.5-0.10.0-0.2-0.5 80.5-0.10.1-0.3-0.5 90.4-0.10.4-0.2-0.5 100.4-0.10.3-0.5-0.8 110.60.10.0-0.4-0.7 120.4-0.20.1-0.3-0.6 偏倚平均值偏倚平均值0.4916670.4916670.125- 0.29167 - 0.61667 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 34 Y=0.7367-0.1317x 1- 0-偏倚偏倚=0 偏偏回归回归 95% 倚倚置信度区置信度区 间间 *偏倚平均偏倚平均 值值 -1- 246810 上海伟众汽车科技有限公司 四、如何分析测量系统四、如何分析测量系统 35 线性的接受准则：线性的接受准则： 1.图示法图示法 为使测
