MSA測量系統分析
一、測量系統分析的目的
二、測量系統變差的來源及類別
三、測量系統分析的基本概念
四、計量型測量系統分析：
●偏倚
●線性
●重複性和再現性分析 – R&R
●穩定性
五、計數型測量系統分析
●小樣法
●大樣法
●案例分析
MSA的定義
數據是通過測量獲得的,對測量定義是：測量是賦值給具體事物以表示他們之間關於特殊特性的關係。這個定義由C．Eisenhart首次給出。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。
從測量的定義可以看出，除了具體事物外，參於測量過程還應有量具、使用量具的合格操作者和規定的操作程序，以及一些必要的設備和軟體，再把它們組合起來完成賦值的功能，獲得測量數據。這樣的測量過程可以看作為一個數據製造過程，它產生的數據就是該過程的輸出。這樣的測量過程又稱為測量系統。它的完整敘述是：用來對被測特性定量測量或定性評價的儀器或量具、標準、操作、夾具、軟體、人員、環境和假設的集合，用來獲得測量結果的整個過程稱為測量過程或測量系統。
眾所周知，在影響產品質量特徵值變異的六個基本質量因素(人、機器、材料、操作方法、測量和環境)中，測量是其中之一。與其它五種基本質量因素所不同的是，測量因素對工序質量特徵值的影響獨立於五種基本質量因素綜合作用的工序加工過程，這就使得單獨對測量系統的研究成為可能。而正確的測量，永遠是質量改進的第一步。如果沒有科學的測量系統評價方法，缺少對測量系統的有效控制，質量改進就失去了基本的前提。為此，進行測量系統分析就成了企業實現連續質量改進的必經之路。
測量系統分析已逐漸成為企業質量改進中的一項重要工作，企業界和學術界都對測量系統分析給予了足夠的重視。測量系統分析也已成為美國三大汽車公司質量體系QS9000的要素之一，是6σ質量計劃的一項重要內容。以通用電氣(GE)為代表的6σ連續質量改進計劃模式即為：確認(Define)、測量(Measure)、分析(Analyze)、改進(Improve)和控制(Control)，簡稱DMAIC。
從統計質量管理的角度來看，測量系統分析實質上屬於變異分析的範疇，即分析測量系統所帶來的變異相對於工序過程總變異的大小，以確保工序過程的主要變異源於工序過程本身，而非測量系統，並且測量系統能力可以滿足工序要求。測量系統分析，針對的是整個測量系統的穩定性和準確性，它需要分析測量系統的位置變差、寬度變差。在位置變差中包括測量系統的偏倚、穩定性和線性。在寬度變差中包括測量系統的重複性、再現性。
測量系統可分為「計數型」及「計量型」測量系統兩類。測量後能夠給出具體的測量數值的為計量型測量系統；只能定性地給出測量結果的為計數型測量系統。「計量型」測量系統分析通常包括偏倚(Bias)、穩定性(Stability)、線性(Linearity)、以及重複性和再現性(Repeatability&Reproducibility，簡稱R&R)。在測量系統分析的實際運作中可同時進行，亦可選項進行，根據具體使用情況確定。
「計數型」測量系統分析通常利用假設檢驗分析法來進行判定
測量系統分析
MSA 是TS16949五大工具之一。在日常生產中，我們經常根據獲得的過程加工部件的測量數據去分析過程的狀態、過程的能力和監控過程的變化；那麼，怎麼確保分析的結果是正確的呢？我們必須從兩方面來保證，一是確保測量數據的準確性/質量，使用測量系統分析（MSA）方法對獲得測量數據的測量系統進行評估；二是確保使用了合適的數據分析方法，如使用SPC工具、試驗設計、方差分析、回歸分析等。
MSA（MeasurementSystemAnalysis）使用數理統計和圖表的方法對測量系統的解析度和誤差進行分析，以評估測量系統的解析度和誤差對於被測量的參數來說是否合適，並確定測量系統誤差的主要成分。
測量系統的誤差由穩定條件下運行的測量系統多次測量數據的統計特性：偏倚和方差來表徵。偏倚指測量數據相對於標準值的位置，包括測量系統的偏倚（Bias）、線性（Linearity）和穩定性（Stability）；而方差指測量數據的分散程度，也稱為測量系統的R&R，包括測量系統的重複性（Repeatability）和再現性（Reproducibility）。
一般來說，測量系統的解析度應為獲得測量參數的過程變差的十分之一。測量系統的偏倚和線性由量具校準來確定。測量系統的穩定性可由重複測量相同部件的同一質量特性的均值極差控制圖來監控。測量系統的重複性和再現性由GageR&R研究來確定。
分析用的數據必須來自具有合適解析度和測量系統誤差的測量系統，否則，不管我們採用什麼樣的分析方法，最終都可能導致錯誤的分析結果。在ISO10012-2和QS9000中，都對測量系統的質量保證作出了相應的要求，要求企業有相關的程序來對測量系統的有效性進行驗證。
測量系統特性類別有F、S級別，另外其評價方法有小樣法、雙性、線性等.
MSA的目的
了解測量過程，確定在測量過程中的誤差總量，及評估用於生產和過程式控制制中的測量系統的充分性。MSA促進了解和改進（減少變差）。
在日常生產中，我們經常根據獲得的過程加工部件的測量數據去分析過程的狀態、過程的能力和監控過程的變化；那麼，怎麼確保分析的結果是正確的呢？我們必須從兩方面來保證：
1)是確保測量數據的準確性/質量，使用測量系統分析（MSA）方法對獲得測量數據的測量系統進行評估；
2)是確保使用了合適的數據分析方法，如使用SPC工具、試驗設計、方差分析、回歸分析等。 MSA使用數理統計和圖表的方法對測量系統的解析度和誤差進行分析，以評估測量系統的解析度和誤差對於被測量的參數來說是否合適，並確定測量系統誤差的主要成分。
MSA的系統分析
在日常生產中，我們經常根據獲得的過程加工部件的測量數據去分析過程的狀態、過程的能力和監控過程的變化；那麼，怎麼確保分析的結果是正確的呢？我們必須從兩方面來保證，一是確保測量數據的準確性/質量，使用測量系統分析（MSA）方法對獲得測量數據的測量系統進行評估；二是確保使用了合適的數據分析方法，如使用SPC工具、試驗設計、方差分析、回歸分析等。
測量系統的誤差由穩定條件下運行的測量系統多次測量數據的統計特性：偏倚和方差來表徵。偏倚指測量數據相對於標準值的位置，包括測量系統的偏倚（Bias）、線性（Linearity）和穩定性（Stability）；而方差指測量數據的分散程度，也稱為測量系統的R&R，包括測量系統的重複性（Repeatability）和再現性（Reproducibility）。
一般來說，測量系統的解析度應為獲得測量參數的過程變差的十分之一。測量系統的偏倚和線性由量具校準來確定。測量系統的穩定性可由重複測量相同部件的同一質量特性的均值極差控制圖來監控。測量系統的重複性和再現性由GageR&R研究來確定。
分析用的數據必須來自具有合適解析度和測量系統誤差的測量系統，否則，不管我們採用什麼樣的分析方法，最終都可能導致錯誤的分析結果。在ISO10012-2和QS9000中，都對測量系統的質量保證作出了相應的要求，要求企業有相關的程序來對測量系統的有效性進行驗證。
測量系統特性類別有F、S級別，另外其評價方法有小樣法、雙性、線性等.
分析工具
在進行MSA分析時， 推薦使用Minitab軟體來分析變異源並計算Gage R&R和P/T。並且根據測量部件的特性，可以對交叉型和嵌套型部件分別做測量系統分析。
另外，Minitab軟體在分析量具的線性和偏倚研究以及量具的解析度上也提供很完善的功能，用戶可以從圖形準確且直觀的看出量具的信息。
統計特性
1.測量系統必須處於統計控制中，這意味著測量系統中的變差只能是由於普通原因而不是由於特殊原因造成的。這可稱為統計穩定性。
2.測量系統的變差必須比製造過程的變差小。
3.變差應小於公差帶。
4.測量精度應高於過程變差和公差帶兩者中精度較高者，一般來說，測量精度是過程變差和公差帶兩者中精度較高者的十分之一。
5.測量系統統計特性可能隨被測項目的改變而變化。若真的如此，則測量系統的最大的變差應小於過程變差和公差帶兩者中的較小者。
指標
1.量具重複性：指同一個評價人，採用同一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值（數據）的變差。
2.量具再現性：指由不同的評價人，採用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。
3.穩定性：指測量系統在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。
4.偏倚:指同一操作人員使用相同量具，測量同一零件之相同特性多次數所得平均值與採用更精密儀器測量同一零件之相同特性所得之平均值之差，即測量結果的觀測平均值與基準值的差值，也就是我們通常所稱的「準確度」。
5.線性：指測量系統在預期的工作範圍內偏倚的變化。
時機
1）.新生產之產品PV有不同時;
2）.新儀器，EV有不同時;
3）.新操作人員，AV有不同時;
4）.易損耗之儀器必須注意其分析頻率。
步驟
測量系統分析的評定通常分為兩個階段:
1.第一階段
驗證測量系統是否滿足其設計規範要求。主要有兩個目的：
(1)確定該測量系統是否具有所需要的統計特性，此項必須在使用前進行。
(2)發現哪種環境因素對測量系統有顯著的影響，例如溫度、濕度等，以決定其使用之空間及環境。
2.第二階段
(1)目的是在驗證一個測量系統一旦被認為是可行的，應持續具有恰當的統計特性。
(2)常見的就是「量具R&R」是其中的一種型式。
分析
決定研究主要變差形態的對象。
使用"全距及平均數"或"變差數分析"方法對量具進行分析。
於製程中隨機抽取被測定材料需屬統一製程。
選2-3位操作員在不知情的狀況下使用校驗合格的量具分別對10個零件進行測量, 測試人員將操作員所讀數據進行記錄, 研究其重複性及再現性(作業員應熟悉並了解一般操作程序, 避免因操作不一致而影響系統的可靠度)同時評估量具對不同操作員熟練度。
針對重要特性(尤指是有特殊符號指定者)所使用量具的精確度應是被測量物品公差的1/10, (即其最小刻度應能讀到1/10過程變差或規格公差較小者; 如:過程中所需量具讀數的精確度是0.01m/m, 則測量應選擇精確度為0.001m/m), 以避免量具的鑒別力不足，一般之特性者所使用量具的精確度應是被測量物品公差的1/5。
試驗完後, 測試人員將量具的重複性及再現性數據進行計算如附件一(R&R數據表), 附件二(R&R分析報告), 依公式計算並作成-R管製圖或直接用表計算即可。
結果分析
1)當重複性(EV)變差值大於再現性(AV)時:
量具的結構需在設計增強。
量具的夾緊或零件定位的方式(檢驗點)需加以改善。
量具應加以保養。
2)當再現性(AV)變差值大於重複性(EV)時:
作業員對量具的操作方法及數據讀取方式應加強教育, 作業標準應再明確訂定或修訂。
可能需要某些夾具協助操作員, 使其更具一致性的使用量具。
量具與夾治具校驗頻率於入廠及送修糾正後須再做測量系統分析, 並作記錄.
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