测量系统分析
ISO/TS16949之MSA第四版培训教材 主 讲: 闫 磊
1
概要
n 测量系统分析的意义和目的；
n 测量系统分析的定义：
测量系统、量具、测量、测量 过程；
n 测量系统分析的基础知识：
1）、测量系统的统计特性： 偏倚、重复性、再现性、稳定 性、线性、分辨力
2）、理想的测量系统 3）、测量系统的共同特性 4）、测量系统的评定步骤和 准备
13
测量系统的统计特性
通常使用测量数据的统计特性来衡量测量系统的质量： Discrimination 分辨力(ability to tell things apart) ; Bias 偏倚; Repeatability 重复性; Reproducibility再现性 ; Linearity 线性 ; Stability 稳定性 。
输入
测量过程 Process
际的 变差
样本间的变 差
测量的变差
测量人自身 量具的变差 测量人之间 人与零件交
的变差
的变差
互作用变差
过程长期的 过程短期的
变差
变差
重复性
校准
稳定性
线性
10
数据变差的来源
称菜的过程
测量到的过程变差
没有两个土豆 过程实际的 的重量是一样 变差
的
不同的人用 同一个秤对 同一个土豆 称重的差异
测量的变差
样本间的变 差
测量人自身 量具的变差 测量人之间
的变差
的变差
为什么卖家 和买家秤的 结果会不同？
人与零件交 互作用变差
过程长期的 过程短期的
变差
变差
月复一月，土 即使一个藤上
豆在发生着变 的土豆的重量
异
也是不一样的
重复性
校准
稳定性
线性
同一个人用 称对公称的差 随着岁月流逝， 称一斤准，称
操作者A
操作者B
再現性
21
一个好的测量系统的特性
n 测量正确的特性 n 准确性 n 精确性
22
准确性： 4 偏倚 4 稳定性 4 线性
如何保证准确性
23
精确性： 4 重复性 4 再现性
如何保证精确性
24
测量系统的分析
测量系统特性可用下列方式来描述 ： n 位置：稳定性、偏倚、线性。 n 宽度或范围：重复性、再现性。
n 因此，要保证测量结果的准确性和可信度。
3
测量误差 测量误差 Y = x +ε
n
測量值 = 真值(True Value)+測量誤差
戴明說沒有真 值的存在
一致
4
测量系统分析的目的
n 运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差 （测量误差），了解变差的来源。从而确定一个测 量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。
时间1
16
基准值 偏倚
偏倚(Bias)：
偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。
观测平均值
17
线性(Linearity)：
线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值
基准值
基准值
观测平均值
量程
18
线性(Linearity)：
n 测量系统统计特性可能随被被测项目的改变而变化。若真 的如此，则测量系统的最大的变差应小于过程变差和公差 带两者中的较小者。
27
测量系统的评定
第一阶段：
明白该测量过程并确定该测量系统是否满足我们的需要。主要有二个 目的： 1）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。 2）发现那种环境因素对测量系统显著的影响，例如温度、湿度等，以决 定其使用的环境要求。
n 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。
5
测量的概念
基本术语
测量：赋值(或数)给具体的事物,以表示它们之间在某一特性上
的关系.
量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的
装置，包括用来测量合格／不合格的装置。
测量系统： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、
软件以及操作人员的集合。
25
位置和宽度
标准值
位置
位置
寬度
寬度
26
测量系统所应具有的特性：
n 测量系统必须处于统计控制中，这意味着测量系统中的变
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； n 测量系统的变异必须比制造过程的变异小； n 变异应小于公差带；
n 测量精密应高于过程变差和公差带两者中精度较高者，一 般来说，测量精度是过程变异和公差带两者中精度较高者 的十分之一；
n 计量型测量系统的分析方法 1）偏倚 2）稳定性 3）线性 4）重复性和再现性（R&R
） 计数型测量系统的分析方法
1）小样法 2）大样法
2
人 测机 量法 的环 测重量要性
合格
原料
PROCESS
测量 结果
测量
不合格
测量的重要性:
n 如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合 格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到 真正的产品或过程特性。
14
分辨力（率）
n 定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的 能力。
n 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6σ(标 准偏差)的十分之一。
10
30
T
15
稳定性(Stability)：
稳定性 时间2
稳定性：是测量系统在某
持续时间内测量同一基准 或零件的相同特性时获得 的测量值的总变差。
第二阶段： 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。
6
测量系统的概念
所有对正确反映所测量的对象特性有影响的因素都属 于测量系统一部分
方法/程序
时间
人 软件 量具
环境
夹具
7
测量 系统
测量系统的组成
人
操作人员
机
量具/测量设备/工装
料
被测的材料/样品/特性
法
操作方法、操作程序
环
工作的环境
8
测量系统分析
9
数据变差的来源
一个典型的过程
输入
过程
零件 输出
观测的平均值
有偏倚 无偏倚
基准值
19
重复性（Repeatability)
重复性
重复性是由一个评价人，采用 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 值变差。
20
再现性(Reproducibility)：
操作者C
再现性是由不同的评价人，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。 (人的变差)
同一个秤对 异
秤还称得准吗？ 五斤准吗？
同一个土豆
称重的差异
11
计量型数据测量系统的分析
12
理想的测量系统
理想的测量系统在每次使用时：应只产生“正确 ”的测量结果。每次测量结果总应该与一个标准 值相符。一个能产生理想测量结果的测量系统， 应具有零方差、零偏倚和所测的任何产品错误分 类为零概率的统计特性。