M S A手册.docx
《M S A手册.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《M S A手册.docx（183页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
MSA手册
测量系统分析
参考手册
第三版
1990年2月第一版
1995年2月第一版；1998年6月第二次印刷
2002年3月第三版
©1990©1995©2002版权
由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司所有
前言
本参考手册是在美国质量管理协会（ASQC）汽车部及汽车工业行动集团（AIAG）主持下，由克莱斯勒、福特和通用汽车公司供方质量要求特别工作组认可的测量系统分析（MSA）工作组编写，负责第二版的工作组成员是RayDaugherty（克莱斯勒）、VictorLowe，Jr.（福特）、MichaelH.Down主席（通用），以及GregoryGruska（第三代公司）。
过去,克莱斯勒、福特和通用汽车公司各有其用于保证供方产品一致性的指南和格式。
这些指南的差异导致了对供方资源的额外要求。
为了改善这种状况，特别工作组被特许将克莱斯勒、福特和通用汽车公司所使用的参考手册、程序、报告格式有及技术术语进行标准化处理。
因此，克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意在1990年编写并以通过AIAG分发MSA手册。
第一版发行后，供方反应良好，并根据实际应用经验，提出了一些修改建议，这些建议都已纳入第二版。
由克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认的本手册可由供方在制造过程和满足QS-9000要求中用来实现MSA技术。
本手册对测量系统分析进行了介绍，它并不限制与特殊生产过程或特殊商品相适应的分析方法的发展。
尽管这些指南非覆盖测量系统通常出现的情况，但可能还有一些问题没有考虑到。
这些问题应直接向顾客的供方质量质量保证（SQA）部门提出。
如果不知如何与有关的SQA部门联系，在顾客采购部的采购员可以提供帮助。
特别工作组衷心感谢：
戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁ThomasT．Stallkamp、福特汽车公司NormanF．Ehlers，以及通用汽车公司HaroldR．Kutner的指导和参与；感谢AIAG在编写、出版、分发手册中提供的帮助；感谢特别工作组负责人RussellJacobｓ（克莱斯勒）、StephenWalsh（福特）、DanReid（通用）的指导，以及ASQC给予的关心帮助。
因此,这本手册才得以编写出来,以满足汽车工业界的特殊需要。
AIAG于1994年取得了本手册的版权和所有权。
如果需要，可向AIAG订购更多的本手册，和/或在得到AIAG的许可下，复制本手册的部分内容，在各供方组织内使用。
（AIAG联系电话：
248-358-3570）。
1995年2月
MSA第三版快速指南
测量系统类型
MSA方法
章
基本计量型
级差，均值和极差，方差分析（ANOVA），偏倚，线性，控制图
三
基本计数型
信号探测，假设试验分析
四
不可重复
（例如，破坏试验）
控制图
三、四
复杂计量型
极差，均值和极差，ANOVA，偏倚，线性，控制图
三、四
多重系统，量具
或试验台
控制图，方差分析（ANOVA），回归分析
三、四
连续过程
控制图
三
其他情况
替代法
五
其它
WhitePapers可在
http：
//www.,aiag.org/publications/quality/msa3.html中
查到
注：
关于GRR标准差的使用
传统上，惯例是用99%的分布代表测量误差的“全”分布，由系数5.15表示（此处，σGRR乘以5.15用来表示全分布的99%）。
99.73%的范围由系数6表示,是±3σ并代表“正态”曲线的全分布。
如果读者选择提高全部测量变差的覆盖水平或分布至99.73%,在计算中请使用系数6代替5.15。
在等式完整和结果计算中了解使用哪个系数是关键的。
如果在测量系统变差和公差之间进行比较，这一点特别重要。
第一章通用测量系统指南1
第一章一第一节2
引言、目的和术语2
测量数据的质量2
目的3
术语3
术语总结4
真值9
第一章—第二节10
测量过程10
测量系统的统计特性11
变差来源13
测量系统变异性的影响15
对决策的影响15
对产品决策的影响16
对过程决策的影响17
新过程的接受18
过程设定/控制（漏斗实验）20
第一章—第三节22
测量战略和策划22
复杂性22
确定测量过程的目的22
测量寿命周期23
测量过程设计选择的准则23
研究不同测量过程方法24
开发和设计概念以及建议24
第一章—第四节25
测量资源的开发25
基准协调26
先决条件和假设26
量具来源选择过程27
详细的工程概念27
预防性维护的考虑27
规范28
评估报价28
可交付的文件29
在供应商处的资格30
装运31
在顾客处的资格31
文件交付31
测量系统开发检查表的建议要素33
第一章—第五节37
测量问题37
测量系统变差的类型37
定义及潜在的变差源38
测量过程变差45
位置变差45
宽度变差49
测量系统变差53
注释55
第一章—第六节57
测量不确定度57
总则57
测量的不确定度和MSA（测量系统分析）57
测量的溯源性58
ISO表述测量中不确定度的指南58
第一章—第七节59
测量问题分析59
第二章测量系统评定的通用概念61
第二章—第一节62
引言62
第二章—第二节63
选择/制定试验程序63
第二章—第三节65
测量系统研究的准备65
第二章—第四节68
结果分析68
第三章-简单测量推荐的实践69
第三章-第一节70
试验程序示例70
第三章-第二节71
计量型测量系统研究-指南71
确定稳定性的指南71
确定偏倚的指南-独立样本法73
确定偏倚的指南-控制图样本法76
确定线性的指南78
确定重复性和再现性的指南84
极差法85
均值极差法86
均值图89
极差图90
链图91
散点图92
振荡图93
误差图93
归一化直方图94
均值—基准值图95
比较图96
数值的计算97
数据结果的分析101
方差分析法（ANOVA）103
随机化及和统计独立性103
第三章-第三节109
计数型测量系统研究109
风险分析法109
解析法119
第四章-复杂测量系统实践126
第四章-第一节127
复杂的或非重复的测量系统的实践127
第四章-第二节129
稳定性研究129
S1：
单个零件，每个循环单一测量129
S2：
n≥3个零件，每循环单一测量130
S3：
从稳定过程中大量取样132
S4：
分割样本（通用），每循环单一样本133
S5：
试验台133
第四章-第三节135
变异性研究135
V1：
标准GRR研究135
V2：
p≥2台仪器的多重读数135
V3：
平分样本（m=2）136
V4：
分割样本（通用），136
V5：
与V1一样用于稳定化的零件137
V6：
时间序列分析137
V7：
线性分析138
V8：
特性（性能）随时间的衰变138
V9—V2：
同时用于多重读数和P≥3台仪器138
第五章-其他测量概念139
第五章-第一节140
量化过度的零件内变差的影响140
第五章-第二节141
均值极差法-附加处理141
第五章–第三节148
量具性能曲线148
第五章–第四节154
通过多次读数减少变差154
第五章–第五节156
GRR的合并标准偏差法156
附录164
附录A165
方差分析概念165
附录B170
GRR对能力指数Cp的影响170
公式170
分析170
图形分析170
附录C173
d2*表173
附录D174
量具R（重复性）的研究174
附录E175
使用误差修正术语替代PV计算175
附录F176
P．I．S．M．O．E．A误差模型176
术语179
样表184
M．S．A手册用户反馈过程187
表格目录
序号题目页码
1控制原理和驱动兴趣点15
2偏倚研究数据75
3偏倚研究–偏倚研究的分析76
4偏倚研究-偏听偏信倚的稳定性研究分析78
5线性研究数据81
6线性研究-中间结果92
7量具研究（极差法）85
8方差（ANOVA）表106
9方差分析%变差和贡献106
10ANOVA法和均值极差法的比较107
11ANOVA法报告107
12计数型研究数据表111
13测量系统示例127
14基于测量系统形式的方法128
15合并标准偏差分析数据表160
16方差分量的估算165
175.15σ分布166
18方差分析（ANOVA）167
19ANOVA结果列表（零件a&b）168
20观测和实际Cp的对比172
插图目录
序号题目页码
1长度测量溯源链的示例8
2测量系统变异性–因果图14
3不同标准之间的关系40
4分辨力41
5过程分布的分组数量（ndc）对控制和分析活动的影响42
6过程控制图44
7测量过程变差的特性45
8偏倚和重复性的关系56
9稳定性的控制图分析72
10偏倚研究–偏倚研究直方图75
11线性研究–作图分析82
12量具重复性和再现性数据收集表88
13均值图–“层叠的”89
14均值图–“不层叠的”90
15极差图–“层叠的”91
16极差图–“不层叠的”91
17零件链图92
18散点图92
19振荡图93
20误差图94
21归一化直方图95
22均值-基准值图96
23比较图96
24完整的GR&R数据收集表99
25GR&R报告100
26交互作用105
27残留图105
28过程举例110
29灰色区域与测量系统有联系110
30具有Pp=Ppk=1.33的过程116
31绘制在正态概率纸上的计数型量具性能曲线124
32计数型量具性能曲线125
33（33a&b）测量评价控制图144&145
34（34a&b）评价测量过程的控制图法的计算146&147
35无误差的量具性能曲线151
36量具性能曲线–示例152
37绘制在正态概率纸上的量具性能曲线153
38（38a,b&c）合成标准偏差研究图形分析159,162,163
39观测的与实际的Cp（基于过程）171
40观测Cp与实际Cp（基于公差）172
致谢
本手册是集体劳动的结晶。
其中下面一些人士贡献了大量的时间和做出了很大努力。
ASQ及AIAG贡献了时间和设施，为本手册的编写提供了帮助。
ASQ汽车部的代表GreyGruska、修订工作组的前组长JohnKatona一直是编写及出版本手册的主要贡献者。
本手册第三章的技术部分是在BarneyFlynn的指导和促进下，由雪佛莱产品质量保证部的KazemMirkhani首先调研并编写的。
计量型量具研究是依据GeneralElectric（1962SQC会刊），把这些概念扩展到计数型研究和量具性能曲线中。
这些技术由BillWiechec在1978年6月进行了总结和编辑，出版了雪佛莱的“测量系统分析”一书。
在后来的几年里，本手册又增补了新内容。
特别是Oldsmobile的SherylHansen和RayBenneR编写了ANOVA法和置信区间的内容。
八十年代，雪佛莱的LarryMarruffo和JohnLazur修改了雪佛莱手册。
JohnLazur和KazemMirkhani提出了新的测量系统章节并强化了一些概念，如稳定性、线性和方差（ANOVA）。
EDS的JothiShanker为供方开发人员进一步修改工作做了准备。
最新的修改包括增加零件内变差的标识与鉴定概念，马对统计稳定性做了更全面的描述。
这两处修改由通用汽车公司统计评审委员会完成。
最新的改进是：
更新格式，以符合现行QS-9000文件要求；更清楚，更多的示例，使本手册用户使用方便；讨论测量不确定度的概念，增加在原手册编写中没有包括的部分或不存在的内容。
这一改进还包括测量系统寿命周期以及测量分析向与常见过程分析相同发展的概念。
通用公司动力传动系统内部测量过程的一部分：
策划、使用或改进手册，1993年4月28日印刷，包括在本次修订中。
目前重新编写的小组由通用汽车公司的MikeDown主持，该小组由戴姆勒克莱斯勒公司的DavidBenham、福特汽车公司的PeterCvetkovski、ASQ汽车部的代表GregGruska、FM公司的TrippMartin、SRS技术服务的SteveStahley。
来自Minitab的YanlingZuo、ASTM国际的NeilUllman和RockValley大学技术部的GordonSkattum同样做出了重要贡献。
AIAG为本手册的开发贡献了时间和设施。
最后，分别代表通用、福特及克莱斯勒汽车公司的MSA工作组成员一致同意本文件内容，他们的批准签名如下：
MichaelH．DownDavid．BenhamPeterCvetkovski
通用汽车公司 戴姆勒克莱斯勒公司 福特汽车公司
第一章
通用测量系统指南
第一章－ 第一节
引言、目的和术语
测量数据的使用比以前更频繁、更广泛。
例如，现在普
引言
遍依据测量数据来决定是否调整制造过程，把测量数据或由
它们计算出的一些统计量，与这一过程的统计控制限值相比
较，如果比较结果表明这一过程统计失控，那么要做某种调
整，否则，这一过程就允许运行而勿须高干呀。
测量数据另
一个用处是确定在两个或更多变量之间是否存在重要关系。
例如，可能怀疑注塑料件上的一个关键尺寸和注射材料的温
度有关。
这种可能的关系可以通过采用所谓回归分析的统计
方法来研究，即比较关键尺寸的测量值和注射材料的温度测
量值
探索象这类关系的研究，是戴明博士称为分析研究的事例。
通常，分析研究是增加对有关影响过程的各种原因的系统知识。
各种分析研究是测量数据和最重要应用之一，因为这些分析研究最终导致更好地理解各种过程。
应用以数据为基础的方法的收益，很大程度上决定于所用测量数据的质量。
如果测量数据质量低，则这种方法的收益很可能低。
类似地，测量数据质量高，这一方法的收益也很可能高。
为了确保应用测量数据所得到的收益大于获得它们所花的费用，就必须把注意力集中在数据的质量上。
测量数据的质量
测量数据质量由在稳定条件下运行的某一测量系统得到的多次测量结果的统计特性确定。
例如，假定用在稳定条件下运行的某测量系统，得到某一特性的多次测量数据。
如果这些测量数据与这一特性的材料值都很“接近”，那么可以说这些测量数据的质量“高”，类似地，如果一些或全部测量数据“远离”标准值，那么可以说这些数据的质量“低”。
表征数据质量最通用的统计特性是测量系统的偏倚和方差。
所谓偏倚的特性，是指数据相对基准（标准）值的位置，而所谓方差的特性，是指数据的分布。
低质量数据最通常的原因之一是数据变差太大。
一组测量变差大多是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的。
例如，测量某容器内流体的容积，使用的测量系统可能对它周围的环境温度敏感，在这种情况下，数据的变差可能由于其体积的变化或周围温度的变化，使得解释这些数据很困难，因此这一测量系统是不理想的。
目的
如果交互作用产生太大的变差，那么数据的质量可能会很低以至于数据没有用处。
例如，一个具有大量变差的测量系统，在分析制造过程中使用是不适合的，因为测量系统变差可能会掩盖制造过程的变差。
管理一个测量系统的许多工作是监视和控制变差。
这就是说，应着重研究掌握环境对测量系统的影响，以使测量系统产生可接受的数据。
术语
本手册的目的是为评定测量系统的质量提供指南。
尽管这些指南足以用于任何测量系统，但希望它们主要用于工业界的测量系统。
本手册不打算作为所有测量系统分析的汇编。
它主要关注的是对每个零件能重复读数的测量系统。
许多分析对于其它形式的测量系统也是很有用的，并且该手册的确包含了参考意见和建议。
对更复杂或不常见的情况在此没有讨论，建议咨询有统计能力的资源。
测量系统分析方法需要顾客批准，本手册没有覆盖。
不建立一套涉及通用统计特性和测量系统相关要素的术语，对测量系统分析的讨论会使用权人迷惑和误解。
本节提供了本手册中使用的这些术语。
在本手册使用以下术语：
●测量定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关
于特定性的关系。
这个定义由Ｃ．Eisenhart（1963）首
次提出。
赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为
测量值。
●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；包括通过/不通过装置。
●测量系统：
是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪
器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环
境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。
根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程，它
产生数值（数据）作为输出。
这样看待测量系统是有用
的，因为这可以使用权我们运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。
术语总结1
标准
●用于比较的可接受的基准
●用于接受的准则
●已知数值，在表明的不确定度界限内，作为真值被
接受
●基准值
一个标准应该是一个可操作的定义：
由供应商或顾客
应用时，在昨天、今天和明天都具有同样的含义，产生
同样的结果。
基本的设备
●分辨力、可读性、分辨率
√别名：
最小的读数的单位、测量分辨率、刻度
限度或探测度
√由设计决定的固有特性
√测量或仪器输出的最小刻度单位
√总是以测量单位报告
√1：
10经验法则
●有效分辨率
√对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的
灵敏性
√产生有用的测量输出信号的最小输入值
√总是以一个测量单位报告
●基准值
√人为规定的可接受值
√需要一个可操作的定义
√作为真值的替代
●真值
√物品的实际值
√未知的和不可知的
1见第一章第五节术语定义和讨论
位置变差
●准确度
√“接近”真值或可接受的基准值
√ASTM包括位置和宽度误差的影响
●偏倚
√测量的观测平均值和基准值之间的差异
√测量系统的系统误差分量
●稳定性
√偏倚随时间变化
√一个稳定的测量过程是关于位置的统计受控
√别名：
漂移
●线性
√整个正常操作范围的偏倚改变
√整个操作规程范围的多个并且独立的偏倚误
差的相互关系
√测量系统的系统误差分量
宽度变差
●精密度2
√重复读数彼此之间的“接近度”
√测量系统的随机误差分量
●重复性
√由一位评价人多次使用一种测量仪器，测量同
一零件的同一特性时获得的测量变差
√在固定和规定的测量条件下连续（短期）试验
变差
√通常指E．Ｖ．-设备变差
√仪器（量具）的能力或潜能
√系统内变差
2在ASTM文件中，没有测量系统的精密度这样的说法；也就是说，精密度不能用单一数值表述。
●再现性
√由不同的评价人使用同一个量具，测量一个零
件的一个特性时产生的测量平均值的变差。
√对于产品和过程条件，可能是评价人、环境（时
间）或方法的误差
√通常指A．Ｖ-评价人变差
√系统间（条件）变差
√ASTME456-96包括重复性、实验室、环境及
评价人影响
●GRR或量具R＆Ｒ
√量具重复性和再现性；测量系统重复性和再现
性合成的评估
√测量系统能力；依据使用的方法，可能包括或
不包括时间影响
●测量系统能力
√测量系统变差的长期评估（长期控制图法）
●灵敏度
√最小的输入产生可探测出的输出信号
√在测量特性变化时测量系统的响应
√由量具设计（分辨率）、固有质量（OEM）、使
用中的维修及仪器和标准的操作条件确定
√总是以一个测量单位报告
●一致性
√重复性随时间的变化程度
√一个一致的测量过程是考虑到宽度（变异性）
下的统计受控
●均一性
√整个正常操作范围重复性的变化程度
√重复性的一致
系统变差
测量系统变差可以具有如下特征：
●能力
√短期获取读数的变异性
●性能
√长期获取读数的变异性
√以总变差为基础
●不确定度
√关于测量值的数值估计范围，相信真值包括
在此范围内
测量系统必须稳定和一致
测量系统总变差的所有特性均假设系统是稳定和
一致的。
例如，变差分量可以包括第14页图2报示的各
项的合成。
国家标准和技术研究院（NIST）是美国的主要国
标准和溯源性家测量研究院（NMI），在美国商务部领导下提供服务。
NIST以前称为国家标准局（NBS），是美国计量学最高水
平的权力机构。
NIST的主要责任是提供测量服务和测量标
准，帮助美国工业进行可溯源的测量，最终帮助产品和服
务贸易。
NIST直接对许多类型的工业提供服务，但主要是
那些需要最高水平准确度的产品以及与之相配的生产过
程中进行精密测量的工业。
世界范围内大多数工业化国家都拥有自己的NMI和与
NIST相近的机构，他们为各自国家提供高水平的计量标准
国家测量研究院
或测量服务。
美国NIST与其他国家的NMI机构合作，以
确保在一个国家的测量与其它国家相同。
这通常是通过多
边认可协议（MRAs），在NMI之间进行国际实验室比对
完成的。
有一点应该注意，这些NMI的能力不同，并不是
所有类型的测量是在定期的基础上进行对比，所以存在着
差异。
这就是为什么需要了解哪国的测量是溯源的以及是
怎样溯源的是很重要的。
溯源性
在商品和服务贸易中溯
升级会员 