1           目的

1.1          本程序规定了测量系统分析的方法和接受准则。通过了解变差的来源，判断计量器具是否符合规定的要求，以确保检测结果的有效性；

1.2          评价生产环境中的测量系统的统计特性：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性；

1.3          获得测量系统与环境交互作用时，该系统有关测量变差量和类型的信息。

2           适用范围：

适用于产品控制计划中所设计的测量系统。

3           定义

3.1          量具：任何可用来获得测量结果的装置；包括用来测量合格/不合格的装置；

3.2     测量系统：用来对被测量特性附值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。

3.3     测量系统分析（MSA）：是指通过分析被测特性赋值的操作程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，来获得测量结果的整个过程。所用的量具测量系统对每个零件能重复读数或能判断合格/不合格，但不包括非工业界的测量系统；

3.4     偏倚：测量结果的观测平均值与基准值的差值；

3.5     基准值：又称为可接受的基准值或标准值，是充当测量值的一个一致认可的基准，一个基准值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；

3.6     重复性：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；

3.7     再现性：由不同评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件特性时测量平均值的变差；

3.8     稳定性：也称“漂移”，是测量系统某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差；

3.9     线性：在量具预期的工作量程内，偏倚值的差值。

3.10  量具R&R：测量系统重复性和再现性的综合变差的估计值。

3.11  参考值：被认可并同意基于参考或基准值作为一被测量物的数值比较，它可能是：一个理论值或基于科学原理而建立的数值；基于一些国家或国际组织的一个指定值；基于在一科学或工程组织主持的合作研究实验工作下，一致确定的数值；或者用于一特定用途，利用一可接受的参考方法所获得一致同意的可接受数值。与某一特定量化定义并被接受的一致的数值，按照惯例有时被接受用于某已知的目的。

4           职责

4.1          质检部:负责建立MSA分析计划,并组织技术、生产等测量系统涉及人员实施测量系统分析。

4.2          生产部：参与到质检部所组织的测量系统分析研究工作中，确定所有的产品测试人员满足MSA分析要求。

5           程序

5.1          测量系统分析（MSA）

5.1.1     本程序中介绍的测量系统分析（MSA）是指通过分析被测特性赋值的操作程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合，来获得测量结果的整个过程。所用的量具测量系统对每个零件能重复读数或能判断合格/不合格，但不包括非工业界的测量系统。

5.1.2     MSA主要是测量系统中的误差，这些误差包括：量具的偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性。由于在量具的周期检定过程中对其偏倚、线性和稳定性都由检定部门作了保证，因此，这里不做讨论，主要对重复性和再现性作分析和评价。

5.1.3     MSA的量具分类和分析方法：根据量具特性不同，可将量具分为计量型和计数型量具，对计量型量具进行测量系统分析时采用均值和极差法分析（&R分析法），对计数型量具采用假设试验分析法（具体方法见6.4.3.2）。

5.2          MSA的范围

5.2.1     在产品工序控制计划中所标注的计量器具必须做MSA。

5.2.2     如果顾客有特殊要求，且在图纸中标有特殊特性的符号，对该参数测量的量具要求做MSA。

5.2.3     若图纸中没标明，但在工艺中标出是关键特性值，测量的量具要做MSA。

5.3          MSA的管理

5.3.1     由测量系统分析员根据质量控制计划中所列的量具制订《年度测量系统分析计划》；

5.3.2     由测量系统分析员到现场指定零件评价人测量零件，并记录数据。

5.3.3     分析员根据原始数据计算R&R值，并做出评价，形成报告，递交质量部门主管批准生效。对不合格的量具应分析查找原因，或更换新的量具。

5.4          MSA过程

5.4.1     MSA的前期准备

5.4.1.1    选择评价人：评价人一般选择加工零件的操作工人或检验员，并由评价人对产品进行测量，选择的人数一般为2～3人。

5.4.1.2    确定取样零件：取样零件一般选择10个，且必须从生产过程中选取，并能够代表整个过程（或工作范围）。样本选择的时机可以为一个样本/天或者一个样本/小时。

5.4.1.3    仪器的分辨率：仪器的分辨率应是变差的1/10，在同等精度下为1/3～1/6的公差范围。

5.4.2     MSA数据的收集

5.4.2.1    由测量系统分析员事先选择好进行测量分析的项目、评价人、确定取样零件。并事先对零件进行编号。

5.4.2.2    测量的过程

5.4.2.2.1   对于计量型MSA，由三位评价人使用同一种测量方法，对指定的零件做2～3次测量。测量系统分析员记录下测得的数据，并将数据填入《计量型测量系统分析报告》；

5.4.2.2.2   对于计数型MSA，由三位评价人使用同一种测量方法，对指定的零件各做2~3次评价，测量系统分析员将判断的结果填入《计数型测量系统分析报告》；可接受的在方表格填 “1”，不可接受的在表格填“0”。

5.4.2.2.3   评价人事先应在不知道零件编号的情况下测量零件，在读数中应估计到可得到的最接近的数字，并且在测试过程中要细心，认真。

5.4.3     MSA数据的分析、处理

5.4.3.1    均值和极差法

5.4.3.1.1   对每位评价人的测量平均值（a、b、c）和极差的平均值（a、b、c）分别进行计算。每个零件均值也进行计算。接下来计算评价人平均值极差DIFF，评价人极差平均值，和零件平均值的极差。

5.4.3.1.2   对评价人极差控制上限UCLR和下限LCLR的分别按下列公式计算：             UCLR = ×D4*             LCLR = ×D3* 

5.4.3.1.3   对评价人均值控制上限UCLX和下限LCLX，并按下列公式计算：                UCLX =            LCLX =                                *对D4、D3、A2的数值可以查下表（ 控制图常数）

5.4.3.1.4   按《计量型测量系统分析报告》提供的计算公式，计算出EV、AV、R&R、PV、TV、ndc的值，并根据接受准则做出合格性判断，填入《计量型测量系统分析报告》；

5.4.3.1.5   在《计量型测量系统分析报告》中作图，分别在零件评价人平均值图、重复性极差控制图中划出控制线，按要求作图；

5.4.3.2    假设试验分析法

5.4.3.2.1   计算期望的数量，按下列公式计算：

A0B0=

5.4.3.2.2   计算kappa值，按下列公式计算：kappa =                               Po：对角线单元中观测值的总和     Pe：对角线单元中期望值的总和                                     有效性=                                             错误率=                                                错误警报率=

5.4.3.2.3   测量系统分析员将根据接受准则做出合格性判断，填入《计数型测量系统分析报告》

5.5          MSA接受准则

5.5.1     计量型MSA接受准则

5.5.1.1    量具重复性和再现性（R&R）的可接受性准则是：

5.5.1.1.1   低于10%的误差——测量系统良好，可以接受；

5.5.1.1.2   10至30%的误差——根据应用的重要性，量具成本，维修的费用等，可以是可接受的，并且应对测量系统进行分析；

5.5.1.1.3   大于30%的误差——测量系统不可接受。需分析各种问题加以改进，或更换新的量具。

5.5.1.1.4   另外，区别分类数ndc要能≥5

5.5.1.2    “计量型器具测量系统分析评价图”中，对“零件评价人平均值图”中的数据点50%应落在控制线外，才能说明零件变差远远大于测量系统变差；对“重复性极差控制图”中的数据点应全部在控制线之中。

5.5.1.3    重复性（R1）和再现性（R2）比较分析

5.5.1.3.1   若R1＞R2，原因可能是：                                                           仪器需要维护；                                                               量具应重新设计来提高刚度；                                                           夹具和检验点需要改进；                                                                    存在过大的零件内变差。

5.5.1.3.2   若R1＜R2，原因可能是：                                                                   量具的刻度不清楚；                                                                      评价人需要更好地培训如何使用量具和读数；                                                   需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性。                                                  根据得出的R&R结果，要具体分析不符合原因，并制订相应纠正措施或更换新的量具。

5.5.2     计数型假设试验分析法接受准则 ：Kappa值大于0.75则表示有很好的一致性(最大的Kappa=1) ；Kappa值小于0.40则表示一致性不好。

5.5.3     根据得出的结果，要具体分析不符合原因，并制订相应纠正措施。如果不能改进该量具，则应更换量具并重新加以评定。

6           流程图

6.1          无

7           表格和附件

7.1          《MSA分析计划》

7.2          《计量型测量系统分析报告（GR&R）》

7.3          《计数型测量系统分析报告（KAPPA）》

 

第二篇：MSA程序

名称        测量系统分析程序（MSA）        分类编号         
1.        目的介绍测量系统质量评定的方法，确定测量系统的适用性、经济性，以确保本公司测量数据的有效性，为产品放行和过程控制提供依据。2.        范围使用于本公司控制计划所提及的测量系统。3. 职责拟订MSA分析计划，并进行MSA分析，各岗位检验员协助进行测量。4. 定义4.1R&R:即量具“重复性和再现性”的缩写。4.2重复性：由一个评价人,采用一种测量的仪器,多次测量同一零件的同一特性时获得的测量量变差。4.3再现性：由不同评价人,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。4.4偏倚:是测量结果的观察平均值与基准值的差值。4.5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单一特性时获得的测量值总变差。4.6 线性：是在量具预期的工作范围内,偏倚值的差值。5. 程序5.1概述5.1.1  对测量数据最有影响的是测量系统的变差。其主要因素有：量具的偏倚／重复性／再现性／稳定性／线性等。这些都起因于量具的磨损、劣化、操作程序、操作环境、操作员等。5.1.2  评价测量数据的信赖性时,上述5.1.1要因中,重复性和再现性对数据特别重要的影响,本指导书将予以重点介绍,对其余特性作一般介绍。5.2量具的重复性和再现性5.2.1 计量型测量系统评价方法――均值和极差法（使用表单为MSA手册上：量具重复性和再现性数据表）。5.2.1.1数据的收集         A）随机采取包含十个零件的一个样本,且样本中零件的规格及公差要求相同。         B）指定评价人A、B、C三名（要求熟悉或从事此类工作者）按1至10给零件编号，使评价人不能看到这些数字。         C）所使用量具的读取精度，为公差的1／10，使用前应校准过。   D）让评价人A以随机的顺序测量10个零件并让另一个观测人将结果记录在第一行对应列内，让评价人B和C测量10个零件且互相不看对方数据，然后将结果分别填入第6行和第11行对应列内。         E）使用不同的随机测量顺序重复D步骤操作过程，把数据填入第2.7和12行的对应列内,如需3次      重复上述操作,将结果记录在第3、8、13行。
名称        测量系统分析程序（MSA）        分类编号         
          F）将评价人A对各个零件测量所得的最大值减去最小值的结果记入“极差”栏，再求Ra，同步骤计算B、C评价人的数据。          G）将A评价人对所测量数据合计后求其平均值记入“平均值”栏，再求Xa，同步骤计算B、C评价人数据。          H）将各评价人对各个零件的实测值合计后求其平均记入“Xp”栏，再求X，将此栏中MaxXp减去MinX为其范围Rp。          I）将Ra、Rb、Rc值及评价人数填入17行并算出R。          J）将xa、xb、xc中的最大值填入MaxX，最小值填入MinX：MaxX-MinX为Xdiff。          K）求UCLR，但测量次数为2时，D4＝3.27,测量次数为3时,D4=2.58,求LCLR,测量次数不超过7时,D3=0. UCLR＝R×4        UCLR＝R×D3          L）UCLR、LCLR是单个R的极限，超过极限的值要作圆圈符号，查明原因并纠正，同一评价人采用最初的仪器重复这些读数或剔除这些值，再计算R、Xdiff及RP。          M）将R、Xdiff、RP记入于“量值重复性和再现性报告”（表单5）各栏内，代入公式，如5.2.1.3节,计算出结果。5.2.1.2绘制控制图:根据表单4和表单3,在进行R&R分析前应先绘制x(均值)和R(极差)控制图以判定测量系统的稳定性和分辨力。         判定准则如下：           A）R控制图1）如果所有的极差都落在控制限值内，则测量的程序稳定。2）如果某些极差落在上、下限外，则表示某些操作在使用量具时，稳定性差，应进下一步研究造成R控制图失控的原因。B）X控制图1）如果一半或更多的平均值落在极限之外，则该测量系统足以检查出过程变差。2）如果一半以下落在控制极限外，则测量系统不足以检查出过程差。C） 当发现测量系统有不稳定或分辨力不足的情形时，应先研究其原因并消除后才进行下一步的分析。    5.2.1.3计算R&R值(使用表单5:量具的重复性和再现性报告)       A）重复性(EV)计算公式EV=[R]×[K1],[K1]为常数，当试验数2次时K1为[4.45],3次时为[3.05]           B）再现性(AV)              计算公式AV=√[(XdiffXK2)2-(EV2/nr)] 。n表示零件数，r表示测量次数。K2为常数，评价人数

名称        测量系统分析程序（MSA）        分类编号         
   为2名时K2为[3.65],3名时K2为[2.70]。      C）重复性和再现性（R&R）    计算公式=√[(EV2)+(AV2)]。      D）零件间变差（PV）         计算公式PV＝Rp×K3。K3系数，当零件数为10时，K3为[1.62]。E）过程总变差[TV]         TV= √(R&R2+RV2)F）重复性对过程总变差的百分比         %EV=100[AV÷TV]G）再现性对过程总变差的百分比             ％AV＝100[R&R÷TV]           H）重复性和再现性对过程总变差的百分比             ％R&R=100[R&R÷TV]          I）零件间变差对过程总变差的百分比             %PV=100[PV÷TV]          J）所有计算都基于预期5.15(99%的面积在正态分布曲线之下),根号内之值为负时,AV值为0。5.2.1.4判定量具的重复生性和再现性的判定基准如下:%R & R        判定
10%以下        合格
10%∽30%        不充分,但合格
30%以下        不合格
5.2.2计数型测量系统评价方法---小样法(使用表单9),小样法实施步骤如下:5.2.2.1指定评价人A、B二名。      5.2.2.2选择20个样本并编号,这些样本中有一些稍微高于和低于两个规定的限值。      5.2.2.3两名评价人以一种可避免操作者习惯性偏差的方式,对20个样本测量两次.      5.2.2.4将测量结果记录于计数型量具研究小样法的表格中。  5.2.2.5判定           计数型量具研究的判定原则如下:          合格――各个零件测量四次的结果都一致。

名称        测量系统分析程序（MSA）        分类编号         
不合格――各个零件测量四次的结果不一致。5.3稳定性的评价方法:    5.3.1可通过使用表单7控制图来确定统计稳定性,其画法请参阅《统计技术管理程序》。    5.3.2实施步骤:5.3.2.1选一个样本并确定其基准值。5.3.2.2定期(天、周)测量样品3至5次。样本容量和频率应基于对测量系统的了解。5.3.2.3在X&R控制图中标绘数据。5.3.2.4计算测量结果的标准偏差,与测量过程偏差相比较,确定测量系统的稳定性是否适于应用。            5.3.3判定基准:        所有控制点都在控制界限内就表示稳定性良好。5.4偏倚和线性的评价方法(使用表单6和表单1)5.4.1实施步骤:5.4.1.1决定特性的规格:使用样本,参考下表(特性Y,公差y)。        双边规格Y±y        单边规格只有USL        单边规格只有LSL
特性规格        Y±y        M±（USL－M）        M±（M－LSL）
上公差限（USL）        Y+y        USL        2M－LSL
下公差限（LSL）        Y－y        2M－USL        LSL
公差        2y        2（USL－M）        2（M－LSL）
备注：M为平均值。5.4.1.2选择5个样本,由于过程变差,这些零件的测量值要覆盖量具工作范围；  5.4.1.3用全尺寸检验设备测量了每个零件,以便确定其基准值和确认包含了被检量具的工作范围；       5.4.1.4自日常使用者挑选1人,用该量具测量每个零件12次,并将结果记入偏倚和线性数据表；5.4.1.5计算每个样本平均值和偏倚平均值:        ――零件偏倚平均值是通过从零件基准值中减去零件平均值计算出来的；  5.4.1.6将偏倚和基准值之间的交点标绘在线性图中；使用以下方程计算最佳拟合这些点的回归直线和直线的拟合优度(R2)：1）y=a+bx式中:x=基准值    y=偏倚平均值     a=斜率                 2）    a  =Sxy -(Sx ∑yn ) Sx2 -  （∑x）2n  3)      b= å yn -a×(å xn )                           

名称        测量系统分析程序（MSA）        分类编号         
                  拟合度=R2= （ åxy－åx∑yn ）2 {∑x2 — （∑x）2n }×{ åy2－（∑y）2n }                        线性=斜率×过程变差                 ％线性＝100[线性/过程变差]%偏倚=100[偏倚/过程变差]5.4.2判定基准:  偏倚/线性            判        定        纠正措施
5%以下        合格        正常使用
5%－10％        不充分但合格        改善
大于10％        不合格        检定及修理
5.5实施频率5.5.1新产品开发时；5.5.2测量结果有疑议时；5.5.3上述情形外,测量重要特性的量具每年实施一次,其余量具每三年至少实施一次。6. 相关文件及表格 参见    手册及其中的相关表格