MSA数据分析方法和应用案例

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；是用来获得测量结果的整个过程。从这个定义中可以看出，测量过程实际上是一个制造数据的过程，获得正确的测量数据则是保证产品质量的第一步。如果不能科学地评价测量系统产生的数据的可靠性，就无法对测量系统的有效性进行控制，质量管理和控制就失去了最基本的前提。因此，在ISO/TS汽车行业质量体系标准中，测量系统分析（简称MSA）被列为该标准的五大工具之一。

测量系统分析（MSA）的目的是确定测量数据的可靠性，它实际上是一个对测量系统的监督检查程序，在一定程度上可以看作是一个检验产品控制计划满足程度的把关程序。即对已判定为合格的零件进行抽样检查，经过科学的统计理论分析，找出因测量系统因素导致不合格的因素，并加以整改，逐渐减少产生不合格产品因素的存在，从而达到控制产品质量的最终目的。

1基本MSA方法

测量系统分析，顾名思义针对的是整个测量系统的稳定性和准确性，它的核心是分析

测量系统的位置变差、宽度变差。在位置变差中包括测量系统的偏倚、稳定性和线性；在宽度变差中包括测量系统的重复性、再现性。测量系统的偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性就是人们通常所说的“五性”。因此，MSA可简单概括为：分析整个测量系统（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）在测量过程中存在哪些风险和误差的过程。MSA采用的数据分析方法有：独立样本法、图表法、极差法、方差分析法等。按照测量系统分析过程前后顺序，相关方法摘记如下。

1.1识别数据类型在进行测量系统分析前首先要识别测量数据的类型，了解了数据的类型才能使用合适的方法进行测量系统分析。一般数据类型有两种：计数型数据和计量型数据。计数型数据是指不能连续取值的，如砂眼数、裂纹处、疵点数等。计量型数据是可以连续取值的，如长度、尺寸、温度等。

1.2选定测量系统分析方法测量系统分析常用的方法有GageRR研究、专家再评估、检验一致性和专家循环研究。重点研究GageRR。GageRR方法主要用于计量型数据，评定标准是用GageRR值。一般GageRR值在小于10%以下可接受，GageRR值在10%-30%之间为灰色区域，也许可接受，GageRR值大于30%，测量系统需改进。同时还要看可区分数NDC，当NDC大于等于5时，通常认为测量系统可靠。用GageRR值作为评定标准时还要考虑零件的关键特性，对关健特性测量系统分析结果GageRR值大于15%时，我们就要考虑对这个测量系统进行改进。

1.3测量系统的重复性和再现性分析方法（简称%GRR%或RR）确定研究主要变差形态的对象/量具（如：游标卡尺、电子秤、硬度计、千分尺等）。工序量具、产品和质量特性；选择使用极差法，均值和极差法中的其中一种方法对检验、测量和试验设备进行分析；从代表整个工作范围的过程中随机抽取样品进行；测量系统分析的工作人员在进行检验、测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析时，必须先对被分析的检验、测量和试验设备进行零件评价人平均值和重复性极差分析，同时所分析的零件评价人平均值和重复性极差之结果必须均受控方可进行被检验、测量和试验设备测量系统的重复性和再现性分析工作；否则该检验、测量和试验设备的测量系统不能检查出零件间的变差且不能将其用于过程控制中。

1.4平均值和重复性极差分析1）选择2-3个操作员（至少2人）在全然不知情的状况下利用校准合格的量具对随机抽取的5-10个样品进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特性在盲测的情况下重复测量2-3次。2）操作员或进行%RR测量系统分析的工作人员将所测量的结果记录于“零件评价人平均值和重复性极差控制图”上。3）负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“零件评价人平均值和重复性极差控制图”上的数据和产品质量特性规格进行计算和分析，并将其分析的结果记录于“零件评价人平均值和重复性极差控制图”上。

1.5均值和极差法（X-R）1）选择2-3个操作员（至少2人）在全然不知情的状况下利用校准合格的量具对随机抽取的5-10个样品进行盲测，每个操作员对同一样品的同一特性重复测量2-3次。2）操作员或进行%RR测量系统分析的工作人员将所测量的结果记录于“量具重复性和再现性X-R分析数据表”上。3）负责组织此项测量系统分析研究的工作人员，依据“量具重复性和再现性X-R分析数据表”上的数据和产品质量特性/规格进行计算，并将其记录于“量具重性和再现性X-R分析报告”上。

1.6极差法（R）1）选取两位评价人和5个产品进行分析，每个评价人对每个产品进行盲测一次，并将测量结果记录于“量具极差法分析表”中（每个操作员应熟悉和了解使用量具的一般操作程序，避免应操作不一致而影响测量系统的可靠性），并评估不同操作员对量具使用的熟练程度；2）针对重要特性（尤其指有特殊特性符号的）测量所使用量具的精度应是被测量产品公差的1/10（即其最小刻度应能读到1/过程变差或规格公差较小者），以避免量具的分辩力不足，而一般特性测量所使用量具的精度应是被测量产品公差的1/5； 　　

3）负责组织此项%RR测量系统分析研究的工作人员，依据“量具极差法分析表”的数据和产品质量特性/规格进行计算，并将其计算结果记录于“量具极差法分析表”上；必要时，可将其作成X-R控制图。

4）%RR接受准则：a）、%RR10%，可接受；b）、10%≤%RR≤30%，依据量具的重要性、成本及维修费用等因素，决定是否可接受或不可接受；c）、%RR30%，不能接受，必须进行改进。

1.7线性分析法

在测量系统工作范围内选定5个产品，它们的测量值应覆盖量具工作范围；在计量室或工具间用全尺寸检验设备（精密量具）测量每个产品10次，并计算其平均值，然后将其确定为“基准值”，同时确定它们各自所取得的“基准值”是否覆盖了被检量具的工作范围；让一位经常使用该量具的操作员（评价人）对5个产品以盲测的方式按随机抽取顺序分别测量每个产品各10次（或更多次），并将其测量值记录于“量具线性分析报告”中，然后计算各产品的测量平均值，此值即为每个产品的“观察平均值”。

2MSA与计量的关系

MSA主要针在现场环境下，由现场控制人员按照《控制计划》要求的频次，对具体的零件使用正确的监视或者测试设备，按照《检验作业指导书》的方法进行有效的检测和监控（即人机料法环等环节），在每个时期，针对不同的目的，采用不同的MSA方法，研究分析每个环节产生的变差（即分离分离各个变差），最后消除或减小变差，使得我们生产的产品满足技术要求。MSA的数学理论基础为《概率与数理统计》。

计量主要是实现单位统一和量值准确可靠的测量，它以保证测量统一和准确为目的。测量环境有严格的控制要求。测量的变差分析的数学理论基础为《误差分析与数据处理》，也是根据《概率与数理统计》原理基础上建立起来的。本文主要指计量体系和管理，不涉及具体计量内部运作，只谈与测量系统的相互关系。

MSA