前言
MSA的目的就是通過對測量系統(tǒng)輸出變差的分析，判斷測量系統(tǒng)是不是可接受的，如果不可接受，進(jìn)而采取相應(yīng)的對策。世界上沒有絕對完美的測量系統(tǒng)，測量系統(tǒng)誤差可以減少，但不能絕對消除。我們把變差視為頭號大敵，變差小是一種美。
一、MSA基本概述
1、什么是測量系統(tǒng)分析MSA（Measure System Analyse)?
也許我們不能解釋得很清楚，但其實(shí)每個人在我們初中化學(xué)課上都已經(jīng)研實(shí)踐了：讀取試管中溶液量的時候，為確保讀取值的準(zhǔn)確度我們需要讓視線與頁面平直，這是一個簡單的測量系統(tǒng)分析的問題。
簡單地說測量系統(tǒng)分析就是“對測量系統(tǒng)所作的分析“。這么解釋恐怕很難被接受，所以，為了理解MSA的含義，我們可以把它分解成兩個部分，一個是“測量系統(tǒng)“，一個是“分析“。
2、為什么叫測量系統(tǒng)，而不是測量工具或測量儀器？
我們知道測量就是一個對被測特性賦值的過程，測量系統(tǒng)其實(shí)就是這個賦值過程涉及到的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員、環(huán)境等要素的集合。系統(tǒng)中各個要素對測量結(jié)果的影響可能是獨(dú)立的，也可能是相互影響的(交互作用)。
因此，影響測量結(jié)果的因素除了所使用的儀器外，還包括測量的標(biāo)準(zhǔn)、操作人員的使用方法、讀數(shù)誤差、夾具的松緊、環(huán)境溫度等綜合因素。(人、機(jī)、料、法、環(huán))使用的儀器是好的，并不意味著測量出的結(jié)果就是準(zhǔn)確的，所以稱為測量系統(tǒng)。是對影響測量結(jié)果的因素的綜合分析。
MSA要回答的問題是：我們測量出來的數(shù)據(jù)在多大程度上代表了真實(shí)的數(shù)據(jù)?盡管我們永遠(yuǎn)不能確保測量出絕對準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，但如果采集的數(shù)據(jù)偏差過大，那么這些數(shù)據(jù)就沒有分析意義，可見MSA是非常關(guān)鍵的。
3、為什么要做MSA？
MSA的目的就是通過對測量系統(tǒng)輸出變差的分析，判斷測量系統(tǒng)是不是可接受的，如果不可接受，進(jìn)而采取相應(yīng)的對策。需要注意的是，世界上沒有絕對完美的測量系統(tǒng)，因此測量系統(tǒng)誤差可以減少但不能絕對消除。
在質(zhì)量領(lǐng)域我們把變差視為頭號大敵，認(rèn)為變差小是一種美。
4、量具經(jīng)過校驗(yàn)是合格的，是否可以不用做MSA分析？
現(xiàn)在要用一把千分尺測量槽的直徑。千分尺長期測量這一款產(chǎn)品，兩個接觸面上因?yàn)槟p出現(xiàn)了一個和產(chǎn)品直徑相對應(yīng)的圓弧(如紅線所示)。校驗(yàn)時測量標(biāo)準(zhǔn)塊用的接觸面的最高點(diǎn)，因此校驗(yàn)是合格的。但如果拿來測量產(chǎn)品，就會因?yàn)閳A弧而有一定的誤差。
5、MSA分析的前提
A、選擇合適的量具：必須保證量具有足夠的分辯率力，最少滿足1/10原則。分辯力太低不能探測出過程中的變差。
B、測量系統(tǒng)是穩(wěn)定而且受控制的，即不能包括特殊變差在內(nèi)。如有特殊變差則不能用于控制。
6、哪些情況下需做MSA分析？
•購買的新量具;
•根據(jù)顧客要求或過程要求;
•持續(xù)改進(jìn)的過程中，測量數(shù)據(jù)之前;
•按PPAP的要求，所有CP中提到的量具都需要進(jìn)行分析。對于用同一個量具測量多個尺寸的情況，則選擇KPC尺寸或公差最小的尺寸進(jìn)行分析。
二、MSA的方法論
MSA方法的分類 • 計量型分析（極差法、均值極差法等） • 計數(shù)型分析（交叉法） • 破壞型分析（嵌套法）
MSA涉及多種方法，每一種都跟統(tǒng)計有關(guān)。對大多數(shù)人來說，這些方法往往難以被記住。為了便于理解記憶，我們先對“變差” 進(jìn)行“剝洋蔥”，即進(jìn)行解構(gòu)，看看哪些指標(biāo)可用于表征測量系統(tǒng)的測量變差。
弄清楚了這些指標(biāo)，MSA方法論也就清晰可見了。
解構(gòu)第一層：
測量觀察到的總變差(Observed Variation)
=零件間變差(Unit-to-unit variation)+ 測量系統(tǒng)誤差(Measurement system Error)
其中零件間變差是指不同零件間客觀存在的真實(shí)差異，由零件本身決定;測量系統(tǒng)誤差就是我們MSA的對象，即由測量系統(tǒng)能力決定的測量偏差。
解構(gòu)第二層：
測量系統(tǒng)誤差(Measurement system Error)
=精確度(precision) + 準(zhǔn)確度(Accuracy)
精確度研究的是測量變差的波動范圍，沒有考慮與真值的差異;準(zhǔn)確度研究的是測量變差離真值(或參考值)的差異。
解構(gòu)第三層：
1)精確度(precision)=重復(fù)性Repeatability + 再現(xiàn)性Reproducibility
2)準(zhǔn)確度(Accuracy)=偏倚Bias+穩(wěn)定性Stability+線性Linearity
OK，MSA的研究變差的指標(biāo)其實(shí)就是上面等號右邊的這5個，所以MSA方法論包括了：
① 重復(fù)性研究 Repeatability Study
同一個人，用同樣的設(shè)備/方法/設(shè)置，在相同的環(huán)境，測量同一個產(chǎn)品多次所觀察到的變差;主要研究設(shè)備導(dǎo)致的誤差。
理解舉例：你去金店買黃金飾品的時候，同一個營業(yè)員對你看上的金飾用相同的量具3次稱重，你發(fā)現(xiàn)3次測量結(jié)果波動很大，這就是重復(fù)性不好。
② 再現(xiàn)性研究 Reproducibility study
不同的人，用同樣的設(shè)備/方法/設(shè)置，在相同的環(huán)境，測量同一個產(chǎn)品所觀察到的變差;主要研究人導(dǎo)致的誤差。
理解舉例：接上面的例子，這時另外一個營業(yè)員過來用同樣的工具、方法對同樣的金飾稱3次，發(fā)現(xiàn)和第一個人測量的平均值比，此人的測量平均值差異也很大，那么就是說的再現(xiàn)性的問題。
③ 偏倚研究 Bias Study
觀測到的均值和基準(zhǔn)值(參考值)之間的差異。
理解舉例：金飾的真值假設(shè)為50g,而今天你測量10次得到平均值為45g, 那么5g的差異就是偏差。
④ 穩(wěn)定性研究 Stability Study
在不同時間區(qū)間測量時得到的偏倚大小的情況，好的穩(wěn)定性意味著什么時候測量偏倚都差不多。
理解舉例：接著上面偏倚的例子，一個月后，用同樣的量具測那個真值50g的飾品10次，得到平均值40g, 比一個月前少了10g，這說明穩(wěn)定性很不好啊。
⑤ 線性研究 Linearity Study
如測量結(jié)果隨量程的變化始終保持很小的Bias，那么測量系統(tǒng)的Linearity就好。
理解舉例：還是上面那個量具，第一次測量真值50g的金飾偏差假比為0.5g, 第二次測量真值200g金飾得到的偏差為5g.也就是說隨著量程變大，變差也越來越大，這個系統(tǒng)的線性非常糟糕。
3
如何做MSA？
測量系統(tǒng)分析前的準(zhǔn)備
1、策劃所使用的方法。
2、確定評估者人數(shù)、抽樣數(shù)量和重復(fù)讀數(shù)的次數(shù)，具體情況需綜合考慮：
a、尺寸的關(guān)鍵性
b、零件的形態(tài)
c、顧客的要求。
3、評價者應(yīng)該從正常操作這些儀器的人當(dāng)中抽取;
4、樣件的選擇非常關(guān)鍵;
5、儀器需有足夠的分辯力,即1/10原則;
6、MSA中所有分析方法都是假設(shè)單個讀數(shù)之間具有獨(dú)立性，因此：
a、所有數(shù)據(jù)必須進(jìn)行盲測;
b、數(shù)據(jù)的讀取和記錄需保留最小刻度值;
c、研究過程中需有人監(jiān)督和管理。
一、偏倚
1、準(zhǔn)備樣件;
2、由評價者按正常方法測量10次以上;
3、計算(利用Minitab)。
二、穩(wěn)定性
1、準(zhǔn)備樣件;
2、按一定時間間隔，定期測量樣件并記錄;
3、將數(shù)據(jù)畫在SPC控制圖上并進(jìn)行判定。
三、線性
1、準(zhǔn)備樣件(g≥5.并包括量具的整個工作范圍);
2、管理者對每個樣件進(jìn)行測量并給出參考值;
3、由操作者測量每個樣件10次以上;
4、輸入數(shù)據(jù)并計算(利用Minitab)。
四、GRR分析
A、定義
(1)重復(fù)性(EV):由同一個評價人，使用同一測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的變差;
(2)再現(xiàn)性(AV):由不同的評價人，使用同一測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的變差;
*重復(fù)性和再現(xiàn)性合稱R&R或GRR;
B、哪些情況下適合進(jìn)行GRR分析?(1、計量型數(shù)據(jù) 2、可反復(fù)測量)
C、方法(三三十原則)：
取10個樣本，由三個人員對10個零件分別測量3次，并分別記錄。根據(jù)記錄的結(jié)果計算GRR和NDC系數(shù)，并畫出均值和極差圖。
注意事項(xiàng)：
• 零件應(yīng)分別進(jìn)行盲測;
• 10個零件分別編號，保證測量結(jié)果一一對應(yīng)。
D、取樣原則：
選取的樣本應(yīng)該代表整個過程變差(注意不是產(chǎn)品公差)，因此有大約一半或更多的均值需落在控制線之外。出現(xiàn)這種圖形，測量系統(tǒng)就能夠充分探測出零件—零件之間的變差并且測量系統(tǒng)能夠提供對過程分析和過程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限則測量系統(tǒng)缺乏足夠的分辨率或樣本不能代表期望的過程變差。
現(xiàn)有一個產(chǎn)品，外徑公差是￠2+0.02/-0.02.需對測量此尺寸的量具做MSA分析
步驟如下：
•首先需選擇合適的量具，分辯率應(yīng)至少為1/10
•選擇一些和此生產(chǎn)過程相關(guān)的人員，如作業(yè)員或QC;
•選擇10件代表性的樣本;
•將零件分別編號并盲測后分別記錄;
•將測量結(jié)果記錄到表格中(見下頁)
判定指標(biāo)：
R&R等于系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)外部方差的總和
• R&R<10%，說明測量系統(tǒng)是可以接受的;
•10%< R&R<30%，說明測量系統(tǒng)可能可以接受，但是需要進(jìn)行改進(jìn);
• R&R>30%，說明測量系統(tǒng)是不能被接受的。
定義：NDC就是覆蓋預(yù)期的產(chǎn)品變差所用不重疊的97%置信區(qū)間的數(shù)量
NDC=1.41(PV/GRR)
NDC必須≥5.
NDC需取整數(shù)位
注：只要GRR小于10%，NDC一定會大于5.但這兩個指標(biāo)不是判定MSA是否合格的唯一標(biāo)準(zhǔn).
極差圖：用于確定過程是否受控，是否有特殊變差存在
均值圖：可以直觀地體現(xiàn)出所選樣本是否代表足夠的過程變差
結(jié)果判定：由檢測出的數(shù)據(jù)算出了三個檢驗(yàn)員之間、檢驗(yàn)員和標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性。
判定標(biāo)準(zhǔn)1.Kappa值
Kappa值是針對評價人之間一致性的測量值，只考慮他們一致與否，不考慮一致的程度。Kappa是評價測量系統(tǒng)好壞的重要指標(biāo)，要求如下：
Kappa>0.75.表示一致性好，可以接受;
Kappa<0.4.表示一致性差，不能接受;
0.4
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