测量系统分析(MSA)方法

测量系统分析(MSA)方法**** 1.目的
对测量系统变差进行分析评估，以确定测量系统是否满足规定的要求，确保测量数据的质量。
2.范围
适用于本公司用以证实产品符合规定要求的所有测量系统分析管理。
3.职责
3.1质管部负责测量系统分析的归口管理;
3.2公司计量室负责每年对公司在用测量系统进行一次全面的分析;
3.3各分公司(分厂)质检科负责新产品开发时测量系统分析的具体实施。
4.术语解释
4.1测量系统(Measurement system)：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备以及操作人员的集合，用来获得测量结果的整个过程。
4.2偏倚(Bias):指测量结果的观测平均值与基准值的差值。
4.3稳定性(Stability):指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平均值总变差,即偏倚随时间的增量。
4.4重复性：重复性（Repeatability）是指由同一位检验员,采用同一量具,多次测量同一产品的同一质量特性时获得的测量值的变差。
4.5再现性: 再现性(Reproductivity) 是指由不同检验员用同一量具，多次测量同一产品的同一质量特性时获得的测量平均值的变差。
4.6分辨率（Resolution）:测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。
4.7可视分辨率（Apparent Resolution）:测量仪器的最小增量的大小,如卡尺的可视分辨率为0.02mm。
4.8有效分辨率（Effective Resolution）:考虑整个测量系统变差时的数据等级大小。用测量系统变差的置信区间长度将制造过程变差（6δ）（或公差）划分的等级数量来表示。关于
有效分辨率，在99%置信水平时其标准估计值为1.41PV/GR&R。
4.9分辨力(Discrimination):对于单个读数系统,它是可视和有效分辨率中较差的。
4.10盲测:指在实际测量环境中,检验员事先不知正在对该测量系统进行分析，也不知道所测为那一只产品的条件下,获得的测量结果。
4.11计量型与计数型测量系统:测量系统测量结果可用具体的连续的数值来表述,这样的测量系统称之为计量型测量系统; 测量系统测量结果用定性的数据来表述,如用通过或不能通过塞规的方式来描述一只圆棒直径尺寸,这样的测量系统称之为计数型测量系统。计量型测量系统和计数型测量系统的分析将用到不同的方法。
5.工作程序：
5.1测量系统分析时机：在下述三种情况下必须进行测量系统分析。
5.1.1
新产品开发时;
5.1.2检验员发生变更或新购量具或经维修过的量具投入使用前;
5.1.3
定期做,公司规定每年进行一次全面的测量系统分析,分析范围覆盖所有合格在用的不同型号规格的量具,分析内容覆盖测量系统五性。
5.2测量系统分析条件
5.2.1测量作业必须标准化;
5.2.2检验员必须是经培训合格人员;
5.2.3测量仪器必须是检定合格状态;
5.2.4质量特性测量值可重复。
5.3计量型测量系统分析
5.3.1
稳定性分析
5.3.1.1选取一个样本并确定其相对于可追溯标准的基准值，如果不能得到，则选择一个落在使用的量程中程数的产品，并指定它作为标准样本进行稳定性分析。
5.3.1.2定期（天，周，月）测量基准样品3-5次，决定样本容量和频率时考虑的因素有：校准周期、使用频率、修理次数和使用环境等。读数应在不同时间读取以代表测量系统实际使用的情况。
5.3.1.3将测量值描绘在《量具稳定性分析报告》记录的XBAR-R控制图上。
5.3.1.4计算控制界限,并参照Q/HC31006A—2002《SPC（统计过程控制）应用方法》控制图判读规则对不稳定或失控作出判断，如有不稳或异常现象应进行原因分析，并采取相应措施（如对量具进行校准或维修）。
5.3.1.5测量系统稳定性分析记录于《量具稳定性分析报告》中。
5.3.2偏倚分析(独立样本法)
5.3.2.1获取一个样本并确定其相对于可追溯标准的基准值, 如果不能得到，则选择一个落在使用的量程中程数的产品，并对其用精密的量具(通常精度为被分析量具的4~10倍)测量10次计算平均值,此值作为“基准值”。
5.3.2.2由一位检验员,以常规方式对样品测量10次,并计算10次读数的平均值, 此值即为“观测平均值”。
5.3.2.3计算偏倚
偏倚=观测平均值--基准值 制造过程变差=6δ
偏倚%=偏倚/制造过程变差×100%
制造过程变差可从以前的过程控制图得出，或从同时进行的过程能力研究得出，如无法求得时,可用规格公差代替。
5.3.2.4偏倚接受准则:
a、
对测量重要特性的测量系统偏倚%10%时可接受；
b、对测量一般特性的测量系统10%≤偏倚%≤30%时可接受；
c、
偏倚%>30%,拒绝接受。
5.3.2.5偏倚分析记录于《量具偏倚分析报告》
5.3.3线性分析
5.3.3.1选择5个产品,它们的测量值要覆盖量具的工作量程。
5.3.3.2用精密量具测量每个产品以确定它们各自的“基准值”并确认其尺寸覆盖了被分析量具的工作量程。
5.3.3.3由被分析量具的操作员盲测每个产品12次,并计算测量平均值和偏倚。
5.3.3.4绘图：以基准值为X轴,偏倚为Y轴作散布图。
5.3.3.5使用以下公式求最佳拟合这些点的回归直线和直线的相关系数R。
y=b+ax
式中：x为基准值
y为偏倚

b为截距
a为斜率
a=/

b=(ΣYi-aΣXi)/n
R2=2/｛×｝
线性=
斜率 ×（制造过程变差）=
Q/HC31007A—2002线性%= ×100%


5.3.3.6线性判读准则
5.3.3.6.1线性程度判读
a、
R2=1,完全相关,点散布在一条直线上;
b、R2=0,完全不相关,X与Y的变化完全不存在任何依存关系;
c、
0<R2<1,不完全相关;
5.3.3.6.2线性接受准则
a、对测量重要特性的测量系统,线性%≤5%时可接受；
b、对测量一般特性的测量系统,线性%≤10%时可接受；
c、
线性%>10%,拒绝接受。
5.3.3.7线性分析记录于《量具线性分析报告》。
5.3.4重复性和再现性分析(R &R)
确定研究对象、工序、量具、产品和质量特性后可采用下列方法进行分析。
5.3.4.1极差(R)法
5.3.4.1.1选取两位检验员A、B和5个产品,每个检验员对每个产品盲测一次,将测量结果记入《量具极差法分析表》表格中。
5.3.4.1.2计算产品测量的极差R,测量极差R为检验员A和B测量结果差的绝对值。
5.3.4.1.3计算产品测量的平均极差R=∑Ri/5。
5.3.4.1.4计算量具的双性(重复性和再现性的合成,简称双性),即测量过程变差：
GR&R=5.15R/d2
式中：GR&R表示量具（Gage）重复性和再现性的合成，5.15表示99%的置信区间，即2个检验员用同一量具测量同一产品的同一特性的测量结果99%落在GR&R区间内，d2可从《测量系统分析用d2值表》中查出。
5.3.4.1.5计算双性占制造过程变差的百分数
% GR&R= (GR&R/过程变差)
×100%。
5.3.4.1.6% GR&R接受准则:
a、% GR&R<10%可接受；
b、10%≤% GR&R≤30%，依据质量特性的重要性及量具的重要性、成本及维修费用，决定是否接受；
c、% GR&R>30%，不能接受。
5.3.4.2均值极差法(X&R法)
5.3.4.2.1确定二至三名检验员,标以A、B、C，检验员选取需注意代表性,如生产部门检验员与质检部门检验员的相互搭配、白班与夜班检验员的相互搭配等。
5.3.4.2.2抽取同一种型号产品样本5至10件，标上编号，抽取产品时最好保证产品质量特性测量值覆盖该特性值整个公差范围,另注意检验人员应无法看到产品编号，以保证盲测。
5.3.4.2.3每一检验员对同一产品的同一特性重复测量2~3次,将测量结果记录在QR/HC20423-012A《量具重复性和再现性数据表》中。
5.3.4.2.4根据《量具重复性和再现性数据表》中的数据作《量具重复性和再现性X-R控制图》,并判读，判读规则如下：
a)、极差图判读参照《SPC（统计过程控制）应用方法》控制图判读规则；
b)、均值图：在控制限内的点代表测量误差，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产品之间差异，测量系统有效分辨率足够，该测量系统可以提供过程控制、过程能力分析有用的数据，当一半以下落在控制限外，则测量系统不足以检查出产品之间差异，不能用于过程控制及过程能力分析。
5.3.4.2.5负责组织测量系统分析的人员,依照《量具重复性和再现性数据表》和质量特性规格,按标准规定的格式出具QR/HC20423-013A《量具重复性和再现性报告》。
5.3.4.2.6结果分析
重复性与再现性比较分析
A、
如果重复性(EV)比再现性(AV)大，原因可能是：
——量具需要维修；
——应重新设计量具使其更精密；
——应改进量具的夹紧或定位装置；
——产品变差太大。
B、
如果再现性(AV)大于重复性(EV)，则可能存在以下原因：
——需要对检验员进行如何使用量具和读数的培训；
——量具表盘上的刻度值不清楚；
——可能需要某种形式的夹具来帮助检验员更为一致地使用量具。
5.3.4.2.7%R&R接受准则
%EV、%AV、%R&R三个误差都<10%——测量系统可接受;
%EV、%AV、%R&R三个误差在10%到30%之间——测量系统可能被接受，依据量具的重要性、量具成本以及修理费用而定。
%EV、%AV、%R&R三个误差有一个超过30%——测量系统不能接受,需要改进，应努力找到问题所在并纠正。
5.3.5计数型测量系统分析（小样法）
5.3.5.1任取同一型号的产品20件(应包括有合格及不合格的产品)并予以编号,编号不可让检验员知道,也不可让他们知道正在做测量系统分析,以保证盲测。
5.3.5.2选择两位检验员分为A、B。
5.3.5.3由这两位检验员测量所有产品两次，并将测量结果记录于QR/HC20423-014A《计数型量具检验记录表》，合乎规格界线的零件则填入“YES”，反之则填入“NO”。
5.3.5.4结果判读
A、若测量结果（每只产品四个数据）相同，则测量系统被接受。
B、若测量结果不一致，则此测量系统须被改进或再评价。
C、若测量系统不能被改进，则不能被接受，应寻求替代的测量系统。
5.3.5.5计数型测量系统只能指出产品是好是坏，不能指出产品好坏程度。
5.3.6测量系统分析方法适用性的确定
5.3.6.1新产品开发时, 测量系统采用线性、重复性、再现性、偏倚分析方法,由分公司(分厂)质检科进行分析；
5.3.6.2考虑量具随时间变化的程度,做稳定性分析,由公司计量室进行分析;
5.3.6.3每年一次的测量系统五性分析,由公司计量室进行。
6.相关文件
6.1检验、测量和试验设备的控制程序
6.2质量记录的控制程序

1. 记录

本办法产生记录按《质量记录的控制程序》进行整理、保存、归档。
记录为：
《量具稳定性分析报告》
《量具偏倚分析报告》
《量具线性分析报告》
《量具重复性和再现性极差法分析记录表》
《量具的重复性和再现性数据记录表》
《量具重复性和再现性X-R控制图》
《量具的重复性和再现性报告》
《计数型量具检验记录表》
8.附件 :《控制图的常数和公式表》