测量系统分析
内部资料 严禁翻印 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 (c)1990(c)1995(c)2002版权 由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司所有 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 (c)1990(c)1995(c)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协会（ASQ）及汽车工业行动集团（AIAG）主持下，由戴姆 勒克莱斯勒、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，负责第三版的工作组成员是David Benham（戴姆勒克莱斯勒）、Michael Down（通用）、Peter Cvetkovski（福特），以及Gregory Gruska（第三代公司）、Tripp Martin（FM公司）、以及Steve Stahley（SRS技术服务）。 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 已纳入第二版和第三版。由克莱斯勒、福特和通用汽车公司批准并承认的本手册是QS- 9000的补充参考文件。 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。 MSA工作组衷心感谢：戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁Tom Sidlik、福特汽车公司Carlos Mazzorin，以及通用汽车公司Bo Andersson的指导和承诺；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Hank Gryn（戴姆勒克莱斯勒）、Russ Hopkins（福特）、Joe Bransky（通用），Jackie Parkhurst（通用（作为代表与ASQ及美国试验与材料协会（国际ASTM）的联系。编写这 本手册以满足汽车工业界的特殊需要。 戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司于2002后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）。 2002年3月 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（MS A）工作组编写，负责第二版的工作组成员是Ray Daugherty（克莱斯勒）、Victor Lowe，Jr.(福特)、Michael H.Down主席（通用），以及Gregory Gruska（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Thomas T．Stallkamp、福特汽车公司Norman F．Ehlers，以及通用汽车公司Harold R．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Russell Jacobｓ（克莱斯勒）、Stephen Walsh（福特）、Dan Reid（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）， |三 | | |偏倚，线性，控制图 | | |基本计数型 |信号探测，假设试验分析 |四 | |不可重复 |控制图 |三、四 | |（例如，破坏试验 | | | |） | | | |复杂计量型 |极差，均值和极差，ANOVA，偏倚，线性， |三、四 | | |控制图 | | |多重系统，量具 |控制图，方差分析（ANOVA），回归分析 |三、四 | |或试验台 | | | |连续过程 |控制图 |三 | |其他情况 |替代法 |五 | |其它 |White Papers可在 | | | |http：//www.,aiag.org/publications/qua| | | |lity/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。 目 录 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A 165 方差分析概念 165 附录B 170 GRR对能力指数Cp的影响 170 公式 170 分析 170 图形分析 170 附录C 173 d2*表 173 附录D 174 量具R（重复性）的研究 174 附录E 175 使用误差修正术语替代PV计算 175 附录F 176 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 控制原理和驱动兴趣点 15 偏倚研究数据 75 偏倚研究 – 偏倚研究的分析 76 偏倚研究- 偏听偏信倚的稳定性研究分析 78 线性研究数据 81 线性研究- 中间结果 92 量具研究（极差法） 85 方差（ANOVA）表 106 方差分析%变差和贡献 106 ANOVA法和均值极差法的比较 107 ANOVA法报告 107 计数型研究数据表 111 测量系统示例 127 基于测量系统形式的方法 128 合并标准偏差分析数据表 160 方差分量的估算 165 5.15σ分布 166 方差分析(ANOVA) 167 ANOVA结果列表(零件a&b) 168 观测和实际Cp的对比 172 插图目录 序号 题目 页码 长度测量溯源链的示例 8 测量系统变异性 – 因果图 14 不同标准之间的关系 40 分辨力 41 过程分布的分组数量(ndc)对控制和分析活动的影响 42 过程控制图 44 测量过程变差的特性 45 偏倚和重复性的关系 56 稳定性的控制图分析 72 偏倚研究 – 偏倚研究直方图 75 线性研究 – 作图分析 82 量具重复性和再现性数据收集表 88 均值图 – “层叠的” 89 均值图 – “不层叠 的” 90 极差图 – “层叠的” 91 极差图 – “不层叠的” 91 零件链图 92 散点图 92 振荡图 93 误差图 94 归一化直方图 95 均值- 基准值图 96 比较图 96 完整的GR&R数据收集表 99 GR&R报告 100 交互作用 105 残留图 105 过程举例 110 灰色区域与测量系统有联系 110 具有Pp=Ppk=1.33的过程 116 绘制在正态概率纸上的计数型量具性能曲线 124 计数型量具性能曲线 125 (33 a & b)测量评价控制图 144&145 (34 a & b)评价测量过程的控制图法的计算 146&147 无误差的量具性能曲线 151 量具性能曲线 – 示例 152 绘制在正态概率纸上的量具性能曲线 153 (38a, b & c)合成标准偏差研究图形分析...
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