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1、测量系统分析(MSA)测量系统人类的生活与工作离不开数据,在产品的统计质量管理中数据的使用极其频繁和相当广泛,所有统计质量管理的方法都是以数据为基础而建立起来的.如果数据失真或误差很大,都会导致分析失效、决策失败。因此，在应用统计分析方法时，应首先把注意力集中在数据的质量上，为此，必须对获得数据的测量系统进行考察。数据是通过测量获得的。测量：指以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。什么叫一整套作业呢？一整套作业给具体事物（实体或系统）赋值的过程。过程的输入有：人（合格的操作者）、机（量具和必要的设备和软件）、料（实体或系统）、法（操作程序）、环（必要的测量环境），过程的输出就是测量或测
2、量结果，或简称数据，又称测量系统。请看示意图。测量系统示意图赋值操作者设备软件被测事物操作程序测量环境数据（测量结果）表征数据质量的统计指标什么是高质量的数据呢？通常用来表征测量数据质量高低的统计指标是偏倚（bias）和变差（variation）偏倚表示多次测量结果的平均值与基准值之差，基准值可通过更高级别的测量设备进行多次测量取平均值来确定。基准值偏倚示意图偏倚什么叫变差?变差用来表示在相同的条件下进行多次重复测量结果的变异程度，常用测量结果的标准差或过程变差PV表示。这里的过程变差是指99%的测量结果所占区间的长度。请看示意图：PV=5.15σ99%0.0050.005偏倚与变差示意图测量
3、数据质量高既要求偏倚小,又要求变差小.若偏倚与变差中有一项或两项都大,都不能说测量数据质量高,请看示意图.偏倚小变差小偏倚大变差小偏倚小变差大偏倚大变差大实例一测量员对基准值为L=0.80mm的样品重复测量10次,所得测量值为:0.750.750.800.800.650.800.750.750.750.70其平均值与偏倚分别为:X=∑xi==0.75偏倚=X-L=0.75-0.80=-0.05这表明测量的平均值比基准值低了0.05mm.11010i=1107.5影响数据变差有两类因素(即波动的原因):偶然因素与异常因素.当测量系统仅受偶然因素影响时,测量数据的标准差可用极差R估计:σ=R/d2
4、=0.15/3.078=0.04873R=xmax-xmin=0.80-0.65=0.15过程变差PV=5.15σ=0.2509当测量系统既受偶然因素影响,又受异常因素影响时,其标准差可用测量数据的标准差估计:σ=0.04714(电脑计算标准偏差便可)过程变差PV=5.15σ=0.2428这表明如果重复测量,则将有99%的测量结果落在长为0.25的区间内.测量系统要有足够的分辨力测量系统的分辨力(discrimination)是指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力.如某量具能识别长度中0.01mm的变化,但不能识别长度中0.001mm的变化,对这种量具而言,4.361与4.362都
5、是4.36,这时,0.01就是量具的分辨力.每个测量系统都能有自己的分辨力,在分辨力范围内,该测量系统能识别零件之间的差别,但在分辨力范围之外,该测量系统将无能为力.没有一个测量系统能识别一切被测特性.测量系统的选用一个测量系统被选用,它一定具有足够的分辨力.“足够”指:(1)测量系统的波动比制造过程的波动小,最多为后者的1/10;(2)测量系统的波动小于公差限,最多为公差限的1/10.若波动大小用各自的标准差表示,σ表示测量系统的标准差,σ1表示制造过程的标准差,d表示公差限,则一个测量系统具有足够的分辨力是指:σ≤min(,)10σ110d举例说明如果测量系统没有足够的分辨力,就不能定量地
6、表示单个零件的特性值,也不能识别制造过程所发生的波动,这时,应放弃使用该测量系统,而改用更好的测量系统,使它具有足够的分辨力.但应注意的是,有时使用分辨力过高的测量系统意味着什么?.下面采用分辨力为0.001与0.01的测量系统分别做X-R控制图浪费分辨力为0.001的X-R控制图3SL=0.1143X=0.1092-3SL=0.10423SL=0.0.01855R=0.008773-3SL=0.000分辨力为0.01的X-R控制图3SL=0.1151X=0.1098-3SL=0.10463SL=0.01931R=0.009130-3SL=0.000图例说明从以上的图例不难看出,使用分辨力为0
7、.001的测量系统,其控制图能清楚的表示出来,显示了测量系统有足够的分辨力.而使用分辨力为0.01的测量系统,其控制图上的波动明显减小,由于四舍五入的结果,看上去过程好像失控了.特别是在0.01的控制图上,只有4个不同的极差值,这是分辨力不足的表现.测量系统 在规定的时间内 要保持统计稳定性这是一项基本要求.评价测量系统是否保持统计稳定性可用X-R控制图.因为测量系统可以看成一个制造(数据)的过程
