導(dǎo)語：測(cè)量系統(tǒng)分析理論與方法研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA，MeasurementSystemAnalysis）是一種關(guān)于檢驗(yàn)的分析工具，是ISO/TS16949汽車行業(yè)質(zhì)量管理體系中的五大工具之一。測(cè)量系統(tǒng)分析源于國外，但現(xiàn)在已經(jīng)越來越被國內(nèi)制造型企業(yè)所重視，因?yàn)樗且环N比較系統(tǒng)，比較全面的客觀數(shù)據(jù)分析工具，是質(zhì)量管理的重要手段之一。

關(guān)鍵詞：測(cè)量系統(tǒng)分析，質(zhì)量管理，計(jì)數(shù)型，計(jì)量型

1、引言

近年來，產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為企業(yè)核心競(jìng)爭力之一。質(zhì)量源于數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源于測(cè)量，所以合格率、不良率等反映產(chǎn)品質(zhì)量存在問題的數(shù)據(jù)的真實(shí)性至關(guān)重要，而且數(shù)據(jù)和測(cè)量貫穿在整個(gè)生產(chǎn)過程中，不管是在進(jìn)貨質(zhì)量控制中、過程質(zhì)量控制中、還是在質(zhì)量改進(jìn)過程中都離不開數(shù)據(jù)支持和分析。測(cè)量系統(tǒng)分析是一種數(shù)據(jù)分析工具，通過有目的、有規(guī)律的系統(tǒng)的采集大量數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性、置信度、概率學(xué)分析研究，測(cè)算出此系統(tǒng)偏差的水平，及可能產(chǎn)生的原因（系統(tǒng)的、隨機(jī)的），綜合判定測(cè)量系統(tǒng)的狀態(tài)，評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的能力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析是否需要采取措施減小或消除誤差，從而保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和穩(wěn)定性。

2、測(cè)量系統(tǒng)分析的理論與方法

2.1、測(cè)量系統(tǒng)分析的相關(guān)概念。測(cè)量被定義為“對(duì)某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值），以表示它們對(duì)于特定特性之間的關(guān)系”。測(cè)量過程被定義為這個(gè)對(duì)某具體事物賦予數(shù)字（或數(shù)值）的過程。測(cè)量值被定義為通過測(cè)量過程所得到的數(shù)值。測(cè)量設(shè)備是指用來獲得測(cè)量值的設(shè)備，一般是指在企業(yè)中的檢測(cè)儀器或設(shè)備。測(cè)量系統(tǒng)是指在測(cè)量過程中，為了得到測(cè)量結(jié)果，所使用的操作者、設(shè)備、軟件、環(huán)境等因素的集合，包括所有測(cè)量過程中的影響因素。測(cè)量系統(tǒng)分析是指通過統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差或標(biāo)準(zhǔn)差等計(jì)算，通過數(shù)據(jù)波動(dòng)情況來分析整個(gè)測(cè)量過程中存在的問題，找到誤差來源并進(jìn)行消除，從而保證所得到的測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)量系統(tǒng)分析實(shí)際上是分析測(cè)量系統(tǒng)所帶入的變異相對(duì)于工序過程總變異的大小。其有五大特性，偏倚、線性和穩(wěn)定性屬于位置變差；重復(fù)性和再現(xiàn)性屬于寬度變差。通過測(cè)量過程能得到準(zhǔn)確數(shù)值的測(cè)量系統(tǒng)稱為計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)；通過測(cè)量過程不能得到準(zhǔn)確數(shù)值，只能定性的得到合格或不合格判定的測(cè)量系統(tǒng)稱為計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)。偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性的分析方法屬于計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)；假設(shè)檢驗(yàn)分析法（KAPPA）屬于計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用過程中，根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)量系統(tǒng)的特性特點(diǎn)及應(yīng)用情況，需選用不同的分析方法來進(jìn)行判定。2.2、測(cè)量系統(tǒng)分析的特性。從理論上來說，測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試出來的數(shù)據(jù)應(yīng)該是0偏差、0偏倚、錯(cuò)誤概率為0的統(tǒng)計(jì)特性，是絕對(duì)準(zhǔn)確和穩(wěn)定的數(shù)值。但是在現(xiàn)實(shí)中，由于各類影響因素的影響，根本做不到0變差。識(shí)別變差源的工具有因果圖等。變差源各式各樣，例如：產(chǎn)品清潔度、人員態(tài)度、溫濕度、檢驗(yàn)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)等。每一個(gè)變差對(duì)測(cè)量系統(tǒng)都會(huì)產(chǎn)生影響，且影響唯一。在實(shí)際應(yīng)用中，如果測(cè)量系統(tǒng)是在受控的條件下，大多數(shù)測(cè)量過程的變差都應(yīng)該呈現(xiàn)為正態(tài)分布，或是說是接近正態(tài)分布。如果測(cè)量系統(tǒng)是在不受控的條件下，則不適合用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法對(duì)其進(jìn)行研究和分析，會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)學(xué)方法是以正態(tài)分布為前提假設(shè)的。對(duì)不同變差源的影響應(yīng)經(jīng)過短期和長期的分析：短期分析是指短時(shí)間內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)隨機(jī)誤差。由偏倚、線性、重復(fù)性和再現(xiàn)性所得的誤差所合成。長期分析指在一定時(shí)間內(nèi)測(cè)量系統(tǒng)隨機(jī)誤差。由穩(wěn)定性所得的誤差所組成。測(cè)量系統(tǒng)變差的特性是指過程在受控條件下，標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布曲線主要包括兩種變差因素：位置變差和寬度變差。位置偏差一般用偏倚、線性和穩(wěn)定性來表示；寬度變差一般用重復(fù)性和再現(xiàn)性來表現(xiàn)。再加上分辨力，就形成通常所說的測(cè)量系統(tǒng)能力的“六性”。2.2.1、分辨力。分辨力是指一個(gè)測(cè)量設(shè)備能夠檢測(cè)并顯示相對(duì)于參考值的變化量。也被稱為解析度。通常是指測(cè)量設(shè)備上的最小刻度值。測(cè)量設(shè)備的分辨力一般要至少等于被測(cè)物體的值的十分之一。例如要測(cè)量一個(gè)盒子的長度大概是10cm，就必須找一把最小刻度在1mm的尺子去進(jìn)行測(cè)量，才能保證基本的精度，如果找一把最小刻度在1cm的尺子去進(jìn)行測(cè)量，精度就會(huì)很差，測(cè)量偏差就會(huì)增大。如果找一把最小刻度在1um的尺子去進(jìn)行測(cè)量，精度會(huì)很高，但可能會(huì)精度過剩，造成浪費(fèi)。2.2.2、偏倚。偏倚是指對(duì)于同一產(chǎn)品上的同一特性的多次測(cè)量平均值與真值（參考值）的差異。偏倚也可以被稱為是“準(zhǔn)確度”。偏倚是測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。偏倚和變差經(jīng)常被用來形容一組數(shù)據(jù)的好壞，偏倚小和變差小的數(shù)據(jù)是高質(zhì)量數(shù)據(jù)；偏倚大和變差大的數(shù)據(jù)是低質(zhì)量數(shù)據(jù)。由于各因素的影響，測(cè)量系統(tǒng)不可能為0偏倚，所以對(duì)于每個(gè)測(cè)量系統(tǒng)來說，或多或少都會(huì)存在偏倚。2.2.3、穩(wěn)定性。穩(wěn)定性是指偏倚隨時(shí)間的變化程度，在一定的監(jiān)控時(shí)間范圍內(nèi)，用同一個(gè)操作人員用同一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備對(duì)同一個(gè)樣品的同一特性進(jìn)行多次測(cè)量所獲得的總變差。如圖1所示。穩(wěn)定性反映出測(cè)量系統(tǒng)的過程受控，印象因素中只有普通原因沒有特殊原因，只有受控條件下對(duì)其進(jìn)行研究才有意義。2.2.4、線性。線性可以被理解為對(duì)于不同量程的偏倚的變化。理想狀態(tài)下，量程大和量程小對(duì)偏倚不造成影響，但是由于量具的做工問題、老化問題、人員操作問題等，在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，量程大和量程小的部分都會(huì)產(chǎn)生偏倚，這個(gè)偏倚我們可以用校準(zhǔn)的方法進(jìn)行有效地修正。如圖2所示。2.2.5、重復(fù)性。重復(fù)性是指一個(gè)操作人員用同一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備對(duì)同一個(gè)樣品的同一特性進(jìn)行多次測(cè)量而得到的測(cè)量變差，是設(shè)備本身的固有變差，也可以被理解為是一種普遍原因的變差，就是指在其他條件（測(cè)量人員、測(cè)量設(shè)備、測(cè)量環(huán)境、測(cè)量方法等）都被限定住的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部的變差。圖3表示了測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性。2.2.6、再現(xiàn)性。再現(xiàn)性是指不同的操作人員使用同一臺(tái)檢測(cè)設(shè)備對(duì)同一個(gè)樣品的同一特性進(jìn)行多次測(cè)量而得到的測(cè)量變差，手動(dòng)檢測(cè)設(shè)備受不同操作者的操作手法的影響比較大，但不代表自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備不存在此類影響，環(huán)境的微小變化、產(chǎn)品的擺放位置等都會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響，而且在再現(xiàn)性的計(jì)算中還會(huì)包括重復(fù)性。2.2.7、GRR或量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性（GageR&R）GRR指的是重復(fù)性和再現(xiàn)性的聯(lián)合估算值。2.3、測(cè)量系統(tǒng)分析的方。法2.3.1、計(jì)量型測(cè)試系統(tǒng)的分析方法。計(jì)量型測(cè)試系統(tǒng)主要針對(duì)的是能測(cè)量出具體數(shù)值的測(cè)量系統(tǒng)，分析方法主要有：極差法、均值‐極差法和方差分析法。極差法最為簡單，用于快速判定系統(tǒng)是否有變差，但無法分辨出變差來源。均值‐極差法在極差法的方法上更進(jìn)一步，能體現(xiàn)出重復(fù)性和再現(xiàn)性，但對(duì)兩者的關(guān)系不進(jìn)行評(píng)價(jià)；方差分析法是統(tǒng)計(jì)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)方法，計(jì)算比較復(fù)雜，估算值比較準(zhǔn)確，能體現(xiàn)出各因素之間的交互作用等。在實(shí)際應(yīng)用的過程中，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況選擇適用的分析方法來進(jìn)行分析。2.3.2、計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)的分析方法。計(jì)數(shù)型測(cè)量系統(tǒng)分析方法是一種針對(duì)只能進(jìn)行合格與否判定的，無法測(cè)量出具體數(shù)值的測(cè)量方式而進(jìn)行的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，常用的分析方法有假設(shè)實(shí)驗(yàn)分析‐交叉表法。由于其沒有計(jì)量型測(cè)量系統(tǒng)準(zhǔn)確，故能選用計(jì)量型方法的，還是需要選用計(jì)量型分析方法。

3、結(jié)論

測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）是一種對(duì)大量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的手段。是一種數(shù)據(jù)分析工具，通過有目的、有規(guī)律的系統(tǒng)的采集大量數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可靠性、置信度、概率學(xué)分析研究，測(cè)算出此系統(tǒng)偏差的水平，及可能產(chǎn)生的原因（系統(tǒng)的、隨機(jī)的），綜合判定測(cè)量系統(tǒng)的狀態(tài)，評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的能力，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，分析是否需要采取措施減小或消除誤差，從而保證數(shù)據(jù)的真實(shí)性和穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]葉衛(wèi)民、趙德勇、劉沃野、高翠娟，測(cè)量系統(tǒng)分析方法評(píng)述及應(yīng)用[J]，統(tǒng)計(jì)與決策，2013.1，83-85.

[2]MeasurementSystemsAnalysis(MSA)WorkGroup.MeasurementSystemAnalysis（Version3.0）[M].AIAG，2002.

[3]馬林，六西格瑪管理，北京：中國人民大學(xué)出版社，2004.

[4]馬逢時(shí)，六西格瑪管理統(tǒng)計(jì)指南—MINITAB使用指導(dǎo)，北京：中國人民大學(xué)出版社，2007.

作者:孫晨光 呂瑩 李諾 張晉會(huì) 劉琦 單位:天津中環(huán)領(lǐng)先材料技術(shù)有限公司