测量系统分析MSA
作者: 来源: 文字大小:[大][中][小]
测量系统分析
DMAIC方法是一套基于数据的过程绩效改进方法。数据本身的质量在很大程度上决定了项目的成败。数据是测量的结果，而测量是指“以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。”这“一整套作业”就是给具体事物（实体或系统）赋值的过程。这个过程的输入有人、机、料、法、环，这个过程的输出就是测量结果。这个由人、量具、测量方法和测量对象构成的过程的整体就是测量系统。
一、基本概念
测量系统分析，是指用统计学的方法来了解测量系统中的各个波动源，以及他们对测量结果的影响，最后给出本测量系统是否合符使用要求的明确判断。
测量系统必须具有良好的准确性和精确性。他们通常由偏倚和波动等统计指标来表征。
偏倚用来表示多次测量结果的平均值与被测质量特性基准值（真值）之差，其中基准值可通过更高级别的测量设备进行若干次测量取其平均值来确定。
波动是表示在相同的条件下进行多次重复测量结果分布的分散程度，常用测量结果的标准差σms或过程波动PV表示。这里的测量过程波动是指99%的测量结果所占区间的长度。通常测量结果服从正态分布N（，σ2），99%的测量结果所占区间的长度为5.15σ。
二、测量系统的分辨力
测量系统的分辨力是指测量系统识别并反映被测量最微小变化的能力。一般称测量结果的最小间距为测量系统的分辨力。
测量系统必须要有足够的分辨力。一般来说，测量系统的分辨力应达到（即在数值上不大于）过程总波动（6倍的过程标准差）的1/10，或容差（USL-LSL）的1/1。
或者，在经统计分析后由测量系统所得出的两个标准差而确定的可分辨的数据组数，平评价测量系统是否有足够的分辨力。数据组数=[σp/σms]×1.41, σp为测量对象波动的标准差，σms为测量系统波动的标准差。一般来说，数据组数大于等于5。
当测量系统的分辨力不足时，一般就考虑更换量具或选用更好的测量技术。
三、测量系统的偏倚、线性和稳定性
测量系统的偏倚，是指对同一测量对象进行多次测量的平均值与该测量对象的基准值或标准值之差。其中标准值可通过更高级别的测量设备进行若干次测量取其平均值来确定。通常，通过校准来确定是否存在偏倚。
测量系统的线性是指在其量程范围内，偏倚是基准值的线性函数。线性度，是过程总波动与该线性议程斜率的绝对值的乘积。他表明的是在过程总波动的范围内，测量值偏倚波动的范围。
稳定性通常是指某个系统的计量特性随时间保持恒定的能力。在研究测量系统的稳定性时，假定测量系统在一定的时间内各项统计性能（包括偏倚、总波动及测量误差的分布等）均保持恒定。他主要是用测量结果的统计稳定性来衡量的。
四、测量系统的重复性与再现性
讨论测量系统的重复性和再现性的目的是定量地给出测量系统波动大小，确认测量系统是否合格；当测量系统不合格时识别波动源并指出改进方向。
重复性指在尽可能相同的测量条件下，对同一测量对象进行多次重复测量所得结果的一致性。重复性常作为考察量具固有波动大小的度量。
再现性（复现性或重现性），是指在各种可能变化的测量条件下，同一被测对象的测量结果之间的一致性。改变的测量条件可以包括改变操作者、操作方法，改变测量中的夹具卡具，改编零件放置位置，改变测量地点、使用条件和在不同时间进行测量等。
总波动的分解（略）
测量系统能力的评价准则（略）
重复性和再现性分析（略）
五、破坏性试验的测量系统分析（略）
六、非连续数据的测量系统分析（略）
七、测量仪器的校准和检定
单独地或连同辅助设备一起用以进行测量的器具，称为测量仪器，又称为计量器具。对测量仪器的控制是保证测量数据准确可靠的基本环节。
量值的溯源是指通过一条对不确定度有明确规定的不间断的比较链，使测量结果或测量标准的值能够与规定的参考标准（通常是国家计量基准或国际计量基准）联系起来。这种特性使测量的准确性和一致性得到技术保证。实现量值溯源的最主要的技术手段是校准和检定。
测量仪器的校准是指在规定的条件下，为确定测量仪器所指示的量值或实物量具所代表的量值，与对应的由其测量标准所复现值之间关系的一组操作。校准的主要含义为：在规定的条件下，用参考测量标准给包括实物量具在内的测量仪器的特性赋值，并确定其示值误差；以及将测量仪器所指示或代表的量值，按照比较链或校准链，将其溯源到测量标准所复现的量值上。
校准的依据是校准规范或校准方法，对其通常应做统一规定，特殊情况下也可自行规定。校准的结果可记录在校准证书或校准报告中，也可用校准因数或校准曲线等形式表示。
测量仪器检定是指查明和确认测量仪器是否符合法定要求的程序，包括检查、加标记和（或）出具检定证书。根据检定的必要程度和我国对其依法管理的形式，检定分为强制检定和非强制检定。
强制检定是指由政府行政主管部门所属的法定计量检定机构或授权的计量检定机构，对某些测量仪器实行的定点定期检定。非强制检定是指由使用单位自己或委托具有社会公用计量标准或授权的计量检定机构，对强制检定以外的其他测量仪器依法进行的一种定期检定。其特点是使用单位自主管理、自由送检、自求溯源、自行确定检定周期。
强制检定和非强制检定均属法制检定，是我国对测量仪器依法管理的两种形式，都要受到法律的约束。不按规定进行周期检定的，要负法律责任。检定的依据是按照法定程序审批公布的计量检定规程。
在检定结果中，必须有合格与否的结论，并出具证书或加盖印记。从事检定工作的人员必须经考核合格，并持有有关计量行政部门颁发的检定员证。
测量仪器的计量特性是指影响测量结果的一些明显特征，其中包括测量范围、偏倚、重复性、稳定性、分辨力、鉴别[阈]和示值误差等。
测量仪器的操纵器件调到特定位置时可得到的示值范围，称为标称范围。标称范围的上限与下限之差的绝对值，称为量程。
测量范围（工作范围），是指测量仪器的误差处于规定的极限范围内的被测量的示值范围，就是在正常工作条件下，能够确保测量仪器规定准确度的被测量值的范围。
额定操作条件，是指测量仪器的正常工作条件，就是使测量仪器的规定计量特性处于给定极限内的使用条件。测量仪器的规定计量特性不受损也不降低，其后仍可以在额定条件下运行所能随的极端条件，称为极限条件。参考条件是指测量仪器在性能试验或进行检定、校准、对比时的使用条件，即标准工作条件。
示值就是由测量仪器所指示的被测量值。测量仪器的示值误差是测量仪器示值与对应的输入量的真值之差，他是测量仪器最主要的计量特性之一，反映了测量仪器准确度的大小。为确定测量仪器的示值误差，当接受高等级的测量标准对其进行检定或校准时，该测量仪器复现的量值即为（约定）真值，通常称为实际值、校准值或标准值。确定测量仪器示值误差的大小，是为了判定测量仪器是否合格，并获得其示值的修正值。
对给定的测量仪器，由规范、规程等所允许的误差极限值，称为测量仪器的最大允许误差，或测量仪器的允许误差限，简写为mpe。