什么是MSA？

MSA也叫測(cè)量系統(tǒng)分析，全稱(chēng)是Measurement Systems Analysis。

數(shù)據(jù)是通過(guò)測(cè)量獲得的，對(duì)測(cè)量定義是：測(cè)量是賦值給具體事物以表示他們之間關(guān)于特殊特性的關(guān)系。這個(gè)定義由C.Eisenhart首次給出。賦值過(guò)程定義為測(cè)量過(guò)程，而賦予的值定義為測(cè)量值。測(cè)量系統(tǒng)分析(MSA)的定義：通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析的手段，對(duì)構(gòu)成測(cè)量系統(tǒng)的各個(gè)影響因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)變差分析和研究以得到測(cè)量系統(tǒng)是否準(zhǔn)確可靠的結(jié)論。

為了理解MSA的含義，我們可以把它分解成兩個(gè)部分，一個(gè)是“測(cè)量系統(tǒng)”，一個(gè)是“分析”。

什么是測(cè)量系統(tǒng)？

我們知道測(cè)量就是一個(gè)對(duì)被測(cè)特性賦值的過(guò)程，測(cè)量系統(tǒng)其實(shí)就是這個(gè)賦值過(guò)程涉及到的儀器或量具、標(biāo)準(zhǔn)、操作、方法、夾具、軟件、人員環(huán)境等要素的集合。系統(tǒng)中各個(gè)要素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響可能是獨(dú)立的，也可能是相互影響的。

什么是“分析”？

測(cè)量系統(tǒng)分析的根本對(duì)象不是零件，而是測(cè)量系統(tǒng)輸出的變差。“分析”代表了一系列的分析方法。

MSA的目的是什么？

MSA的目的就是通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)輸出變差的分析，判斷測(cè)量系統(tǒng)是不是可接受的，如果不可接受，進(jìn)而采取相應(yīng)的對(duì)策。需要注意的是，世界上沒(méi)有絕對(duì)完美的測(cè)量系統(tǒng)，因此測(cè)量系統(tǒng)誤差可以減少但不能絕對(duì)消除。在質(zhì)量領(lǐng)域我們把變差視為頭號(hào)大敵，認(rèn)為變差小是一種美。然而在自然界，變差就是多樣性，本身就是一種美。

MSA的方法論是什么？

MSA涉及多種方法，每一種都跟統(tǒng)計(jì)有關(guān)。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，這些方法往往難以被記住，包括我自己。為了便于理解記憶，我們先對(duì)“變差”進(jìn)行剝絲抽繭，即進(jìn)行結(jié)構(gòu)，看看那些指標(biāo)可以用于表征測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量變差。

第一層：

測(cè)量觀察到的總變差=零件間變差+測(cè)量系統(tǒng)誤差，其中零件間變差是指不同零件間客觀存在的真實(shí)差異，由零件本身決定;測(cè)量系統(tǒng)誤差就是我們MSA的對(duì)象，即由測(cè)量系統(tǒng)能力決定的測(cè)量偏差。

第二層：

測(cè)量系統(tǒng)誤差=精確度+準(zhǔn)確度，精確度研究的是測(cè)量變差的波動(dòng)范圍，沒(méi)有考慮與真值的差異;準(zhǔn)確度研究的是測(cè)量變差離真值(或參考值)的差異。

第三層：

A、精確度=重復(fù)性+再現(xiàn)性;B、準(zhǔn)確度=偏倚+穩(wěn)定性+線性。

MSA的研究變差的指標(biāo)其實(shí)就是上面等號(hào)右邊的5個(gè)，所以MSA方法論包括了：

重復(fù)性研究：

同一個(gè)人，用同樣的設(shè)備/方法/設(shè)置，在相同的環(huán)境，測(cè)量同一個(gè)產(chǎn)品多次所觀察到的變差;主要研究設(shè)備導(dǎo)致的誤差。理解舉例：你去買(mǎi)黃金飾品的時(shí)候，同一個(gè)營(yíng)業(yè)員對(duì)你看上的金飾用相同的量具3次稱(chēng)重，你發(fā)現(xiàn)3次測(cè)量結(jié)果波動(dòng)很大，這就是重復(fù)性不好。

再現(xiàn)性研究：

不同的人，用同樣的設(shè)備/方法/設(shè)置，在相同的環(huán)境，測(cè)量同一個(gè)產(chǎn)品所觀察到的變差;主要研究人導(dǎo)致的誤差。理解舉例：接上面的例子，這時(shí)另外一個(gè)營(yíng)業(yè)員過(guò)來(lái)用同樣的工具、方法對(duì)同樣的金飾稱(chēng)3次，發(fā)現(xiàn)和第一個(gè)人測(cè)量的平均值比，此人的測(cè)量平均值差異也很大，那么就是說(shuō)的再現(xiàn)性的問(wèn)題。

偏倚研究：

觀測(cè)到的均值和基準(zhǔn)值(參考值)之間的差異。理解舉例：金飾的真值假設(shè)為50g，而今天你測(cè)量10次得到平均值為45g，那么5g的差異就是偏差。

穩(wěn)定性研究：

在不同時(shí)間區(qū)間測(cè)量時(shí)得到的偏倚大小的情況，好的穩(wěn)定性意味著什么時(shí)候測(cè)量偏倚都差不多。理解舉例：接上面例子，一個(gè)月后，用同樣的量具測(cè)那個(gè)真值50g的飾品10次，得到平均值40g，比一個(gè)月前少了10g，這說(shuō)明穩(wěn)定性很不好。

線性研究：

如測(cè)量結(jié)果隨量程的變化始終保持很小的偏倚，那么測(cè)量系統(tǒng)的線性就很好。理解舉例：上面那個(gè)量具，第一次測(cè)量真值50g的金飾偏倚假比為0.5g，第二次測(cè)量真值200金飾得到偏差為5g，也就是說(shuō)隨著量程變大，變差也越來(lái)越大，這個(gè)系統(tǒng)的線性非常糟糕。

什么是SPC？

統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(簡(jiǎn)稱(chēng)SPC)是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程控制工具。它對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，根據(jù)反饋信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過(guò)程維持在僅受隨機(jī)性因素影響的受控狀態(tài)，以達(dá)到控制質(zhì)量的目的。

它認(rèn)為，當(dāng)過(guò)程僅受隨機(jī)因素影響時(shí)，過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)受控狀態(tài));當(dāng)過(guò)程中存在系統(tǒng)因素的影響時(shí)，過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)(簡(jiǎn)稱(chēng)失控狀態(tài))。由于過(guò)程波動(dòng)具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，當(dāng)過(guò)程受控時(shí)，過(guò)程特性一般服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布;而失控時(shí)，過(guò)程分布將發(fā)生改變。

SPC正是利用過(guò)程波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析控制。因而，它強(qiáng)調(diào)過(guò)程在受控和有能力的狀態(tài)下運(yùn)行，從而使產(chǎn)品和服務(wù)穩(wěn)定地滿(mǎn)足顧客的要求。

實(shí)施SPC的過(guò)程一般分為兩大步驟：

步驟一：

用SPC工具對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析，如繪制分析用控制圖等;根據(jù)分析結(jié)果采取必要措施：可能需要消除過(guò)程中的系統(tǒng)性因素，也可能需要管理層的介入來(lái)減小過(guò)程的隨機(jī)波動(dòng)以滿(mǎn)足過(guò)程能力的需求。

步驟二：

用控制圖對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

控制圖是SPC中最重要的工具。

目前在實(shí)際中大量運(yùn)用的是基于Shewhart原理的傳統(tǒng)控制圖，但控制圖不僅限于此。近年來(lái)又逐步發(fā)展了一些先進(jìn)的控制工具，如對(duì)小波動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控的EWMA和CUSUM控制圖，對(duì)小批量多品種生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的比例控制圖和目標(biāo)控制圖;對(duì)多重質(zhì)量特性進(jìn)行控制的控制圖。

MSA和SPC之間的關(guān)系？

對(duì)于計(jì)量值而言,需要使用有效的測(cè)量工具來(lái)取得需要控制特性的具體數(shù)值，SPC圖對(duì)MSA有很高的要求。通常, 要求GR&R不大于10%。而在進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析之前，要事先確認(rèn)測(cè)量?jī)x器的分辨率達(dá)到1：10法則，所以先MSA，后SPC是必要的行事準(zhǔn)則，如果MSA分析結(jié)果顯示測(cè)量系統(tǒng)的分辨識(shí)率本身不合格，那么收集的數(shù)據(jù)制成SPC控制圖就不能有效的識(shí)別過(guò)程的變差。而很多企業(yè)而言,因?yàn)榇它c(diǎn)導(dǎo)致做出來(lái)的SPC控圖沒(méi)辦法有效的應(yīng)用，甚至造成不必要的錯(cuò)誤管控。

MSA手冊(cè)提出，把測(cè)量過(guò)程當(dāng)做是一個(gè)制造數(shù)據(jù)的過(guò)程，要評(píng)估數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量，可以拿測(cè)量過(guò)程做試驗(yàn)研究，評(píng)估測(cè)量過(guò)程中測(cè)量誤差是否足夠小。所以，通常在進(jìn)行SPC分析之前，需要先考慮MSA。

MSA和SPC區(qū)別：

1、MSA是SPC的基礎(chǔ)和根據(jù)，只有MSA可依賴(lài)了，SPC工作才能意義。

2、MSA使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和圖表的方法對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析，以評(píng)估測(cè)量系統(tǒng)的分辨率和誤差對(duì)于被測(cè)量的參數(shù)來(lái)說(shuō)是否臺(tái)適，并確定測(cè)量系統(tǒng)誤差的主要成分。而SPC用來(lái)確定過(guò)程的統(tǒng)計(jì)控制界限,判斷過(guò)程是否失控和過(guò)程是否有能力，為過(guò)程提供一個(gè)早期報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)監(jiān)控過(guò)程的情況以防止廢品的發(fā)生，減少對(duì)常規(guī)檢驗(yàn)的依賴(lài)性， 定時(shí)的觀察以及系統(tǒng)的測(cè)量方法替代了大量的檢測(cè)和驗(yàn)證工作。

3、MSA了解測(cè)量過(guò)程，確定在測(cè)量過(guò)程中的誤差總量，及評(píng)估用于生產(chǎn)和過(guò)程控制中的測(cè)量系統(tǒng)的充分性。MSA促進(jìn)了解和改進(jìn)(減少變差)，對(duì)過(guò)程做出可靠有效的評(píng)估。SPC依其特性所收集的數(shù)據(jù)，通過(guò)過(guò)程能力的分析與過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化，發(fā)掘過(guò)程中的異常，并立即采取改善措施，使過(guò)程恢復(fù)正常的方法。

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