MSA中“五性”的评估方法和标准

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在六西格玛管理中，测量系统分析（Measurement System Analysis，MSA）是非常重要的一环。它用于评估测量系统的质量，确保测量数据的准确性和可靠性。MSA中的“五性”包括偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性。下面将详细介绍这“五性”的评估方法和标准。

一、偏倚（Bias）

1.定义

偏倚是指测量结果的观测平均值与基准值的差值。基准值可以是通过更精确的测量方法得到的值，或者是理论上的真实值。

2.评估方法

• 选取一个标准件或已知真值的样品。

• 由同一测量人员使用被评估的测量系统对标准件进行多次测量，一般建议测量次数不少于10次。

• 计算测量结果的平均值，并与标准件的真值进行比较，得到偏倚值。

3.评估标准

• 偏倚的绝对值应小于或等于事先确定的可接受范围。可接受范围通常是根据测量的精度要求和产品的公差来确定。

• 如果偏倚超出可接受范围，需要对测量系统进行调整或改进，以减小偏倚。

例如，对于一个要求精度为±0.1mm的测量系统，测量一个标准件的真值为10mm。经过多次测量后，得到的平均值为10.05mm，则偏倚为0.05mm。如果可接受范围为±0.08mm，那么这个测量系统的偏倚超出了可接受范围，需要进行调整。

二、线性（Linearity）

1.定义

线性是指在测量系统的工作范围内，偏倚随被测量值的变化而保持恒定的程度。理想的测量系统应该在整个工作范围内具有零偏倚，即测量结果与真值完全一致。

2.评估方法

• 选取多个标准件，覆盖测量系统的工作范围。

• 对每个标准件进行多次测量，记录测量结果。

• 分别计算每个标准件的偏倚，并将偏倚与标准件的真值进行回归分析。

• 根据回归分析的结果，判断测量系统的线性是否可接受。

3.评估标准

• 回归分析的决定系数（R²）应大于或等于事先确定的可接受值。一般来说，R²大于0.9表示线性良好。

• 线性度应小于或等于事先确定的可接受范围。线性度可以通过计算回归直线的斜率来确定。

例如，选取5个标准件，其真值分别为5mm、10mm、15mm、20mm和25mm。对每个标准件进行10次测量后，得到的偏倚分别为0.02mm、0.05mm、0.08mm、0.1mm和0.12mm。进行回归分析后，得到决定系数R²为0.95，回归直线的斜率为0.002。如果可接受的决定系数为0.9，线性度为±0.1mm，那么这个测量系统的线性是可接受的。

三、稳定性（Stability）

1.定义

稳定性是指测量系统在一段时间内保持其性能的能力。测量系统的稳定性可以通过定期对标准件进行测量，并观察测量结果的变化来评估。

2.评估方法

• 选取一个标准件。

• 由同一测量人员使用被评估的测量系统在不同时间点对标准件进行多次测量，测量时间间隔可以根据实际情况确定，一般建议每周或每月进行一次测量。

• 绘制测量结果的控制图，如均值-极差控制图或均值-标准差控制图。

• 根据控制图的结果，判断测量系统的稳定性是否可接受。

3.评估标准

• 控制图中的数据点应在控制限内，且没有明显的趋势或异常波动。

• 如果控制图中的数据点超出控制限，或者有明显的趋势或异常波动，说明测量系统的稳定性存在问题，需要进行调查和改进。

例如，对一个标准件进行了连续10周的测量，每周测量5次。绘制均值-极差控制图后，发现所有数据点都在控制限内，且没有明显的趋势或异常波动。这表明这个测量系统的稳定性良好。

四、重复性（Repeatability）

1.定义

重复性是指在相同的测量条件下，由同一测量人员对同一被测量进行多次测量时，测量结果的一致性程度。

2.评估方法

• 选取一个被测量。

• 由同一测量人员使用被评估的测量系统对被测量进行多次测量，一般建议测量次数不少于10次。

• 计算测量结果的极差（最大值与最小值之差）或标准差。

• 根据极差或标准差的大小，判断测量系统的重复性是否可接受。

3.评估标准

• 极差或标准差应小于或等于事先确定的可接受范围。可接受范围通常是根据测量的精度要求和产品的公差来确定。

• 如果极差或标准差超出可接受范围，说明测量系统的重复性存在问题，需要进行调整或改进。

例如，对一个被测量进行了10次测量，得到的结果分别为10.1mm、10.2mm、10.0mm、10.3mm、10.1mm、10.2mm、10.0mm、10.3mm、10.1mm和10.2mm。计算极差为0.3mm，标准差为0.1mm。如果可接受的极差范围为±0.2mm，标准差范围为±0.08mm，那么这个测量系统的重复性在极差方面超出了可接受范围，需要进行调整。

五、再现性（Reproducibility）

1.定义

再现性是指在不同的测量条件下，由不同的测量人员对同一被测量进行测量时，测量结果的一致性程度。

2.评估方法

• 选取一个被测量。

• 由不同的测量人员使用被评估的测量系统对被测量进行多次测量，每个测量人员的测量次数不少于10次。

• 计算每个测量人员的测量结果的平均值和极差或标准差。

• 计算所有测量人员的测量结果的平均值和极差或标准差。

• 根据极差或标准差的大小，判断测量系统的再现性是否可接受。

3.评估标准

• 极差或标准差应小于或等于事先确定的可接受范围。可接受范围通常是根据测量的精度要求和产品的公差来确定。

• 如果极差或标准差超出可接受范围，说明测量系统的再现性存在问题，需要进行调查和改进。

例如，有三个测量人员对一个被测量进行了测量，每个测量人员测量了10次。计算得到每个测量人员的测量结果的平均值分别为10.1mm、10.2mm和10.3mm，极差分别为0.2mm、0.3mm和0.2mm，标准差分别为0.08mm、0.1mm和0.09mm。计算所有测量人员的测量结果的平均值为10.2mm，极差为0.3mm，标准差为0.09mm。如果可接受的极差范围为±0.2mm，标准差范围为±0.08mm，那么这个测量系统的再现性在极差方面超出了可接受范围，需要进行调查和改进。

总之，MSA中的“五性”是评估测量系统质量的重要指标。通过对偏倚、线性、稳定性、重复性和再现性的评估，可以确定测量系统是否满足要求，并采取相应的措施进行改进，以提高测量数据的准确性和可靠性。‍

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