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什么是MSA？

MSA也叫測量系統(tǒng)分析，全稱是Measurement Systems Analysis。

數(shù)據(jù)是通過測量獲得的，對測量定義是：測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。這個定義由C．Eisenhart首次給出。賦值過程定義為測量過程，而賦予的值定義為測量值。測量系統(tǒng)分析（MSA）的定義：通過統(tǒng)計(jì)分析的手段，對構(gòu)成測量系統(tǒng)的各個影響因子進(jìn)行統(tǒng)計(jì)變差分析和研究以得到測量系統(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部分，一個是“測量系統(tǒng)”，一個是“分析”。

什么是測量系統(tǒng)？

我們知道測量就是一個對被測特性賦值的過程，測量系統(tǒng)其實(shí)就是這個賦值過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)中各個要素對測量結(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”？

測量系統(tǒng)分析的根本對象不是零件，而是測量系統(tǒng)輸出的變差?！胺治觥贝砹艘幌盗械姆治龇椒ā?/p>

MSA的目的是什么？

MSA的目的就是通過測量系統(tǒng)輸出變差的分析，判斷測量系統(tǒng)是不是可接受的，如果不可接受，進(jìn)而采取相應(yīng)的對策。需要注意的是，世界上沒有絕對完美的測量系統(tǒng)，因此測量系統(tǒng)誤差可以減少但不能絕對消除。在質(zhì)量領(lǐng)域我們把變差視為頭號大敵，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)。對大多數(shù)人來說，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“變差”進(jìn)行剝絲抽繭，即進(jìn)行結(jié)構(gòu)，看看那些指標(biāo)可以用于表征測量系統(tǒng)的測量變差。

第一層：

測量觀察到的總變差=零件間變差+測量系統(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；測量系統(tǒng)誤差就是我們MSA的對象，即由測量系統(tǒng)能力決定的測量偏差。

第二層：

測量系統(tǒng)誤差=精確度+準(zhǔn)確度，精確度研究的是測量變差的波動范圍，沒有考慮與真值的差異；準(zhǔn)確度研究的是測量變差離真值（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)就是上面等號右邊的5個，所以MSA方法論包括了：

重復(fù)性研究：

同一個人，用同樣的設(shè)備/方法/設(shè)置，在相同的環(huán)境，測量同一個產(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：你去買黃金飾品的時候，同一個營業(yè)員對你看上的金飾用相同的量具3次稱重，你發(fā)現(xiàn)3次測量結(jié)果波動很大，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，測量同一個產(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，這時另外一個營業(yè)員過來用同樣的工具、方法對同樣的金飾稱3次，發(fā)現(xiàn)和第一個人測量的平均值比，此人的測量平均值差異也很大，那么就是說的再現(xiàn)性的問題。

偏倚研究：

觀測到的均值和基準(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：

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

線性研究：

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

什么是SPC？

統(tǒng)計(jì)過程控制（簡稱SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(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)過程僅受隨機(jī)因素影響時，過程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當(dāng)過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計(jì)失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。由于過程波動具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律性，當(dāng)過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。

SPC正是利用過程波動的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性對過程進(jìn)行分析控制。因而，它強(qiáng)調(diào)過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)定地滿足顧客的要求。

實(shí)施SPC的過程一般分為兩大步驟：

步驟一：

用SPC工具對過程進(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：可能需要消除過程中的系統(tǒng)性因素，也可能需要管理層的介入來減小過程的隨機(jī)波動以滿足過程能力的需求。

步驟二：

用控制圖對過程進(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。近年來又逐步發(fā)展了一些先進(jìn)的控制工具，如對小波動進(jìn)行監(jiān)控的EWMA和CUSUM控制圖，對小批量多品種生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的比例控制圖和目標(biāo)控制圖；對多重質(zhì)量特性進(jìn)行控制的控制圖。

MSA和SPC之間的關(guān)系？

對于計(jì)量值而言,需要使用有效的測量工具來取得需要控制特性的具體數(shù)值，SPC圖對MSA有很高的要求。通常,要求GR&R不大于10%。而在進(jìn)行測量系統(tǒng)分析之前，要事先確認(rèn)測量儀器的分辨率達(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)果顯示測量系統(tǒng)的分辨識率本身不合格，那么收集的數(shù)據(jù)制成SPC控制圖就不能有效的識別過程的變差。而很多企業(yè)而言,因?yàn)榇它c(diǎn)導(dǎo)致做出來的SPC控圖沒辦法有效的應(yīng)用，甚至造成不必要的錯誤管控。

MSA手冊提出，把測量過程當(dāng)做是一個制造數(shù)據(jù)的過程，要評估數(shù)據(jù)本身的質(zhì)量，可以拿測量過程做試驗(yàn)研究，評估測量過程中測量誤差是否足夠小。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)和圖表的方法對測量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析，以評估測量系統(tǒng)的分辨率和誤差對于被測量的參數(shù)來說是否臺適，并確定測量系統(tǒng)誤差的主要成分。而SPC用來確定過程的統(tǒng)計(jì)控制界限,判斷過程是否失控和過程是否有能力，為過程提供一個早期報(bào)警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生，減少對常規(guī)檢驗(yàn)的依賴性， 定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗(yàn)證工作。

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

審核編輯 黃宇