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2022-10-21
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用 MINITAB软件进行测量系统分析
质量部 陈志明
摘要
数据分析在质量管理和过程控制活动中已得到了广泛的应用，而数据的质量又取决于测量系
统的能力。本文以空调公司平衡型量热计空调系统性能测试平台的“GR&R”研究为例，介绍用MINITAB
进行测量系统分析的方法，供大家参考。
关键词 数据分析 MINITAB软件 测量系统分析（MSA）
一 测量系统分析概述
测量系统是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估，其所用的仪器或量具、标准、操作、方法、
夹具、软件、人员、环境及假设的集合，也就是说用来获得测量结果的过程。理想的测量系统在每次使用
时应只产生正确的测量结果：与一个标准值相符。而事实上，理想的测量系几乎是不存在的：用一把校准
好的卡尺，不同的人测量同一件零件都会产生不同的结果。低质量的测量系统产生的测量结果往往本身就
有较大的偏差，从而可能掩盖被分析过程的偏差，这种结果用于质量验证、质量改进和过程控制分析显然
是不恰当的。
测量系统的质量经常使用其测得数据的统计特性来确定，测量系统必须处于统计控制中，也就说测量
系统产生的偏差只能是由普通原因造成，而不应由于特殊原因导致。
测量系统分析就是用统计的方法分析测量系统所测数据的统计特性，而确定其质量水平。通常，我们
用下述五个指标来评价测量系统的统计特性，它们是：
1）偏倚: 测量观察平均值与该零部件采用精密仪器测量的标准平均值的差值；
2）线性:表征量具预期工作范围内偏倚值的差别；
3）稳定性：表征测量系统对于给定的零部件或标准件随时间变化系统便倚中的总偏差量，与通常意
义上的统计稳定性是有区别的；
4）重复性：指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值
（数据）的偏差。
5）再现性：指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的偏
差。
通常，前三种指标用于评价测量系统的准确性，后两种指标用于评价测量系统的精确性。测量系统的
准确性可以通过对设备的校准等比如参照ISO9000或 ISO/TS16949关于测量系统的相关要求在体系上对测
量系统进行维护、监控。也就是说，通过对测量系统的分辨率、偏倚、线性和稳定性进行分析后进行校准
后可以解决其准确性问题，工程上通常用测量系统的精确性亦即其重复性和再现性来研究其统计特性，就
是通常所说的“GR&R 研究”。
二 测量系统分析流程及方法
测量系统分析是一项重要的系统工程。通常需要根据测量过程的可重复性（破坏性或非破坏性）、测
量结果性质（记数型数据或计量型数据）、待测单元的数量大小、过程的成本、仪器或量具的状态及测量
过程输出的重要性等因素来确定分析的方法和流程。限于篇幅，本文仅就空调公司系统性能测试平台（量
热计平衡室）的分析结合笔者对测量系统分析的了解做简要介绍，详细方法可参阅本文的参考文献（1）。
测量系统分析步骤：
1. 验证 “量具（gage）”的校准；
2. 选择工件和测量者执行测量；
3. 用 MINITAB软件进行数据评估；
4. 分析数据，解释结果，得出结论；
5. 检查是否有不合格的测量单位，制定长期量具保持/改进计划。
量具必须经过校准且才处在正常状态，没有经过校准或者已经过了校准期限的量具是处于不正常状态
的，其测量所得数据不能用于测量系统分析。
为保证数据的统计独立性，视测量过程的时间、费用等因素，一般随机选择代表整个过程的 10 件工
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