测量系统能力分析(MSA)与不确定度分析对比

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关键：测量不确定度的对象是测量值，而测量系统能力分析的对象是测量系统。

随着测量数据在企业质量和生产经营管理中的作用日益重要，人们越来越关注产生测量数据的测量系统是否稳定可靠。测量不确定度作为一个评价测量结果质量高低的参数，出现在很多场合，业内人士已对它非常熟悉，而测量系统分析(MSA)对多数人来说却是一个新概念。这两个和测量有关的概念，它们之间有何关系呢？

  一、概念不同

  测量不确定度:表征合理赋予被测量之值的分散性，与测量结果相联系的参数。
  测量系统:用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。
  测量系统分析:对测量系统的测量特性(变差)进行统计分析，并评估测量系统是否适用于产品和过程的控制。

  二、分析的目的不同

  1.测量系统分析的目的:一是获得测量系统与所处环境有相互作用时，其产生的测量变差的类型和大小。二是评估测量系统所具有的测量能力是否适用于产品和过程的控制。三是制定改进和提高测量能力，减小变差的措施。
  2.测量不确定度分析是用来估计在某测量时间下，测量值可能的变化有多大。它除了要考虑测量过程中所有的重大测量变差外，还应考虑校准、标准、方法、环境以及测量过程中没有考虑的其他重大变差。

  三、分析内容比较

  根据测量不确定度的定义可知:测量不确定度评定的是某个测量值的分散性，因而测量不确定度一般由许多分量组成，其中一些分量具有统计性，如测量的重复性和再现性；另一些分量不具有统计性，如标准装置的测量不确定度、测量设备的计量特性等。

  而测量系统分析针对的是整个测量系统的稳定性和准确性，它需要分析测量系统的位置变差、宽度变差，以及测量能力。在位置变差中包括测量系统的偏倚、稳定性和线性。在宽度变差中包括测量系统的重复性、再现性。而测量能力指的是测量系统分辨力和测量系统实验标准差与过程变差之比。

  从上可以看出，在测量不确定度分析和测量系统分析中，都有对测量分散性的评定，即:重复性和再现性的分析，但是二者分析的对象不同，不确定度分析的对象是测量值，并只对测量值的分散性进行评定，而测量系统分析的对象是测量系统，除了对测量变差的宽度进行分析外，还要对测量系统的位置变差进行分析。

  四、分析方法比较

  在定量分析试验的方法上，测量不确定度A类分量分析和测量系统分析是相同的，都采用统计技术进行分析。
  在对测量系统进行分析时，应考虑测量系统在与操作环境发生相互作用的整个时间段(如稳定性分析)；分析前，首先要对测量系统的误差源进行分析，在此基础上找出影响测量结果的重大因素，再制定测量系统的分析方案。

  五、测量系统分析方案的制定

  对于一个测量系统，其评价参数有以下几项:测量系统的分辨率、稳定性、偏倚、重复性、再现性和线性。在这些参数中，除了分辨率是系统固有的外，其余各项参数都处于动态的变动中，必须加以分析监测和控制。要对这些参数进行分析控制:可以借助误差分析的方法了解影响这些参数的主要原因。例如:用一个以游标卡尺和两位检查人员构成的测量系统，测量某尺寸参数，其误差的主要来源是人员操作量具(校准合格)引起的误差，人员操作引起的误差主要是由于游标卡尺不符合阿贝原则，不同的操作人员在测量时，工件与卡尺接触部位不同而产生的阿贝误差和读数误差。根据这个误差分析，我们就可以确定这套测量系统的分析方案为进行重复性分析和再现性分析。

  六、结果分析

  测量系统分析的结果用于对测量系统的好坏和可接受性进行判定。判定时应从3个方面进行:1.测量系统的敏感度；2.测量系统的稳定性；3.测量系统的变差。

  测量系统的敏感度通常指测量系统的分辨力或解析度，一个好的测量系统要有足够的分辨力或敏感度。一般来说，测量系统的分辨力应达到允许公差的1/10，*的要求是达到过程变差的1/10。

  测量系统的稳定性是指测量系统应处于统计受控状态，测量系统的变差只能由随机因素造成，而不能由特殊原因造成，只有满足这一条件，才能说测量系统具有统计的稳定性。

  通常，若一个测量系统的偏倚或线性误差明显的异于零或超过该装置校准程序中所建立的*容许误差，则该测量系统为不可接受。另一方面，测量变差GRR(重复性和再现性)与过程变差或公差之比低于10%测量系统是可接受的；10%到30%之间，是有条件的接受；大于30%则不可接受。

  而测量不确定度评定的结果，对于测量值的含义则是在一定置信概率下，测量真值可能出现的范围。

  七、结束语

  综上所述，测量不确定度与测量系统分析是两个不同的概念，但它们具有共同之处，测量系统分析的基础是误差分析，这和不确定度分析是相同的。尤其在重复性、再现性分析方面及试验方法上，测量不确定度与测量系统分析也具有一致性。对于测量系统给出的一个测量值而言，需分析该测量值的不确定度，故测量系统影响的诸多因素，又应被包含在测量值的不确定度之中。

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