MSA教材(測量系統(tǒng)分析)課件

1、CDMIAMSA分析MSA教材第1頁，共41頁。前言 測量系統(tǒng)分析(MSA)是M階段的重要內容，也是6管理活動中的基本環(huán)節(jié)。為什么要做MSA？公司的許多過程問題是由MS波動太大造成保證收集的數據可靠，否則基線分析結果誤導改善方向MS波動太大會造成顯著因子無法分析出來而失去改善機會什么是測量？測量是指“以確定實體或系統(tǒng)的量值大小為目的一套作業(yè)”“一套作業(yè)”的含義又是什么？“一套作業(yè)”就是給具體事物賦值的過程該過程的輸入是什么？該個過程的輸入有人、機、料、法、環(huán)五個因素組成的系統(tǒng)就是測量系統(tǒng)（MS）第2頁，共41頁。第一節(jié)：MSA內容概要量測系統(tǒng)分析計量型數據MSA理論基礎計數型數據MSA技術理論

2、量測系統(tǒng)準確性精確度偏倚及線性分析連續(xù)型數據GAGE R&R分析非連續(xù)型數據KAPA分析MINITAB使用一致性和有效性技術KAPPA技術第3頁，共41頁。第二節(jié)：連續(xù)型數據MSA理論基礎2.1 測量系統(tǒng)分析的主要內容2.2 量測系統(tǒng)基本要求2.3 測量系統(tǒng)能力評價準則第4頁，共41頁。2.1 測量系統(tǒng)分析的主要內容觀測到的波動過程的波動測量系統(tǒng)波動過程長期波動過程短期波動樣本內波動量具的波動人員的波動偏倚線性重復性穩(wěn)定性再現性 分辨數分辨率測量系統(tǒng)內容GAGE R&R內容第5頁，共41頁。2.2 量測系統(tǒng)基本要求+準確性Accuracy精確度Precision測量系統(tǒng)基本要求=準確性的統(tǒng)計指

3、標是偏倚(bias)。包括：穩(wěn)定性(stability)、線性(linearity)；精確性的統(tǒng)計指標波動(variation)。包括：重復性(repeatability)、再現性(reproducibility)。第6頁，共41頁。偏倚（Bias） 準確性的統(tǒng)計指標是偏倚(bias)。用來表示多次測量結果的平均值與被測量質量特性基準值之差，其中基準值可用更高級的測量設備進行若干次測量取其平均值來確定。通常通過校準來確定是否存在偏倚。 如果得到一個偏倚值，務必進行假設檢驗，以確定是否確實存在偏倚。因為，所得到的偏倚值可能是由誤差造成的。若確實存在，就在以后的測量中修正相應的穩(wěn)定性 是指系統(tǒng)的計

4、量特性隨時間保持恒定的能力。分析的工具是Xbar-R圖或Xbar-S圖。若圖中有失控點，則表示系統(tǒng)需要進行全面的測量系統(tǒng)分析。穩(wěn)定性Time 2Time 1 真值(參考值)觀測平均值偏倚99%置信區(qū)間第7頁，共41頁。值1值2線性 測量系統(tǒng)的線性是指在其量程范圍內，偏倚是基準值的線性函數。一般來說，當基準值小時，偏倚就??；當基準值大時，偏倚就大。如果大到呈非線性關系，則系統(tǒng)的修正值就不可靠。所以要求做測量系統(tǒng)的線性分析。 線性分析的方法是線性回歸分析。從最小二乘估計法可得到： b= = a=y-bx y=ax+b 相關系數： r= r0.8，表示線性關系良好。否則，就需要更換量具或儀器。Lxy

5、Lxxxiyi-(xi)(yi)/nxi-(xi)/nLxyLxxLyy第8頁，共41頁。分辨力 測量系統(tǒng)的分辨力(discrimination)是指測量系統(tǒng)識別并反應被測量最小變化的能力。若分辨力不夠高，則無法正確識別過程的真實波動，因而影響對測量結果的定量描述和分析。 一般稱測量結果的最小間距為其分辨力。此時判定準則為：在數值上不得大于過程總波動(6倍的過程標準差)的1/10；或者，不得大于容差的1/10 。 數據組數也是用來表達測量系統(tǒng)的分辨力的。 數據組數=p/ms *100% 判定標準數據組數說明dis 2測量系統(tǒng)分析和控制過程是無價值的。僅能表明過程的輸出是否合格。不能用于對過程的

6、參數估計或計算過程能力指數。2dis 4僅能提供粗糙的參數估計值，一般來說，不能用于過程參數估計或計算過程能力指數。5 dis量測系統(tǒng)有足夠的分辨力。能用于各種參數估計，以及各種類型的控制圖。第9頁，共41頁。波動 精確性的統(tǒng)計指標是波動(variation)。表示在相同條件下多次重復測量結果的分散程度，常用測量結果的標準差ms或過程波動PV表示。測量波動是指置信度為99%的測量結果所占區(qū)間的長度。 通常，測量的結果服從正態(tài)分布N(,)，根據正態(tài)檢驗得到如下概率等式： p(|x- |2.575)=0.99 因此，所占區(qū)間為( -2.575 ， +2.575)。區(qū)間長度為5.15 。 測量數據質

7、量高，既要求偏倚小，又要求波動小。若其中一項偏大，就不能說所測數據質量高。偏倚小波動小偏倚大波動小偏倚小波動大偏倚大波動大第10頁，共41頁。重復性（repeatability) 重復性是指在盡可能相同的測量條件下，對同一測量對象進行多次重復測量所得結果間的一致性。通常記為EV。 “盡可能相同的測量條件”下進行測量是指同一操作員、對同一個測量對象的同一部位，放在同一測量儀器的同一位置、在較短時間內進行多次測量。此時重復性誤差的產生就只能是由儀器本身的固有波動引起。因此，重復性常作為量具固有波動大小的度量。 好的重復性不好 重復性參考值平均值平均值第11頁，共41頁。再現性（reproducil

8、ity) 再現性是指在各種可能變化的測量條件下，對同一測量對象進行多次重復測量所得結果間的一致性。通常記為AV。 改變測量的條件，可以是更換操作者、改變操作方法、改變測量中的夾具卡具、改變零件放置位置、改變測量位置、改變測量時間等。較為普遍的是更換操作人員，用相同的儀器，對同一測量對象進行測量時產生的波動，此時叫做人員間再現性。 好的再現性不好的再現性參考值第12頁，共41頁。2.3 測量系統(tǒng)能力評價準則 評價方法有兩種：一 將測量系統(tǒng)的波動GAG/ R&R值與總波動之比來度量，通常記為P/TV。 P/TV=GAG R&R/TV*100%=(o+ e ) / T*100% 二 將測量系統(tǒng)的波動

9、GAG R&R與被測對象的質量特性的容差之比來度量。 P/T=GAG R&R/(USL-LSL)*100%=5.15 (o+ e ) / (USL-LSL) *100%測量系統(tǒng)能力說明P/TV或P/T20%測量系統(tǒng)能力很好20%30%不好，需改進第13頁，共41頁。練習：觀察以下圖示，請說出是那一類不好的量測系統(tǒng)特性。第14頁，共41頁。第三節(jié)：非連續(xù)型數據MSA兩大技術3.1 有效性技術3.2 Kappa技術第15頁，共41頁。3.1 有效性技術性質分析對象假設公式重復性單個測試者樣本量N，測試人數k，測試i次，一個人i次都一致的樣本數nn/N*100%單人有效性單個測試者樣本量N，測試人數

10、k，測試i次，一個人i次都一致的樣本個數n，n個樣本中與標準一致的個數是m個m/N*100%再現性所有測試者樣本量N，測試人數k，測試i次，k個人i次都一致樣本數pp/N*100%總體有效性所有測試者樣本量N，測試人數k，測試i次，k個人i次都一致樣本數n，n中與標準一致的個數是qq/N*100%判定標準：每項指標都應80第16頁，共41頁。樣本操作員A操作員B操作員C序號真實結果第一次第二次第一次第二次第一次第二次1合格合格合格合格合格合格合格2合格合格合格合格不合格合格合格3不合格不合格不合格合格合格不合格不合格4不合格不合格不合格不合格不合格不合格不合格5合格不合格合格合格合格合格合格6

11、合格合格合格合格不合格合格合格7不合格不合格不合格不合格合格不合格不合格8不合格合格不合格不合格不合格不合格不合格9合格合格合格合格合格合格合格10合格合格合格合格合格合格合格操作者重復性個人有效性再現性全體有效性ABC解答：結論：該測量系統(tǒng)是不可靠。例3-1： 某部門針對其某種關鍵輸出做了非連續(xù)型數據的MSA。試分析其測量系統(tǒng)是否可靠？第17頁，共41頁。判定準則： K0.7 測量系統(tǒng)不好； 0.7K0.8 測量系統(tǒng)一般； 0.9K 測量系統(tǒng)很好。3.2 Kappa技術P observed-判斷一致性比率; P chance -偶然達成一致比率;第18頁，共41頁。P observed 等于

12、上表對角線上概率的總和： P observed =(0.500 + 0.350) = 0.850P chance 等于每個分類概率乘積的總和： P chance =(0.600*0.55) + (0.400*0.45) = 0.51 K rater A=(0.85 - 0.51)/(1 - 0.51)=0.693 0.7？第19頁，共41頁。樣本操作員A操作員B操作員C序號真實結果第一次第二次第一次第二次第一次第二次1合格合格合格合格合格合格合格2合格合格合格合格不合格合格合格3不合格不合格不合格合格合格不合格不合格4不合格不合格不合格不合格不合格不合格不合格5合格不合格合格合格合格合格合格6

13、合格合格合格合格不合格合格合格7不合格不合格不合格不合格合格不合格不合格8不合格合格不合格不合格不合格不合格不合格9合格合格合格合格合格合格合格10合格合格合格合格合格合格合格操作者K個人有效性再現性全體有效性ABC解答：結論：例3-2： 某部門針對其某種關鍵輸出做了非連續(xù)型數據的MSA。試分析其測量系統(tǒng)是否可靠？第20頁，共41頁。第四節(jié)：有關MSA的MINITAB實踐 在MSA里，有關統(tǒng)計的測量系統(tǒng)特性有：偏倚、穩(wěn)定性、線性、重復性和再現性。 在本章里重點運用MINITAB來分析以上測量系統(tǒng)的特性，從而節(jié)省手工計算的大量時間。 每個特性的分析都包括數據的收集、數據分析及判定、圖形化輔助判定

14、、MINITAB的使用步驟。第21頁，共41頁。次序123456789101112測值19.9720.0019.9919.9720.0120.0019.9819.9920.0019.9919.9820.00單樣本 T: 測試值 mu = 20 與 20 的檢驗變量 N 平均值 標準差 平均值標準誤 95% 置信區(qū)間 T PDATA 12 19.9900 0.0128 0.0037 (19.9819, 19.9981) -2.71 0.020結論：P=0.020.05，拒絕原假設“偏倚為0”。該塊規(guī)確實存在-0.01的偏倚。一、偏倚及線性例4.1-1 偏倚分析 某工程師想知道某長度為20.00的

15、塊規(guī)是否有偏倚。于是對該塊規(guī)重復測量了12次，得到了以下數據。試用MINITAB分析該塊規(guī)是否真的存在偏倚。解答： x=xi/n=230.88/12=19.99 偏倚=x-L=19.99-20.00=-0.01 做偏倚為-0.01的t檢驗：第22頁，共41頁。第一步 打開MINITAB第二步 點中“統(tǒng)計”,出現下拉菜單第三步 點中“基本統(tǒng)計量”,又出現下拉菜單第四步 點擊“1t 單樣本t”，出現任務界面第五步 在“樣本所到列”選填“測試值” ，在 “進行假設檢驗”處輸20第六步 點擊“選項”，在下拉任務菜單里“備選”處選擇“不等于”第七步 點擊“確定”完成分析。MINITAB分析偏倚步驟輸入2

16、0選填第23頁，共41頁。例4.1-2 線性分析 用同一臺千分尺分別對長度為10mm、20mm、50mm以及100mm的塊規(guī)各進行了5次測量，測量的基準值以及對應的偏倚數據見表。試分析該測量系統(tǒng)的線性狀況。標準量塊10mm20mm50mm100mm112.121.250.1105.1211.522.855.3103.3312.419.352.8103.949.220.453.7106.35-8.621.552.3104.0回歸分析:偏倚 與 標準值 回歸方程為偏倚 = 0.3596 + 0.04290 標準值S = 1.48982 R-Sq = 53.0% R-Sq（調整） = 50.4%方差

17、分析來源 自由度 SS MS F P回歸 1 45.0858 45.0858 20.31 0.000誤差 18 39.9522 2.2196合計 19 85.0380結論：測量系統(tǒng)線性不好。長度每增加 1mm，偏倚就會增大0.0429mm第24頁，共41頁。第一步 打開MINITAB第二步 點中“統(tǒng)計”,出現下拉菜單第三步 點中“回歸”,又出現下拉菜單第四步 點擊“擬合線圖”，出現任務界面MINITAB分析線性步驟擬合回歸法第五步 在“響應(y)”選填“偏倚” 第六步 在“預測變量(x)”選填“標準值”第七步 點擊“線性” 第八步 點擊“選項”,在“置信水平”輸入95第九步 點擊“確認”，完畢

18、。偏倚數據欄選擇線性點擊 出現菜單設定95長度數據欄第25頁，共41頁。MINITAB分析線性步驟量具研究法第一步 打開MINITAB第二步 點中“統(tǒng)計”,出現下拉菜單第三步 點中“質量工具”,又出現下拉菜單第四步 點擊“量具研究”，出現任務界面第五步 在“部件號(y)”選填“部件” 第六步 在“參考值(x)”選填“標準值”第七步 在“測量數據” 選填“測量值”第八步點擊“確認”，完畢。123第26頁，共41頁。二、連續(xù)型數據 GAG R&R名稱Q值MSA流程MF點焊MSQ值量測系統(tǒng)質量特性MFQ值時間2006.08.04測量人員MF第一次DATA第二次DATA第三次DATA第四次DATA第五

19、次DATAYHJ1-6-6-8-6-62-8-8-8-8-8311121212124533445-3-3-3-3-4619181819197-4-3-5-3-28-2-4-3-3-2997888WP1-6-8-6-6-62-8-8-8-8-8312131211104222225-2-2-3-3-3617182018207-4-5-4-7-68-4-2-1-2-1986776第27頁，共41頁。MINITAB分析GAGE R&R步驟第一步 打開MINITAB第二步 點中“統(tǒng)計”,出現下拉菜單第三步 點中“質量工具”,又出現下拉 菜單第四步 點擊“量具研究”，又出現下拉 菜單第五步 點擊“量具研究

20、(交叉)”, 出現任務欄。第六步 在“部件號”選填零件編號欄， 在“操作員”處選填“操作人員欄”， 在“測量數據”處選填測量 數據欄第七步 點中“方差分析” 第八步 點擊“選項”,出現任務欄第九步 點擊“確定”,完畢。第28頁，共41頁。GAGE R&R值=11.375測量系統(tǒng)分辨力足夠數據分析第29頁，共41頁。圖形分析未失控失控，樣本選取合理第30頁，共41頁。樣本編號每一檢查員測2次之結果記錄樣本標準三、非連續(xù)型數據有效性和KAPA3-1 DATA第31頁，共41頁。操作菜單3-2 MINITAB 操作第32頁，共41頁。檢查員判定結果共6個檢查員每人測2次樣本標準第33頁，共41頁。結

21、果: MINITAB MSA屬性數據.MTW A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2, F1, F2 的屬性一致性分析 研究日期: 2004/7/17報表人: 伊賢斌產品名稱: 3技能BC其他:檢驗員自身 評估一致性95 % 95 %檢驗員 # 檢驗數 # 相符數 百分比 置信區(qū)間1 30 28 93.33 (77.93, 99.18)2 30 28 93.33 (77.93, 99.18)3 30 28 93.33 (77.93, 99.18)4 30 28 93.33 (77.93, 99.18)5 30 26 86.67 (69.28, 96.24)

22、6 30 26 86.67 (69.28, 96.24)# 相符數: 檢驗員在多個試驗之間，他/她自身標準一致。測試日期報告者名稱1、檢查員前后判斷一致性比率；2、95%之一致性置信區(qū)間；90%1、同檢查員一致性分析3-2 DATA分析第34頁，共41頁。1、每一檢查員Kappa值0.7：不適合0 .9：優(yōu)秀Fleiss Kappa 統(tǒng)計量檢驗員 響應 Kappa Kappa 標準誤 Z P(與 0 )1 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.00002 NG 0.861111 0.182574 4

23、.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.00003 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.00004 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.00005 NG 0.722222 0.182574 3.95577 0.0000 OK 0.722222 0.182574 3.95577 0.00006 NG 0.722222 0.182574 3.95577 0

24、.0000 OK 0.722222 0.182574 3.95577 0.00002、每一檢查員Kappa分析第35頁，共41頁。1、檢查員與標準之一致性比率；2、95%之一致性置信區(qū)間；90%3、檢查員與標準一致性分析第36頁，共41頁。Fleiss Kappa StatisticsAppraiser Response Kappa SE?Kappa Z P(vs?0)1 0 0.717570 0.129099 5.55828 0.0000 1 0.717570 0.129099 5.55828 0.00002 0 0.706459 0.129099 5.47221 0.0000 1 0.70

25、6459 0.129099 5.47221 0.00003 0 0.853480 0.129099 6.61103 0.0000 1 0.853480 0.129099 6.61103 0.00004 0 0.734467 0.129099 5.68916 0.0000 1 0.734467 0.129099 5.68916 0.00005 0 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000 1 0.888370 0.129099 6.88128 0.00006 0 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000 1 0.888370 0.129099 6.88128 0.00007 0 0.850000