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(nèi)容，也是6管理活動(dòng)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(dòng)太大造成保證收集的數(shù)據(jù)可靠，否則基線分析結(jié)果誤導(dǎo)改善方向MS波動(dòng)太大會(huì)造成顯著因子無法分析出來而失去改善機(jī)會(huì)什么是測量？測量是指“以確定實(shí)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(gè)過程的輸入有人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)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(nèi)容概要量測系統(tǒng)分析計(jì)量型數(shù)據(jù)MSA理論基礎(chǔ)計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)MSA技術(shù)理論

2、量測系統(tǒng)準(zhǔn)確性精確度偏倚及線性分析連續(xù)型數(shù)據(jù)GAGE R&R分析非連續(xù)型數(shù)據(jù)KAPA分析MINITAB使用一致性和有效性技術(shù)KAPPA技術(shù)第3頁，共41頁。第二節(jié)：連續(xù)型數(shù)據(jù)MSA理論基礎(chǔ)2.1 測量系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容2.2 量測系統(tǒng)基本要求2.3 測量系統(tǒng)能力評價(jià)準(zhǔn)則第4頁，共41頁。2.1 測量系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容觀測到的波動(dòng)過程的波動(dòng)測量系統(tǒng)波動(dòng)過程長期波動(dòng)過程短期波動(dòng)樣本內(nèi)波動(dòng)量具的波動(dòng)人員的波動(dòng)偏倚線性重復(fù)性穩(wěn)定性再現(xiàn)性 分辨數(shù)分辨率測量系統(tǒng)內(nèi)容GAGE R&R內(nèi)容第5頁，共41頁。2.2 量測系統(tǒng)基本要求+準(zhǔn)確性Accuracy精確度Precision測量系統(tǒng)基本要求=準(zhǔn)確性的統(tǒng)計(jì)指

3、標(biāo)是偏倚(bias)。包括：穩(wěn)定性(stability)、線性(linearity)；精確性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)波動(dòng)(variation)。包括：重復(fù)性(repeatability)、再現(xiàn)性(reproducibility)。第6頁，共41頁。偏倚（Bias） 準(zhǔn)確性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是偏倚(bias)。用來表示多次測量結(jié)果的平均值與被測量質(zhì)量特性基準(zhǔn)值之差，其中基準(zhǔn)值可用更高級的測量設(shè)備進(jìn)行若干次測量取其平均值來確定。通常通過校準(zhǔn)來確定是否存在偏倚。 如果得到一個(gè)偏倚值，務(wù)必進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)，以確定是否確實(shí)存在偏倚。因?yàn)椋玫降钠兄悼赡苁怯烧`差造成的。若確實(shí)存在，就在以后的測量中修正相應(yīng)的穩(wěn)定性 是指系統(tǒng)的計(jì)

4、量特性隨時(shí)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(diǎn)，則表示系統(tǒng)需要進(jìn)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(nèi)，偏倚是基準(zhǔn)值的線性函數(shù)。一般來說，當(dāng)基準(zhǔn)值小時(shí)，偏倚就?。划?dāng)基準(zhǔn)值大時(shí)，偏倚就大。如果大到呈非線性關(guān)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(jì)法可得到： b= = a=y-bx y=ax+b 相關(guān)系數(shù)： r= r0.8，表示線性關(guān)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(yīng)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(shí)波動(dòng)，因而影響對測量結(jié)果的定量描述和分析。 一般稱測量結(jié)果的最小間距為其分辨力。此時(shí)判定準(zhǔn)則為：在數(shù)值上不得大于過程總波動(dòng)(6倍的過程標(biāo)準(zhǔn)差)的1/10；或者，不得大于容差的1/10 。 數(shù)據(jù)組數(shù)也是用來表達(dá)測量系統(tǒng)的分辨力的。 數(shù)據(jù)組數(shù)=p/ms *100% 判定標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)組數(shù)說明dis 2測量系統(tǒng)分析和控制過程是無價(jià)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(shù)估計(jì)或計(jì)算過程能力指數(shù)。2dis 4僅能提供粗糙的參數(shù)估計(jì)值，一般來說，不能用于過程參數(shù)估計(jì)或計(jì)算過程能力指數(shù)。5 dis量測系統(tǒng)有足夠的分辨力。能用于各種參數(shù)估計(jì)，以及各種類型的控制圖。第9頁，共41頁。波動(dòng) 精確性的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)是波動(dòng)(variation)。表示在相同條件下多次重復(fù)測量結(jié)果的分散程度，常用測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差ms或過程波動(dòng)PV表示。測量波動(dòng)是指置信度為99%的測量結(jié)果所占區(qū)間的長度。 通常，測量的結(jié)果服從正態(tài)分布N(,)，根據(jù)正態(tài)檢驗(yàn)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(shù)據(jù)質(zhì)

7、量高，既要求偏倚小，又要求波動(dòng)小。若其中一項(xiàng)偏大，就不能說所測數(shù)據(jù)質(zhì)量高。偏倚小波動(dòng)小偏倚大波動(dòng)小偏倚小波動(dòng)大偏倚大波動(dòng)大第10頁，共41頁。重復(fù)性（repeatability) 重復(fù)性是指在盡可能相同的測量條件下，對同一測量對象進(jìn)行多次重復(fù)測量所得結(jié)果間的一致性。通常記為EV。 “盡可能相同的測量條件”下進(jìn)行測量是指同一操作員、對同一個(gè)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(shí)間內(nèi)進(jìn)行多次測量。此時(shí)重復(fù)性誤差的產(chǎn)生就只能是由儀器本身的固有波動(dòng)引起。因此，重復(fù)性常作為量具固有波動(dòng)大小的度量。 好的重復(fù)性不好 重復(fù)性參考值平均值平均值第11頁，共41頁。再現(xiàn)性（reproducil

8、ity) 再現(xiàn)性是指在各種可能變化的測量條件下，對同一測量對象進(jìn)行多次重復(fù)測量所得結(jié)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(shí)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(jìn)行測量時(shí)產(chǎn)生的波動(dòng)，此時(shí)叫做人員間再現(xiàn)性。 好的再現(xiàn)性不好的再現(xiàn)性參考值第12頁，共41頁。2.3 測量系統(tǒng)能力評價(jià)準(zhǔn)則 評價(jià)方法有兩種：一 將測量系統(tǒng)的波動(dòng)GAG/ R&R值與總波動(dòng)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(dòng)

9、GAG R&R與被測對象的質(zhì)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(jìn)第13頁，共41頁。練習(xí)：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(shù)據(jù)MSA兩大技術(shù)3.1 有效性技術(shù)3.2 Kappa技術(shù)第15頁，共41頁。3.1 有效性技術(shù)性質(zhì)分析對象假設(shè)公式重復(fù)性單個(gè)測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，一個(gè)人i次都一致的樣本數(shù)nn/N*100%單人有效性單個(gè)測試者樣本量N，測試人數(shù)

10、k，測試i次，一個(gè)人i次都一致的樣本個(gè)數(shù)n，n個(gè)樣本中與標(biāo)準(zhǔn)一致的個(gè)數(shù)是m個(gè)m/N*100%再現(xiàn)性所有測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，k個(gè)人i次都一致樣本數(shù)pp/N*100%總體有效性所有測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，k個(gè)人i次都一致樣本數(shù)n，n中與標(biāo)準(zhǔn)一致的個(gè)數(shù)是qq/N*100%判定標(biāo)準(zhǔn)：每項(xiàng)指標(biāo)都應(yīng)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(shí)結(jié)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(fù)性個(gè)人有效性再現(xiàn)性全體有效性ABC解答：結(jié)論：該測量系統(tǒng)是不可靠。例3-1： 某部門針對其某種關(guān)鍵輸出做了非連續(xù)型數(shù)據(jù)的MSA。試分析其測量系統(tǒng)是否可靠？第17頁，共41頁。判定準(zhǔn)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(shù)P observed-判斷一致性比率; P chance -偶然達(dá)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(gè)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(shí)結(jié)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(gè)人有效性再現(xiàn)性全體有效性ABC解答：結(jié)論：例3-2： 某部門針對其某種關(guān)鍵輸出做了非連續(xù)型數(shù)據(jù)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(guān)MSA的MINITAB實(shí)踐 在MSA里，有關(guān)統(tǒng)計(jì)的測量系統(tǒng)特性有：偏倚、穩(wěn)定性、線性、重復(fù)性和再現(xiàn)性。 在本章里重點(diǎn)運(yùn)用MINITAB來分析以上測量系統(tǒng)的特性，從而節(jié)省手工計(jì)算的大量時(shí)間。 每個(gè)特性的分析都包括數(shù)據(jù)的收集、數(shù)據(jù)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(yàn)變量 N 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 平均值標(biāo)準(zhǔn)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(jié)論：P=0.020.05，拒絕原假設(shè)“偏倚為0”。該塊規(guī)確實(shí)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(fù)測量了12次，得到了以下數(shù)據(jù)。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(yàn)：第22頁，共41頁。第一步 打開MINITAB第二步 點(diǎn)中“統(tǒng)計(jì)”,出現(xiàn)下拉菜單第三步 點(diǎn)中“基本統(tǒng)計(jì)量”,又出現(xiàn)下拉菜單第四步 點(diǎn)擊“1t 單樣本t”，出現(xiàn)任務(wù)界面第五步 在“樣本所到列”選填“測試值” ，在 “進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)”處輸20第六步 點(diǎn)擊“選項(xiàng)”，在下拉任務(wù)菜單里“備選”處選擇“不等于”第七步 點(diǎn)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(jìn)行了5次測量，測量的基準(zhǔn)值以及對應(yīng)的偏倚數(shù)據(jù)見表。試分析該測量系統(tǒng)的線性狀況。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)值 回歸方程為偏倚 = 0.3596 + 0.04290 標(biāo)準(zhǔn)值S = 1.48982 R-Sq = 53.0% R-Sq（調(diào)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(jì) 19 85.0380結(jié)論：測量系統(tǒng)線性不好。長度每增加 1mm，偏倚就會(huì)增大0.0429mm第24頁，共41頁。第一步 打開MINITAB第二步 點(diǎn)中“統(tǒng)計(jì)”,出現(xiàn)下拉菜單第三步 點(diǎn)中“回歸”,又出現(xiàn)下拉菜單第四步 點(diǎn)擊“擬合線圖”，出現(xiàn)任務(wù)界面MINITAB分析線性步驟擬合回歸法第五步 在“響應(yīng)(y)”選填“偏倚” 第六步 在“預(yù)測變量(x)”選填“標(biāo)準(zhǔn)值”第七步 點(diǎn)擊“線性” 第八步 點(diǎn)擊“選項(xiàng)”,在“置信水平”輸入95第九步 點(diǎn)擊“確認(rèn)”，完畢

18、。偏倚數(shù)據(jù)欄選擇線性點(diǎn)擊 出現(xiàn)菜單設(shè)定95長度數(shù)據(jù)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(diǎn)中“統(tǒng)計(jì)”,出現(xiàn)下拉菜單第三步 點(diǎn)中“質(zhì)量工具”,又出現(xiàn)下拉菜單第四步 點(diǎn)擊“量具研究”，出現(xiàn)任務(wù)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(biāo)準(zhǔn)值”第七步 在“測量數(shù)據(jù)” 選填“測量值”第八步點(diǎn)擊“確認(rèn)”，完畢。123第26頁，共41頁。二、連續(xù)型數(shù)據(jù) GAG R&R名稱Q值MSA流程MF點(diǎn)焊MSQ值量測系統(tǒng)質(zhì)量特性MFQ值時(shí)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(diǎn)中“統(tǒng)計(jì)”,出現(xiàn)下拉菜單第三步 點(diǎn)中“質(zhì)量工具”,又出現(xiàn)下拉 菜單第四步 點(diǎn)擊“量具研究”，又出現(xiàn)下拉 菜單第五步 點(diǎn)擊“量具研究

20、(交叉)”, 出現(xiàn)任務(wù)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(shù)據(jù)”處選填測量 數(shù)據(jù)欄第七步 點(diǎn)中“方差分析” 第八步 點(diǎn)擊“選項(xiàng)”,出現(xiàn)任務(wù)欄第九步 點(diǎn)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(shù)據(jù)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(jié)果記錄樣本標(biāo)準(zhǔn)三、非連續(xù)型數(shù)據(jù)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(jié)果共6個(gè)檢查員每人測2次樣本標(biāo)準(zhǔn)第33頁，共41頁。結(jié)

21、果: MINITAB MSA屬性數(shù)據(jù).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(bào)表人: 伊賢斌產(chǎn)品名稱: 3技能BC其他:檢驗(yàn)員自身 評估一致性95 % 95 %檢驗(yàn)員 # 檢驗(yàn)數(shù) # 相符數(shù) 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(shù): 檢驗(yàn)員在多個(gè)試驗(yàn)之間，他/她自身標(biāo)準(zhǔn)一致。測試日期報(bào)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(jì)量檢驗(yàn)員 響應(yīng) Kappa Kappa 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)之一致性比率；2、95%之一致性置信區(qū)間；90%3、檢查員與標(biāo)準(zhǔn)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