測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)分析(MSA)計數(shù)型MSA計量型MSA測量系統(tǒng)的意義在6管理中，數(shù)據(jù)的應(yīng)用是極其頻繁和相當(dāng)廣泛的。6方法的成敗與效益，在很大程度上取決于所使用數(shù)據(jù)的質(zhì)量。無論是過程控制、抽樣檢驗，可靠性，還是線性回歸，試驗設(shè)計等都要使用數(shù)據(jù)。為了獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，需要對產(chǎn)生數(shù)據(jù)的測量系統(tǒng)有充分的了解和深入的分析。沒有兩個東西是完全相同的,但是即使是,我們測量時仍然會得到不同的值。

1、測量：對某一具體事物賦予數(shù)值，以表示它們對于特定特性之間的關(guān)系。2、測量系統(tǒng)：在測量過程中，由人員、儀器或量具、測量對象、操作方法和環(huán)境所構(gòu)成的整體。3、測量系統(tǒng)分析：是指運用統(tǒng)計學(xué)的方法對測量系統(tǒng)進行評估，了解影響測量結(jié)果的波動源及其分布，并確認測量系統(tǒng)是否符合工程需求。任何實測數(shù)據(jù)的波動都可以看作過程的波動和測量系統(tǒng)的波動之和，即：σ總2=σ過程2+σ測量系統(tǒng)2術(shù)語測量系統(tǒng)分析方法測量內(nèi)容有兩種形式Attributes計數(shù)值/定性值數(shù)據(jù)不能以連續(xù)的標(biāo)尺描述通過/不通過，好/壞Variables計量值/定量值數(shù)據(jù)可以用連續(xù)的標(biāo)尺來描述

計數(shù)值和計量值必須用不同的方法處理測量系統(tǒng)的波動

測量系統(tǒng)的波動主要是由于量具和檢驗員的變化引起的。為了考察量具和檢驗員的波動程度，常常要選用一些零件或產(chǎn)品讓檢驗員使用量具去測量。因此零件間本身的變異對測量結(jié)果也有影響，故還要考察零件間的波動； 如果測量系統(tǒng)的波動來源主要是零件間的變異，則測量系統(tǒng)狀況良好。反之，測量系統(tǒng)的波動主要是由于量具和檢驗員的變異引起的，則測量系統(tǒng)狀況不良； R&R主要分析各種波動在測量系統(tǒng)總波動中的百分比，從而判別測量系統(tǒng)的狀況。計量型測量系統(tǒng)1、分辨力：指測量系統(tǒng)識別并顯示被測量最微小變化的能力。2、偏倚：測量系統(tǒng)準(zhǔn)確度的度量，是用來描述測量結(jié)果的位置方面的狀況，反映的是測量結(jié)果平均值與真值的差異程度。3、線性：在測量系統(tǒng)預(yù)期的量程范圍內(nèi)，各點處的偏移與參考值呈線性關(guān)系。4、穩(wěn)定性：指測量系統(tǒng)的各個計量特性（主要是偏移和精度）在時間范圍內(nèi)保持恒定的能力。5、重復(fù)性：衡量測量系統(tǒng)的精確性6、再現(xiàn)性：衡量測量系統(tǒng)的精確性測量系統(tǒng)評估項目準(zhǔn)確度和精密度假定材料的硬度的“真值”是5.0方法1得到的讀數(shù)為：

3.8,4.4,4.2,4.0(4.10.45)方法2得到的讀數(shù)為：

6.5,4.0,3.2,6.3(52.86)哪種方法更準(zhǔn)確？哪種方法更精密？你傾向哪種方法？為什么？分辨率指系統(tǒng)可測量的小數(shù)部分的位數(shù)。測量的增量至少要達到產(chǎn)品或過程規(guī)格寬度的十分之一ABWhichrulesshouldbeusedtomeasuretheprocesswiththeabovedistribution?應(yīng)該使用哪一把尺測量具有上述分布的過程一般為測量結(jié)果的最小間距。評價分辨力的標(biāo)準(zhǔn)：測量對象波動的標(biāo)準(zhǔn)差測量系統(tǒng)波動的標(biāo)準(zhǔn)差≥5，測量系統(tǒng)才有足夠的分辨力測量系統(tǒng)分辨力不足時，一般應(yīng)考慮更換量具或選用更好的測量技術(shù)對連續(xù)型測量數(shù)據(jù)，分辨力最終起碼要注最小間距不大于過程總波動的1/10。1、分辨力在整個量程中各處的偏移可能并不相等，整體偏移的狀況可以用偏移平均值與過程總波動比值表示。

=6σ總正負抵消后算出的，平均小并不代表各處偏移小如果測量系統(tǒng)確有偏移，則應(yīng)在校準(zhǔn)時確認其偏移值，并在以后測量時，對在此特定基準(zhǔn)值處的觀測值加以相應(yīng)修正。2、偏移好的測量系統(tǒng)應(yīng)要求在量程和任何一處都不存在偏移。如果存在偏移，且偏移具有線性，即偏移是基準(zhǔn)值的線性函數(shù)，可以對測量值進行修正。已知各點偏移量可以用回歸分析求出線性回歸方程Y=a+bX斜率為b衡量偏移總的變化，引入線性度，它的量綱與Y的量綱相同。線性度：過程總波動與該線性方程斜率的絕對值的乘積，表示測量值偏移波動的范圍。3、線性測量儀器準(zhǔn)確度或精密度在儀器量程內(nèi)的變異y=xGuage1:Problemwithlinearity量儀1：線性度有問題MeasureValue測量值TrueValue真值y=xGauge3:Noproblemwithlinearity量儀3：線性度沒問題AccuracyvariesoverRangeofmeasurement準(zhǔn)確度改變Guage2:Problemwith

linearity量儀2：線性度有問題

y=xMeasureValue測量值MeasureValue測量值TrueValue真值TrueValue真值PrecisionvariesoverRangeofmeasurement精密度改變用測量結(jié)果的穩(wěn)定性衡量。定期對測量標(biāo)準(zhǔn)器或標(biāo)準(zhǔn)件進行重復(fù)測量，并繪制測量值的控制圖。從控制圖可以判定測量系統(tǒng)是否統(tǒng)計穩(wěn)定，并且針對引起不穩(wěn)定的原因進行分析和糾正。（控制圖在八章中學(xué)習(xí)）4、穩(wěn)定性測量的分布保持不變，均值和標(biāo)準(zhǔn)差皆可預(yù)測無漂移、突變、周期性循環(huán)等用趨勢圖評價通過定期校準(zhǔn)和重復(fù)性與再現(xiàn)性分析加以控制真值Time2時間2Time1時間1準(zhǔn)確度隨著時間而產(chǎn)生變化的測量5、重復(fù)性由同一個測量系統(tǒng)，多次重復(fù)測量同一零件的同一特性時，所獲得的測量值的變異稱為量具的重復(fù)性，或稱為測量系統(tǒng)的重復(fù)性，簡稱重復(fù)性；一個好的測量系統(tǒng)應(yīng)具有很好的重復(fù)性，也就是它的重復(fù)測量值的變異是很小的；1stMeasurement第一次測量2ndMeasurement第二次測量Repeatability重復(fù)性精度:重復(fù)性重復(fù)性：測量裝置的固有變異對同樣的變量在相似條件重復(fù)測量時的變異同一檢驗員同一設(shè)置同一量具相同的環(huán)境條件短期用重復(fù)測量的分布的平均標(biāo)準(zhǔn)差來估計

GoodRepeatability好的重復(fù)性重復(fù)性:對同一部件的同一特性由同一個人使用同一測量儀器的連續(xù)測量間的方差。也稱為測試-再測試誤差（test-retesterror）;用來估計短期測量變異.PoorRepeatability差的重復(fù)性實際值真值TrueValue真值6、再現(xiàn)性由不同測量系統(tǒng)測量同一零件的同一特性所得重復(fù)測量的均值的變異，稱為量具的再現(xiàn)性，或稱為測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性，簡稱再現(xiàn)性；測量系統(tǒng)B測量系統(tǒng)AReproducibility再現(xiàn)性測量系統(tǒng)A精度:再現(xiàn)性再現(xiàn)性：不同條件下同一測量時的變異不同的操作人員不同的設(shè)置不同的量具不同的環(huán)境條件長期測量變異用不同測量條件下的測量平均值的標(biāo)準(zhǔn)差來估計再現(xiàn)性:由不同的人員、不同的機器、不同的工具等對同一部件的同一特性的測量平均值的標(biāo)準(zhǔn)差。實際值TrueValue真值檢查者A檢查者B檢查者C檢查者A檢查者B真值GoodReproducibility好的再現(xiàn)性PoorReproducibility差的再現(xiàn)性檢查者c測量系統(tǒng)方差:s2meas=s2repeat+s2reprod

量儀R&R分析的基本輸出測量系統(tǒng)指標(biāo).確定測量系統(tǒng)是“好”還是“壞”，需要將產(chǎn)品規(guī)格或過程變異與測量系統(tǒng)變異相比。將s2meas與公差相比較:

Precision-to-ToleranceRatio(P/T)精密度-公差比例將s2meas與過程變異比較:

重復(fù)性和再現(xiàn)性

區(qū)別指數(shù)對過程重要!對客戶重要!

測量系統(tǒng)指標(biāo)精密度-公差比例表示測量誤差所占公差的百分比5.15smeas

代表99%的測量最佳狀況：<10%勉強可接受：<30%包含重復(fù)性和再現(xiàn)性Tolerance*.T/PMSs=155Tolerance=USL–LSL公差＝規(guī)格上限-規(guī)格下限P/T比例Usuallyexpressedaspercent通常以%表示%P/TV

表示由于測量系統(tǒng)的誤差占所有變異的百分比%P/TV:最佳狀況：<10%可接受：<30%P/TVsTotalsMS%P/TV=×100%(or%StudyVar)P/T與%P/TV的應(yīng)用P/T1、P/T比例是對測量系統(tǒng)精密度最常用的估計2、它評估測量系統(tǒng)針對相關(guān)產(chǎn)品規(guī)格的測量效果3、適當(dāng)?shù)腜/T比例極大依賴于過程能力P/TV1、%P/TV是6Sigma分析的最好測量2、估計測量系統(tǒng)對整變體過程異的表現(xiàn)3、%P/TV是實施過程改善分析的最好估計。所挑選的樣本必須涵蓋整個過程范圍。測量能力評價指標(biāo)%Contribution=×100%sTotalsMS%Studyvariation=×100%(P/TV)sTotalsMS5.15×%Tolerance=×100%

(P/TRatio)TolerancesMSNumberofDistinctCategories=Round(×1.41)（明顯分類數(shù)）(區(qū)分測量系統(tǒng)的分組數(shù))sMSsPart22判斷準(zhǔn)則區(qū)分

%P/TV

P/TRatioNo.ofDistinctCategories明顯分類數(shù)Good好的水準(zhǔn)0~10%0~10%>10Acceptable可以接受的水準(zhǔn)

10~30%10~30%5~9Bad不接受>30%>30%<5計量型測量儀器分析-用MinitabDataanalysisbyusingMinitab讓我們用Minitab來分析一些數(shù)據(jù)OpentheworksheetinVariableMSA.MPT.打開文件VariableMSA.MPJ中的工作表\TISCO_BB1_Minitabdata\M\VariableMSA.MTWMinitabGR&R分析選項/信息屏–用MinitabInfo.EntertheGaugeinformation在此輸入特定的測量儀器信息作為履歷

當(dāng)進行一定數(shù)目的重復(fù)時非常重要EntertheProcessTolerance在選項屏中輸入制程公差

Toleranceisthefullspecificationrange.Youcanaddadescriptivetitle.記住-公差是規(guī)格的整體范圍！

你也可以加上一個描述性標(biāo)題Minitab輸出Minitab產(chǎn)生解析的和圖表的分析信息

SessionResults解析結(jié)果ANOVATableANOVA表格

VariationComposition散布構(gòu)成PercentageTable百分比占有率表GraphicalResults圖表結(jié)果X-Bar/RChartX-Bar/R圖VariationComposition散布構(gòu)成

Operator*PartInteractionChart檢驗員*部件交互作用圖ByOperatorChartandByPartChart檢驗員別和部件別圖讓我們先看解析結(jié)果，然后再看圖表結(jié)果

StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)

TotalGageR&R0.0666150.3430632.6668.61Repeatability0.0359400.1850917.6237.02Reproducibility0.0560880.2888527.5057.77inspector0.0302000.1555314.8131.11Operator*Sample0.0472630.2434023.1748.68Part-To-Part0.1927810.9928294.52198.56TotalVariation0.2039651.05042100.00210.08NumberofDistinctCategories=4測量儀器R&R報表-Minitab輸出%P/TV必須小于30%%P/T必須小于30%Note:NumberofDistinctCategoriesmust≥5注意

-注意明顯分類數(shù)！必須不小于5!

圖表Minitab輸出極差（Range）圖可以幫助確定不合適的分辨率

我們要求在控制限內(nèi)有最少5個不同水準(zhǔn)。我們想看到在X圖中部件均值散布在控制線的外面

這顯示的是部件-部件的散布

如果沒有失控點,你很可能沒能獲得生產(chǎn)中覆蓋正常范圍的樣本

X-圖如果每個檢驗員的平均值不同，再現(xiàn)性值得懷疑。

我們要求更多的平均值落在控制線外部，但所有的檢驗員是一致的。這預(yù)示著部件-部件的散布很廣，正是我們想要看到的。x我們想看到圖上多數(shù)點落在控制線外部如果如此，而且R-圖受控，那么我們就能決定由測量系統(tǒng)占有的制程變異百分比。

R-圖我們希望R圖能顯示適當(dāng)?shù)姆直媛?，即?/p>

R-圖在控制線內(nèi)有多于5個的明顯水平

少于1/4的值為0，因為為0的值太多，意味儀器的分辨率不夠。如果R-圖顯示非受控情況，重復(fù)性可疑。如果一個檢驗員的極差非受控，而其他檢驗員的極差受控,那么測量方法可疑。

如果所有的檢驗員的極差都非受控，那么系統(tǒng)對操作者方法敏感。R對每個檢驗員按照部件別畫一條線我們期望對所有的檢驗員，所有的部件都是平行線

如果存在檢驗員-部件交互作用，我們需要了解并加以解決

檢驗員-部件交互作用圖(Minitab輸出)我們要求測量儀器

R&R

部分越小越好,以使部件-部件變異盡可能的放大

散布的構(gòu)成-Minitab輸出P/T值P/TV值Contribution檢驗員測量數(shù)據(jù)分析檢驗員別圖顯示平均值（紅圈）和每個檢驗員的每個數(shù)據(jù)

所有檢驗員的測量分布應(yīng)一致或接近，所有檢驗員的測量平均值應(yīng)相等，即平均值成一條水平線

部件測量數(shù)據(jù)分析此圖顯示平均值（紅圈）和每個部件的分散每個部件的分布應(yīng)該很小，但部件間的平均值應(yīng)有分別

處理量儀能力不足如果主要變異源來自重復(fù)性（設(shè)備），則需要替換，修理或調(diào)整設(shè)備。

如果主要變異源來自操作者（再現(xiàn)性），則需要通過訓(xùn)練和定義標(biāo)準(zhǔn)化的操作程序來調(diào)整。需要觀察各操作者之間的不同，以識別是否是訓(xùn)練，技巧或程序問題。

WhichNeedsMoreAttention?哪個更需要關(guān)注？MeasurementSystemorProcessCapability?測量系統(tǒng)還是過程能力？

Process %R&R Obs.Cp Decision? 1 4% 0.6 ? 2 4% 1.8 ? 3 70% 0.6 ? 4 70% 1.8 ?

Capabilityvs%R&R

%R&R與能力Whenmeasurementsystemsareinadequate,soarethedecisionswemakeusingthem.測量系統(tǒng)能力不充分時，我們也不可能作出最佳的決策。REMEMBER:記住：AssessmentDisagreementAppraiser#pass/failPercent(%)#fail/passPercent(%)#MixedPercent(%)1214.317.100.0217.117.1321.4317.1321.400.0#pass/fail:Assessmentsacrosstrials=pass/standard=fail.#fail/pass:Assessmentsacrosstrials=fail/standard=pass.#Mixed:Assessmentsacrosstrialsarenotidentical.BetweenAppraisersAssessmentAgreement#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI14857.1(28.9,82.3)#Matched:Allappraisers'assessmentsagreewitheachother.AllAppraisersvsStandardAssessmentAgreement#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI14642.9(17.7,71.1)Lowerboundmustbe≥85%WithinAppraiserAssessmentAgreementAppraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI11414100.0(94.8,100.0)2141178.6(49.2,95.3)31414100.0(94.8,100.0)#Matched:Appraiseragreeswithhim/herselfacrosstrials.EachAppraiservsStandardAssessmentAgreementAppraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI1141178.6(49.2,95.3)214964.3(35.1,87.2)3141071.4(41.9,91.6)#Matched:Appraiser'sassessmentacrosstrialsagreeswithstandard.計數(shù)型測量系統(tǒng)AttributeData:計數(shù)型數(shù)據(jù)可用作記錄或分析的定性數(shù)據(jù)（通常為合格/不合格）AttributeMeasurementSystem(AMS):計數(shù)型測量系統(tǒng)將每一產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)對比，如果符合標(biāo)準(zhǔn)的要求則接受?？捎蓹z驗員或合格/不合格量規(guī)來實施檢查篩選用計數(shù)測量系統(tǒng)百分百評價產(chǎn)品計數(shù)術(shù)語篩選效率 AMS區(qū)分合格與不合格產(chǎn)品的能力客戶偏好篩選標(biāo)準(zhǔn)太嚴格：合格產(chǎn)品被拒收生產(chǎn)者偏好篩選標(biāo)準(zhǔn)太寬松：不合格產(chǎn)品被接收計數(shù)值重復(fù)性、再現(xiàn)性R&R的目的確定各班次、各機器、各流水線的檢驗員是否用同一標(biāo)準(zhǔn)區(qū)分合格與不合格量化測量者或測量儀器是否能正確重復(fù)檢驗結(jié)果的能力確定檢驗員/量儀符合標(biāo)準(zhǔn)的程度，包括：檢驗員拒收合格產(chǎn)品的概率檢驗員接受不合格產(chǎn)品的概率識別以下各項 培訓(xùn)需求(個別或全部檢驗員) 缺少程序或控制計劃標(biāo)準(zhǔn)沒有清晰定明量儀需要調(diào)整或進行相關(guān)對比計數(shù)測量系統(tǒng)應(yīng)注意事項 計數(shù)值通常在篩選產(chǎn)品中產(chǎn)生100%產(chǎn)品篩選通常是在過程不能以高比例生產(chǎn)合格產(chǎn)品時,實施因此，將生產(chǎn)大量的邊界產(chǎn)品（合格或不合格產(chǎn)品) 很多測量系統(tǒng)、檢驗和運作過程都存在變異，這導(dǎo)致大量合格產(chǎn)品的拒收或大量不合格產(chǎn)品的接受

因此我們應(yīng)該將重點放在改進系統(tǒng)能力而非完善篩選系統(tǒng)計數(shù)測量系統(tǒng)應(yīng)注意事項操作者各自的一致性分析（重復(fù)性）。每個操作者與標(biāo)準(zhǔn)的一致性（重重性）。操作者之間的一致性（再現(xiàn)性）所有操作者與標(biāo)準(zhǔn)的整體比較（再現(xiàn)性）計數(shù)性測量系統(tǒng)的分析，可以從有效性、漏判率、誤判率三個方面進行有效性：屬性值測量系統(tǒng)一致性分析計數(shù)R&R方法1)從過程中選取至少30件產(chǎn)品，合格品與不合格品各占一半。在我們選出做分析的產(chǎn)品中應(yīng)包括下列產(chǎn)品：不良品無缺陷產(chǎn)品邊緣產(chǎn)品2）挑選檢驗員和量儀。檢驗員應(yīng)具有經(jīng)驗和資格3）讓每位檢驗員獨立以隨機的次序檢驗這些產(chǎn)品并確定合格與否,并重復(fù)測量至少2次。4）將數(shù)據(jù)輸入至Excels工作表或Minitab報告MSA的效率。記錄結(jié)果。5）如需要采取恰當(dāng)?shù)拇胧┬拚龣z驗過程。6）重新進行分析，以驗證修正措施。計數(shù)R&R—方法1利用Excel表AppraiserScore=檢查員自身一致次數(shù)/總次數(shù)Scorevs.Attribute=檢查員檢測結(jié)果與已知標(biāo)準(zhǔn)相符的次數(shù)/總次數(shù)ScreenEffectiveScore=所有檢查員有一致性的次數(shù)/總次數(shù)ScreenEffectiveScorevs.Attribute=所有檢查員與標(biāo)準(zhǔn)相一致次數(shù)/總次數(shù)KnownPopulation檢查員1檢查員2檢查員3Y/N-1Y/N-2Sample#AttributeTry#1Try#2Try#1Try#2Try#1Try#2AgreeAgree1PassPassPassPassPassFailFailNN2PassPassPassPassPassFailFailNN3FailFailFailFailPassFailFailNN4FailFailFailFailFailFailFailYY5FailFailFail