測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)分析(MSA)計數型MSA計量型MSA測量系統(tǒng)的意義在6管理中，數據的應用是極其頻繁和相當廣泛的。6方法的成敗與效益，在很大程度上取決于所使用數據的質量。無論是過程控制、抽樣檢驗，可靠性，還是線性回歸，試驗設計等都要使用數據。為了獲得高質量的數據，需要對產生數據的測量系統(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值，以表示它們對于特定特性之間的關系。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)境所構成的整體。3、測量系統(tǒng)分析：是指運用統(tǒng)計學的方法對測量系統(tǒng)進行評估，了解影響測量結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。任何實測數據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術語測量系統(tǒng)分析方法測量內容有兩種形式Attributes計數值/定性值數據不能以連續(xù)的標尺描述通過/不通過，好/壞Variables計量值/定量值數據可以用連續(xù)的標尺來描述

計數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)準確度的度量，是用來描述測量結果的位置方面的狀況，反映的是測量結果平均值與真值的差異程度。3、線性：在測量系統(tǒng)預期的量程范圍內，各點處的偏移與參考值呈線性關系。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）在時間范圍內保持恒定的能力。5、重復性：衡量測量系統(tǒng)的精確性6、再現性：衡量測量系統(tǒng)的精確性測量系統(tǒng)評估項目準確度和精密度假定材料的硬度的“真值”是5.0方法1得到的讀數為：

3.8,4.4,4.2,4.0(4.10.45)方法2得到的讀數為：

6.5,4.0,3.2,6.3(52.86)哪種方法更準確？哪種方法更精密？你傾向哪種方法？為什么？分辨率指系統(tǒng)可測量的小數部分的位數。測量的增量至少要達到產品或過程規(guī)格寬度的十分之一ABWhichrulesshouldbeusedtomeasuretheprocesswiththeabovedistribution?應該使用哪一把尺測量具有上述分布的過程一般為測量結果的最小間距。評價分辨力的標準：測量對象波動的標準差測量系統(tǒng)波動的標準差≥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，一般應考慮更換量具或選用更好的測量技術對連續(xù)型測量數據，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，則應在校準時確認其偏移值，并在以后測量時，對在此特定基準值處的觀測值加以相應修正。2、偏移好的測量系統(tǒng)應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，即偏移是基準值的線性函數，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、線性測量儀器準確度或精密度在儀器量程內的變異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果的穩(wěn)定性衡量。定期對測量標準器或標準件進行重復測量，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。（控制圖在八章中學習）4、穩(wěn)定性測量的分布保持不變，均值和標準差皆可預測無漂移、突變、周期性循環(huán)等用趨勢圖評價通過定期校準和重復性與再現性分析加以控制真值Time2時間2Time1時間1準確度隨著時間而產生變化的測量5、重復性由同一個測量系統(tǒng)，多次重復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性，或稱為測量系統(tǒng)的重復性，簡稱重復性；一個好的測量系統(tǒng)應具有很好的重復性，也就是它的重復測量值的變異是很小的；1stMeasurement第一次測量2ndMeasurement第二次測量Repeatability重復性精度:重復性重復性：測量裝置的固有變異對同樣的變量在相似條件重復測量時的變異同一檢驗員同一設置同一量具相同的環(huán)境條件短期用重復測量的分布的平均標準差來估計

GoodRepeatability好的重復性重復性: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差的重復性實際值真值TrueValue真值6、再現性由不同測量系統(tǒng)測量同一零件的同一特性所得重復測量的均值的變異，稱為量具的再現性，或稱為測量系統(tǒng)的再現性，簡稱再現性；測量系統(tǒng)B測量系統(tǒng)AReproducibility再現性測量系統(tǒng)A精度:再現性再現性：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準差來估計再現性: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準差。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好的再現性PoorReproducibility差的再現性檢查者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.確定測量系統(tǒng)是“好”還是“壞”，需要將產品規(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:

重復性和再現性

區(qū)別指數對過程重要!對客戶重要!

測量系統(tǒng)指標精密度-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%包含重復性和再現性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)針對相關產品規(guī)格的測量效果3、適當的P/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%Contribution=×100%sTotalsMS%Studyvariation=×100%(P/TV)sTotalsMS5.15×%Tolerance=×100%

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

%P/TV

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

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來分析一些數據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

當進行一定數目的重復時非常重要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題Minitab輸出Minitab產生解析的和圖表的分析信息

SessionResults解析結果ANOVATableANOVA表格

VariationComposition散布構成PercentageTable百分比占有率表GraphicalResults圖表結果X-Bar/RChartX-Bar/R圖VariationComposition散布構成

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果，然后再看圖表結果

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！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有最少5個不同水準。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圖能顯示適當的分辨率，即：

R-圖在控制線內有多于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

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

所有檢驗員的測量分布應一致或接近，所有檢驗員的測量平均值應相等，即平均值成一條水平線

部件測量數據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該很小，但部件間的平均值應有分別

處理量儀能力不足如果主要變異源來自重復性（設備），則需要替換，修理或調整設備。

如果主要變異源來自操作者（再現性），則需要通過訓練和定義標準化的操作程序來調整。需要觀察各操作者之間的不同，以識別是否是訓練，技巧或程序問題。

WhichNeedsMoreAttention?哪個更需要關注？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?。篈ssessmentDisagreementAppraiser#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.計數型測量系統(tǒng)AttributeData:計數型數據可用作記錄或分析的定性數據（通常為合格/不合格）AttributeMeasurementSystem(AMS):計數型測量系統(tǒng)將每一產品與標準對比，如果符合標準的要求則接受?？捎蓹z驗員或合格/不合格量規(guī)來實施檢查篩選用計數測量系統(tǒng)百分百評價產品計數術語篩選效率 AMS區(qū)分合格與不合格產品的能力客戶偏好篩選標準太嚴格：合格產品被拒收生產者偏好篩選標準太寬松：不合格產品被接收計數值重復性、再現性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準區(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檢驗結果的能力確定檢驗員/量儀符合標準的程度，包括：檢驗員拒收合格產品的概率檢驗員接受不合格產品的概率識別以下各項 培訓需求(個別或全部檢驗員) 缺少程序或控制計劃標準沒有清晰定明量儀需要調整或進行相關對比計數測量系統(tǒng)應注意事項 計數值通常在篩選產品中產生100%產品篩選通常是在過程不能以高比例生產合格產品時,實施因此，將生產大量的邊界產品（合格或不合格產品) 很多測量系統(tǒng)、檢驗和運作過程都存在變異，這導致大量合格產品的拒收或大量不合格產品的接受

因此我們應該將重點放在改進系統(tǒng)能力而非完善篩選系統(tǒng)計數測量系統(tǒng)應注意事項操作者各自的一致性分析（重復性）。每個操作者與標準的一致性（重重性）。操作者之間的一致性（再現性）所有操作者與標準的整體比較（再現性）計數性測量系統(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R&R方法1)從過程中選取至少30件產品，合格品與不合格品各占一半。在我們選出做分析的產品中應包括下列產品：不良品無缺陷產品邊緣產品2）挑選檢驗員和量儀。檢驗員應具有經驗和資格3）讓每位檢驗員獨立以隨機的次序檢驗這些產品并確定合格與否,并重復測量至少2次。4）將數據輸入至Excels工作表或Minitab報告MSA的效率。記錄結果。5）如需要采取恰當的措施修正檢驗過程。6）重新進行分析，以驗證修正措施。計數R&R—方法1利用Excel表AppraiserScore=檢查員自身一致次數/總次數Scorevs.Attribute=檢查員檢測結果與已知標準相符的次數/總次數ScreenEffectiveScore=所有檢查員有一致性的次數/總次數ScreenEffectiveScorevs.Attribute=所有檢查員與標準相一致次數/總次數KnownPopulation檢查員1檢查員2檢查員3Y/N-1Y/N-2Sample#AttributeTry#1Try#2Try#1Try#2Try#1Try#2AgreeAgree1PassPassPassPassPassFailFailNN2PassPassPassPassPassFailFailNN3FailFailFailFailPassFailFailNN4FailFailFailFailFailFailFailYY5FailFailFail