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1、MSA 测量系统分析内容1、21、什么是测量系统 量具：任何用来获得测量结果的装置；经常用来特指用在车间的装置；包括用来测量合格/不合格的装置。 测量：赋值给具体事物以表示它们对于特定特性之间的关系。 测量过程：赋值过程定义为测量过程。 测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估，其所使用的仪器、量具、标准、操作、方法、夹具、人员、软件及环境的集合，用来获得测量结果的整个过程。 测量系统分为计量型测量系统与计数型测量系统31、什么是测量系统人 数据设备测量过程材料方法程序 输入 输出42、为什么要进行测量系统分析2.1、TS16949标准 要素7.6.1 为分析各种测量和试验设备系统测
2、量结果的变差，必须进行适当的统计研究。此要求应用于控制计划中提及的测量系统 所有的分析方法及接受准则必须与顾客关于测量系统分析参考手册一致。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则 52、为什么要进行测量系统分析要点： 对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。 测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考手册一致。 经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。 PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考MSA手册进行变差研究。 APQP手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段输出之一。 SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。62、为什么要进行测量系统分析2.2客观需要
3、 7 輸入/輸出 製程變差 測量變差 輸出 所得結果若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之内若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之内, 所用的测所用的测量系统必须具备足够能力去量度制程的变差量系统必须具备足够能力去量度制程的变差, 原因是测量过程原因是测量过程本身亦存在一定的变差本身亦存在一定的变差, 所以我们必须对所选用的测量系统所以我们必须对所选用的测量系统/仪仪器先作一些统计分析器先作一些统计分析,才可决定这测量统才可决定这测量统/仪器是否适用仪器是否适用. 8The Measurement Process should be managed as a true PROCESS
4、ProcessInputsOutputsMeasurementProcessInputsOutputs Observations Measurements DataParts(Example)Phase I: Process Measurement Phase II: Process AnalysisPhase III: Process ImprovementPhase IV: Process Control9 测量系统误差或变动的类型测量系统误差或变动的类型 l 位置(Location)或平均 - 偏离(Bias) - 直线性(Linearity) - 稳定性(Stability)l 宽度或
5、散布 - 再现性(Repeatability) - 重复性(Reproducibility)测测量系量系统统误误差差10意味着观测测量平均和基准值间的偏差。偏离又叫正确性。基准值基准值Reference valueReference value观测平均观测平均Observed AverageObserved Average偏离 偏离偏离(Bais)(Bais)测测量系量系统统误误差差真值真值测定值的测定值的平均值平均值11仪器的全体测量可能范围内的倾斜差异。真值真值 1 1观测值观测值1 1倾斜小倾斜小 倾斜大倾斜大真值真值 2 2测定的下限范围测定的上限范围真值观测值倾斜无倾斜观测值观测值2
6、 2 线性线性测测量系量系统统误误差差12时间点时间点 1 1时间点时间点 2 2稳定性稳定性把同样的特性在不同的时间点用同样的Gage测量的结果平均值差异。测测量系量系统统误误差差 稳定性稳定性13同样人使用同样部品、同样特性、同样机器反复测定得到的测量值之间散布。 基准值基准值平均平均平均平均好的重复性好的重复性不好的重复性不好的重复性基准值基准值测测量系量系统统误误差差 重复性重复性14测量同一特性时，互相不同的人使用同样机器得到的测量值之间的平均差。好的再现性好的再现性不好的再现性不好的再现性 再现性再现性测测量系量系统统误误差差评价者评价者 A A评价者评价者B B评价者评价者 C
7、C评价者评价者 C C评价者评价者 A A评价者评价者 B B基准值基准值A AB BC C基准值基准值A AB BC C测量系统误差 15正确但不精密正确但不精密 精密但不正确精密但不正确既不精密又不正确既不精密又不正确既正确又很精密既正确又很精密16 测量误差的评价测量误差的评价 正确性MSproducttotalMSproducttotal222精密度散布散布平均平均散布散布倾斜倾斜校正分析校正分析 (Calibration Study) R&R Study 测测量系量系统统评评价价17Possible Sources of VariationTo address actual proc
8、ess variability, the variation due to the measurement system must first be identified and separated from that of the processProcessInputsOutputsInputsMeasurementProcessOutputs Observations Measurements DataParts(Example)Long-termProcess VariationShort-termProcess VariationVariationwithin sampleActua
9、l Process VariationRepeatabilityCalibrationStabilityLinearityVariation dueto gageVariation dueto operatorsMeasurement Process VariationObserved Process Variation“Other” Sources- Environmental- etc.4、测量系统研究的准备 先计划将要使用的方法 - 通过使用工程决策; 目视观察或量具研究确定 (考虑再现性会否影响) 条件 - 评价人的数量,样品数量及重复读数次数; 尺寸的关键性、 零件结构 评价人的选择
10、 - 评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选184、测量系统研究的准备1920 观测值(测量值)的波动要素+ += =真值(实际工程的波动)误差(测量波动)测定值(被观测的波动)Gage R&R Study 在测定过程中得到的测量值里一般包含着实际工程的变动和根据测量系统的变动。 被观测的变动( 2total ) = 工程的变动 ( 2p ) + 测量变动 ( 2MS ) 测量波动再区分为重复性和再现性。测量变动 ( 2MS ) = 重复性( 2Repeatability ) + 再现性( 2Reproducibility )重复性和再现性两种波动的和。即，测量系统的波动叫 Gage R&R
11、.对测量系统波动的分析也可以认为是精密度的分析，称为Gage R&R study.21 观测值(测量值)的变动要素Gage R&R Study 被观测的变动被观测的变动( ( 2 2total total ) )实际工程的变动实际工程的变动 ( ( 2 2p p ) )测量系统变动测量系统变动( ( 2 2MS MS ) )再现性再现性( ( 2 2Reproducibility Reproducibility ) )重复性重复性( ( 2 2Repeatability Repeatability ) ) 一般事项 一般对2 3名作业者(平时检查的作业者)实施 一般用10个部品为对象测定 一般
12、2 3回反复测定 步骤 1. 选定代表工程长期变动的10个标本 2. 测定器的校正 3. 让第一个作业者对所有标本任意顺序各做一次测定 (Blind Measurement) 4. 让第二个作业者按同样地方法实施 (所有作业者相同) 5. 以同样的方法按必要的次数反复测定 6. 得到的DATA输入Minitab并进行分析22Gage R&R 步步骤骤231. %Contribution = 100%2. %Study Variation = 100%3. %Tolerance = 100%4. Number of distinct categories = Round 1.41 (分辩指标分辩
13、指标)分辩指示意味着测量系统能区别的样品散布。即， 区别工程散布区间的数。 分辩率为3时 例样品散布样品散布(p)测定散布测定散布(MS)Gage R&R 评评价指价指标标 评价指标评价指标2MS2TotalMSTotal5.15 MSTolerance *( Tolerance = USL-LSL）24n重复性和再现性与容 差的百分比1Precision to Tolerance Ratio-P/Tn重复性和再现性与总过程偏差的百分比2Precision to TotalVariation Ratio-P/TV3%Contribution量具相对于规范的量具相对于规范的测量能力；测量能力；量
14、具相对于过程量具相对于过程偏差的测量能力偏差的测量能力测量系统的能力测量系统的能力-3个重要指数个重要指数测量系统的方差与总测量系统的方差与总过程方差的百分比过程方差的百分比%Study Var%Tolerance%ContributionMinitab显示显示:连续数据测量系统分析容差百分比容差百分比调查百分比调查百分比贡献百分比贡献百分比%100%22totalMSonContributi%10015. 5%ToleranceToleranceMS%100Var%Study TotalMS25 评价基准l %Study Var 或 %Tolerance为10%以上时，首先区分评价重复性和再
15、现性后，查明各个受影响的原因 ，并采取措施。 l 根据用途的优先参照评价指标 - 在部品管理的测面， 在制品符合判定更重要时 优先确认%Tolerance- 工程管理用或工程显示用时 优先确认 %Study Var Gage R&R 评评价指价指标标区分区分%Contribution% Study Variation 或或 %Tolerance分辨率分辨率良好良好 1% 10费用费用/考虑重要性考虑重要性110%1030%59不可使用不可使用 10% 30% Quality Tools Gage R&R Study(Crossed) 打开数据文件打开数据文件: 测量系统分析测量系统分析 . M
16、TV30采采 用用 ANOVA 法法见见 下下 页页输入输入：部件序数列部件序数列操作员数据列操作员数据列测量数据列测量数据列3132Gage R&R %ContributionSource VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.004437 10.67 Repeatability 0.001292 3.10 Reproducibility 0.003146 7.56 Operator 0.000912 2.19 Operator*PartID 0.002234 5.37 Part-To-Part 0.037164 89.33 Total Variatio
17、n 0.041602 100.00 结果显示：结果显示：贡献百分比：贡献百分比：10不可接受不可接受。%100%22totalMSonContributi33 StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.066615 0.34306 32.66 34.31 Repeatability 0.035940 0.18509 17.62 18.51 Reproducibility 0.056088 0.28885 27.50 28.89 Operator 0
18、.030200 0.15553 14.81 15.55 Operator*PartID 0.047263 0.24340 23.17 24.34 Part-To-Part 0.192781 0.99282 94.52 99.28 Total Variation 0.203965 1.05042 100.00 105.04 结果显示结果显示2：调查百分比：调查百分比：10%可以接受；30%不可接受。34 StdDev Study Var %Study Var %Tolerance Source (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.06
19、6615 0.34306 32.66 34.31 Repeatability 0.035940 0.18509 17.62 18.51 Reproducibility 0.056088 0.28885 27.50 28.89 Operator 0.030200 0.15553 14.81 15.55 Operator*PartID 0.047263 0.24340 23.17 24.34 Part-To-Part 0.192781 0.99282 94.52 99.28 Total Variation 0.203965 1.05042 100.00 105.04 Number of Disti
20、nct Categories = 4 结果显示结果显示3：容差百分比：容差百分比：10可接受；可接受；30不可接受。不可接受。差别类数目：差别类数目： 5 5可接受可接受%100*15. 5%ToleranceTolerancemeas35差别类数目差别类数目指的是测量系统可以识别出的过程数据中的非重叠组的数目。指的是测量系统可以识别出的过程数据中的非重叠组的数目。差别类数目差别类数目 = x 1.41 part-to-partgage 注意：注意： 差别类数目适用于连续数据的差别类数目适用于连续数据的ANOVA 法法GR&R。 差别类数目决策 / 值 Quality Tools Attrib
21、ute Agreement AnalysisMinitab离散数据测量系统分析离散数据测量系统分析48Attribute Gage R&R StudyAttribute Gage R&R Study for MeasurementWithin Appraiser重复性偏差重复性偏差( (评估财务稽核人员自身的误差）评估财务稽核人员自身的误差）Assessment AgreementAppraiser # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 1 15 15 100.0 ( 92.8, 100.0)2 15 13 86.7 ( 59.5, 98.3)3
22、 15 14 93.3 ( 68.1, 99.8)# Matched: Appraiser agrees with him/herself across trials. 结果显示结果显示149Each Appraiser vs StandardAssessment AgreementAppraiser # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 1 15 14 93.3 ( 68.1, 99.8)2 15 13 86.7 ( 59.5, 98.3)3 15 14 93.3 ( 68.1, 99.8)# Matched: Appraisers asses
23、sment across trials agrees with standard.结果显示结果显示250Assessment Disagreement # 合格合格/ # 不合格不合格/Appraiser 不合格不合格 Percent (%) 合格合格 Percent (%) # Mixed Percent (%) 1 1 16.7 0 0.0 0 0.0 2 0 0.0 0 0.0 2 13.3 3 0 0.0 0 0.0 1 6.7 # 合格合格/不合格不合格: Assessments across trials = 合格合格 / standard = 不合格不合格. # 不合格不合格/合
24、格合格: Assessments across trials =不合格不合格 / standard = 合格合格. # Mixed: Assessments across trials are not identical.结果显示结果显示3判错率：判错率： 5 5可接受可接受51Between AppraisersAssessment Agreement再现性偏差再现性偏差(评估财务稽核人员之间的误差评估财务稽核人员之间的误差)# Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 15 13 86.7 ( 59.5, 98.3)# Matched: All ap
25、praisers assessments agree with each other.结果显示结果显示452结果显示结果显示5All Appraisers vs StandardAssessment Agreement# Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 15 13 86.7 ( 59.5, 98.3)# Matched: All appraisers assessments agree with standard.准确率准确率=9 95 5, ,不可接受不可接受A Ap pp pr ra ai is se er rP Pe er rc ce e
26、n nt t3 32 21 11 10 00 09 90 08 80 07 70 06 60 05 50 09 95 5. .0 0% % C CI IP Pe er rc ce en nt tA Ap pp pr ra ai is se er rP Pe er rc ce en nt t3 32 21 11 10 00 09 90 08 80 07 70 06 60 05 50 09 95 5. .0 0% % C CI IP Pe er rc ce en nt tD Da at te e o of f s st tu ud dy y: : R Re ep po or rt te ed d
27、b by y: :N Na am me e o of f p pr ro od du uc ct t: :M Mi is sc c: :A As ss se es ss sm me en nt t A Ag gr re ee em me en nt tW Wi it th hi in n A Ap pp pr ra ai is se er rs sA Ap pp pr ra ai is se er r v vs s S St ta an nd da ar rd d53图形结果显示图形结果显示重复性偏差重复性偏差( (评估检验者自身的误差）评估检验者自身的误差）- - 一致性一致性在在95%95
28、%置信度下的置信区间置信度下的置信区间每个检验员的检验结果与真值的比较每个检验员的检验结果与真值的比较- - 准确率准确率在在95%95%置信度下的置信区间置信度下的置信区间54Kappa方法方法55Kappa方法抽样原则方法抽样原则发票号检查员1检查员2意见一致？1好好Y2好坏N3好好Y4坏坏Y5好好Y6好好Y7好坏N8好坏N9坏坏Y10好好Y80%好50好70一致56例：一个部门填写发票不一致，例：一个部门填写发票不一致，2个鉴定人被要求独立个鉴定人被要求独立的随机的从不同天中选出的随机的从不同天中选出10个发票，结果如下：个发票，结果如下：Kappa方法案例方法案例57P观察到的观察到的
29、=0.7P偶然的偶然的=(P1好好P2好好)(P1坏坏P2坏坏) =0.80.5+0.2*0.5 =0.5Kappa=(P观察到的观察到的-P偶然的偶然的)/(1-P偶然的偶然的) =(0.7-0.5)/(1-0.5) =0.4Kappa方法案例方法案例打开数据文件打开数据文件: 测测量系统分析量系统分析. MTVKappa=0.4，小，小于于0.7，测量系统，测量系统不可接受。不可接受。58Kappa方法案例方法案例两个检验员两个检验员选择选择Cohen59Kappa方法案例方法案例一致性为一致性为70%，通常要求大于通常要求大于80%Fleiss检验适检验适用于用于2个以上个以上检验员的情况检验员的情况Cohen检验结检验结果果0.7，测量，测量系统不可接受系统不可接受7、测量系统分析的时机： 新的产品、过程、新的测量设备 损坏修复后的设备 控制计划中应用的测量系统60