1、测量系统分析 MSA-Minitab,相关内容,1、什么是测量系统 2、为什么要进行测量系统分析 3、测量系统变差的种类与定义 4、测量系统研究的准备 5、计量型测量系统分析指南 （偏倚,稳定性,线性,重复性 & 再现性） 6、计数型测量系统分析指南 7、测量系统分析的时机,2,1、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
2、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,3,1、什么是测量系统,4,2、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,5,2、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
3、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。,6,2、为什么要进行测量系统分析,2.2客观需要,7,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/仪器先作一些统计分析,才可决定这测量统/仪器是否适用.,8,9, 测量系统误差或变动的类型 位置(Location)或平均- 偏离(Bias) - 直线性(Linearity)- 稳定性(Stabili
4、ty)宽度或散布 - 再现性(Repeatability)- 重复性(Reproducibility),测量系统误差,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。, 偏离(Bais),测量系统误差,真值,测定值的平均值,11,仪器的全体测量可能范围内的倾斜差异。,真值 1,观测值1,倾斜小,倾斜大,真值 2,测定的下限范围,测定的上限范围,观测值2, , 线性,测量系统误差,12,时间点 1,时间点 2,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。,测量系统误差, 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
5、准值,平均,平均,好的重复性,不好的重复性,基准值,测量系统误差, 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,不好的再现性, 再现性,测量系统误差,评价者 A,评价者B,评价者 C,评价者 C,评价者 A,评价者 B,测量系统误差,15,16,测量误差的评价,正确性,精密度,散布,平均,散布,倾斜,校正分析(Calibration Study),R&R Study,测量系统评价,17,Possible Sources of Variation,To address actual process variability, the variat
6、ion due to the measurement system must first be identified and separated from that of the process,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- 评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选,18,4、测量系统研究的准备,样品的选择- 能否获得代表生产过程的样品, 样品必须是选自于过程 并且代表整个的生产的范围 编号- 必须对一个零件编号以便于识
7、别 分辨力- 仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变的十分之 一, 例如,如果特性的变为0.001, 仪器应能读取0.0001 的变化确保测量方法 确保测量方法 - 遵守规定的测量程序 (测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布),19,20,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
8、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. 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(2total ),实际工程的变动 ( 2p ),测量系统变动(2MS ),再现性( 2Reproducibility ),重复性( 2Repeatability ),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
9、10个部品为对象测定 一般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,22,Gage R&R 步骤,23,%Contribution = 100% %Study Variation = 100% %Tolerance = 100% Number of distinct categories = Round 1.41 (分辩指标)分辩指
10、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(p),测定散布(MS),Gage R&R 评价指标, 评价指标,*( Tolerance = USL-LSL）,24,重复性和再现性与容 差的百分比,1,Precision to Tolerance Ratio-P/T,重复性和再现性与总过程偏差的百分比,2,Precision to Total Variation Ratio-P/TV,3,%Contribution,量具相对于规范的测量能力；,量具相对于过程偏差的测量能力,测量系统的能力-3个重要指数,测量系统的方差与总 过程方差的百分比,%Study
11、 Var,%Tolerance,%Contribution,Minitab 显示:,连续数据测量系统分析,容差百分比,调查百分比,贡献百分比,25,评价基准%Study Var 或 %Tolerance为10%以上时，首先区分评价重复性和再现性后，查明各个受影响的原因 ，并采取措施。 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 评价指标,标本的选定,标本一般为10个，能代表工程的散布。,26,假如标本只选定接近工程平均的时，测量能力评价指标将会比实际差。,假
12、如标本的选定在比工程散布宽范围内时，测定能力评价指标将会比实际好。,标本反映部品的实际散布(工程变动)时才有意义。,计量型 Gage R&R,27,sgage = 测量误差公差 = USL - LSL USL = 规范上限LSL = 规范下限,2. 对于单边规格限：,在分子中使用2.575 sgage (即5.15/2 = 2.575) 公差= USL 平均值 或 平均值 - LSL 总是使用历史 平均值,5.15 标准误差包含了正态分布的99%。,5.15 s,+2.575,-2.575,99%,1. 对于双边规格限：,关于容差百分比的解释,28,Minitab要求数据排成3列.,堆积数据：
13、把所有被测对象放在1列，所有测量者放在第2列，测量结果放在第3列。这意味着如果有:10个被测对象3个测量者2次重复测量则每个被测对象编号将重复6次。,29,连续数据测量系统分析,Minitab: Stat Quality Tools Gage R&R Study(Crossed),打开数据文件: 测量系统分析 . MTV,30,采 用 ANOVA 法,见 下 页,输入： 部件序数列 操作员数据列 测量数据列,31,32,Gage R&R%Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.004437 10.67 Repeatab
14、ility 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 Variation 0.041602 100.00,结果显示：,贡献百分比： 10不可接受。,33,StdDev Study Var %Study Var %ToleranceSource (SD) (5.15*SD) (%SV) (SV/Toler) Total Gage R&R 0.066615 0.34306 32.6
15、6 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,结果显示2：,调查百分比： 30%不可接受。,34,StdDev
16、 Study Var %Study Var %ToleranceSource (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 0.030200 0.15553 14.81 15.55 Operator*PartID 0.047263 0.24340 23.17 24.34 Part-To-Part 0
17、.192781 0.99282 94.52 99.28 Total Variation 0.203965 1.05042 100.00 105.04 Number of Distinct Categories = 4,结果显示3：,容差百分比： 30不可接受。,差别类数目： 5可接受,35,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。差别类数目 = x 1.41,spart-to-part sgage,注意： 差别类数目适用于连续数据的ANOVA 法GR&R。,36,图形结果显示总图：,37,变差的组成图解释,38,极差图解释,39,均值图解释,40,以零件类别比较图解释,
18、41,以操作员类别比较图解释,42,操作员与零件交互作用图解释,43,练习,1.所有人员分为5个小组 2.每个小组选择3个成员作为测量者.重复2次 3.5个杯子作为测量对象,分别进行标号 4.测量工具为直尺 5.一个人记录数据 注意:测量的时候杯子的顺序要打乱 数据记录如下:,6、计数型测量系统分析,6.1、计数型数据的定义：对于以“是”和“不是”为计数基础的定性数据。定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有效性，即将“合格”判断成合格，将“不合格”判断成不合格的程度.,44,45,1. 将被测对象与规范极限比较，在通过与不通过判断基础上决定是否接受被测件。 2. 离散数据测量系统分析通常由
19、2-5个测量者测试20-50个被测对象来进行。 3. 每一个测量者应以随机顺序测量所有被测件2-3次，且2-3次评估之间相隔一个星期。 4. 样本选择标准： 一些可以接受40%，一些不合格40， 一些处于边缘20%。 一般，一致性得分= 95%，可以接受；一致得分= 100% ，就是好系统!,离散数据测量系统分析要求,离散数据测量系统分析举例,46,财务凭证的审核： 从当前已制单未复核归档的凭证中选取有代表性的凭证样本25份(合格单据20份，不合格单据5份)，由3个财务稽查人员对这些凭证按照正常稽核工作程序分别进行2次独立复核，记录审核结果，计算重复性、再现性。,打开数据文件: 测量系统分析.
20、 MTV,47,Minitab: Stat Quality Tools Attribute Agreement Analysis,Minitab离散数据测量系统分析,48,Attribute Gage R&R Study Attribute Gage R&R Study for Measurement Within Appraiser 重复性偏差(评估财务稽核人员自身的误差） Assessment Agreement Appraiser # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 1 15 15 100.0 ( 92.8, 100.0) 2 15 13
21、 86.7 ( 59.5, 98.3) 3 15 14 93.3 ( 68.1, 99.8) # Matched: Appraiser agrees with him/herself across trials.,结果显示1,49,Each Appraiser vs Standard Assessment Agreement 每个财务稽核人员的检验结果与真值的比较Appraiser # 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
22、.3 ( 68.1, 99.8) # Matched: Appraisers assessment across trials agrees with standard.,结果显示2,50,Assessment Disagreement # 合格/ # 不合格/ Appraiser 不合格 Percent (%) 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/不合格: Assessments across trials = 合格 / st
23、andard = 不合格.# 不合格/合格: Assessments across trials =不合格 / standard = 合格.# Mixed: Assessments across trials are not identical.,结果显示3,判错率：5可接受,51,Between Appraisers Assessment Agreement 再现性偏差(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 appraisers asse
24、ssments agree with each other.,结果显示4,52,结果显示5,All Appraisers vs Standard 所有财务稽核人员的审核结果与真值的比较 Assessment 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=95,不可接受,53,图形结果显示,重复性偏差(评估检验者自身的误差） - 一致性在95%置信度下的置信区间,每
25、个检验员的检验结果与真值的比较 - 准确率在95%置信度下的置信区间,54,Kappa方法,55,Kappa方法抽样原则,56,例：一个部门填写发票不一致，2个鉴定人被要求独立的随机的从不同天中选出10个发票，结果如下：,Kappa方法案例,57,P观察到的=0.7 P偶然的=(P1好P2好)(P1坏P2坏)=0.80.5+0.2*0.5=0.5 Kappa=(P观察到的-P偶然的)/(1-P偶然的)=(0.7-0.5)/(1-0.5)=0.4,Kappa方法案例,打开数据文件: 测量系统分析. MTV,Kappa=0.4，小于0.7，测量系统不可接受。,58,Kappa方法案例,两个检验员选择Cohen,59,Kappa方法案例,一致性为70%，通常要求大于80%,Fleiss检验适用于2个以上检验员的情况,Cohen检验结果0.7，测量系统不可接受,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,
