1、MSA Measurement Systems Analysis测量系统分析,主讲:廖为庆,测量的重要性,如果测量出现问题，那么合格的产品可能被判为不合格，不合格的产品可能被判为合格，此时便不能得到真正的产品或过程特性。 因此，要保证测量结果的准确性和可信度。,测量,测量误差的来源,Discrimination 分辨能力 Precision 精密度 (Repeatability 重复性) Accuracy 准确度 (Bias偏差) Damage 损坏 Differences among instruments and fixtures (不同仪器和夹具间的差异) Difference in u
2、se by inspector 不同使用人员的差异(Reproducibility再现性) Differences among methods of use (使用不同的方法所造成差异) Differences due to environment (不同环境所造成的差异),为什么要进行测量系统分析,即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环等方面的原因，会带来测量误差。因此，还需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的需要。ISO/TS16949:2002标准7.6.1规定：为分析出现在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
3、要求必须适用于在控制计划中提及的测量系统。这些分析方法以及接收准则的使用必须符合顾客的测量系统分析参考手册。采用其他的分析方法和接受准则必须获得顾客的批准。,测量系统分析的目的,运用统计分析方法，确定测量系统测量结果的变差（测量误差），了解变差的来源。 从而确定一个测量系统的质量，并且为测量系统的改进提供信息。 保证所用统计分析方法及判定准则的一致性。,术 语,1、测量 Measurement 2、量具 Gage 3、测量系统 Measurement Systems 4、分辨力 Discrimination 5、偏倚 Bias; 6、重复性 Repeatability 7、再现性 Reprod
4、ucibility; 8、线性 Linearity 9、稳定性 Stability,1、测量：赋值给具体事物以表示他们之间的关系。而赋予的值定义为测量值。 2、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。 3、测量系统： 用来对被测量特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合。,4、分辨力（率）,定义：指测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。 传统是公差范围的十分之一。建议的要求是总过程6(标准偏差)的十分之一。,5、偏倚(Bias),基准值,观测平均值,偏倚,偏倚：是测量结果的观测 平均值与基准值的差值。 基准值的取得可
5、以通过采 用更高级别的测量设备进 行多次测量，取其平均值 来确定。,6、重复性(Repeatability),重复性,重复性是由一个评价人，采用 一件测量仪器，多次测量同一 零件的同一特性时获得的测量 值变差。,7、再现性(Reproducibility),再现性是由不同的评价人，采 用相同的测量仪器，测量同一 零件的同一特性时测量平均值 的变差。,再現性,操作者B,操作者C,操作者A,8、线性(Linearity),量程,基准值,观测平均值,基准值,线性：是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值， 即量具在使用范围内偏移(准确度)差异之分布状况.,线性图(Linearity),观测的平均值,基
6、准值,无偏倚,有偏倚,9、稳定性(Stability),稳定性,时间1,时间2,稳定性：是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的相同特性时获得的测量值的总变差。,重复性和再现性分析 均值-极差法,均值极差法(Xbar&R)是一种可提供测量系统重复性和再现性两个特性作估计评价的方法。这种方法可以将测量系统的变差分成两个部分重复性和再现性。 进行研究 表格参见MSA参考手册。详细的程序是： 1、获得一个样本零件数n大于5，应代表实际的或期望的过程变差范围； 2、选择评价人为A，B，C等。零件的号码从1到n，评价人不能看到零件编号。,3、让评价人A以随机的顺序测量n个零件，将测量结果输入第一行（
7、如使用MINITAB应输入“数据”栏）。 4、让评价人B和C测量同样的n个零件，而且他们之间不能看到彼此的结果，输入数据到第6行和11行。 5、用不同的随机测量顺序重复该循环。输入数据到第2，7，12行，在适当的列记录数据，如果需要试验3次，重复循环并输入数据到3，8，13行。 6）当零件数量很大或同时多个零件不可同时获得时，测量步骤4，5可能改变如下是需要的：让评价人A测量第一个零件并在第1行记录读数。让评价人B测量第一个零件并在第6行记录读数。让评价人C测量第一个零件并在第11行记录读数。,让评价人A重复测量第一个零件并记录读数于第2行，让评价人B重复测量第一个零件并记录读数于第7行，让评
8、价人C重复测量第一个零件并记录读数于第12行， 如果试验需要进行3次，重复这个循环将数据记录在第3，8，13行。 7、如果评价人属于不同的班次，可以使用一个替代方法，让评价人A测量所有的10个零件输入数据于第1行，然后评价人A以不同的顺序读数，记录结果于第2，3行，让评价人B，C同样做。 依公式计算并作成控制图或直接用表计算即可。,结果分析-作图法作图工具的应用是很重要的。在使用任何其他统计分析之前应先用作图工具将明显的变差特殊原因数据进行系统地筛选。从测量系统分析得到的数据可以用控制图显示出来。,均值图将每个评价人对每个零件多个读数的均值画于图中，并标以零件号码为代码，这样可以帮助我们确定评
9、价人之间的一致性。大约一半或更多的均值应落在控制限以外。如果数据显示出这种图形，那么测量系统应该能够充分探测零件-零件之间的变差并且测量系统能够提供对过程分析和过程控制有用的信息。如果少于一半的均值落在控制限外边，则测量系统缺乏足够的分辨率或样本不能代表期望的过程变差。,极差图极差控制图用于确定过程是否受控。在包括平均极差和控制限的标准的极差图上画出了由每个评价人对每个零件测量的多个读数范围。如果所有的极差都受控，则所有的评价人的工作状态是相同的。如果一个评价人不受控，则他的测量方法与其他人不同。如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善以获得有用的数据。,Study V
10、ar %Study Var Source StdDev (SD) (6 * SD) (%SV) Total Gage R&R 0.045650 0.27390 25.16Repeatability 0.033983 0.20390 18.73Reproducibility 0.030481 0.18288 16.80 Part-To-Part 0.175577 1.05346 96.78 Total Variation 0.181414 1.08848 100.00Number of Distinct Categories = 5区别分类数要求大于或等于5。,计算结果,%R&R接受准则： a.
11、 %R&R30%不能接受，必须改进。,结果分析:,当重复性(EV)大于再现性(AV)时，原因可能是： 仪器需要保养； 量具应重新设计来提高刚度增强； 量具的夹紧或零件定位的方式需要改进； 存在过大的零件变差。 当再现性(AV)大于重复性(EV)时： 评价人员需要更好的培训如何使用量具及数据读取方式； 量具刻度盘上的刻度不清楚； 需要某些夹具协助评价人员来提高使用量具的一致性。,R&R分析注意事项,1、分析之量具（1）APQP及PPAP所使用之量具（2）客户要求须执行R&R之量具 2、分析时机：（1）操作者变更时（2）量具变动时（3）产品变更时（4）量具修理后（5）配合量具校正作业定期分析。,R
12、&R分析注意事项,1、执行分析人员（1）资料搜集：须为操作该量具人员（2）分析人员：该量具之校正管理人员 2、执行前之准备工作：（1）决定进行分析之产品及量具（2）决定参与分析之测量人数，最少两人（3）决定进行分析之产品取样数（至少5件，10件为宜）。（4）决定测量次数，最少须两次。,Attribute Measurement Systems 计数型测量系统,定义：将每一产品与标准对比，如果符合标准的要求则接受。可由检验员或合格/不合格量规来实施检查。,计数型测量系统重复性和再现性分析,一、计数值R&R的目的 1、确定各班次、各机器、各流水线的检验员否用标准区分合格与不合格。 2、量化测量者或
13、测量仪器是否能正确重复检验结果的能力。 3、确定检验员/量仪符合标准的程度，包括： 检验员接受不合格产品的概率； 检验员拒收合格产品的概率 。,五、计数R&R方法 1、从过程中选取至少30件产品；在选出做分析的产品中应包括下列产品： 不良品（45%） 合格品（45%） 边缘产品（10%） 2、挑选检验员和量仪，检验员应具有经验和资格。 3、让每位检验员独立以随机的次序检验这些产品并确定合格与否，重复2-3次。 4、将数据输入至Attribute R&R.Excel工作表或Minitab；报告MSA的计算结果。 5、如需要，可采取恰当的措施修正检验过程。 6、重新进行分析，以验证修正措施。,方法
14、一：利用EXCEL表,计数型R&R分析（案例）,方法一：利用EXCEL表,计数型R&R分析（案例）,重复性,再现性,例题解析,1、检验员的评分（%Appraiser score）评价的是个人的一致性（重复性）。 2、检验员评分比较标准，（%Score vs Attribute）评价的是检验员和“专家”评价相符的程度。 3、检验员之间的有效评分（%Score vs Effective Score）评价的是检验员之间的一致（再现性）。 4、检验员之间有效评分再比较标准(Screen % Effcetive Score)综合评价全部检验员和专家的一致性。,1、打开：“Attribute exerci
15、se.mpj”,方法二：利用Minitab,计数型R&R分析（案例）,方法二：利用Minitab,计数型R&R分析（案例）,2、操作：Stat Quality Tools Attribute Agreement Analysis,3、按要求分别选取C3（try)、C1(sample no)、C2(inspector)和C4(attribute).,方法二：利用Minitab,Within Appraisers Assessment Agreement Appraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI 1 30 30 100.00 (90.50, 1
16、00.00) 2 30 26 86.67 (69.28, 96.24) 3 30 29 96.67 (82.78, 99.92) # Matched: Appraiser agrees with him/herself across trials. 评价者自己前后两次试验的一致性。,方法二：利用Minitab,评价者个人的一致性,重复性（repeatability),Each Appraiser vs Standard Assessment Agreement Appraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI 1 30 27 90.00 (73.4
17、7, 97.89) 2 30 24 80.00 (61.43, 92.29) 3 30 25 83.33 (65.28, 94.36) # Matched: Appraisers assessment across trials agrees with the known standard. 评价者试验结果与标准比较的一致性。,每一评价者与标准的一致性,方法二：利用Minitab,每一评价者与标准的一致性,Assessment Disagreement Appraiser pass/fail Percent fail/pass Percent Mixed Percent1 2 22.22 1
18、4.76 0 0.002 1 11.11 1 4.76 4 13.333 1 11.11 3 14.29 1 3.33# pass/fail: Assessments across trials = pass / standard = fail. 本来应该判为fail，但却判为pass.# fail/pass: Assessments across trials = fail / standard = pass. 本来应该判为pass，但却判为fail.# Mixed: Assessments across trials are not identical. 评价为不一致的次数。,不一致的评价
19、,方法二：利用Minitab,Between Appraisers Assessment Agreement # Inspected # Matched Percent 95 % CI30 22 73.33 (54.11, 87.72) # Matched: All appraisers assessments agree with each other. 综合评价所有检验员和专家的一致性。,评价者之间的一致性,方法二：利用Minitab,再现性（Reproducibility),All Appraisers vs Standard Assessment Agreement # Inspected # Matched Percent 95 % CI30 20 66.67 (47.19, 82.71) # Matched: All appraisers assessments agree with the known standard. 综合评价所有检验员和专家的一致性。,综合评价,方法二：利用Minitab,Lower bound must be 80%,
