1、,Presented By: Mccain.Koo CAQ Senior Black Belt Consultant ASQ Certified Six Sigma Black Belt China Executive Representative of Dr.Mikel Harrys Six Sigma Management Institute,MSA,测量系统分析,测量系统分析课程纲要,MSA的重要性 测量系统误差来源 MSA基础术语 -稳定性及其实例-偏倚及其实例-线性分析及其实例-重复性及其公式-再现性及其公式-零件间变差及其公式 R&R实例分析 好的量测系统应该具备什么条件,MSA基
2、础篇,MSA方法篇,测量系统研究准备 计量型R&R分析 均值极差法 ANOVA分析法 数据分析 计数型R&R分析 破坏性实验R&R分析-破坏性实验分析的前提条件-破坏性实验分析展开步骤 量具特性曲线GPC及其应用 Minitab使用实例,理解测量系统分析的重要性理解测量系统分析的指标理解测量系统分析的方法掌握计量型数据Gage R&R的评估方法掌握计数型数据Gage R&R的评估方法掌握破坏性测试Gage R&R的方法掌握Minitab软件系统R&R的图形分析,学习目标,MSA 基础篇,1.概要,测量是?为能显示对特定属性的关系，给事物赋予数据。测量并非绝对的。这些是测量PROCESS的结果，
3、与其它测量 PROCESS一样都具有变动。测量系统分析提供整个 PROCESS变动中有多少部分根据测量系统决定的系统性接近方法。,MSA由其它方法证明之前，在改善项目开展前应考虑为 重要的 x。,测量系统分析的必要性,MSA Requirement,根据QS9000/TS16949的要求, 所有包括在品质计划里的量测系统都应进行量测系统分析.,测量系统分析的必要性,为何进行测量系统分析？ 实例问题SPC控制图显示变异幅度过大,但实际过程并无不良品出 现,首先应当怀疑数据测量品质,测量系统分析的必要性,为何进行测量系统分析？ 实例问题有把良品判定为不良或把不良判定为良品的概率各自0.01, 0.
4、02的测量系统。 工程实际不良为 1%时，观测不良率是多少？ 观测不良率为 2%时，实际不良率是多少？,实际不良为1%时,检查结果不良率约显示为 2%，我们知道的不良率与事实有很大的差距。 即，视为不良废弃的产品中实际有一半是良品。由此发生的损失只要校正测量系统即可解决。,测量系统分析的必要性,量具的分类,工业界的量测系统一般分为两类,一类为计量型量测系统, 一类为计数型量测系统.,计量型量具,计数型量具 (Go/No-go Gage),观测值变动要素,即使得到了测量后由数值显示的数据， 也并非能够 把现实完整地表现出来。 从而，有必要确定已有的数据反映真实的程度有多少。,我所看到的 数据有可
5、能 并非与实际 100%一致！,过程变动的要因,为确认实际过程变动，首先明确 因测量系统发生的变动，并把其和过程变动分离。,观测的过程变动,长期过程变动,短期过程变动,样品内变动,再现性,重复性,正确性,稳定性,线性,实际过程变动,测量变动,作业者变动,测量期变动,量测变动的主要要因,测量时主要考虑事项,妥当的分辨力(Discrimination) 应能在规格幅度和整体工序变动的 6中可判断小的 1/10以下。 例）允许公差：1.0 GAGE 分辨力：0.1 时间上稳定性 测量误差或散布,测量系统的分辩率,如何判断测量系统的分辨率是否足够？,如何判断测量系统的分辨力是否足够？判断准则：当极差图
6、显示可能只有一、二或三个极差值在控制限值内时，或可能4个极差值在控制限值内且超过四分之一以上的极差为零时，都反映了测量系统没有足够的分辨率/力。 建议：可视分辨率最多是总过程的6（标准偏差）的十分之一（而不是公差范围的十分之一）。,测量系统的分辩率,2.用语和概念,测量系统变差的分布特征： 反映测量值相对于标准值的位置： 偏倚(Bias) 稳定性(Stability) 线性(Linearity) 反映测量值的分散程度方差，也即R&R： 重复性(Repeatability) 再现性(Reproducibility) 零件间变差,偏倚(Bias),观测值的平均和真值的差异程度,真值 (Refere
7、nce Standard),平均值,真值指根据可推测的公认标准仪器的测量值。,偏倚高的潜在原因GAGE的刻度调整不妥当作业者使用 GAGE不准确不明确的步骤书人为的界限,偏倚实例,一量测人员量测一零件10次如下： X1=0.75 X6=0.80 X2=0.75 X7=0.75 X3=0.80 X8=0.75 X4=0.80 X9=0.75 X5=0.65 X10=0.70 基准值为0.8,过程变异为0.7,该量测系统的偏倚为多少 偏倚=基准值观测值=0.8-0.75=0.05 偏倚占过程变异之百分比=(0.05/0.7)*100=7.1%,偏倚应用,偏倚较大，可能的原因： 标准或基准值误差；检
8、验校准程序 仪器磨损； 维护或修理 制造的仪器尺寸不对； 仪器测量了错误的特性； 仪器校准不当； 复查校准方法 评价人员使用仪器不当； 复查检验说明书 仪器修正计算不正确,稳定性,稳定性：测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差；（或称飘移）,随时间的正确度或精密度的变动程度 随时间经过，根据异常要因测量系统发生变动。,始点 1,始点 2,真值,始点 1,始点 2,稳定性好,稳定性不好,稳定性,稳定性实例,一名领班决定评估测量粘度的量测系统 , 每周量测3个零件, 25周后 过程标准偏差为0.7,量测全距平均值为0.65,请评估该量测系统的稳定 性, 量测系统的稳
9、定性(标准偏差)=量测全距平均值/d2=0.65/1.693=0.384 由于0.3840.7, 所以量具的稳定性适合量测该过程。图形判别法, -若X图失控, 则代表量测系统已经不再正确地测量, 先确定原因, 然后 再纠正, 如果是量测系统磨损,则可能需要重新校准. -若R图失控, 则代表量测系统的不稳定性, 如夹具松动,电压降低,稳定性实例,线性：量具预期的工作量程内,偏倚值的差值.,线性,在量具全作业范围内选取5个零件,并已求得各零件之基准值分别为2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,每一零件再由一作业者量测12次,如下表.,线性实例,线性实例,线性实例,线性实例,R&R,重
10、复性( Repeatability) 测量系统的固有变动 在同一条件重复测量同一对象 同一测量者 同一测量器 同一环境条件 也称重复试验错误或短期变动 -也称Equipment Variation (EV),再现性( Reproducibility) 不同条件下测量同一对象 不同测量者 不同测量器 不同环境条件 长期（Long Team） 也称Appraiser Variation(AV),重复性,同一人利用同一装备重复测量同一部品的同一特性,虽不正确但 重复性好!,虽然正确但重复性太差了!,重复性低的潜在原因 测量仪器 人 GAGE需要修理 环境原因(照明,噪音) 需要更精密的 GAGE 身
11、体原因(视力) 有需要改善的部品,重复性的计算公式：,再现性,不同(同一)人利用同一(不同) 装备测量同一部品的同一特性。,检查者 A,检查者 B,检查者 C,虽不准确，但检查者间再现性非常好!,检查者间再现性非常不好! 测量方法是否还没形成标准化?,低再现性潜在原因 测量步骤不明确 作业者没有学好 GAGE使用方法和 GAGE读法 事务间接 PROJECT情况 测量定义不明确,再现性的标准偏差：o=Ro/d2 (Ro为评价人最大平均值减去最小平均值)。 再现性AV=5.15 Ro/d2 。(d2的值取决于评价人的人数m和参与计算的极差的个数g=1,可从附表一中查得) 由于量具变差影响了该估计
12、值，必须通过减去重复性部分来调整。调整后的再现性的标准偏差：o=AV/5.15,再现性的计算公式：,如果重复性再现性： 仪器需要维护； 量具应重新设计来提高刚度； 夹紧和检验点需要改进； 存在过大的零件内变差； 如果再现性重复性： 评价人需要更好的培训如何使用量具和读数 量具刻度盘上的刻度不清楚； 需要某种夹具帮助评价人提高实用量具的一致性,重复性与再现性的比较：,由同一或不同的评价人，采用同一个的测量仪器，测量不同零件的同一特性时零件测量平均值的变差。零件间标准偏差：p =Rp/d2（ Rp为样品平均值极差）。 零件间变差：PV=5.15 Rp/d2 。(d2取值取决于量具研究使用的零件数m
13、和参与计算的极差个数g=1，可从附表一中查得)。,零件间变差(PV),R&R研究实例,试验步骤： 取包含5个零件的一个样本，代表过程变差的实际或预期范围； 指定评价人A、B，并按1至5给零件编号，使评价人不能看到这些数字； 如果校准是正常程序中的一部分，则对量具进行校准； 让评价人A以随机的顺序测量5个零件，并让另一个观测人记录结果。让评价人B以同样的方法测量5个零件； 使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程3次；,好的测量系统应该具备： 统计稳定性： 只有正常原因没有异常原因 测量系统的变差过程的变差 测量的分辨率=1/10*5.15*过程变差 线性较好 保证测量结果的一致性;,好的测量系统
14、应该具备什么条件,数据收集,R&R研究实例,R&R研究实例,将每个评价人/零件组合的极差画在极差图中,极差图的控制限由下式计算:,R&R研究实例,将每个评价人/零件组合的极差画在极差图中,极差图的控制限由下式计算:,R&R研究实例,重复性的计算:重复性标准偏差（量具标准偏差）：重复性：,R&R研究实例,再现性的计算:,R&R研究实例,零件间变差计算:,R&R研究实例,测量系统R&R计算和分析,R&R研究实例,测量系统R&R计算和分析,R&R研究实例,研究结果表明：研究显示测量系统的%R&R为50.7% ，不符合测量要求；测量系统的重复性为测量系统%R&R不合格的主要原因；,数据分级数,R&R对
15、能力指数Cp的影响,R&R对能力指数Cp的影响,如果目前有一个过程其观察的Cpo=1.67，而其GRR=0.2，请试算其真实的Cpa=?解：,一个实例,平均值极差控制图法,平均值极差控制图法,MSA 方法篇,步骤1: 收集代表长期过程变异整个范围的10个样本，找出最常使用该仪器的作业员2-3位,重复测量2-3次. 步骤2: 校正量具或检验最后校正日期是否有效。 步骤3: 备妥R&R研究的Minitab数据收集表。表头: 零件ID、作业员、试验号次、量测值 步骤4: 请第一位作业员以随机次序量测所有的样本一次(注意盲测)随意抽样，使作业员无法辩认其量测过的每个样本以减少人为偏差。 步骤5: 请第
16、二位作业员以随机次序量测所有的样本一次，并继续进行，直到所有的作业员量测所有的样本一次。 步骤6: 根据所需的试验次数重复步骤4和5。 步骤7: 将数据和公差资讯输入Minitab. Stat Quality Tools Gage R&R Study 步骤8: 根据下一页的指导方针，透过分析量测系统的品质分析结果，决定下一步要采取的行动。,计量Gage R&R进行方法,样本的选择,标本一般选定 10个，应能代表工程的散布,如标本只取与工程平均相近的，测量能力评价指标显示出来的会比实际差。,标本在比工程散布范围广的地方选取，显示出来的测量能力评价指标要比实际好。,作业者选定 & Blind Me
17、asurement,作业者选定 选平时用评价对象测量仪测量并收集 DATA或检查的人员。检讨不告诉测量系统评价事实是否也可实施,Blind Measurement 不要让作业者知道自己测量的标本是哪一个， 防止不要受到之前测量值(不论是自己的测量值或他人的测量值)的影响。,准备数据表,计量型G R&R 表格,點擊“OK”就行了.,计量型G R&R 分析报告,Two-Way ANOVA Table With Interaction Source DF SS MS F P PartID 9 0.468373 0.0520415 89.6480 0.00000 OperName 2 0.013476
18、 0.0067379 11.6069 0.00058 OperName*PartID 18 0.010449 0.0005805 2.4703 0.01380 Repeatability 30 0.007050 0.0002350 Total 59 0.499348 Gage R&R %Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 7.16E-04 7.70 Repeatability 2.35E-04 2.53 Reproducibility 4.81E-04 5.17 OperName 3.08E-04 3.31 OperN
19、ame*PartID 1.73E-04 1.86 Part-To-Part 8.58E-03 92.30 Total Variation 9.29E-03 100.00 StdDev Study Var %Study Var Source (SD) (5.15*SD) (%SV) Total Gage R&R 2.68E-02 0.137769 27.75 Repeatability 1.53E-02 0.078948 15.90 Reproducibility 2.19E-02 0.112904 22.74 OperName 1.75E-02 0.090363 18.20 OperName*
20、PartID 1.31E-02 0.067690 13.63 Part-To-Part 9.26E-02 0.476948 96.07 Total Variation 9.64E-02 0.496446 100.00,须小于9%.,须小于30%.,如果主要的变异源是再现性(设备)，那么需要更换、修理、或者调整设备。 如果咨询设备经销商或者对行业情报进行研究后，发现使用的量具技术已达到当肖工艺水准，并且量具工作符合规范，那么仍然需要修正量具。对这个问题的一个临时解决方案是信号平均（见下一页）。 如果占主导地位的变异源是作业员造成的（再生性），那么必须透过训练和定义标准作业程序来解决这个问题。应当
21、观察不同作业人员之间的差别，以例发现是训练、技巧、还是程序方面的问题。 对规格进行分析，它们合理吗？ 如果量具能力是边际能力（高达研究变异的30%），并且过程以很高的能力(Ppk大于2)在运转，那么量具没有问题，可以继续使用。,如何处理现有Gauge能力的不足,根据顾客要求评价检验和手艺是否适当。 了解所有班次、机器等的检验员是否用同样的检验标准区分“好”与“不好” 对检验员的能力进行认证，以便使他们都能正确的重复进行检验 了解检验员符合“已知标准”要求的程度，这些要求包括： 作业员接受实际上有缺点的产品的频率 作业员拒绝实际上可接受产品的频率 发现哪些部分： 需要训练 没有作业程序 未制定标
22、准,计数值G R&R 的目的,步骤1从过程中至少选择30个零件。 这些零件中50% 应当有缺点 这些零件的50% 应当没有缺点 如果可能，选择好下不好边界线附近的样本 步骤2鉴定合格的检验员。 步骤3让每个检验员独立地按随机次序检验这些零件，并决定它们是否合格。 步骤4将数据登录于运算表，以便报造计量测系统的效力。 步骤5记录结果。如有必要，采取适当行动将检验过程修正。 步骤6重新进行研究，验证修正案后的检验过程是否正确。 注：用30个个体的样本即可对检验员的效率和能力作出估计，其不确定性可在合理的的情况，一般来说不需要较大的样本，因为过大的样本明显会降低检验过程的效率。,方法计数型R&R,计
23、数型G R&R表格,按“OK”就行了.,计数型G R&R分析报告,Within Appraiser Appraiser # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 1 30 29 96.7 ( 82.8, 99.9) 2 30 28 93.3 ( 77.9, 99.2) 3 30 24 80.0 ( 61.4, 92.3) Each Appraiser vs Standard Appraiser # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 1 30 27 90.0 ( 73.5, 97.9) 2 30 27 9
24、0.0 ( 73.5, 97.9) 3 30 23 76.7 ( 57.7, 90.1) Assessment Disagreement Appraiser # Pass/Fail Percent (%) # Fail/Pass Percent (%) # Mixed Percent (%) 1 1 12.5 1 4.5 1 3.3 2 1 12.5 0 0.0 2 6.7 3 1 12.5 0 0.0 6 20.0 Between Appraisers # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 30 21 70.0 ( 50.6, 85.3) Al
25、l Appraisers vs Standard # Inspected # Matched Percent (%) 95.0% CI 30 20 66.7 ( 47.2, 82.7),须大于85%.,须大于85%.,12个部品，3名检查人员，重复 3次得以下 DATA。,作业者内和作业者间不一致用 X表示,检查的一致性计算,重复性- 一名检查人员一致性地数单位评价的次数- 除以单位评价的总数,重复性 = 检查者内的一致/ 整体 检查者 A = 12/12 = 100% 检查者 B = 9/12 = 75% 检查者 C = 10/12 = 83% 整体重复性 = 31/36 = 86% 检查者
26、有必要改善(希望水准85%),再现性- 所有检查人员一致性地数评价的次数- 除以总单位数,再现性 = 作业者间的一致/ 整体 再现性 = 7/12 = 58% (希望水准90%),例题 : 利用 AttrR&R2.xls 文件的事例,Scoring Report DATE:Todays Date NAME:Black Belt PRODUCT:ABC 123 BUSINESS:Division A,已知的真值,检查结果,测量系统评价总结,事前确认事项- 选定的测量系统是否与重要输入变量/重要输出变量相关？- DATA的使用处在哪里，作何用途使用？- 给测量系统导致留意性影响的环境要因是什么？,
27、决定评价步骤时考虑事项-与标准的推测性确保， Blind Measurement, 评价费用和时间-用语的统一和定义，实施频度测量系统评价步骤应完善地文件化,应包括在文件里的项目-部品选定方法，评价环境，DATA收集，记录，分析方法-对基准测量仪器保管，维持及使用的事项,测量系统评价点检表,是否是训练/接受认证的作业者测量？ 测量器校正是否按妥当周期形成？ 变动原因是什么，测量误差有多少？ 为改善测量系统所必要的事项？ 对于结果，是否告诉适当的人员？ 由谁负责此测量系统，由谁负责解决问题？ 同一系统是否显示一贯性的结果？,测量系统改善实例,使用 Height Gage测量积层、薄膜事业部的某个
28、部品。,推进内容,区 分,M阶段,I阶段,向上率(%),测量误差范围,改善 内容,测量方法标准化,STOPPER贴附,注）如上改善后重复性还存在问题时要重复测量，利用平均值可得到更为精确的 DATA。,I阶段结束,GAGE R&R结果作业者间散布为 0.02mm，再现性、重复性存在问题。测量直接影响品质，因此正确区分良品和不良品的程度困难。,GAGE,缔结部,JIG,底板,GAGE,缔结部,PROBE,塑体,塑体 TOP,测量方法标准化,测量器,塑体,底板,测量器,底板,塑体,固定 STOPPER,机种别 STOPPER,测量方法标准化,8.Gage R&R 计划,仪器的检校正时期和方法- 分
29、析开始前实施，分析结束前不再进行检校正 因检校正引起的变动- 每测量后检校正时 = 重复性和检校正变动结合- 各测量者每次检校正时 = 重复性和检校正变动结合- 连续性测量前的检校正 = 再现性和检校正变动结合,2) 参与的测量者的数- 自动仪器: 1名测量者- 多名测量者: 最少 2名测量者- 推定值的信赖度增加: 34名- 作业者选择: 随机3) 每测量样品的大小- 10个样品- (样品数) * (测量者数) 15,4) 样品选择方法 样品内变动一致，样品间变动独立,6) 最小化样品内变动的方法- 破坏检查: 尽可能在同一范围选择样品- 表面组织测量: 在同一点测量,5) 测量的数- 根据
30、样品数和测量者数决定,7) 在个别测量值和平均中决定要使用的 - 一个测量值时: 使用一个测量值 - 测量值一个以上时: 使用平均 - 测量记录方法相同，且必须记录所有测量值,量具特性曲线GPC,量具特性曲线（GPC）的目的是用来确定接受还是拒收某基准 值零件的概率。理论上，测量无误差时其GPC如下图所示， 但这是对测量系统的期望而不是实际情形。一旦确定了误差量， 采用该系统，就有可能计算出接收某基准值零件的概率,量具特性曲线GPC,量具特性曲线GPC,量具特性曲线GPC,破坏性测试R&R,破坏性测试Gage R过程必须稳定符合统计性要求；同一测试循环必须采取连续抽样的形式确保产品的一致性力求实现样品内变异最小化力求实现样品间变异最大化,破坏性测试R&R与标准测试布局,破坏性测试R&R实例,一电脑五金厂为了对测量其冲压件焊点可靠性测量进行分析, 采取10个零件(实际为60个零件),2个测量员和重复测3次的评价方法对其焊点测试仪进行R&R分析,测试布局如下：,破坏性测试R&R实例,破坏性测试R&R实例,D2取值表,
