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MSA Measurement Systems Analysis 测量系统分析测量系统分析 主讲 :廖为庆 测量 的重要性 l 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。 l 因此，要保证测量结果的准确性和可信度。 PROCESS原料 人 机 法 环 测量 测量 结果 合格 不 合格 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 use 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 l 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。 l 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 l 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。 l 保证所用统计分析方法及判定准则的一 致性。 术 语 l 1、测量 Measurement l 2、 量具 Gage l 3、 测量系统 Measurement Systems l 4、 分辨 力 Discrimination l 5、 偏倚 Bias; l 6、 重复性 Repeatability l 7、 再现性 Reproducibility; l 8、 线性 Linearity l 9、 稳定性 Stability l 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。 l 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。 l 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） l 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。 l 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。 T 10 30 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 l 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。 l 进行研究 l 表格参见 MSA参考手册。详细的程序是： l 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； l 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（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。 l 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 Var %Study Var Source StdDev (SD) (6 * SD) (%SV) Total Gage R&R 0.045650 0.27390 25.16 Repeatability 0.033983 0.20390 18.73 Reproducibility 0.030481 0.18288 16.80 Part-To-Part 0.175577 1.05346 96.78 Total Variation 0.181414 1.08848 100.00 Number of Distinct Categories = 5 区别分类数要求大于或等于 5。 %R&R 重复性 再现性 Lower bound must be 5 计算结果 %R&R接受准则 ： a. %R&R30%不能接受，必须改进。 结果 分析 : l 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。 l 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&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、计数值一、计数值 R&R的目的的目的 1、确定各班次、各机器、各流水线的检验、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。员否用标准区分合格与不合格。 2、量化测量者或测量仪器是否能正确重复、量化测量者或测量仪器是否能正确重复 检验结果的能力。检验结果的能力。 3、确定检验员、确定检验员 /量仪符合标准的程度，包量仪符合标准的程度，包 括：括： 检验员接受不合格产品的概率；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检验员拒收合格产品的概率 。 五、计数五、计数 R&R方法方法 l 1、从过程中选取至少、从过程中选取至少 30件产品；在选出做分析件产品；在选出做分析 的产品中应包括下列产品：的产品中应包括下列产品： l 不良品（不良品（ 45%） l 合格品（合格品（ 45%） l 边缘产品（边缘产品（ 10%） l 2、挑选检验员和量仪，检验员应具有经验和资格、挑选检验员和量仪，检验员应具有经验和资格 。 l 3、让每位检验员独立以随机的次序检验这些产品、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，重复并确定合格与否，重复 2-3次。次。 l 4、将数据输入至、将数据输入至 Attribute R&R.Excel工作表或工作表或 Minitab； 报告报告 MSA的计算结果。的计算结果。 l 5、如需要，可采取恰当的措施修正检验过程。、如需要，可采取恰当的措施修正检验过程。 l 6、重新进行分析，以验证修正措施。、重新进行分析，以验证修正措施。 方法一：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 exercise.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 l Within Appraisers l Assessment Agreement l Appraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI l 1 30 30 100.00 (90.50, 100.00) l 2 30 26 86.67 (69.28, 96.24) l 3 30 29 96.67 (82.78, 99.92) l # Matched: Appraiser agrees with him/herself across trials. 评价者自己前后两次试验的一致性。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) lEach Appraiser vs Standard lAssessment Agreement lAppraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI l1 30 27 90.00 (73.47, 97.89) l2 30 24 80.00 (61.43, 92.29) l3 30 25 83.33 (65.28, 94.36) l# Matched: Appraisers assessment across trials agrees with the known standard. l评价者试验结果与标准比较的一致性。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 l Assessment Disagreement l Appraiser pass/fail Percent fail/pass Percent Mixed Percent l 1 2 22.22 1 4.76 0 0.00 l 2 1 11.11 1 4.76 4 13.33 l 3 1 11.11 3 14.29 1 3.33 l # pass/fail: Assessments across trials = pass / standard = fail. l 本来应该判为本来应该判为 fail， 但却判为但却判为 pass. l # fa