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MSA 培训讲义MeasurementSystemAnalysis 1 什么是MSA 测量系统分析是一项研究 目的是为了了解系统性和随机性因素如何影响我们正确测量某些测评项的能力 观测结果 真正未知值 误差 2 为什么MSA是重要的 错误的决定需要更大的样本量低估能力指数对于边界样品 劣等的可能被测量成优良的 优良的可能被测量成劣等的 3 测量系统变异 所观测到测量值的总变异可以来自两个源头 过程和量具本身 如果与过程有关的变异混淆 便会在不需要时 可能尝试调整过程过程能力将会显得比实际情况还差白费努力去尝试改进一个显得没有能力 但其实是有能力的过程 而忽略其他需要改进的过程 4 什么时候实施MSA 采集数据之前如适合 在进行过程能力研究之前当一个主要的特点或过程没有能力时当测量系统被怀疑是主要变异源时当测量系统经历重大改变时当准备进行试验设计 DOE 时可成为接受新量具的标准 5 关于MSA的相关概念 数据质量 用来描述测量数据质量的统计特性 偏倚 数据值相对于基准值的位置 及变差 数据的分布宽度 6 关于MSA的相关术语 测量系统 测量系统是对测量单元进行量化或对被测的特性进行评估 其所使用的仪器或量具 标准 操作 方法 夹具 软件 人员 环境及假设的集合 也就是说 用来获得测量结果的整个过程 7 关于MSA的相关术语 宽度变差 精确度每个重复读数之间的 接近 程度是测量系统的随机误差所构成重复性一个评价人使用一个测量仪器 对同一个零件的某一特性进行多次测量下的变差 是在固定的和已定义的测量条件下 连续 短期内 多次测量中的变差通常被称为E V 设备变差设备 量具 能力或潜能系统内部变差再现性不同评价人使用相同的量具 测量一个零件的一个特性的测量平均值的变差 在对产品和过程及进行鉴定时 误差可能是评价人 环境 时间 或方法通常被称为A V 评价人变差系统之间 条件 的误差 8 关于MSA的相关术语 宽度变差 续 GRR或量具的重复性和再现性量具的重复性和再现性 测量系统重复性和再现性联合估计值测量系统能力 取决于所用的方法 可能包括或不包括时间的影响测量系统能力测量系统变差的短期估计值 GRR图表法 测量系统性能测量系统变差的长期估计值 长期控制图法 敏感性 能导致可探测到的输出信号的最小输入一致性 随时间重复性变化的程度均一性 在正常工作范围内重复性的变化 9 稳定性 10 量具的鉴别能力 经验法则 如果一个量具的测量单位 最多只等于过程总变异六个西格玛的十分之一 它就是拥有足够的鉴别能力 测量单位 6x 总合 10 11 分辨力对过程控制与分析的影响 可区分组数 ndc 作为判定分辨力足够与否的另一个标准 通常认为可区分组数小于5时 测量系统不具备起码的分辨力 可区分组数大于等于5时 测量系统具备起码的分辨力 可区分组数大于等于10时 测量系统具备优良的分辨力 ndc INT 1 41X p MS p实际过程波动的标准差 MS测量系统波动的标准差 12 精度 观测变异的总和可分为两个主要部分 过程和测量系统 MS 精度是测量那与测量系统部份有关的变异 13 14 测量系统的合格标志 评估指标 GRR 是测量系统波动占过程整体波动的百分比 评估指标 P T 是测量系统精度占公差的百分比 两项指标都小于10 则测量系统良好 若一项大于30 则测量系统不合格 不可接受 15 GRR GageR R 适用的数据类型 适用于所有计数型数据和计量型数据 16 关于测量过程 测量过程也需要PFMEA分析 以早期确定与潜在过程失效有关的风险 并且在这些失效发生之前提出要采取的措施 PFMEA的结果将转移到控制计划中 测量过程和一般过程的区别 如下图 17 测量系统变差的来源 与所有过程类似 测量系统受到变差的随机原因和系统上原因的影响 这些变差的来源是由于普通原因和特殊原因造成的 为了控制测量系统的变差 识别潜在的变差来源 消除 如有可能的话 或监控这些变差的来源 18 制定数据采集和测评计划 案例 19 浏览Minitab 20 浏览Minitab T 在C3 T表示数据类型是文字 D 在C4 D表示数据类型是日期 输入这些资料就如你在操作Excel第一行是参照 通常是以 C 开头第二行是变量的名称 选择性 21 你可把资料当项目project来保存 可容纳多页工作表 和所有结果 你也可以只把当前的工作表Worksheet的资料当工作表保存起来 浏览Minitab 22 打开新的项目 工作表打开已有的项目存档项目 工作表从数据库提取数据以文字模板保存窗口的输出打印退出和其他 菜单 文件 23 处理数据的所有运算指令处理工作表 合并 分开 和抽取部分数据有关数据列 复制 堆叠 行列转换的运算分类 排列 编码 转换数据类型和其他 菜单 数据 24 用 计算器 计算列和行的统计量建造有模式的数据按分布类型建造随机数据计算某些分布下的概率 包括正态分布 二项分布 和t 分布 菜单 计算 25 菜单图形收集各种显示性的数据分析工具 类似Excel的图形工具 但拥有更多统计显示性的数据分析工具 菜单 图形 26 菜单 统计 量具研究 一致性研究 27 举例 偏倚和直线性 打开D SixSigma 上课 1 GBDatafiles Mfg 直线性 偏倚 mtw表中是 用同样的量具 多次测量三个基准 知晓真正值的物件 评估这量具的直线性 28 举例 偏倚和直线性 29 举例 偏倚和直线性 量具的直线性 在范围高 低端的偏倚 在统计上是相同的 斜度的P值大于0 05 斜度是等于零 平均偏倚是 0 0029结论 量具的线性和偏倚可以接受 偏倚的线性回归方程式 y 常量系数 斜率系数x P值大于或等于0 05时 则斜度显著为0 判定可以接受 P值小于0 05时 则斜度显著不为0 判定不可以接受 即 常量系数和斜率系数显著不为0 30 计量型数据MSA 31 Minitab 交叉MSA 32 Minitab 菜单 量具R R研究方法有交叉与嵌套两种 交叉 每个零件可以由多位操用员重复测量 嵌套 每个零件只能由一位操用员测量一次 如破坏性的检验 对于重复性和再现性的分析方法 Xbar R和方差法 严格来说 方差法比Xbar R法较正确 因为考虑到操作人员与零件的交互作用 交叉 可以让你选用Xbar R或方差法 嵌套 只能选择方差法 嵌套 在采集样件时 零件是成堆的 不可重复分析 因为每个操作员都只量测唯一的料件 假设你有用到破坏性的试验 你必须要有足够的证据确定同一个批量中的所有物料都是相等的 33 Minitab 输出 注 MSA解读标准P102 119 三个操作员的平均值趋于相同 但物件10的再现性不可以接受 大多数的平均值都在控制线之外 三人基本一致 则零件间的变异可以为过程的分析和控制提供有用的信息 在控制线内 虽有5个以上的水平 但是有11个R值是零 超过1 4的标准 判定 量具的分辨力不够 R值没有失控的情形 因此判定重复性可以接受 发现评价人的变差之间存在差异 三人的平均值图有明显的波动 发现评价人之间的差别在零件10上较为明显 三个K线条之间有交互关系 但交互作用小 各波动分量方差贡献率 小于1 合格 2MS 2总合x100 GRR值 6 MS 6 总合x100 P T值结论 不能接受 物件10的变异较大 不符合每个物件的变异最少的原则 说明此件的重复性与再现性波动较大 三个操作员之间的平均值水平线虽然不够水平 并趋于水平 再现性波动小 但不是最低 34 35 36 Minitab 输出 可区分的类别数4 只能够用于不太敏感的计量型控制图 只能用于过程参数及指数的粗略估计 ndc组数 5 因此判定 测量系统不具备起码的分辨力 R R P T 测量系统变异方差分量贡献率 人和零件的交互作用 37 属性一致性MSA 属性MSA Fleiss sKappaKappa卡帕统计量是用来评估评定等级之间的绝对一致性的程度可用在二进数 标称数和序数的数据类型可以这样解释卡帕统计量 38 39 举例 属性一致性分析 40 41 Minitab中的属性MSA 42 Minitab中的属性MSA 43 Minitab中的属性MSA 诠释 检验员自身的一致性评估 Fred的95 置信区间是86 09 100 Kappa统计量为1 综合一致性卓越 Lee的95 置信区间是68 3 98 77 Kappa统计量为0 79 综合一致性可以接受 检验员与标准的一致性评估 Fred的95 置信区间是86 09 100 Kappa统计量为1 综合一致性卓越 Lee的95 置信区间是62 11 96 79 Kappa统计量为0 79 综合一致性可以接受 重复性的一致性比率 偏倚的一致性比率 44 Minitab中的属性MSA 诠释 检验员之间的一