测量系统分析MSA讲解

1、质量管理部质量管理部Measurement Systems Analysis质量管理部质量管理部MSA引子 测量重要吗？ 测量的目的是什么？质量管理部质量管理部MSA引子瞧瞧!我们的销我们的销售业绩！售业绩！哇哇, 不可思异啊不可思异啊!可真是这样吗可真是这样吗?质量管理部质量管理部MSA引子终于搞定了终于搞定了你没你没搞错搞错吧？！吧？！质量管理部质量管理部MSA引子我搞错了吗？我搞错了吗？晕，郁闷中晕，郁闷中质量管理部质量管理部MSA引子？数据是否可信？数据是否可信？您看到的各类报表是真的吗？您看到的各类报表是真的吗？质量管理部质量管理部为什么要进行MSAp为什么量具进行了检定或校准还要进

2、行测量系统分析？p为什么经过100%的全检验，客户还在抱怨收到了不合格？p为什么再做全过程做了质量检验（QC）还要向客户做质量保证（QA）？p到底什么样的测量系统才够放心？质量管理部质量管理部我们是否是测量过程？ 管理者要有效的管理任何过程的变异，需要了解： 过程应该做什么？ 会有什么问题？ 现在做的怎么样？测量过程测量值分析分析测量测量决策决策资源资源测量的过程（控制过程）被管理的被管理的过程过程作业输入输出一般的过程（放羊式过程）质量管理部质量管理部对产品决策的影响第一类错误（生产者风险/假警报）一个好的零件有时被误判为“不合格”第二类错误（消费者风险/漏判率） 一个不合格的零件有时被误判

3、为“合格”质量管理部质量管理部对产品决策的影响 减少过程变差，没有零件产生在区 减少测量系统误差从而减小区域的面积，因而产生的所有零件将在区域，这样就可以最小限度的降低做出错误决定的风险。假定测量过程处于统计受控状态并且对准基准值。如果不成立，这样的测量结果不值得信任。Goog isgoodBad is badBad is badCoufused areaCoufused areaUSLLSL质量管理部质量管理部对过程决策的影响把普通原因报告为特殊原因把特殊原因报告为普通原因GRR对能力指数Cp的影响）index capability（6/CPCPCPCP2-测量系统2-实际2-观察2测量系统

4、2实际观察2T质量管理部质量管理部GRR对能力指数Cp的影响举例 例：CPGRR2.0,为达到顾客要求过程能力（观测值）1.33，CP实际=？?10.2133.1122CP实际=(1/1.332-1/22) -0.51.79即过程公差1.79*610.74,78PPM假设该过程和基准值偏移1.52-测量系统2-实际2-观察CPCPCP质量管理部质量管理部测量系统研究的目的测量系统研究的目的p 接受新测量设备的准则；p 一种测量设备与另一种测量设备的比较p 评价怀疑有测量缺陷的量具的依据p 维修前后测量设备的比较p 计算过程变差所需的方法，以及生产过程的可接受性水平p 作出量具的特性曲线的必要信

5、息。以上一切是为了满足ISO/TS 6949的相关要求：“7.6.1 测量系统分析 为分析出现在各种测量和试验设备系统测量结果的变异，应进行适当的统计研究。此要求应用控制计划提出的测量系统。所有的分析方法及接收准则，应与顾客关于测量分析的参考手册相一致。如果得到顾客的批准，其他分析方法和接收准则也可以应用。”质量管理部质量管理部MSA的基本概念 a.测量系统不仅仅是量具； b.测量系统：用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。 什么是测量系统？质量管理部质量管理部测量系统误差来源测量系统和其它所有的生产过程一样，受随机误差和系统误差的影响

6、。这此误差是由于普通原因和特殊（无次序的）原因造成的。在测量系统分析前，识别潜在的变差来源是必要的。常用的分析工具有因果图、矩阵图、树图。观测值变差观测值变差产品产品/制程变差制程变差测量系统变差测量系统变差量具变差量具变差评价人变差评价人变差（再现性）（再现性）偏倚（偏倚（bias)重复性重复性线性线性(linearity)稳定性稳定性(stability)质量管理部质量管理部测量系统变差的影响因素质量管理部质量管理部测量系统的统计变差稳定性（Stability)偏倚（Bias)线性(Linearity)位置的变差(Location Error)统计量：测量均值PK真值重复性（Repeata

7、bility)再现性（Reproducibility)宽度的变差（Width Error)统计量：测量分布质量管理部质量管理部MSA一般性问题 哪些测量系统需要进行MSA？ 哪个过程有测量风险 需要进行哪些研究？ 测量风险的从哪里来 研究对象如何选取？ 最大的测量风险 用什么方法？ 计数型/计量型 在什么时候进行？ MSA计划 判断准则是什么？ MSA手册（AIAG-MSA手册）质量管理部质量管理部MSA的基本概念 一.测量系统分析的适用范围 被测特性能重复出现 二.数据的分类 计量型（Variable):一个样品的测量值 计数型（Attribute):一个样品的质量和通过/不通过测试结果 不

8、可重复型（Non-replicable）：质量管理部质量管理部 三、测量系统的五个特性1、重复性Repeatability同一评价人，多次测量同一特性的观测值变差2、再现性Reproducibi-lity不同评价人，测量同一特性观测平均值的变差MSA的基本概念质量管理部质量管理部MSA的基本概念3、偏倚Bias观测平均值与基准值的差。基准值：是比观测用测量装置高一级的测量结果的平均值3210-1-2-30.40.30.20.10.0X X密密度度0分分 布布 图图正态, 均值=0, 标准差=1偏倚（Bias)基准值（真值）观测平均值质量管理部质量管理部MSA的基本概念4、线性Linearity

9、量具的预期工作范围内偏倚的变化（之间的差值）。3210- 1- 2- 30 . 40 . 30 . 20 . 10 . 0X X密密度度0分分 布布 图图正 态 , 均 值 = 0 , 标 准 差 = 1偏倚小（Bias)基准值（真值）观测平均值3210- 1- 2- 30 . 40 . 30 . 20 . 10 . 0X X密密度度0分分 布布 图图正 态 , 均 值 = 0 , 标 准 差 = 1偏倚大（Bias)基准值（真值）观测平均值质量管理部质量管理部MSA的基本概念5、稳定性Stability在某种持续时间内测量同一基准或零件单一特性结果的总变差GR&R3210- 1- 2

10、- 30 . 40 . 30 . 20 . 10 . 0X X密密度度0分分 布布 图图正 态 , 均 值 = 0 , 标 准 差 = 1基准值（真值）观测平均值3210-1-2-30.40.30.20.10.0X X密密度度0分分 布布 图图正 态 , 均 值 =0, 标 准 差 =13210- 1- 2- 30 . 40 . 30 . 20 . 10 . 0X X密密度度0分分 布布 图图正 态 , 均 值 = 0 , 标 准 差 = 1质量管理部质量管理部测量系统研究准备 1、先计划将要使用的方法 2、确定、样品的及重复读数 3、评价人的确定（应从日常操作人中选） 4、样品必须从过程中选

11、取并代表其工作范围 5、仪器的分辨率应允许至少读取特性的预期过程变差的。 6、确保测量方法（评价人和测量方法）在按照测量特征尺寸质量管理部质量管理部1、稳定性研究 稳定性: Xbar-R图（MINITAB软件） 运行图（MINITAB软件）S Sa am mp pl le eS Sa am mp pl le e M Me ea an n25232119171513119753149.649.248.848.448.0_X=48.472UCL=49.103LCL=47.841S Sa am mp pl le eS Sa am mp pl le e S St tD De ev v252321191

12、7151311975310.80.60.40.20.0_S=0.3228UCL=0.8289LCL=01X Xb ba ar r- -S S C Ch ha ar rt t o of f C C1 120-220-21操操作作员员测测量量均值2345678910均值ABC操作员量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:赵前公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司组块变量: 部件左左右右门门间间隙隙差差Xbar-R图运行图运行图质量管理部质量管理部为什么要研究稳定性？ 进行测量系统分析的目的 预测在未来测量系统所引入的测量误差具有什么特性。为能够进行这样的预测，研究测量系统的稳定

13、性是必要的，即 测量系统引入的测量误差的分布规律不随时间发生变化。 也即测量系统其误差（变异）呈正态分布。质量管理部质量管理部1、稳定性研究Xbar-R法取一个样本并建立相对于可朔源标准的基准值定期（天，周）测量标准样本3-5次，样本容量和频率应该基于对测量系统的了解将数据按时间顺序画在x&R或X&s控制图上结果分析： 建立控制限并用标准控制图分析评价失控或不稳定状态。质量管理部质量管理部稳定性练习10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/91/122/1348.648.448.948.948.948.948.448.

14、747.847.948.148.248.148.748.848.647.950.150.148.248.048.648.348.648.548.748.348.0 48.948.049.249.048.347.748.748.448.748.948.53/204/115/206/196/287/67/218/98/229/79/1110/948.348.048.148.148.348.148.048.247.948.048.147.948.948.748.448.448.648.648.648.448.348.448.648.348.648.648.748.748.548.748.748.94

15、8.748.848.948.4质量管理部质量管理部稳定性案例- Xbar-R法S S a a m m p p l l e eS S a a m m p p l l e e M M e e a a n n2 52 32 11 91 71 51 31 1975314 9 . 64 9 . 24 8 . 84 8 . 44 8 . 0_X = 4 8 . 4 7 2U C L = 4 9 . 1 0 3L C L = 4 7 . 8 4 1S S a a m m p p l l e eS S a a m m p p l l e e S S t t D D e e v v2 52 32 11 91 7

16、1 51 31 1975310 . 80 . 60 . 40 . 20 . 0_S = 0 . 3 2 2 8U C L = 0 . 8 2 8 9L C L = 01X X b b a a r r - - S S C C h h a a r r t t o o f f C C 1 1质量管理部质量管理部稳定性举例-运行图法20-220-21操操作作员员测测量量均值2345678910均值ABC操作员量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:赵前公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司组块变量: 部件左左右右门门间间隙隙差差 对于每个部件，可以比较由每个操作员所得出测量值之间的

17、变异，以及操作员之间的测量值差异。还可以查看测量值与水平参考线的关系。默认情况下，参考线是所有观测值的平均值。大部分变异是因部件间的差异所致。此外还出现了某些较小的模式。例如，操作员 B 的测量缺乏一致性，而操作员 C 的测量值通常比其他操作员低。质量管理部质量管理部小结稳定性偏倚线性GRR小样法kappa信号探测法评价人数量没要求通常为1人样品数量1件实验次数依控制图来选择，每次多次通常1或3-5次测试周期定期较长时间基准要求工具室测量10次以上来确定测量方法要求不需盲测接受准则控制图受控质量管理部质量管理部2、偏倚研究数值法数值法根据测量结果算出平均值Xbar偏倚=Xbar-真值测量系统偏

18、倚的检验t=偏倚/bb=r/ n部件部件111111111111真值真值222222222222测量结果测量结果2.72.52.42.52.72.32.52.52.42.42.62.4XbarXbar= x/n = 2.491666667偏倚偏倚=Xbar-基准值 = 0.491666667标准差标准差r=0.124011241标准误差标准误差b=0.035798962偏倚偏倚t t检验检验=2.200985159置信下限置信下限=0.412873683置信上限置信上限=0.57045965检验水平检验水平a=0.05质量管理部质量管理部2、偏倚研究 图示法1086421.00.50.0-0.

19、5-1.0参参考考值值偏偏倚倚0回归95% 置信区间数据平均偏倚偏倚线性1050百百分分比比常量0.736670.072520.000斜率-0.131670.010930.000自变量系数系数标准误P量具线性S0.23954R-Sq71.4%线性2.17735线性百分率13.2平均 -0.0533330.30.04020.4916673.00.00040.1250000.80.29360.0250000.20.6888-0.2916671.80.00010-0.6166673.70.000参考偏倚%偏倚P量具偏倚量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:张山公差:0.02mm其他:

20、陕西重型汽车有限公司占占过过程程变变异异的的百百分分比比调调整整垫垫片片测测量量量量具具偏偏倚倚和和线线性性研研究究质量管理部质量管理部2、偏倚研究基准的误差元器件磨损仪器尺寸错误测量误差的特性仪器未经正确校准不正确使用仪器质量管理部质量管理部偏倚性研究小结稳定性偏倚线性GRR小样法kappa信号探测法评价人数量没要求通常为1人1人样品数量1件1件实验次数依控制图来选择，每次多次通常1或3-5次10测试周期定期较长时间较短时间内基准要求工具室测量10次以上来确定工具测量室10次以上来确定测量方法要求不需盲测不需盲测接受准则控制图受控同校准规则中接受准则比较统计t值小0偏倚落在置信区间内质量管理

21、部质量管理部3、线性线性研究-参考MSA手册（第三版）数值法图示法1086421.00.50.0-0.5-1.0参参考考值值偏偏倚倚0回归95% 置信区间数据平均偏倚偏倚线性1050百百分分比比常量0.736670.072520.000斜率-0.131670.010930.000自变量系数系数标准误P量具线性S0.23954R-Sq71.4%线性2.17735线性百分率13.2平均 -0.0533330.30.04020.4916673.00.00040.1250000.80.29360.0250000.20.6888-0.2916671.80.00010-0.6166673.70.000参考

22、偏倚%偏倚P量具偏倚量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:张山公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司占占过过程程变变异异的的百百分分比比调调整整垫垫片片测测量量量量具具偏偏倚倚和和线线性性研研究究质量管理部质量管理部非线性原因分析非线性原因分析 1.在工作范围上限和下限内仪器没有正确校准 2.最小或最大值校准量具的误差 3.磨损的仪器（量具） 4.仪器固有的设计特性3、线性质量管理部质量管理部3、线性如果测量系统存在线性问题，需要通过调整软件、硬件或两项同时进行来再校准以达到0偏倚如果偏倚在测量范围内不能被调整到0，只要测量系统保持稳定，仍可用于产品/过程的控制，但不能进

23、行分析，指导测量系统达到稳定因为评价人误差风险较高，测量应该仅在顾客同意下使用质量管理部质量管理部线性研究小结稳定性偏倚线性GRR小样法kappa信号探测法评价人数量没要求通常为1人1人没要求通常1人样品数量1件1件5实验次数依控制图来选择，每次多次通常1或3-5次1010测试周期定期较长时间较短时间内较短时间内基准要求工具室测量10次以上来确定工具测量室10次以上来确定工具测量室10次以上来确定测量方法要求不需盲测不需盲测可以盲测接受准则控制图受控同校准规则中接受准则比较统计t值小0偏倚落在置信区间内同校准规则中接受准则比较统计t值小0偏倚落在置信区间内质量管理部质量管理部4、Variabl

24、e GR&R 怎么体现出产品的偏差(product )? 怎么体现重复性带来的偏差(repeatability)? 怎么体现再现性带来的偏差(reproducility)? 测量系统的合成变差多取一些样品让测量的人或机器多测几次同时让几个人来测2o2e2再现性2重复性2R&GR质量管理部质量管理部4、重复性再现性工作流程重复性和再现性分析:在实际测量环境下，在操作者事先不知正在对该测量系统进行评定的条件下，获得测量结果。1.抽取10个样品,并选3个测试人员(经过培训的);2.确认量具经过校正或计量;3.由计量人员组织第一个测试人员随机的测量10个样品;4.让第二、第三个测试人员

25、随机的测量10个样品;5.重复第3、4.步骤两遍；6、计量人员记录数据。质量管理部质量管理部MSA-重复性分析 只有当测量系统处于统计稳态时，研究重复性才有意义。e-重复性标准差其意义：同一人用同一量具对同一被测对象的特性进行多次观察，观察值重复性（6e）概率为99.73%。0.40.30.20.10.0X X密密度度00分分 布布 图图正态, 均值=0, 标准差=1e6e99.73%质量管理部质量管理部MSA-再现性分析 只有当测量系统处于统计稳态时，研究重复性才有意义。o-重复性标准差其意义：不同的人用同一量具对同一被测对象的特性进行多次观察，观察值重复性（6o）概率为99.73%。0.4

26、0.30.20.10.0X X密密度度00分分 布布 图图正态, 均值=0, 标准差=1o6o99.73%质量管理部质量管理部例 子测试数据如下测试数据如下:质量管理部质量管理部重复性与再现性举例量具名称: 游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人: 孙里公差: 0.02mm其他: 陕西重型汽车有限公司 方差分量来源 方差分量 贡献率合计量具 R&R 0.09357 7.13 重复性 0.04073 3.10 再现性 0.05284 4.03部件间 1.21909 92.87合计变异 1.31266 100.00 研究变异 %研究变来源 标准差(SD) (6 * SD) 异 (%SV

27、)合计量具 R&R 0.30589 1.83536 26.70 重复性 0.20181 1.21087 17.61 再现性 0.22988 1.37925 20.06部件间 1.10412 6.62474 96.37合计变异 1.14571 6.87428 100.00可区分的类别数 = 5量具量具 R&R 研究研究 Xbar-R 法法质量管理部质量管理部重复性与再现性举例部件间再现性重复量具 R&R100500百百分分比比% 贡献% 研究变异1.00.50.0样样本本极极差差_R=0.342UCL=0.880LCL=0ABC20-2样样本本均均值值_X =0.001U

28、CL=0.351LCL=-0.348ABC1098765432120-2部部件件CBA20-2操操作作员员10 9 8 7 6 5 4 3 2 120-2部部件件平平均均ABC操作员量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:孙里公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 操操作作员员）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 操操作作员员）测测量量 f f 部部件件测测量量 f f 操操作作员员 操操作作员员 乘乘 部部件件 交交互互作作用用测测量量 的的量量具具 R R& &R R ( (X Xb ba ar r/

29、/R R) )图示法图示法质量管理部质量管理部重复性与再现性举例 量具量具 R&R 研究研究 - XBar/R 法法 量具名称: 游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人: 孙里公差: 0.02mm其他: 陕西重型汽车有限公司 方差分量来源 方差分量 贡献率合计量具 R&R 0.09357 7.13 重复性 0.04073 3.10 再现性 0.05284 4.03部件间 1.21909 92.87合计变异 1.31266 100.00过程公差 = 8 研究变异 %研究变 %公差来源 标准差(SD) (6 * SD) 异 (%SV) (SV/Toler)合计量具 R&

30、R 0.30589 1.83536 26.70 22.94 重复性 0.20181 1.21087 17.61 15.14 再现性 0.22988 1.37925 20.06 17.24部件间 1.10412 6.62474 96.37 82.81合计变异 1.14571 6.87428 100.00 85.93可区分的类别数 = 5部件间再现性重复量具 R&R100500百百分分比比% 贡献% 研究变异% 公差1.00.50.0样样本本极极差差_R=0.342UCL=0.880LCL=0ABC20-2样样本本均均值值_X =0.001UCL=0.351LCL=-0.348ABC109

31、8765432120-2部部件件CBA20-2操操作作员员10 9 8 7 6 5 4 3 2 120-2部部件件平平均均ABC操作员量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:孙里公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 操操作作员员）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 操操作作员员）测测量量 部部件件测测量量 操操作作员员 操操作作员员 乘乘 部部件件 交交互互作作用用测测量量 的的量量具具 R R& &R R ( (X Xb ba ar r/ /R R) )质量管理部质量管理部重复性与再现性举例部件间再现性

32、重复量具 R&R100500百百分分比比% 贡献% 研究变异% 公差1.00.50.0样样本本极极差差_R=0.342UCL=0.880LCL=0ABC20-2样样本本均均值值_X =0.001UCL=0.351LCL=-0.348ABC1098765432120-2部部件件CBA20-2操操作作员员10 9 8 7 6 5 4 3 2 120-2部部件件平平均均ABC操作员量具名称:游标卡尺研究日期: 2010-5-8报表人:孙里公差:0.02mm其他:陕西重型汽车有限公司变变异异分分量量R R 控控制制图图（按按 操操作作员员）X Xb ba ar r 控控制制图图（按按 操操作作

33、员员）测测量量 部部件件测测量量 操操作作员员 操操作作员员 乘乘 部部件件 交交互互作作用用测测量量 的的量量具具 R R& &R R ( (方方差差分分析析) )量具量具 R&R 研究研究 - 方差分析法方差分析法 包含交互作用的双因子方差分析表包含交互作用的双因子方差分析表 来源 自由度 SS MS F P部件 9 88.3619 9.81799 492.291 0.000操作员 2 3.1673 1.58363 79.406 0.000部件 * 操作员 18 0.3590 0.01994 0.434 0.974重复性 60 2.7589 0.04598合计 89

34、 94.6471删除交互作用项选定的 Alpha = 0.25不包含交互作用的双因子方差分析表不包含交互作用的双因子方差分析表 来源 自由度 SS MS F P部件 9 88.3619 9.81799 245.614 0.000操作员 2 3.1673 1.58363 39.617 0.000重复性 78 3.1179 0.03997合计 89 94.6471量具量具 R&R 方差分量来源 方差分量 贡献率合计量具 R&R 0.09143 7.76 重复性 0.03997 3.39 再现性 0.05146 4.37 操作员 0.05146 4.37 部件间 1.08645 92

35、.24合计变异 1.17788 100.00过程公差 = 8 研究变异 %研究变 %公差来源 标准差(SD) (6 * SD) 异 (%SV) (SV/Toler)合计量具 R&R 0.30237 1.81423 27.86 22.68 重复性 0.19993 1.19960 18.42 14.99 再现性 0.22684 1.36103 20.90 17.01 操作员 0.22684 1.36103 20.90 17.01部件间 1.04233 6.25396 96.04 78.17合计变异 1.08530 6.51180 100.00 81.40可区分的类别数 = 4质量管理部质量

36、管理部Excel方法-MSA数表 Xbar-R法质量管理部质量管理部Excel方法- MSA分析报告 Xbar-R法质量管理部质量管理部计量型1.测量系统变差占比 %R&R 30% 不可接受2.测量系统灵敏度ndc=2PV/GR&R5 ndc取整数，应该大于等于5注：222R&GRPVTV质量管理部质量管理部GR&R研究小结稳定性偏倚线性GRR小样法kappa信号探测法评价人数量没要求通常为1人1人没要求通常1人多人通常2-3人样品数量1件1件5多件通常10件实验次数依控制图来选择，每次多次通常1或3-5次1010多次通常2-3次测试周期定期较长时间较短时间内较短时间内较短时间内基准要求工具室测量10次以上来确定工具测量室10次以上来确定工具测量室10次以上来确定不需要测量方法要求不需盲测不需盲测可以盲测需要盲测接受准则控制图受控同校准规则中接受准则比较统计t值小0偏倚落在置信区间内同校准规则中接受准则比较统计t值小0偏倚落在置信区间内%GRR10ndc5%GRRwei10-30时情况质量管理部质量管理部4、重复性与再现性不合格的原因 如果重复性比再现性大如果重复性比再现性大，原因可能是：1.