五大手册MSA测量系统分析知识讲解

内容(nèiróng)1、什么是测量系统2、为什么要进行测量系统分析3、测量系统变差的种类与定义4、测量系统研究的准备5、计量型测量系统分析指南（偏倚(piānyǐ),稳定性,线性,重复性&再现性）6、计数型测量系统分析指南7、测量系统分析的时机1第一页，共59页。1、什么(shénme)是测量系统量具：任何用来获得测量结果的装置；经常(jīngcháng)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。测量：赋值给具体事物以表示它们对于特定特性之间的关系。测量过程：赋值过程定义为测量过程。测量系统：是对测量单元进行量化或对被测特性进行评估，其所使用的仪器、量具、标准、操作、方法、夹具、人员、软件及环境的集合，用来获得测量结果的整个过程。测量系统分为计量型测量系统与计数型测量系统2第二页，共59页。1、什么是测量(cèliáng)系统人数据设备测量过程材料方法程序输入输出3第三页，共59页。2、为什么要进行(jìnxíng)测量系统分析2.1、TS16949标准要素7.6.1为分析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(yāoqiú)应用于控制计划中提及的测量系统所有的分析方法及接受准则必须与顾客关于测量系统分析参考手册一致。如经顾客批准，也可采用其它分析方法及接受准则4第四页，共59页。2、为什么要进行(jìnxíng)测量系统分析要点：对控制计划中列入的测量系统要进行测量系统分析。测量分析方法及接受准则应与测量系统分析参考(cānkǎo)手册一致。经顾客批准，可以采用其它方法及接受准则。PPAP手册中规定：对新的或改进的量具、测量和试验设备应参考(cānkǎo)MSA手册进行变差研究。APQP手册中，MSA为“产品/过程确认”阶段输出之一。SPC手册指出MSA是控制图必需的准备工作。5第五页，共59页。2、为什么要进行(jìnxíng)测量系统分析2.2客观(kèguān)需要

6輸入制程

测量过程变差变差

輸入/輸出

製程變差

+

測量變差

輸出有多大?有什么影响?

所得結果若我们要知道制程输出是否达到要求及在控制之内,所用的测量系统必须具备足够能力去量度制程的变差,原因是测量过程本身亦存在一定的变差,所以我们必须对所选用的测量系统/仪器先作一些(yīxiē)统计分析,才可决定这测量统/仪器是否适用.第六页，共59页。7TheMeasurementProcessshouldbemanagedasatruePROCESSProcessInputsOutputsMeasurementProcessInputsOutputsObservationsMeasurementsDataParts(Example)PhaseI:ProcessMeasurementPhaseII:ProcessAnalysisPhaseIII:ProcessImprovementPhaseIV:ProcessControl第七页，共59页。8测量系统误差或变动的类型位置(Location)或平均-偏离(Bias)-直线(zhíxiàn)性(Linearity)-稳定性(Stability)宽度或散布 -再现性(Repeatability)-重复性(Reproducibility)测量(cèliáng)系统误差第八页，共59页。9意味着观测测量平均和基准值间的偏差(piānchā)。偏离又叫正确性。基准值Referencevalue观测平均ObservedAverage偏离偏离(piānlí)(Bais)测量(cèliáng)系统误差真值测定值的平均值第九页，共59页。10仪器(yíqì)的全体测量可能范围内的倾斜差异。真值1观测(guāncè)值1倾斜(qīngxié)小

倾斜大真值2测定的下限范围测定的上限范围真值观测值倾斜无倾斜观测值2•

•

•

•

•

•

线性测量系统误差第十页，共59页。11时间(shíjiān)点1时间(shíjiān)点2稳定性把同样的特性在不同的时间点用同样的Gage测量(cèliáng)的结果平均值差异。测量系统误差

稳定性第十一页，共59页。12同样人使用同样部品、同样特性、同样机器反复测定得到(dédào)的测量值之间散布。

基准值平均(píngjūn)平均(píngjūn)好的重复性不好的重复性基准值测量系统误差

重复性第十二页，共59页。13测量同一(tóngyī)特性时，互相不同的人使用同样机器得到的测量值之间的平均差。好的再现(zàixiàn)性不好(bùhǎo)的再现性

再现性测量系统误差评价者

A评价者B评价者

C评价者

C评价者

A评价者

B基准值ABC基准值ABC第十三页，共59页。测量(cèliáng)系统误差14正确但不精密

精密但不正确既不精密又不正确既正确又很精密第十四页，共59页。15测量误差的评价(píngjià)正确性精密度散布(sànbù)平均(píngjūn)散布倾斜校正分析(CalibrationStudy)

R&RStudy

测量系统评价第十五页，共59页。16PossibleSourcesofVariationToaddressactualprocessvariability,thevariationduetothemeasurementsystemmustfirstbeidentifiedandseparatedfromthatoftheprocessProcessInputsOutputsInputsMeasurementProcessOutputsObservationsMeasurementsDataParts(Example)Long-termProcessVariationShort-termProcessVariationVariationwithinsampleActualProcessVariationRepeatabilityCalibrationStabilityLinearityVariationduetogageVariationduetooperatorsMeasurementProcessVariationObservedProcessVariation“Other”Sources

-Environmental

-etc.第十六页，共59页。4、测量系统研究(yánjiū)的准备先计划将要使用的方法 -通过使用工程决策;目视观察或量具(liángjù)研究确定(考虑再现性会否影响)条件-评价人的数量,样品数量及重复读数次数;尺寸的关键性、零件结构评价人的选择-评价人的选择应从日常操作该仪器的人中挑选17第十七页，共59页。4、测量系统研究(yánjiū)的准备样品(yàngpǐn)的选择-能否获得代表生产过程的样品(yàngpǐn),样品(yàngpǐn)必须是选自于过程并且代表整个的生产的范围编号-必须对一个零件编号以便于识别分辨力-仪器的分辨力至少直接读取特性的预期过程变的十分之一,例如,如果特性的变为0.001,仪器应能读取0.0001的变化确保测量方法确保测量方法-遵守规定的测量程序(测量应按照随机顺序,以确保整个研究过程中产生的任何漂移或变化将随机分布)18第十八页，共59页。19观测值(测量值)的波动(bōdòng)要素+=真值(实际(shíjì)工程的波动)误差(测量(cèliáng)波动)测定值(被观测的波动)GageR&RStudy

在测定过程中得到的测量值里一般包含着实际工程的变动和根据测量系统的变动。被观测的变动(2total)=工程的变动(2p)+测量变动

(2MS)

测量波动再区分为重复性和再现性。测量变动

(2MS)=重复性(2Repeatability)+再现性(2Reproducibility)重复性和再现性两种波动的和。即，测量系统的波动叫

GageR&R.对测量系统波动的分析也可以认为是精密度的分析，称为GageR&Rstudy.第十九页，共59页。20观测值(测量(cèliáng)值)的变动要素GageR&RStudy

被观测(guāncè)的变动(2total)实际工程(gōngchéng)的变动(2p)测量系统变动(2MS)再现性(2Reproducibility)重复性(2Repeatability)第二十页，共59页。一般事项一般对2~3名作业者(平时检查的作业者)实施一般用10个部品为对象测定一般2~3回反复测定步骤1.选定(xuǎndìnɡ)代表工程长期变动的10个标本2.测定器的校正3.让第一个作业者对所有标本任意顺序各做一次测定(BlindMeasurement)4.让第二个作业者按同样地方法实施

(所有作业者相同)5.以同样的方法按必要的次数反复测定6.得到的DATA输入Minitab并进行分析21GageR&R步骤(bùzhòu)第二十一页，共59页。22%Contribution=×100%%StudyVariation=×100%%Tolerance=×100%Numberofdistinctcategories=Round{×1.41}(分辩指标)分辩指示意味着测量系统能区别的样品散布。即，区别工程(gōngchéng)散布区间的数。分辩率为3时例样品(yàngpǐn)散布(σp)测定(cèdìng)散布(σMS)GageR&R评价指标评价指标σ2MSσ2TotalσMSσTotal5.15×σMSTolerance*(Tolerance=USL-LSL）第二十二页，共59页。23重复性和再现(zàixiàn)性与容差的百分比1PrecisiontoToleranceRatio---P/T重复性和再现性与总过程(guòchéng)偏差的百分比2PrecisiontoTotalVariationRatio---P/TV3%Contribution量具(liángjù)相对于规范的测量能力；量具相对于过程偏差的测量能力测量系统的能力--－3个重要指数测量系统的方差与总过程方差的百分比%StudyVar%Tolerance%ContributionMinitab显示:－>连续数据测量系统分析－容差百分比－调查百分比－贡献百分比第二十三页，共59页。24评价基准%StudyVar或%Tolerance为10%以上时，首先区分评价重复性和再现性后，查明各个受影响的原因，并采取措施。根据用途的优先参照评价指标-在部品管理的测面，在制品符合判定更重要时优先确认(quèrèn)%Tolerance-工程管理用或工程显示用时优先确认(quèrèn)%StudyVarGageR&R评价(píngjià)指标区分%Contribution%StudyVariation或%Tolerance分辨率良好<1%<10%>10费用/考虑重要性1~10%10~30%5~9不可使用>10%>30%<4第二十四页，共59页。标本(biāoběn)的选定标本一般为10个，能代表工程(gōngchéng)的散布。25假如标本只选定接近工程平均(píngjūn)的时，测量能力评价指标将会比实际差。假如标本的选定在比工程散布宽范围内时，测定能力评价指标将会比实际好。

标本反映部品的实际散布(工程变动)时才有意义。

计量型

Gage

R&R第二十五页，共59页。26 sgage=测量误差 公差(gōngchā)=USL-LSL USL=规范上限 LSL=规范下限2.对于(duìyú)单边规格限： 在分子中使用(shǐyòng)2.575sgage(即5.15/2=2.575) 公差=USL–平均值或平均值-LSL 总是使用(shǐyòng)历史平均值5.15标准误差包含了正态分布的99%。5.15s+2.575-2.57599%1.对于双边规格限：关于容差百分比的解释第二十六页，共59页。27Minitab要求(yāoqiú)数据排成3列...堆积数据：把所有被测对象放在1列，所有测量者放在第2列，测量结果放在第3列。这意味着如果有: 10个被测对象 3个测量者 2次重复(chóngfù)测量则每个被测对象编号将重复(chóngfù)6次。第二十七页，共59页。28连续(liánxù)数据测量系统分析Minitab:Stat>QualityTools>GageR&RStudy(Crossed)…打开(dǎkāi)数据文件:测量系统分析.MTV第二十八页，共59页。29采用ANOVA法见下页输入(shūrù)：部件序数列操作员数据列测量数据列第二十九页，共59页。30第三十页，共59页。31GageR&R%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)

TotalGageR&R0.00443710.67Repeatability0.0012923.10Reproducibility0.0031467.56Operator0.0009122.19Operator*PartID0.0022345.37Part-To-Part0.03716489.33TotalVariation0.041602100.00结果显示：贡献(gòngxiàn)百分比：<10％可接受；>10％不可接受。第三十一页，共59页。32StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.0666150.3430632.6634.31Repeatability0.0359400.1850917.6218.51Reproducibility0.0560880.2888527.5028.89Operator0.0302000.1555314.8115.55Operator*PartID0.0472630.2434023.1724.34Part-To-Part0.1927810.9928294.5299.28TotalVariation0.2039651.05042100.00105.04结果显示2：调查百分比：<10%可以(kěyǐ)接受；<30%可考虑；>30%不可接受。第三十二页，共59页。33StdDevStudyVar%StudyVar%ToleranceSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)TotalGageR&R0.0666150.3430632.6634.31Repeatability0.0359400.1850917.6218.51Reproducibility0.0560880.2888527.5028.89Operator0.0302000.1555314.8115.55Operator*PartID0.0472630.2434023.1724.34Part-To-Part0.1927810.9928294.5299.28TotalVariation0.2039651.05042100.00105.04NumberofDistinctCategories=4结果显示3：容差百分比：<10％可接受；<30％可考虑(kǎolǜ)；>30％不可接受。差别类数目(shùmù)：5可接受第三十三页，共59页。34差别(chābié)类数目指的是测量系统可以识别出的过程数据中的非重叠组的数目。差别(chābié)类数目=x1.41spart-to-partsgage注意：差别(chābié)类数目适用于连续数据的ANOVA法GR&R。

差别类数目决策/值<2对制定过程控制决策没有价值2–3只用于二元决策(“Go/NoGo”)5足够的分辨率。对于制定过程控制决策来说，可以接受。第三十四页，共59页。35图形(túxíng)结果显示总图：第三十五页，共59页。36变差的组成(zǔchénɡ)图解释第三十六页，共59页。37极差图解释(jiěshì)第三十七页，共59页。38均值(jūnzhí)图解释第三十八页，共59页。39以零件(línɡjiàn)类别比较图解释第三十九页，共59页。40以操作员类别(lèibié)比较图解释第四十页，共59页。41操作员与零件(línɡjiàn)交互作用图解释第四十一页，共59页。42练习(liànxí)1.所有人员分为5个小组2.每个小组选择3个成员作为测量者.重复2次3.5个杯子作为测量对象,分别进行标号4.测量工具为直尺5.一个人记录(jìlù)数据注意:测量的时候杯子的顺序要打乱数据记录(jìlù)如下:NO测量者1测量者2测量者3第一次第二次第一次第二次第一次第二次12345第四十二页，共59页。6、计数(jìshù)型测量系统分析6.1、计数型数据的定义：对于以“是”和“不是”为计数基础的定性数据。定性数据测量系统的能力取决于操作员判断的有效性，即将(jíjiāng)“合格”判断成合格，将“不合格”判断成不合格的程度.43第四十三页，共59页。441.将被测对象与规范极限比较，在通过与不通过判断基础上决定是否接受被测件。2.离散数据测量系统分析通常由2-5个测量者测试20-50个被测对象来进行。3.每一个测量者应以随机顺序测量所有被测件2-3次，且2-3次评估之间相隔一个星期。4.样本选择标准：一些可以接受40%，一些不合格40％，一些处于边缘20%。一般(yībān)，一致性得分>=95%，可以接受；一致得分=100%，就是好系统!离散(lísàn)数据测量系统分析要求第四十四页，共59页。离散数据(shùjù)测量系统分析举例45财务凭证的审核：从当前已制单未复核归档的凭证中选取有代表性的凭证样本25份(合格单据20份，不合格单据5份)，由3个财务稽查人员对这些(zhèxiē)凭证按照正常稽核工作程序分别进行2次独立复核，记录审核结果，计算重复性、再现性。打开(dǎkāi)数据文件:测量系统分析.MTV第四十五页，共59页。46Minitab:Stat>QualityTools>AttributeAgreementAnalysisMinitab离散数据(shùjù)测量系统分析第四十六页，共59页。47AttributeGageR&RStudyAttributeGageR&RStudyforMeasurementWithinAppraiser重复性偏差(评估(pínɡɡū)财务稽核人员自身的误差）AssessmentAgreementAppraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI11515100.0(92.8,100.0)2151386.7(59.5,98.3)3151493.3(68.1,99.8)#Matched:Appraiseragreeswithhim/herselfacrosstrials.结果显示1第四十七页，共59页。48EachAppraiservsStandardAssessmentAgreement每个财务稽核人员的检验结果(jiēguǒ)与真值的比较Appraiser#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI1151493.3(68.1,99.8)2151386.7(59.5,98.3)3151493.3(68.1,99.8)#Matched:Appraiser'sassessmentacrosstrialsagreeswithstandard.结果显示2第四十八页，共59页。49AssessmentDisagreement#合格(hégé)/#不合格(hégé)/Appraiser不合格(hégé)Percent(%)合格(hégé)Percent(%)#MixedPercent(%)1116.700.000.0200.000.0213.3300.000.016.7#合格(hégé)/不合格(hégé):Assessmentsacrosstrials=合格(hégé)/standard=不合格(hégé).#不合格(hégé)/合格(hégé):Assessmentsacrosstrials=不合格(hégé)/standard=合格(hégé).#Mixed:Assessmentsacrosstrialsarenotidentical.结果显示3判错率：<5％可接受(jiēshòu)第四十九页，共59页。50BetweenAppraisersAssessmentAgreement再现性偏差(评估(pínɡɡū)财务稽核人员之间的误差)#Inspected#MatchedPercent(%)95.0%CI151386.7(59.5,9