测量系统分析(MSA).ppt

Measurement Systems AnalysisMSA引子测量重要吗？测量的目的是什么？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?MSA引子终于搞定了终于搞定了你没你没搞错搞错吧？！吧？！MSA引子我搞错了吗我搞错了吗？晕，郁闷中晕，郁闷中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？为什么要进行MSAp为什么量具进行了检定或校准还要进行测量系统分析？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？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）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为“合格”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=？CP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1.5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。”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？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。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)测量系统变差的影响因素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（Repeatability)再现性（Reproducibility)宽度的变差（Width Error)统计量：测量分布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）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/不通过测试结果不可重复型（Non-replicable）：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偏倚（Bias)基准值（真值）观测平均值MSA的基本概念4、线性Linearity量具的预期工作范围内偏倚的变化（之间的差值）。偏倚小（Bias)基准值（真值）观测平均值偏倚大（Bias)基准值（真值）观测平均值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&R基准值（真值）观测平均值测量系统研究准备1、先计划将要使用的方法2、确定评价人评价人评价人评价人、样品的数量数量数量数量及重复读数次数次数次数次数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取并代表其整个整个整个整个工作范围5、仪器的分辨率应允许至少直接直接直接直接读取特性的预期过程变差的十分之一十分之一十分之一十分之一。6、确保测量方法（评价人和测量方法）在按照规定的测量步规定的测量步规定的测量步规定的测量步骤骤骤骤测量特征尺寸1、稳定性研究稳定性:Xbar-R图（MINITAB软件）运行图（MINITAB软件）Xbar-R图运行图运行图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。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。稳定性练习10/1610/2210/2811/1211/1811/191/156/1910/1211/2012/91/122/1348.648.448.948.948.948.948.448.747.847.948.148.248.148.748.848.647.950.150.148.248.048.648.348.648.548.748.348.0 48.948.049.249.048.347.748.748.448.748.948.53/204/115/206/196/287/67/218/98/229/79/1110/948.348.048.148.148.348.148.048.247.948.048.147.948.948.748.448.448.648.648.648.448.348.448.648.348.648.648.748.748.548.748.748.948.748.848.948.4稳定性案例-Xbar-R法稳定性举例-运行图法 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。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=0.052、偏倚研究图示法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偏倚大的原因分析偏倚大的原因分析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3、线性线性研究-参考MSA手册（第三版）数值法图示法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4、Variable 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4、重复性再现性工作流程注意！注意！注意！注意！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。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%。e6e99.73%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%。o6o99.73%例 子测试数据如下测试数据如下: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)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 法法重复性与再现性举例图示法图示法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&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重复性与再现性举例量具量具 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 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 92.24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=4Excel方法-MSA数表Xbar-R法Excel方法-MSA分析报告Xbar-R法计量型1.测量系统变差占比%R&R 30%不可接受2.测量系统灵敏度3.ndc=2PV/GR&R54.ndc取整数，应该大于等于55.注：接受标准接受标准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.仪器需要维护；2.量具应重新设计来提高刚度；3.夹紧和检验点需要改进；4.存在过大的零件内变差。如果再现性比重复性大如果再现性比重复性大，原因可能是：1.评价人需要更好的培训如何使用量具仪器和读数；2.量具刻度盘上的刻度不清楚；3.需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性。5、计数型测量系统分析生产中很多工序是对特征值进行检验-例如:外观、色度、形状等等评判标准是“pass”和“fail”或“good(G)“和”no good(NG)。5、计数型MSA方法 1、小样法 2、假设检验分析法 3、信号探测法 其中后两种方法没有量化测量系统变差，当顾客同意时才能使用。5、Attribute GR&R如果采用：1.对检验员做好充分的培训;2.制定好明确的标准(包括检验的条件);3.对你的测量系统进行评估.5、Attribute GR&R如何做特征值的GR&R?1.抽取至少20个样品,部分“好的”,部分“坏的”;2.确定好你的检验员(经过培训);3.让每一个检验员独立并随机的评估每个样品,判断它们的好坏;4.将结果输入计数型 GR&R模板中.例 子人事部门正在组织为绩效考核工作培训五名新稽查员。现在需要评估稽查员对遵守绩效考核标准的能力。每个稽查员以五种绩效（A，B，C，D，E）对 15 个子公司进行了评级。得分在D以下的子公司直接领导要被解职。如果您负责的公司被评定为如果您负责的公司被评定为D或或E，有有何感想？何感想？5、计数型测量系统分析举例MSA-计数型举例计数型所有测量结果一致！接受标准接受标准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人多人样品数量1件1件5多件通常10件通常20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次多次通常每人2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确定合格与否的基准测量方法要求不需盲测不需盲测可以盲测需要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时情况所有测量结果同基准一致