测量系统分析MSA概述

MSA分析,MSA教材,前言 测量系统分析(MSA)是M阶段的重要内容，也是6管理活动中的基本环节。,为什么要做MSA？,公司的许多过程问题是由MS波动太大造成,保证收集的数据可靠，否则基线分析结果误导改善方向,MS波动太大会造成显著因子无法分析出来而失去改善机会,什么是测量？,测量是指“以确定实体或系统的量值大小为目的一套作业”,“一套作业”的含义又是什么？,“一套作业”就是给具体事物赋值的过程,该过程的输入是什么？,该个过程的输入有人、机、料、法、环,五个因素组成的系统就是测量系统（MS）,第一节：MSA内容概要,第二节：连续型数据MSA理论基础,2.1 测量系统分析的主要内容,2.2 量测系统基本要求,2.3 测量系统能力评价准则,2.1 测量系统分析的主要内容,观测到的波动,过程的波动,测量系统波动,过程长期波动,过程短期波动,样本内波动,量具的波动,人员的波动,偏倚,线性,重复性,稳定性,再现性,分辨数 分辨率,测量系统内容,GAGE R&R 内容,2.2 量测系统基本要求,准确性的统计指标是偏倚(bias)。 包括：稳定性(stability)、线性(linearity)； 精确性的统计指标波动(variation)。 包括：重复性(repeatability)、再现性(reproducibility)。,偏倚（Bias） 准确性的统计指标是偏倚(bias)。用来表示多次测量结果的平均值与被测量质量特性基准值之差，其中基准值可用更高级的测量设备进行若干次测量取其平均值来确定。通常通过校准来确定是否存在偏倚。 如果得到一个偏倚值，务必进行假设检验， 以确定是否确实存在偏倚。因为，所得到的偏 倚值可能是由误差造成的。若确实存在，就在 以后的测量中修正相应的 稳定性 是指系统的计量特性随时间保持恒定的能力。分析的工具是Xbar-R图或Xbar-S图。若图中有失控点，则表示系统需要进行全面的测量系统分析。,分辨力 测量系统的分辨力(discrimination)是指测量系统识别并反应被测量最小变化的能力。若分辨力不够高，则无法正确识别过程的真实波动，因而影响对测量结果的定量描述和分析。 一般称测量结果的最小间距为其分辨力。此时判定准则为：在数值上不得大于过程总波动(6倍的过程标准差)的1/10；或者，不得大于容差的1/10 。 数据组数也是用来表达测量系统的分辨力的。 数据组数=p/ms *100% 判定标准,波动 精确性的统计指标是波动(variation)。表示在相同条件下多次重复测量结果的分散程度，常用测量结果的标准差ms或过程波动PV表示。测量波动是指置信度为99%的测量结果所占区间的长度。 通常，测量的结果服从正态分布N(,²)，根据正态检验得到如下概率等式： p(|x- |2.575)=0.99 因此，所占区间为( -2.575 ， +2.575)。区间长度为5.15 。 测量数据质量高，既要求偏倚小，又要求波动小。若其中一项偏大，就不能说所测数据质量高。,重复性（repeatability) 重复性是指在尽可能相同的测量条件下，对同一测量对象进行多次重复测量所得结果间的一致性。通常记为EV。 “尽可能相同的测量条件”下进行测量是指同一操作员、对同一个测量对象的同一部位，放在同一测量仪器的同一位置、在较短时间内进行多次测量。此时重复性误差的产生就只能是由仪器本身的固有波动引起。因此，重复性常作为量具固有波动大小的度量。,再现性（reproducility) 再现性是指在各种可能变化的测量条件下，对同一测量对象进行多次重复测量所得结果间的一致性。通常记为AV。 改变测量的条件，可以是更换操作者、改变操作方法、改变测量中的夹具卡具、改变零件放置位置、改变测量位置、改变测量时间等。较为普遍的是更换操作人员，用相同的仪器，对同一测量对象进行测量时产生的波动，此时叫做人员间再现性。,2.3 测量系统能力评价准则 评价方法有两种： 一 将测量系统的波动GAG/ R&R值与总波动之比来度量，通常记为P/TV。 P/TV=GAG R&R/TV*100%=(²o+ ²e ) ½ / T*100% 二 将测量系统的波动GAG R&R与被测对象的质量特性的容差之比来度量。 P/T=GAG R&R/(USL-LSL)*100%=5.15 (²o+ ²e ) ½ / (USL-LSL) *100%,练习：观察以下图示，请说出是那一类不好的量测系统特性。,第三节：非连续型数据MSA两大技术,3.1 有效性技术,3.2 Kappa技术,3.1 有效性技术,判定标准：每项指标都应80,解答：,结论：该测量系统是不可靠。,例3-1： 某部门针对其某种关键输出做了非连续型数据的MSA。试分析其测量系统是否可靠？,判定准则： K0.7 测量系统不好； 0.7K0.8 测量系统一般； 0.9K 测量系统很好。,3.2 Kappa技术,P observed-判断一致性比率; P chance -偶然达成一致比率;,P observed 等于上表对角线上概率的总和： P observed =(0.500 + 0.350) = 0.850 P chance 等于每个分类概率乘积的总和： P chance =(0.600*0.55) + (0.400*045) = 0.51 K rater A=(0.85 - 0.51)/(1 - 0.51)=0.693 0.7,？,解答：,结论：,例3-2： 某部门针对其某种关键输出做了非连续型数据的MSA。试分析其测量系统是否可靠？,第四节：有关MSA的MINITAB实践 在MSA里，有关统计的测量系统特性有：偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性。 在本章里重点运用MINITAB来分析以上测量系统的特性，从而节省手工计算的大量时间。 每个特性的分析都包括数据的收集、数据分析及判定、图形化辅助判定、MINITAB的使用步骤。,单样本 T: 测试值 mu = 20 与 20 的检验 变量 N 平均值 标准差 平均值标准误 95% 置信区间 T P DATA 12 19.9900 0.0128 0.0037 (19.9819, 19.9981) -2.71 0.020 结论：P=0.020.05，拒绝原假设“偏倚为0”。该块规确实存在-0.01的偏倚。,一、偏倚及线性 例4.1-1 偏倚分析 某工程师想知道某长度为20.00的块规是否有偏倚。于是对该块规重复测量了12次，得到了以下数据。试用MINITAB分析该块规是否真的存在偏倚。 解答： x=xi/n=230.88/12=19.99 偏倚=x-L=19.99-20.00=-0.01 做偏倚为-0.01的t检验：,第一步 打开MINITAB 第二步 点中“统计”,出现下拉菜单 第三步 点中“基本统计量”,又出现下拉菜单 第四步 点击“1t 单样本t”，出现任务界面 第五步 在“样本所到列”选填“测试值” ，在 “进行假设检验”处输20 第六步 点击“选项”，在下拉任务菜单里“备选”处选择“不等于” 第七步 点击“确定”完成分析。,MINITAB分析偏倚步骤,例4.1-2 线性分析 用同一台千分尺分别对长度为10mm、20mm、50mm以及100mm的块规各进行了5次测量，测量的基准值以及对应的偏倚数据见表。试分析该测量系统的线性状况。,回归分析:偏倚 与 标准值 回归方程为 偏倚 = 0.3596 + 0.04290 标准值 S = 1.48982 R-Sq = 53.0% R-Sq（调整） = 50.4% 方差分析 来源 自由度 SS MS F P 回归 1 45.0858 45.0858 20.31 0.000 误差 18 39.9522 2.2196 合计 19 85.0380 结论：测量系统线性不好。长度每增加 1mm，偏倚就会增大0.0429mm,第一步 打开MINITAB 第二步 点中“统计”,出现下拉菜单 第三步 点中“回归”,又出现下拉菜单 第四步 点击“拟合线图”，出现任务界面,MINITAB分析线性步骤拟合回归法,第五步 在“响应(y)”选填“偏倚” 第六步 在“预测变量(x)”选填“标准值” 第七步 点击“线性” 第八步 点击“选项”,在“置信水平”输入95 第九步 点击“确认”，完毕。,MINITAB分析线性步骤量具研究法,第一步 打开MINITAB 第二步 点中“统计”,出现下拉菜单 第三步 点中“质量工具”,又出现下拉菜单 第四步 点击“量具研究”，出现任务界面,第五步 在“部件号(y)”选填“部件” 第六步 在“参考值(x)”选填“标准值” 第七步 在“测量数据” 选填“测量值” 第八步点击“确认”，完毕。,1,2,3,二、连续型数据 GAG R&R,MINITAB分析GAGE R&R步骤,第一步 打开MINITAB 第二步 点中“统计”,出现下拉菜单 第三步 点中“质量工具”,又出现下拉 菜单 第四步 点击“量具研究”，又出现下拉 菜单 第五步 点击“量具研究(交叉)”, 出现任务栏。 第六步 在“部件号”选填零件编号栏， 在“操作员”处选填“操作人员栏”， 在“测量数据”处选填测量 数据栏 第七步 点中“方差分析” 第八步 点击“选项”,出现任务栏 第九步 点击“确定”,完毕。,GAGE R&R值=11.3720% 测量系统很好,数据分辨数=155 测量系统分辨力足够,数据分析,图形分析,未失控,失控，样本选取合理,三、非连续型数据有效性和KAPA,3-1 DATA,操作菜单,3-2 MINITAB 操作,检查员判定结果,共6个检查员,每人测2次,样本标准,结果: MINITAB MSA属性数据.MTW A1, A2, B1, B2, C1, C2, D1, D2, E1, E2, F1, F2 的属性一致性分析 研究日期: 2004/7/17 报表人: 伊贤斌 产品名称: 3技能BC 其他: 检验员自身 评估一致性 95 % 95 % 检验员 # 检验数 # 相符数 百分比 置信区间 1 30 28 93.33 (77.93, 99.18) 2 30 28 93.33 (77.93, 99.18) 3 30 28 93.33 (77.93, 99.18) 4 30 28 93.33 (77.93, 99.18) 5 30 26 86.67 (69.28, 96.24) 6 30 26 86.67 (69.28, 96.24) # 相符数: 检验员在多个试验之间，他/她自身标准一致。,测试日期 报告者 名称,1、检查员前后判断一致性比率； 2、95%之一致性置信区间；,90%,1、同检查员一致性分析,3-2 DATA分析,1、每一检查员Kappa值,0.7：不适合 0 .9：优秀,Fleiss Kappa 统计量 检验员 响应 Kappa Kappa 标准误 Z P(与 0 ) 1 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 2 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 3 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000 4 NG 0.861