测量系统分析概论

1、测量系统分析记数型MSA计量型MSA问题引入入Notwothings areexactly alike,butevenifthey were, we would still getdifferentvalues whenwemeasurethem.没有两个个东西是是完全相相同的, 但是是即使是是,我我们测量量时仍然然会得到到不同的的值。D.J.WheelerMSA问题引入入MeasureProcess/ProductKnowledgeUnderstandingAnalysisImprovementYoudont knowwhatyoucant measure!Measurement.Whybo

2、ther?MSA课程目的的介绍两种种测量系系统的分分析方法法记数型测测量系统统的重复复性和再再现性（AttributeR&R ）计量型重重复性和和再现性性（Gage R&R）： 介绍计量量型量具具能力的的概念分辨率（Resolution）准确度（Accuracy）：偏倚（Bias），线性（Linearity），稳定性（Stability），相关性（Correlation）精度（Precision）：重复性（Repeatability），再现性（Reproducibility）衡量指标标（Metrics）：P/T，P/TV，%Contribution演示和实实践针对对属性数数据的量量具研究究方法

3、演示和实实践针对对连续变变量数据据的量具具研究方方法MSA量具的类类型有多多少？变量型量量具电压仪卡尺量杯反射计压力计温度计属性性量量具测隙规通止规（Go-nogage)目测（pass/fail）MSAAttributeR&R记数型测测量系统统MSA属性R&R的的目的的评估过程程对照客户户的要求求，来评评估你的的检测和和技能标标准确认所有有的班次次、设备备等使用用同样的的衡量标标准来判判断好与与坏；量化检验验者重复复测量的的准确性性的能力力确认检测测者们对对“已知知基准”（包括括用户和和生产者者偏倚）遵从的的程度改进过程程发现什么么地方需需要培训训，什么么地方缺缺少程序序，什么么地方标标准没有

4、有被定义义MSAAttributeR&R 术术语鉴定者的的得分%（AppraiserScore）操作工对对某属性性R&R的一致性性的比例例属性数据据（AttributeData）用于记录录和分析析的质量量评价的的数据（通/止止）属性测量量系统（AttributeMeasurementSystem）某一将每每一部件件与标准准件相对对比的（若符和和标准，则接受受）的测测量系统统用户偏倚倚（CustomerBias）操作工有有将好的的产品视视为不合合格品的的倾向生产者偏偏倚（ProducerBias）操作工有有将不好好的产品品视为好好的产品品的倾向向有效筛选选的得分分%（EffectiveScree

5、n Score）所有操作作工自己己和他们们之间对对某属性性R&R的一致性性比例基准值（MasterValue）用更高准准确度的的量具所所测出的的某部件件的某一一特性的的平均值值筛选（Screen） 100%的产品用用检验技技术进行行评估筛选的有有效性（ScreenEffectiveness）属性测量量系统鉴鉴别好或或坏的能能力MSA属性R&R的的方法法设定从过程中中选择30个部部件，50%良良品，50%不不良若有可能能，选择择一些介介于好与与坏分界界线之间间的样品品选择检验验者经过全面面训练并并合格的的执行每一个检检测者按按照随机机的顺序序检测部部件，并并确认是是通过检检验还是是不通过过检验。

6、每一个个检测者者重复检检测1分析可以利用用Excel分析（AttributeR&R.xls文件）或者可以以利用Minitab分析评估结果文件件化若有必要要，采取取适宜的的措施以以修正过过程标准没有有清晰定定义需要培训训再对测量量系统进进行研究究，以确确认修正正的有效效性AttributeR&R.xlsMSAAttributeR&R Excel方方法AppraiserScore=操作工自自身一致致次数/总次数数Scorevs.Attribute =操作工检检测结果果与已知知标准相相符的次次数/总总次数ScreenEffective Score=所有操作作工有一一致性的的次数/总次数数Screen

7、Effective Score vs.Attribute=所有操作作工与标标准相一一致次数数/总次次数AttributeR&R.xlsKnown PopulationOperator # 1Operator # 2Operator # 3Y/N-1Y/N-2Sample #AttributeTry #1Try #2Try #1Try #2Try #1Try #2AgreeAgree1PassPassPassPassPassFailFailNN2PassPassPassPassPassFailFailNN3FailFailFailFailPassFailFailNN4FailFailFailFa

8、ilFailFailFailYY5FailFailFailPassFailFailFailNN6PassPassPassPassPassPassPassYY7PassFailFailFailFailFailFailYN8PassPassPassPassPassPassPassYY9FailPassPassPassPassPassPassYN10FailPassPassFailFailFailFailNN11PassPassPassPassPassPassPassYY12PassPassPassPassPassPassPassYY13FailFailFailFailFailFailFailYY1

9、4FailFailFailPassFailFailFailNN% APPRAISER SCORE100%78.57%100% SCORE VS. ATTRIBUTE78.57%64.29%71.43%SCREEN% EFFECTIVE SCORE57.14%SCREEN% EFFECTIVE SCORE VS. ATTRIBUTE42.86%MSAAttributeR&R Minitab方方法请打开：“Attribe MSA.MTW，请分析析此测量量系统，三个检检查员，14个样本，每个样样本检查查两遍。C1为样本编编号，C2为检查员编编号，C3为检查结结果，C4为标准判判断结果果。MSAAtt

10、ributeR&R 结结论MSAAttributeR&R 结结论Assessment DisagreementAppraiser#pass/failPercent(%)#fail/passPercent(%)#MixedPercent(%)1214.317.100.0217.117.1321.4317.1321.400.0# pass/fail:Assessmentsacross trials= pass/standard= fail.# fail/pass:Assessmentsacross trials= fail/standard= pass.# Mixed:Assessmentsacr

11、osstrials arenotidentical.Between AppraisersAssessment Agreement# Inspected# MatchedPercent(%)95.0%CI14857.1(28.9,82.3)# Matched: Allappraisersassessmentsagreewith eachother.AllAppraisersvsStandardAssessment Agreement# Inspected# MatchedPercent(%)95.0%CI14642.9(17.7,71.1)目标：100%一致，最最低80%结论：此此测量系系统不可

12、可信赖MSA属性R&R练练习分成小组组，每组组代表不不同班次次你的工作作是确认认M&M巧克力是是否符合合给用户户的交付付要求。你的上上司告诉诉你客户户希望要要外观OK的产品你们的讲讲师将给给你们样样品20件样品将将用该AttributeR&R过程来确确认，将将样品排排成4列以便观观察样本本（它们们应该是是被随机机排列）确定三位位鉴定者者，每一一位鉴定定者需要要将每一一颗巧克克力检查查两次。确保试试验顺序序是随机机的。使用Minitab分析，解解释结果果并提出出建议你有30分钟完完成此练练习，结结果最好好者将会会获得奖奖品MSAGage R&R计量型测测量系统统MSA一个好的的量具要要具备些些什

13、么？分辨率数据分级级数准确度（位置）偏倚线性稳定性相关性精度（波波动）重复性再现性MSA分辨率/ 辨别别力分辨率是是指：量具可测测量的最最小刻度度.准则：量量具的分分辨率应应该是过过程的十分分之一上部刻度度的分辨辨率为多多少？下部刻度度的分辨辨率为多多少差的分辨辨率好的分辨辨率MSAAccuracyvsPrecision准准确和和精密精密性是是.真值真值精密性好好精密性不不好真值平均值准确度是是.准确性好好真值平均值偏离准确性不不好MSAAccuracyvsPrecision准准确和和精密精密度(Precision)GoodBadGoodBad正确度(Accuracy)MSAAccuracyv

14、sPrecision准准确和和精密假定参考考材料的的硬度的的“真值值”是5.0方法1得得到的读读数为：3.8,4.4, 4.2,4.0方法2得得到的读读数为：6.5,4.0, 3.2,6.3哪种方法法更准确确？哪种方法法更精密密？你倾向哪哪种方法法？为什什么？MSA准确度偏偏倚偏倚-Bias：指对同一一部件观观察测量量值的平平均值与与基准值值之间的的差异偏倚常常常被用来来描述“准确度度”因为准确确度在文文字上有有若干个个含义，因此偏偏倚是一一最佳的的表述ReferenceValueObservedValueBiasMSA准确度线线性线性-Linearity：在仪器能能力范围围内测量量的准确确度

15、和精精密度的的区别True Value真值y =x线性度没没有问题题True Value真值y =x线性度有有问题精精密度改改变测量值True Value真值y =x线性度有有问题准准确度改改变测量值测量值MSA准确度线线性测量仪器器1:在此线性性是问题题测量仪器器2:在此线性性不是问问题被测量对对象的尺尺寸00真值与测测量值的差异异真值与测测量值的差异异被测量对对象的尺尺寸MSA准确度稳稳定性稳定性-Stability：是指在一一时间周周期内某某一特性性的基准准值之间间的差异异稳定性常常常用控控制图来来跟踪，并定期期被校准准RecalibrationMSA准确度相相关性相关性-Correla

16、tion：是指二个个变量之之间的线线性联系系，如：二种不不同的测测量方法法或不同同的设置置CorrelationSystem2System1System2System1System2System1System2System1LinearityDifferenceWith BiasNoCorrelationMSA变量R&R模模式测量系统统的偏倚倚：通过过“校验验程序”来估计计（准确度度）测量系统统的波动动：通过过“变量量R&R研究”来来估计（精度）Observedvariability= Productvariability+MeasurementvariabilityObservedvalue

17、= Mastervalue+ Measurement offsetMeasurementoffsetMeasuredvaluesTrue valuesMeasuredvaluesTrue valuesMSA精度 重复复性重复性-Repeatability：由同一个个操作者者采用同同一种量量具，多多次重复复测量同同一零件件的同一一特性时时，所获获得的测测量值的的变差称称为量具具的重复复性，或或称为测测量系统统的重复复性，简简称重复复性；重复性通通常是由由测量设设备所造造成的波波动RepeatabilityMSA精度重重复性 MasterValueGood RepeatabilityPoor Re

18、peatabilityMSA精度 再现现性再现性-Reproducibility：由不同操操作者采采用相同同量具,测量同同一零件件的同一一特性所所得重复复测量的的均值的的变差，称为量量具的再再现性，或称为为测量系系统的再再现性，简称再再现性；再现性是是操作工工与操作作工或系系统与系系统之间间的波动动真值好的再现现性差的再现现性MSA精度 再现现性MasterValueInspectorAInspectorBInspectorCMachine AMachine BMachineCMSA可能的波波动源所观察到到的过程程波动实际过程程波动测量系统统波动短期波动动部件间的的波动仪器波动动操作者波波动操

19、作者/部件交交互作用用偏倚线性稳定性相关性重复性准确度再现性重复性长期波动动MSA测量系统统的衡量量指标量具R&R输出量具的的波动（measurementsystem）测量系统统的精度度（Precision）：精度包括括重复性性和再现现性真值精度（量量具的波波动）观察到的的值MSA测量系统统的衡量量指标P/T精度与容容差的比比例称为量具具波动占占据容差差的百分分率这个比例例通常用用百分数数来表述述最佳的情情形P/T10%-可接受的的情形P/T30%MSA测量系统统的衡量量指标P/TV精度与总总波动的的比例称为量具具波动占占据总波波动的百百分率最佳情形形 10%可接受的的情形 4可接受的的情形：

20、3 -4DC#1DC#2DC#3DC#4X measuredXXWhereismeasuredX?X is somewhereinthis distinct category,butIdontknow where.MSAP/T和和P/TV 的使使用P/T（%Tolerance）测量系统统精度的的最常见见的估计计将量具的的精度与与规格容容差相比比较如果量具具仅被用用作筛选选产品样样本，则则P/T是足够了了P/SV（%R&R）-最适合于于SixSigma度量量具具的性能能与量具具研究波波动Measureshowthe gageperformscomparedtothe gagestudyvaria

21、tionBest estimate forperforming processimprovement注意！量量具研究究波动并并不代表表真实过过程的波波动Gage Study Variance is notnecessarilyrepresentativeofthetrueprocess variance.P/TV（%R&R）-最适合于于SixSigmaMeasureshowthe gageperformscomparedtothe processvariation注意！Gage Study Variance is notnecessarilyrepresentativeofthetruepro

22、cess variance.当P/TV等于P/SV whenthe variationinyour gagesamplesrepresenttrueprocess variation.MSA量具指标标汇总%Contribution(%TV)P/TV(%R&R)P/T(%Tolerance)Distinct Categories没问题1%10%4可以接受的范围19%1030%1030%3-4不要使用9%30%30%MakePatternedData，来设定量量具研究究数据表表确保操作作者按随随机次序序来测量量所有的的样本确保其他他操作者者按照随随机的次次序测量量样本重复三次次步骤4和5，也要力力

23、图使得得操作者者的次序序也是随随机的在Minitab中运行以以下分析析：Stat QualityTools GageR&R Study (Crossed)Stat QualityTools GageRun Chart分析描述述测量系系统能力力的结果果确定适宜宜的下步步措施MSAVariableR&RMinitab实例某黑带想想对一用用于合金金过程的的温度计计进行量量具研究究。他仔仔细按照照上页幻幻灯片所所描述的的方法进进行，并并将数据据输入至至R&RExample.xls文件中。用Minitab来分析量量具数据据并评估估量具能能力。Stat QualityTools GageR&R Study

24、 (Crossed)R&RExample.xlsEnterinfo &Options(See nextpage)TheANOVAmethod is preferredMSAMinitab 量具具研究 选项项如果你希希望Minitab计算P/T和P/TV，则须输入入过程容容差和波波动Bydefault MinitabcalculatesP/SVMSAGage R&R输输出方方差表表P是一描述述相关的的Source不是总体体波动的的统计显显著原因因的概率率在该例中中，Part、Operator和Operator/Part交互作用用均为显显著波动动源顺便提一一下，你你能否用用Minitab的计算器器

25、来计算算TotalSS？该值代表表什么？Two-Way ANOVA Table WithInteractionSourceDFSSMSFPPart943514.44834.93171.9650.00000Operator2219.4109.703.9020.03912Operator*Part18506.128.124.3190.00001Repeatability60390.66.51Total8944630.4MSAGage R&R输输出波波动的的组成源于测量量系统的的总波动动可分为为：重复复性和再再现性%ContributionSourceVarComp(of VarComp)Total

26、Gage R&R16.432.98Repeatability6.511.18Reproducibility9.921.80Operator2.720.49Operator*Part7.201.31Part-To-Part534.0997.02TotalVariation550.52100.00部件引起起的波动动总波动MSAGage R&R 波动动的组成成每一波动动的标准准偏差（方差的的平方根根）StdDevStudyVar%StudyVar%Tolerance%ProcessSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)(SV/Proc)TotalGage R&R4.05

27、3520.87617.2820.8820.27Repeatability2.551413.14010.8713.1412.76Reproducibility3.149816.22213.4216.2215.75Operator1.64908.4937.038.498.25Operator*Part2.683713.82111.4413.8213.42Part-To-Part23.1104119.01998.50119.02115.55TotalVariation23.4632120.835100.00120.84117.32NumberofDistinctCategories= 8代表99%的

28、容容差MSAGage R&R 波动动的组成成StdDevStudyVar%StudyVar%Tolerance%ProcessSource(SD)(5.15*SD)(%SV)(SV/Toler)(SV/Proc)TotalGage R&R4.053520.87617.2820.8820.27Repeatability2.551413.14010.8713.1412.76Reproducibility3.149816.22213.4216.2215.75Operator1.64908.4937.038.498.25Operator*Part2.683713.82111.4413.8213.42Part-To-Part23.1104119.01998.50119.02115.55TotalVariation23.4632120.835100.00120.84117.32NumberofDistinctCategories= 8MSAGage R&R 图形形输出Minitab标准输出出为六种种图形的的组合这些图形形包括：X-Bar& RComponentsofVariationOperator/PartInteractionByOperatorByPartMSAComponents Of Variance该图是一一波动组组成的