MSA测量系统的应用

测量系统分析（MSA）定义确认项目选择确定项目范围用度量标准写下任务描述过程（高水平）图解确定项目涉及人和主要度量标准拟建计划表

SIPOC

关键质量特征树

RACI图表是/不是分析

SMART标准项目选择标准表线性流程图标准工作布局泳线图甘特图1拟建数据和信息收集计划确定测量系统统计概述和图表解释收集和总结项目特性阐述后期趋势价值图解/

建立单件产品产出时间/

标准工作人机防护

时间有效性分析GageR&R研究

MSA属性校正/偏差统计概述正态验证离群点盒形图柱状图或直方图运行，中值或均值图

IMR

或SPC图工艺能力数据管理计划控制计划根本原因分析产生简化评估选择确定因素(根本原因)和反应之间的关系方差分析等比较试验决策树回归性和相关性实验设计研究方法估计该因素(根本原因)对于反应的影响拟建潜在解决方法和实施计划目标执行工艺改进领导计划和控制小组

Kaizen（改善）事件,问题解决,或过程改进1.确认改进2a.确定控制机制信息控制计划

SPC

视觉管制3.成本验证成本效益分析比较试验工艺价值总结结构简化总结Excel操作经验总结和重复机会

CooperNet改进认可和认证团队认可认证2b.文档记录新的工艺和步骤作业指导书安全评价VEADVANCE线路图因素与反应的联系因素的分层反应与因素反应和一些因素变异(测量)因素变异(分析)反应(数据统计后)确认/控制反应(数据统计前)阐述潜在项目

“潜在”过程图解

进度表/行动计划成本/效益分析G,R,E,S2学习目标了解我们测量系统的不同用途了解测量的语言了解如何进行MSA了解如何解释MSA研究结果了解管理工艺过程中的MSA3今天你要做些什么?与检验员交谈做一些测量并加以比较让外面的实验室来验证你的测量结果期望你的客户能获得相同的测量结果你能确信你的测量结果能反映真实情况吗？4测量系统测量系统就像眼镜一样，若没选对镜片，视力就会变得模糊不清测量系统可以使我们“看到”工艺过程当一个测量系统很差时，我们将无法对于如何进行改进做出正确的决策5工艺过程测量工艺过程测量为何要担心测量变异？考虑到我们为何要进行测量的原因:验证产品/工艺过程是否符合规格协助进行持续改进测量变异将怎样影响这些决策？如果测量变异的总量未知怎么办？

测量变异可能使我们的工艺能力显得比实际上更差。6测量系统分析（MSA）的重要性进行测量系统分析（MSA）的重要性是否被忽视了？当主要变源是测量系统时，在改进工艺过程中将造成许多资源浪费测量系统必须在进行工艺改进工作前通过审核当测量产品或工艺过程时，测量系统仅仅是变源之一。测量系统的目的是为了更好的了解可能影响工艺过程结果的变源。7测量系统分析（MSA）基础在较短时间内尽可能多的学习测量工艺过程包括仪器、操作员、零件和其他测量因素选择零件（或样本）来代表整个过程变异的范围（针对整体规格的好与坏）标记零件来排除操作员识别并由此消除可能由操作员产生的偏移操作员使用相同仪器对每个零件随机进行测量多次，这可以在每个仪器组中重复执行8基本模型完全观测到的变异等于实际产品的变异加上测量系统所产生的变异9测量系统的变源标准度量R&R(重复性和再现性)是工艺过程中测量变异的百分比小于10%: 合格的标准度量10%到30%: 尚能接受大于30%: 不合格且应当进行校正或更换真值偏移重复性再现性稳定性线性度测量误差观测到的测量结果操作员操作员*零件10标准度量量R&R的变化重复性当相同的的操作员员使用相相同仪器器重复测测量相同同零件时时观测到到的变化化e仪器再现性当不同的的操作员员使用相相同仪器器测量相相同零件件时观测测到的变变化o操作员重复性再现性标准度量量造成的变变异操作员造成的变变异测量变异异的组成成:标准度量量R&R11与测量系系统相关关两个最最通常的的度量标标准为准确性和精确性不同的,相互独立立的性性质质准确性=偏移(校正)精确性=标准度量量的重复复性和再再现性何谓同时时达到准准确和精精确要能检测测到工艺艺过程中中的微小小变化(高分辨率率)要在将来来能产生生与过去去相同的的结果(稳定性)要求系统统是线性性的测量性质质准确性是否精确性是准确/精确不准确/精确否准确/不精确不准确/不精确12测量能力研究究举例准确性测量研究涉及及使用已知标标准替零件代代常规生产零零件使用一个已知知2400克物体作为标标准来进行测测量30次当着手进行测测量研究以评评估准确性时时，应确保获获取数据中所所有的测量变变源，以便使使结果对普通通的测量过程程更具代表性性如有可能，最最好以封闭的的方式提交样样本测量次数克克克测量次数测量次数13准确性与偏移移准确性是测量值与真真值之间偏差差的平均值“就平均而言,我得到了‘正正确’的答答案了吗?”如果答案为是是,那么测量系统统准确如果答案为否否,那么测量系统统不准确偏移是描述观测到到的平均测量量值与真值（（或“正确””答案）之间间距离的术语语均值偏移真值14标准值(参考标准)平均值偏移(仪器准确性)偏移即测量观观测到的平均均值与主值之之间的偏差主值由与一个个公认的、可可追溯的参考考标准相关的的专用校正工工具确定，15计算GRAMS练习的偏移在“Gram”练习中如何何计算偏移？？回想偏移是描描述观测到的的平均测量值值与真值（或或“正确”答答案）之间距距离的术语偏移=观测值–真值偏移=2404–2400=4测量系统中总总会存在偏移移；需要确定是否否统计上不为为零我们例子中的的测试样本““无偏移”，，指的是通过过测试证明该该标准落在个个体图上的控控制范围内16精确性除准确性之外外,对于测量系统统来说精确性性也同样重要要精确性是指一一种精确程度度，对相同物体进进行单独测量量时我们可以以以某种精确确程度来获得得相同数据值值测量系统的变异等于重重复性产生的的变异加上再再现性产生的的变异17%重复性与再现现性拇指法则:%R&R<30%观测到的工艺艺过程变异%R&R=20%%R&R=75%%R&R=100%测量系统变异异18理想工艺过程程的目标重复性与再现现性重复性(标准度量的精精确性)相同人员使用用相同仪器（（标准度量））对相同零件件、相同特性性进行测量所所得的连续测测量值之间的的变异也即大家熟知知的检测误差差/重复检测测误差，用用于估算短期期变异再现性(操作员的精确确性)不同操作员使使用相同测量量仪器测量相相同零件的同同一特性时，，测量平均值值的变异检验员A检验员B检验员C19重复性测量系统的固固有变化性在相同条件下下进行连续测测量所产生的的变异:相同的零件、、特性、人员员、仪器、设置、环境境条件在测量系统中中它反映了短短期的变异真值均值真值均值重复性差重复性好20再现性再现性差再现性好真值均值均值操作员1操作员2操作员3操作员1操作员2操作员3真值21分辨率(分辨率或灵敏敏度)可以检测出特特性微小变化化的能力如果无法检测测出工艺过程程的变异则属属于不合格假设一个运动动员尝试缩短短游过泳池的的时间，用一一个没有秒针针的手表测量量就是一个具具有很差分辨辨率测量系统统的例子。改改进测量的分分辨率就可以以解决这个问问题。对于游游泳运动员来来说，可以通通过使用精度度为1/10或甚至1/100秒的秒表来提提高分辨率。。22直尺游标卡尺螺旋测微仪.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.2791分辨率如果分辨率不不合格，仪器器也可能不适适合于识别工工艺过程中的的变异或量化化单个零件的的特征值如果仪器无法法检测出工艺艺过程中的普普通变异和特特殊原因引起起的变异间差差别的话，这这是无法令人人满意的。23分辨率如果工艺过程程的变异如插插图中的红色色分布，使用用第一种测量量仪器我们将将不能检测到到工艺过程中中的微小变化化。第二种测测量仪器明显显比第一种具具有更好的分分辨率。12345123451234512345分辨率好123451234512345分辨率差24分辨率指数分辨率指数可可以估计测量量系统是否能能够分辨各种种零件注意产品变异异对比测量变变异这也被称为““分类号””合格的:D.I.>425稳定性如果测量没有有变化或不随随时间变化，，则认为仪器器是稳定的数据十分标准准I-MR控制图验证测测量系统随时时间保持一致致（稳定）个体价值Gram的I-MR图均值子组频率26偏移此时线性度不不是个问题标准度量2偏移此时线性度是是个问题标准度量1测量单元.0001.001.01.1线性度可以用整个仪仪器量程范围围内的偏移之之差（或偏差差）的量度来度量量样本的线性性度。如果偏偏移在整个量量程范围内不不变，则具有有很好的线性性度。对于给定的特特性，仪器究究竟在什么样样的数值范围围中才可以使使用？当测量仪器用用于测量一个个较宽的数据据范围时，要要考虑线性度度并必须通过过校正进行检检查。测量单元.0001.001.01.127警告GageR&R（MSA）研究检验测量量系统的精确确性变量型GageR&R研究不检验测量系统的准确性在某些应用中中,并不存在标准准或“真值值”(校正)这些情况下,准确性无法进进行评估因此,评估与改进精精确性是计量量型MSA的主要内容属性型GageR&R研究检验准确确性再现性比较难难区分重复性和准确确性是计数型型MSA的主要内容28GageR&R研究通常2到3名操作员通常测量10个样本每个样本由每每个操作员测测量2-3次需要进行均衡衡(下一张张)29要均衡衡哪个个设计计?例1零件号号操操作员员结结果果1Mary14561Mary13902Mary13002Mary12992Mary13211Joe14331Joe13992Joe12792Joe1300例2零件号号操操作员员结结果1Mary14561Mary13902Mary13002Mary12991Joe14331Joe13992Joe12792Joe130030测量系系统研研究的的准备备检查仪仪器已已维修修并已已校准准至可可追溯溯的标标准检查仪仪器分分辨率率小于于或等等于预预期工工艺过过程的的变异异/规范范范围的的1/10挑选2-3操作仪仪器的的评估估人如果工工艺需需要多多个操操作员员,随机选选择2－4人如果工工艺仅仅需要要一个个操作作员或或无操操作员员,则视为为无操操作员员影响响来进进行研研究(忽略再再现性性影响响)从工艺艺过程程中选选择5-10个样本本零件件来表表征整整个操操作范范围和和各离离散零零件数数样本数数－选选取足足够的的样本本使得得样本本数(S)X操作员员数(O)>15每个操操作员员测量量每个个样本本2-3次(都使用用相同同的仪仪器)31进行测测量研研究呆在现现场进进行研研究;注注意计计划外外因素素进行研研究–指导方方针每个操操作员员对所所有的的样本本进行行一次次随机测量持续进进行直直到每每个操操作员员对所所有的的样本本完成成一次次测量量这是试试验1确保零零件进进行标标记以以便于于数据据采集集但对对操作作员保保持““隐蔽蔽”（（无法法辨别别）重复需需要的的试验验数每个样样本应应该由由每个个操作作员测测量2-3次使用表表格收收集信信息分析结结果如果还还有的的话，，确定定进一一步措措施32Minitab中的测测量系系统分分析（（MSA）实例选取10个个零件件表征征工艺艺过程程中变变异的的预期期范围围3个操作作员随随机测测量10个零件件，每每个零零件3次打开Gage3.mtw选择Stat>QualityTools>GageR&RStudy(Crossed)……33Minitab中的GageR&R在Partnumbers（（零件号号）中输入入Part（（零件））:Operators（操作作员））中输入入Operator（（操作员员）:Measurementdata（（测量量数数据据））中输输入入Response（（响应应））:ANOVA（（方差差分分析析））和和X-bar&R分析析主主要要的的不不同同之之处处在在于于ANOVA将通通过过零零件件间间的的交交互互作作用用对对操操作作员员进进行行评评估估ANOVA方法法更更保保守守34Minitab中的的GageR&R:选项项5.15是studyvariation（（研究究变变异异）的默默认认值值z值范范围围计计算算99%潜在在的的研研究究变变异异基于于变变异异计计算算标标准准的的偏偏移移可可以以在在所所选选零零件件的的研研究究中中看看到到规格格界界限限是是10.75(USL)和8.75(LSL)点击击Options……在processtolerance（（过程程公公差差））对对话话框框中中输输入入2.0(10.75––8.75=2.0)在historicalsigma（（历史史西西格格玛玛值值））对对话话框框中中输输入入0.195双击击OK35解释释:可接接受受性性如果果工工艺艺过过程程公公差差和和历历史史西西格格玛玛值值没没有有用用在在Minitab中,一个个关关键键的的设设想想是是:选选取取的的用用于于研研究究的的样样本本零零件件可可以以真真实实地地展展现现实实际际工工艺艺过过程程变变异异。。这这样样的的话话，，测测量量系系统统的的可可接接受受性性仅仅基基于于对对研研究究中中零零件件变变异异的的比比较较。。如如果果注注意意选选取取研研究究样样本本零零件件，，这这将将是是一一个个有有效效的的假假设设。。AIAG规定定““评评估估测测量量系系统统是是否否可可以以分分析析工工艺艺过过程程的的一一个个标标准准要要素素是是零零件件公公差差或或测测量量系系统统变变异异所所耗耗费费的的操操作作过过程程变变异异””。记住住指指导导方方针针是是:10%以下下误误差差–可接接受受的的从10%到30%––由于于使使用用风风险险、、测测量量仪仪器器的的成成本本、、修修理理成成本本等等考考虑虑也也尚尚能能接接受受超过过30%––认为为不不可可接接受受–应该该努努力力全全面面改改进进测测量量系系统统36MinitabSixpack37GageR&R间的的联联系系当操操作作员员的的结结果果可可重重复复以以及及操操作作员员间间的的结结果果可可再再现现时时，，可可以以认认为为测测量量过过程程一一致致。。当操操作作员员测测量量的的变变化化相相对对于于工工艺艺过过程程的的变变化化或或公公差差范范围围较较小小时时，，标标准准度度量量可可以以有有效效检检地地测测到到零零件件之之间间的的变变异异。。测量量所所耗耗工工艺艺过过程程变变异异的的百百分分比比(%R&R)决定定了了测测量量过过程程的的一一致致性性并并能能检检测测出出零零件件之之间间的的变变异异。。异变变的的组组成成百分分比比重复复性性再再现现性性零零件件间间影响响方差差分分析析工艺艺过过程程公差差38MinitabSixpack注意意看看带带条条纹纹的的柱柱条条–它们们表表示示总总体体变变异异对对于于数数据据影影响响的的%。GageR&R是测测量量系系统统的的总总体体变变异异，，分分为为重重复复性性和和再再现现性性。。零零件件之之间间变变异异的的柱柱条条表表示示工工艺艺过过程程变变异异的的估估计计。。还记记得得我我们们要要进进行行测测量量的的原原因因吗吗？？工艺艺过过程程变变异异的的估估计计直直到到输输入入HistoricalSigma在检检验验员员之之间间或或检检验验员员与与检检验验员员之之间间标准准度度量量内内或一一个个检检验验员员总体体GageR&R异变变的的组组成成影响响方差差分分析析工艺艺过过程程公差差百分分比比重复复性性再再现现性性零零件件间间39重复复性性表明明在在极极差差图图中中实实际际所所有有极极差差点点在在控控制制极极限限以以下下。。任任何何超超出出极极限限的的点点都都需需要要进进行行研研究究。。重复性:图表视图图重复性由由特别的的极差图图进行检检测，表表中画出出了每个个操作员员测量每每个零件件的差异异。如果果被测零零件的最最大值和和最小值值间的差差异未超超过UCL,则视度量量标准和和操作员员为可重重复的。。样本范围围操作员的的极差图图40再现性:图表视图图在Minitab一段（在在随后的的幻灯片片中讨论论）中的的表格分分析是分分析确定定再现性性的最好好方式。。图表中中可以看看出各个个操作员员测量相相同样本本的操作作员模式式是否有有明显不不同。测量变异异总工艺过过程变异异分辨率样本均值值操作员的的Xbar图41MSA分析:有效系统统期望得到到的图点点均超出出UCL和LCL的限制，，因为该该限制是是由标准准度量的的变异所所确定的的。这些些图点应应该显示示出标准准度量变变异应该该远小于于零件间间的变异异。如果所选选样本不不能代表表工艺过过程的总总体变异异，则标标准度量量(重复性)变异可能能大于局局部变异异并且使使确切的的范畴计计算成为为无效。。如果操作作员模式式没有可可比性，，则操作作员和零零件间存存在明显显的关联联(这将在另另一张幻幻灯片中中讨论)操作员的的Xbar图样本均值值42XBar图(期望值值)UCLLCL测量误差产品变异XBar图

(不可接受值)0.00000UCLLCL测量误差产品变异0.000010.000020.000030.000040.000050.000060.000070.000080.000090.000100.00011MSA分析:测量误差差43MinitabSixpack极差图是是否在控控制范围围之内?X-bar图和极差差图上的的限制从从何而来来?我们要不不要控制制极差图图和X-bar图?在我们的的测量系系统中控控制范围围代表什什么?操作员的的Xbar图操作员的的极差图图样本范围围样本范围围44MinitabSixpack本图显示示所有操操作员共共同绘制制10个个零件的的数据，，显示了了原始数数据并强强调突出出了测量量的平均均值。与上图相相似，但但零件是是按操作作员而不不是按数数据进行行排列，，此图可可以帮助助识别操操作员的的测量结结果。此图显示每个个操作员对所所有10个零零件的数据。。这是显示零零件与操作员员之间关系的的最好方式。。通过零件通过操作员零件操作员零件平均操作员操作员*零件件关系45通过零件:变变异分析图中显示所有有操作员共同同绘制10个个零件的数据据。此图应该该显示工艺过过程中最小尺尺寸到最大尺尺寸的同一个个零件的图点点。如果是工工艺过程中生生产的零件，，则它们有的的同时在公差差范围内和有有的则公差范范围外。如果果一个零件显显示出较大的的分散性，则则它不适宜作作为测试品，，因为在该零零件可能体现现不出其特性性。超界零件零件46通过操作员:变化分析析此图显示了操操作员绘制的的10个零件件数据。红线线连接了操作作员所绘制全全部10个零件的平均均值，红线应应该是水平状状态的。任何何明显的倾斜斜表示操作员员与其他操作作员相比，在在测量零件时时有或大或小小的偏移。超界操作员操作员47操作员与零件件的关系操作员影响:如果平均值连连线出现明显显的分离，则则在进行测量量的操作员和和被测量的零零件之间存在在一定关系。。这不是好现现象，需要进进行研究。零件均值操作员与零件件的关系操作员48MinitabSixpack图形输出的问问题变异的组成超界零件超界操作员操作员的极差差图操作员*零件件关系操作员零件均值操作员零件百分比样本范围样本均值%影响%方差分析%工艺过程%公差操作员的Xbar图49GageR&R:数字输出以下表中是用用Mintab算出变异研究究的百分比,它是每个个变源占计算算可能的总变变异比例.5.15*SD表示总变化统统计值99%是如何计算的的，而且除非非输入了HistoricalSigma值，否则一律律假设其等于于真实工艺变变化的99%。为了进行工艺艺过程改进，，这些值应当当小于30%50GageR&R:数字输出%用于根据已知知的%进行的的测量分析，，来对测量系系统有效性进进行分级。如如果工艺过程程进行顺利，，则%公差很重要。。%总数按照数学学累加也许会会超过100%。区分指数值表表示,在研研究变异中,测量系统统能可靠地识识别不重叠测测量组的数目目。我们希望望这个数目是是5或者更高。4是临界值。小小于4意味着测量系系统只能使用用计数型数据据。51让我们再做做一次选取3个零件表示示预期工艺艺过程变异异的范围。。3个操作员以以随机顺序序测量3个零件各3次。打开练习Gage2.mtw无可用的工工艺过程历历史并且未未制定公差差。此数据组用用于举例说说明GageR&R和标准度量量运行图。。52测量系统如如何表示?变异的组成成通过零件通过操作员员操作员的极极差图均值操作员零件百分比样本范围样本均值均值＝406.2%影响%方差分析析操作员*零零件关系系操作员零件来源总体GageR&R重复性再现性销售再现性性零件之间总体变异操作员的Xbar图53执行测量研研究如何对以下下一些工艺艺过程建立立测量研究究？报价雇员绩效检检查评估关于工工伤的严重重性雇佣程序举例:报价程序过程的简要要描述:客户为了修修理设备给给出工单。一个分析员员查看工单单并为完成成工单进行行估价，然然后对客户户进行报价价。在该情况下下相关的测测量误差是是什么？54执行MSA比尔相信报报价过程中中的变异是是客户满意意度的重要要影响因素素比尔收到客客户反馈，，其价格变变化源于恶恶性竞争用一周的时时间为客户户任务报价价，在一周周后递交近近乎相同的的作业并看看到35%的价格变化化是不正常常的。帮助比尔决决定如何估估计报价过过程中的误误差量，尤尤其是与重重复性和再再现性相关关的比尔决定设设置10份假客户定定价需求并并让3名不同的内内部店员在在随后的2周内各报价价3次。由于公司提提供产品的的多样性，，比尔选择择销售经理计计算的定价价需求$24,000部门终于拥拥有足够的的销售量，，比尔对于于他们没有认认可报价感感到轻松，，但他修改改了一些不重重要的客户户信息，这这只是为了了进行确认。。55进行测量系系统分析（（MSA）图表和数字字输出变异的组成成超界零件超界操作员员操作员的极极差图均值操作员百分比样本范围样本均值%影响%方差分析析操作员与零零件关系