海爾3.2_六西格瑪之測量_測量系統(tǒng)分析(MSA)

1、測量(Measure)階段測量系統(tǒng)分析(Measurement Systems Analysis )DefineMeasureAnalyzeImproveControlStep 4- 確定項目Ys Step 5- 確認Y的現(xiàn)水準Step 6-發(fā)掘潛在的原因 變量(X) 基礎統(tǒng)計學 Minitab簡介 測量系統(tǒng)分析 Y的表現(xiàn)水平 及目標 確定改進目標路徑位置目錄 MSA 概要測量系統(tǒng)評價計量型數(shù)據(jù) Gage R&R記數(shù)型數(shù)據(jù) Gage R&R MSA 練習 測量系統(tǒng) 它是測量儀器,測量者,測量對象,測量方法等一系列的總稱;測量系統(tǒng)分析(MSA) 是Measurement System Analy

2、sis的首字母的縮寫,表示為了確保數(shù)據(jù)的信賴性,通過研究測量系統(tǒng)所發(fā)生的變動對工程散布的影響,從而判斷該測量系統(tǒng)的適合性MSA 概要測量系統(tǒng)評價的重要性 1.測量數(shù)據(jù) 1)作為分析判斷的基本依據(jù),有必要評價其信賴性; 2)依據(jù)測量系統(tǒng)進行觀測和評價 2.測量系統(tǒng)的分析 是6SIGMA活動的最基本的工作和最重要的部分之一 3.測量系統(tǒng)分析被強調(diào)的原因 1)所有的產(chǎn)品通常都是由許多部件構成的; 2)產(chǎn)品的小型化趨勢使產(chǎn)品的誤差界限縮小; 3)部件更換或組裝時通常要求有互換性; 4)為了能大量生產(chǎn),通常有增大自動組裝的必要性測量系統(tǒng)分析的種類 1.連續(xù)性數(shù)據(jù)的MSA; 2.離散性數(shù)據(jù)的MSAMSA

3、概要測量值真實可信嗎 - 測量值通常不是絕對的,它是測量流程的結果,與其他流程一樣也 具有散布; - 因此,在測量系統(tǒng)得到驗證之前,在項目中應把它作為一個重要 的X變量來考慮;MSA 概要 真值(實際產(chǎn)品散布)測量誤差(測量散布 )測量值(觀察的散布) 測量值的構成要素=數(shù)據(jù)到處都有,但不一定反映事實,因此有必要確認數(shù)據(jù)的信賴性.MSA 概要 在MSA研究時需要確保的信息資料 測量誤差有多大?測量誤差的原因是什么?測量工具分辨率如何 ?重新測量也有相同的結果嗎 ?使用其他測量工具也有相同的結果嗎 ?測量工具隨著時間變化會長期穩(wěn)定嗎?測量工具是否具備執(zhí)行該研究(分析)的能力?怎樣提高測量系統(tǒng)?Y

4、的測量系統(tǒng)評價理想的測量系統(tǒng)是測量時能夠反映出“真值”. 測量系統(tǒng)的品質(zhì)是由統(tǒng)計性屬性決定的. 統(tǒng)計性屬性-測量散布要比產(chǎn)品規(guī)格小-測量散布要比工程散布小. -分辨率應該是產(chǎn)品規(guī)格或工程散布的 十分之 一的程度 測量系統(tǒng)的屬性 Y的測量系統(tǒng)評價工程散布可能的來源 我們將把 “重復性”和 “再現(xiàn)性”作為測量誤差的第一來源來探討 為了調(diào)查實際的工程散布，必須首先確定測量系統(tǒng)的散布，并把它從工程散布中分離出來 穩(wěn)定性線性長期工程散布短期工程散布樣本之間散布實際工程散布重復性校準測量儀器散布作業(yè)者散布 測量散布觀察到的散布Y的測量系統(tǒng)評價設備不穩(wěn)定測量儀器環(huán)境 方法配件磨損電力不穩(wěn)定 標準次序 測量散

5、布 (錯誤的測量值)濕度清潔度震動電壓變化氣溫變化 測量散布的原因 ? (4M 1E) 樣本 測量者灰塵/噪音標準樣本量產(chǎn)樣本良品樣本不良樣本保管/管理感覺,氣氛熟練度測量位置測量次數(shù)測量條件Y的測量系統(tǒng)評價假設某實際工程的標準偏差為5,平均為 70，假設另有一帶有一定測量誤差 (即標準偏差=5)的測量系統(tǒng). 使用Minitab, 來模擬測量誤差給流程能力所帶來的影響. Minitab 練習 : 流程能力及測量誤差Y的測量系統(tǒng)評價按照這些方法產(chǎn)生數(shù)據(jù)來模擬我們的模型:產(chǎn)生一個隨機正態(tài)分布 Y的測量系統(tǒng)評價產(chǎn)生測量系統(tǒng)隨機數(shù)據(jù)實際流程 +測量系統(tǒng)Y的測量系統(tǒng)評價LSLUSLLSLUSL實際工程散

6、布 - 無 測量誤差 觀察到的工程散布 - 伴隨 測量誤差Y的測量系統(tǒng)評價 和測量系統(tǒng)相關的術語分辨率（ Discrimination ）正確度（ Accuracy ） - 正確性 - 真值（ True value ）- 偏離（ Bias ）直線性（ Linearity ）穩(wěn)定性（Stability）精密度（ Precision ） 重復性（ Repeatability ）再現(xiàn)性（ Reproducibility ）Y的測量系統(tǒng)評價 是指測量儀器的最小刻度可以測量到被測對象的小數(shù)點的位置。 測量儀器的刻度通常應為為產(chǎn)品規(guī)格或工程散布寬度的十分之一 12345好的分辨率 12345差的分辨率分辨

7、率Y的測量系統(tǒng)評價平均散布正確性精密性mmm測量系統(tǒng)產(chǎn)品總+=sss222測量系統(tǒng)產(chǎn)品總+= 測量系統(tǒng)和關聯(lián)術語測量誤差 = 正確性(平均) + 精密性(散布)測量系統(tǒng)偏離-通過 “校準研究”決定測量系統(tǒng)散布 - 通過 “R&R 研究”決定Y的測量系統(tǒng)評價- 正確度 : 測量值的平均和真值的一致程度- 直線性 : 在測量量程范圍內(nèi)的系統(tǒng)測量結果的一致性- 穩(wěn)定性 : 隨著時間和空間的變化測量系統(tǒng)變動程度 對平均 的評價Y的測量系統(tǒng)評價 真值 理論正確值 偏離 (Bias) 所有測量值的平均和真值間的差異 儀器 2平均值真值平均值儀器 1儀器 2 偏離儀器 1 偏離Y的測量系統(tǒng)評價真值平均正確度

8、 正確度 測量儀器的正確度是指觀察到的測量 平均值 和真值 或 “真實”值 間的差異 正確度低的潛在原因-測量儀器的刻度調(diào)整不合適；-作業(yè)者不能正確使用測量儀器-不明確的步驟；-人的局限Y的測量系統(tǒng)評價 直線性 直線性是指在測量系統(tǒng)的量程范圍內(nèi)測量系統(tǒng)的一致性精確度測量儀器 1:線性有問題測量樣品0精確度測量儀器 2:線性沒有問題 0測量樣品直線性差的潛在原因有哪些？Y的測量系統(tǒng)評價對于同樣的樣品用同樣的測量儀器在不同的時間或地點測量時的結果的差異狀態(tài). 穩(wěn)定性 時間 1時間 1時間 2真值真值穩(wěn)定性好穩(wěn)定性差時間 3時間3時間2穩(wěn)定性差的潛在原因有哪些？Y的測量系統(tǒng)評價 對散布的評價- 精密

9、度 : 根據(jù)測量系統(tǒng)反復性和再現(xiàn)性的總變動- 反復性 : 重新測量也有相同的結果嗎 ?- 再現(xiàn)性 : 用其他測量系統(tǒng)也有相同的結果嗎 ?Y的測量系統(tǒng)評價- 測量系統(tǒng)中的總散布 術語: 隨機誤差（ Random Error ）， 分散（ Spread ）， 測試/再測試誤差（ Test/Retest error ） 重復性和再現(xiàn)性 精密度 Ms=測量系統(tǒng)，rpt=重復性，rpd=再現(xiàn)性Y的測量系統(tǒng)評價 重復性 是同一個人用同一個儀器對同一個樣品的同一個特性進行連續(xù)測量之間的散布。也被稱為 測試 - 再測試誤差 ; 是測量系統(tǒng)的固有散布，可作為 短期散布的估計， 真值平均值重復性好平均值重復性差重

10、復性差的潛在原因有那些？Y的測量系統(tǒng)評價 再現(xiàn)性不同的操作者用相同或不同的測量儀器測量同一個樣本的同一個特性時測量的平均值間的差異 真值再現(xiàn)性好作業(yè)者 1再現(xiàn)性差作業(yè)者 2作業(yè)者 3作業(yè)者 1作業(yè)者 2作業(yè)者 3再現(xiàn)性差的潛在原因有哪些？Y的測量系統(tǒng)評價 例子 假設我們有一個真實“硬度” 為5.0的參考材料 用方法 1 得出以下讀數(shù)：3.8, 4.4, 4.2, 4.0用方法2 得出以下讀數(shù)：6.5, 4.0, 3.2, 6.3哪個方法更精確？ 哪個方法更精密? 你更傾向于哪個方法？為什么？ 方法 2 - 平均值等于“真實” 硬度值 方法 1 - 散布很低 方法 1 - 與散布相比我們更容易糾

11、正平均值偏移 Y的測量系統(tǒng)評價正確性是.真值平均值偏離測量誤差不應大于規(guī)格公差和產(chǎn)品散布的10%. 精密性是.真值真值重復性好重復性差真值再現(xiàn)性好再現(xiàn)性差檢查者A檢查者B檢查者C檢查者A檢查者B- 測量儀器的自身變動- 測量者間的變動真值Y的測量系統(tǒng)評價 測量系統(tǒng)分析步驟1.決定測量的項目與特性2.確認測量儀器3.收集數(shù)據(jù)資料4.分析數(shù)據(jù)并得出結論Y的測量系統(tǒng)評價 事前確認事項選定正確的測量系統(tǒng)了嗎 ?選定的重要測量系統(tǒng)輸入變量和重要輸出變量間的關系?測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性是否滿足?數(shù)據(jù)的用途是什么 ?對測量儀器是否實施過檢驗與校正，其結果如何？ 事后確認事項樣本的選定具有代表性嗎 ?與工程散布和

12、規(guī)格相比其結果如何 ?測量時是否有誤差?Y的測量系統(tǒng)評價計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 它說明有多少百分比的總散布是由測量誤差所帶來的 包括重復性和再現(xiàn)性 - % R & R 30% : 不適當 % R & R 一般以百分比表示Y的測量系統(tǒng)評價觀察到的工程散布測量系統(tǒng)散布%R&R = 20%R&R = 75%R&R = 100%計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R %R&R 是工程改進負責人最佳的參考測量值. % R & R用以推測測量系統(tǒng)的散布占全部工程散布的百分率%R&R 是執(zhí)行工程改進研究時最有用的推測值. % R & R的使用 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R P/T 比 一般用 %表現(xiàn)注意

13、: 5.15標準偏差占測量系統(tǒng)散布的 99%. 5.15是產(chǎn)業(yè)標準.說明有多少百分比的公差 由測量誤差所占據(jù) 包括重復性和再現(xiàn)性 作為目標，我們追求 P/T 15如果不現(xiàn)實或不可能，選擇測試數(shù)，以使： 如果 樣本數(shù) x 操作者數(shù) 15, 測試數(shù) = 3如果 樣本數(shù) x 操作者數(shù) 8, 測試數(shù) = 3 到 4如果 樣本數(shù) x 操作者數(shù) 5, 測試數(shù) = 4 到 5如果 樣本數(shù) x 操作者數(shù) 4, 測試數(shù) = 6 到 6計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 樣本選定方法從工程中抽樣應覆蓋工程的散布范圍 例如: 如果你生產(chǎn)了一種材料，檢定的平均值為 9.00， sigma 為 0.01，那么抽樣的檢定范圍

14、為 8.97 - 9.03 (99%的范圍)注意!如果你的工程生產(chǎn)具有不同檢定但具有相同基數(shù)的材料，把其分群并分別作R&R研究 例如: 一個工程生產(chǎn)出檢定為 70.0, 85.0, 和 90.5 ，公差均為 +/- 0.50 的材料，均用同一系統(tǒng)測量 作3次研究 對每個檢定作一次 如果你把上述樣本合在一起， GR&R值將被人為地降低 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R R&R 分析順序 校準測量儀器，或確認它已經(jīng)被校準 讓操作者1 隨機測量一次所有的樣本 讓操作者2 隨機測量一次所有的樣本 繼續(xù)到所有的操作者都對樣本進行了一次測量（這就是測試1） 重復步驟 2-4 直到所需數(shù)目的測試為止 用所提供

15、的形式?jīng)Q定R&R研究的統(tǒng)計量 重復性再現(xiàn)性以上每個的標準偏差 %R&RP/T 比分析結果并決定可能的后續(xù)措施 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R Minitab 生成 Gage R&R Data Matrix 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 部件文本格式進行數(shù)字格式轉換 讓我們用 Minitab 來分析數(shù)據(jù) 打開文件ANOVA MSA.MPJ 中的工作表 AIAG MSA Example 我們將使用 Minitab 的測量儀器 R&R 研究功能 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 在此輸入測量儀器相關的信息作為履歷 計量型數(shù)據(jù)的 Gage

16、 R&R 在輸入欄中輸入規(guī)格公差 記住-公差是規(guī)格的整個范圍！ 你也可以加上一個描述性標題 Minitab 分析結果 Minitab 產(chǎn)生解析的和圖表的分析信息 解析結果ANOVA 表格 散布構成 百分比占有率表 圖表結果X-Bar / R 圖散布構成 操作者*部品交互作用圖 操作者別和部品別圖 讓我們先看解析結果，然后再看圖表結果 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 包含交互作用的雙因子方差分析表 來源 自由度 SS MS F PSample 9 2.05871 0.228745 39.7178 0.000Operator 2 0.04800 0.024000 4.1672 0.033Sampl

17、e * Operator 18 0.10367 0.005759 4.4588 0.000重復性 30 0.03875 0.001292合計 59 2.24913刪除交互作用項選定的 Alpha = 0.25如果是好的測量系統(tǒng)則在 ANOVA table里 Sample項表現(xiàn)為非常顯著， 而Operator表現(xiàn)為不太顯著 會話窗口 解釋計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 量具 R&R 方差分量來源 方差分量 貢獻率合計量具 R&R 0.0044375 10.67 重復性 0.0012917 3.10 再現(xiàn)性 0.0031458 7.56 Operator 0.0009120 2.19 Operat

18、or*Sample 0.0022338 5.37部件間 0.0371644 89.33合計變異 0.0416019 100.00過程公差 = 0.5 研究變異 %研究變 %公差來源 標準差(SD) (6 * SD) 異 (%SV) (SV/Toler)合計量具 R&R 0.066615 0.39969 32.66 79.94 重復性 0.035940 0.21564 17.62 43.13 再現(xiàn)性 0.056088 0.33653 27.50 67.31 Operator 0.030200 0.18120 14.81 36.24 Operator*Sample 0.047263 0.28358

19、 23.17 56.72部件間 0.192781 1.15668 94.52 231.34合計變異 0.203965 1.22379 100.00 244.76可區(qū)分的類別數(shù) = 4計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 會話窗口 解釋因測量系統(tǒng)的變動 (%Contribution：方差分量貢獻率)占總變動的10.67%, 因此樣本間的變動為 89.33%.反復性散布占3.10%，再現(xiàn)性散布占7.56%. 可見相對于重復性變動，作業(yè)者間的差異更大從%R&R看%Study Variation（%研究變異 %SV）, 結果為32.66%，脫離了允許水準30%須改進。 (%Contribution：方差分量

20、貢獻率) 10.67%有下列關系式. 0.1067 = (0.3266)2從P/T比看%公差,結果為68.61%,大于30%,表示該測量儀器散布脫離了允許水準,其區(qū)分良/不良能力不足,需要改進可區(qū)分的類別數(shù) （Number of Distinct Categories）是4，通常該值要大于5. Minitab Session 解釋計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 測量能力評價指標測量系統(tǒng)分散 - 測量系統(tǒng)的總體性精密度 - 測量系統(tǒng)可否使用的判斷基準 - % Contribution 測量系統(tǒng)散布與產(chǎn)品/工程變動的比較 - % Study variation (% R & R) - Number

21、 of Distinct Categories 測量系統(tǒng)散布和公差的比較 - %Tolerance (P/T比)計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 測量能力評價指標TOTAL% Contribution = 100% % Study variation = 100% (% R&R) 5.15 % Tolerance = 100% (P/T比)Number of Distinct Categories = Round( 1.41) (區(qū)分測量系統(tǒng)的區(qū)間數(shù)) s2Totals2MSsTotalsMSTolerancesMSsMSsPart 判斷基準 區(qū)分% Contribution% R&R, P/T

22、比Number of Distinct Categories方差分量貢獻率%研究變異， %公差可區(qū)分的類別數(shù)理想水準 1% 10可用的水準 1 10%1030%49不合適的水準 10% 30% 4計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 方差分量貢獻率%研究變異 (%SV)%公差(SV/Toler)可區(qū)分的類別數(shù)圖表解釋計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R Xbar-R Chart范圍（ Range ）圖可以幫助確定不合適的分辨率 我們要求在控制限內(nèi)有最少 5 個可能的數(shù)值 我們希望在X Bar 圖中看到至少有50%的點散布在控制限的外面 這顯示的是部品 - 部品的散布 如果沒有超限點, 你很可能沒能獲得覆蓋

23、生產(chǎn)中正常范圍的樣本 Xbar Chart如果每個操作者的平均值不同，再現(xiàn)性是可疑的 我們要求更多的平均值落在控制限外部，但所有的操作者是一致的 這預示著更多的部品-部品散布，正是我們所要求的 我們希望看到圖上多數(shù)點落在控制限外部 如果如此，而且R-圖受控，那么我們就能決定測量系統(tǒng)占工程散布的百分率。 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R R Chart可疑的不適當?shù)姆直媛?，如果?R-圖在控制限內(nèi)但其明顯水平少于5個明顯水平等于5 或有更多的R水平，但超過1/4的值為0 如果R-圖顯示非受控情況，則重復性可疑 如果一個操作者的范圍非受控，而其他操作者受控，那么方法可疑 如果所有操作者的范圍都非受控

24、，那么系統(tǒng)對操作者方法敏感 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 對每個操作者按照部品別畫一條線顯著的交互作用由兩個操作者之間的交叉線來顯示 我們期望對所有的操作者，所有的部品都是平行線 如果存在操作者 - 部品交互作用，我們需要了解并加以解決 交互作用 PLOT計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 前面討論的數(shù)據(jù)的圖示化描述 我們要求測量儀器 R&R 部分越小越好，以使部品 - 部品部分盡可能的大 散布的構成要素計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 此圖顯示平均值（紅圈）和每個操作者的數(shù)據(jù)分散 我們希望所有的操作者數(shù)據(jù)點的集中情況類似，操作者的平均值成一條水平線 By Operator計量型數(shù)據(jù)的 Gage

25、R&R By Part此圖顯示平均值（紅圈）和每個部品的分散我們希望看到每個部品的最小分散，但部品間有散布（平均值漂移） 計量型數(shù)據(jù)的 Gage R&R 破壞性實驗MSAGage R&R Study (Crossed)適用于在1個 Lot(Batch)里可以獲得充分多的樣本 對于任何一個樣本,所有作業(yè)者都可以測量的情況 Gage R&R Study (Nested)適用于從1個 Lot(Batch)只能獲得1個樣本 且對于一個樣本只能由1名作業(yè)者測量的情況破壞性實驗樣本選擇指南 樣本選擇是與破壞和在線測量系統(tǒng)相關的問題 可用以下方式選擇樣本以使部品間的散布最小化 收集你的研究中所必需的“標準”

26、 樣本把它們劃分成足夠小的樣本，以覆蓋操作者 x 樣本 x 測試值假設 較小樣本的散布是可以忽略的，而且能夠忽略 破壞性實驗MSA16234578910 破壞性實驗樣本選擇指南假設我們希望作2個操作者，2次測試，10個樣本的研究 我們需要10個標準樣本和 2 x 2 x 10 = 40個較小樣本 破壞性實驗MSA 破壞性實驗 MINITAB 例子為了進行破壞性實驗 Gage R&R研究從 12個 Batch各取2個樣本標本， 假設一個 Batch內(nèi)樣本相同，實驗的結果參考 Destructive MSA.mtw,試作出分析(Spec. 35203620) 破壞性實驗MSA DATA 確認測量者 : 3名反復 : 2回 (從同一 Batch中抽取的樣本數(shù))總的 Batch 數(shù) : 12個總的測量數(shù) : 24個 破壞性實驗MSA STEP 1 破壞性實驗MSA STEP2統(tǒng)計數(shù)據(jù)及圖形分析方法同 交叉設計相同 破壞性實驗MSA(1)輸入Batch(2)輸入Operator(3)輸入測量結果(4) 輸入Tolerance STEP3 破壞性實驗MSA STEP4 破壞性實驗MSA結果怎么樣？量具運行圖 Gage Run Chart是理解測量者,樣本, Trial 間的相互作用的工具. (ANOVA MSA.MPJ)測量者對各樣本測試的平均值圖. 尋找非正常