MSA量測系統(tǒng)分析課件

1、MSA量測系統(tǒng)分析MSA量測系統(tǒng)分析連續(xù)型量測系統(tǒng)研究連續(xù)型量測系統(tǒng)模擬練習(xí)3為什么要考慮量測系統(tǒng)的變異124課程大綱Gage R&R實例分析2-1 變異來源與構(gòu)成2-2 變異影響因素理解2連續(xù)型量測系統(tǒng)研究連續(xù)型量測系統(tǒng)模擬練習(xí)3為什么要考慮量測系何謂量測系統(tǒng)？何謂“量測”？以確定實體或系統(tǒng)的量值大小為目標(biāo)的一整套作業(yè)。即給具體事物（實體或系統(tǒng)）賦值的過程。操作者-人量具和必要的設(shè)備和軟件-機實體或系統(tǒng)-料操作方法-法測量環(huán)境-環(huán)測量過程測量結(jié)果輸入輸出過程何謂“量測系統(tǒng)”？由人、量具、測量方法、測量對象構(gòu)成的過程的整體.測量系統(tǒng)3何謂量測系統(tǒng)？何謂“量測”？操作者-人量具和必要的設(shè)備為什么

2、要考慮量測系統(tǒng)的變異？量測的目的：查證產(chǎn)品/過程是否與規(guī)格一致幫助進行持續(xù)的改進行動如果稱量來自生產(chǎn)線上的不同部件，所出現(xiàn)的差異是由測量系統(tǒng)變異導(dǎo)致的還是由部件本身的實際差異導(dǎo)致的？只是量測單一的產(chǎn)品或過程時，量測系統(tǒng)是唯一變異來源。例：您有一個剛好為 5.00 克的已知標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過多次稱重后獲得了以下讀數(shù)：5.01 克、4.99 克、4.97 克、5.03 克 和 5.01 克這些測量值之間的差異是由測量系統(tǒng)變異造成的。4為什么要考慮量測系統(tǒng)的變異？量測的目的：4量測系統(tǒng)分析的重要性執(zhí)行量測系統(tǒng)管理的重要性當(dāng)變異的主要來源是量測系統(tǒng)時，直接去改進制程可能會浪費許多不必要的資源；在進行制程改進工

3、作以前，必須先確認(rèn)量測系統(tǒng)。何謂“量測系統(tǒng)分析”？是指用統(tǒng)計學(xué)的方法了解量測系統(tǒng)中的各個波動源,以及他們對測量結(jié)果的影響,最后給出量測系統(tǒng)是否合乎使用要求的明確判斷。5量測系統(tǒng)分析的重要性執(zhí)行量測系統(tǒng)管理的重要性何謂“量測系統(tǒng)分量測系統(tǒng)的分類連續(xù)型數(shù)據(jù)屬性型數(shù)據(jù)計量型量測系統(tǒng)計數(shù)型量測系統(tǒng)控制圖或ANOVA(方差分析法）信號檢測、假設(shè)檢驗、Kappa 分析 6量測系統(tǒng)的分類連續(xù)型數(shù)據(jù)屬性型數(shù)據(jù)計量型量測系統(tǒng)計數(shù)型量測系連續(xù)性量測系統(tǒng)研究_大綱變異來源分析量測系統(tǒng)變異影響因素偏性、線性、穩(wěn)定性、識別力、 重復(fù)性、再現(xiàn)性Minitab Gage R&R的運用7連續(xù)性量測系統(tǒng)研究_大綱變異來源分析7

4、測量值的組成測量值 = 真值 + 測量誤差8測量值的組成測量值 = 真值 + 測量誤差8連續(xù)性量測系統(tǒng)誤差的構(gòu)成觀測到的變異量測系統(tǒng)的變異操作者的變異樣本的變異量具的變異偏倚重復(fù)性再現(xiàn)性過程的變異短期過程變異長期過程變異穩(wěn)定性線性分辨力9連續(xù)性量測系統(tǒng)誤差的構(gòu)成觀測到的變異量測系統(tǒng)的變異操作者的變變異的影響量測系統(tǒng)變異對數(shù)據(jù)分布狀況的影響表現(xiàn)在：分布中心的位移分辨力(Discrimination)偏倚(Bias)線性(Linearity)穩(wěn)定性(Stability)寬度或散布度重復(fù)性(Repeatability)(Equipment Variation, EV) 再現(xiàn)性(Reproducibi

5、lity)(Appraiser Variation, AV)10變異的影響量測系統(tǒng)變異對數(shù)據(jù)分布狀況的影響表現(xiàn)在：10分辨力(Discrimination）是測量系統(tǒng)識別并反映被測量特性值最小變化的能力. 分辨力不夠高，就無法正確識別過程的波動。方法一：測量結(jié)果的最小間距即為儀器的分辨力差的識別力好的識別力11分辨力(Discrimination）是測量系統(tǒng)識別并反映被分辨力(Discrimination）分辨力一般要小于規(guī)格容差(USL-LSL)或者過程總變異 (6sigma)的1/10。數(shù)據(jù)組數(shù)ndc5則分辨力足夠。如果分辨力不足則儀器不能適當(dāng)?shù)罔b別過程變異。P-測量對象波動的標(biāo)準(zhǔn)差 ms

6、-測量系統(tǒng)波動的標(biāo)準(zhǔn)差方法二：用數(shù)據(jù)組數(shù)(ndc)衡量分辨力12分辨力(Discrimination）分辨力一般要小于規(guī)格容分辨力(Discrimination）0.060.050.040.030.020.010.00UCL=0.06017LCL=0R=0.0233801020樣本極差515（1）最小測量單位為0.001cm時的極差控制圖UCL=0.05792LCL=0樣本極差0.060.050.040.030.020.010.00R=0.022501020515（2）最小測量單位為0.02cm時的極差控制圖分辨力不足分辨力不足時：13分辨力(Discrimination）0.06UCL=0.

7、0偏倚Bias_衡量量具準(zhǔn)確度偏倚是量測系統(tǒng)測量平均值與標(biāo)準(zhǔn)值的差異. 標(biāo)準(zhǔn)值是由公認(rèn)的更為精密的用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)儀器量測所得. 14偏倚Bias_衡量量具準(zhǔn)確度偏倚是量測系統(tǒng)測量平均值與標(biāo)準(zhǔn)值偏倚分析測量次數(shù)參考值=16.00量測值偏倚115.8-0.2215.7-0.3315.9-0.1415.9-0.1516.00.0616.10.1716.00.0816.10.1916.40.41016.30.31116.00.01216.10.11316.20.21415.6-0.41516.00.0在量測系統(tǒng)范圍內(nèi)選取一個樣本，對該樣本量測1015次，取得相關(guān)量測數(shù)據(jù)。同時利用更高級量測儀器取得該樣

8、本之參考值。通過假設(shè)檢驗來判斷偏倚是否顯著。15偏倚分析測量次數(shù)參考值=16.00量測值偏倚11利用 1-Sample t，以BIAS與“0”作假設(shè)檢驗H0原假設(shè)：偏倚=0偏倚分析Minitab : 統(tǒng)計 基本統(tǒng)計量單樣本 t 16利用 1-Sample t，以BIAS與“0”作假設(shè)檢驗H0單樣本 T: C7 mu = 0 與 0 的檢驗 平均值變量 N 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 標(biāo)準(zhǔn)誤 95% 置信區(qū)間 T P C7 15 0.0067 0.2120 0.0547 (-0.1107, 0.1241) 0.12 0.905由于bias=0落在信賴區(qū)間內(nèi)，且P0.05,故接受原假設(shè)。因此，認(rèn)為此量具Bia

9、s=0。偏倚分析17單樣本 T: C7 由于bias=0落在信賴區(qū)間內(nèi)，且P0潛在的偏倚問題測量平均值與實際值存在固定的偏倚. 對偏倚的影響包括: 操作員的偏移 不同的操作員對同一個量測對象會產(chǎn)生不同的量測值, 儀器偏差不同的儀器對同一個量測對象會產(chǎn)生不同的量測值, 以及 其他 如時間推移 (環(huán)境改變), 不同的固定裝置, 不同的客戶和供應(yīng)商（地點）.18潛在的偏倚問題測量平均值與實際值存在固定的偏倚. 對偏倚的線性（ Linearity ）線性是測量儀器在全部量程內(nèi)各個點與真實值的偏倚之間的差異. 好的量測系統(tǒng)應(yīng)該在量程的任何一處偏倚都很小一般來說，量程低的地方偏倚小，量程高的地方偏倚大線性

10、就是要求這些偏倚與真值呈線性關(guān)系一般用散點圖或線性回歸模型來衡量回歸方程式 Y = a + bX回歸方程式的斜率小偏倚接近0，即Y=0包含在回歸直線的信賴區(qū)間內(nèi)怎樣才是好的線性？19線性（ Linearity ）線性是測量儀器在全部量程內(nèi)各個線性分析選取45個代表制程的樣本（需由更高儀器測試得參考值），由相同人員量測1015次并記錄數(shù)據(jù)，通過MINITAB運算判斷該量測系統(tǒng)線性是否合適。Minitab : 統(tǒng)計 質(zhì)量工具 量具研究 量具線性與偏倚研究次數(shù)24681011.84.15.98.110.222.13.967.99.931.73.86.17.810.141.9568.310.351.8

11、3.76.28.210624.16.18.110.272.145.97.810.182.13.86.17.99.991.93.95.989.1101.84.268.210.21124.15.98.310.3122.13.86.17.91020線性分析選取45個代表制程的樣本（需由更高儀器測試得參考值y=0y=0 包含于回歸線的信賴區(qū)間內(nèi)各量程偏倚的P值均0.05，故沒有顯著的偏倚線性分析21y=0y=0 包含于回歸線的信賴區(qū)間內(nèi)各量程偏倚的P值均0線性與偏倚研究的各種圖形說明22線性與偏倚研究的各種圖形說明22穩(wěn)定性(Stability)穩(wěn)定性指量測系統(tǒng)的偏倚量隨時間保持恒定的能力。如果不同時

12、間偏倚量的波動較小，并在控制內(nèi)，則認(rèn)為量測系統(tǒng)是穩(wěn)定的。在量測系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，我們希望偏倚量穩(wěn)定在較小的水平上。時間基準(zhǔn)值23穩(wěn)定性(Stability)穩(wěn)定性指量測系統(tǒng)的偏倚量隨時間保UCL=1.010LCL=00.47791.00.50.0樣本全距6.36.26.16.05.95.85.7UCL=6.267LCL=5.7466.02101020樣本平均穩(wěn)定性(Stability) 于量測系統(tǒng)范圍內(nèi)選取一樣本作為標(biāo)準(zhǔn)件，定期（每周、每月等）由相同人員進行量測，每次量測35次并記錄數(shù)據(jù)做Xbar-R或Xbar-S管制圖，通過判圖以了解該量測系統(tǒng)是否穩(wěn)定。24UCL=1.010LCL=00.4

13、7791.0樣本全距6.3重復(fù)性（Repeatability）_儀器的精密度由同一個操作員使用相同的儀器對同一個樣品的同一個特性，多次測量所得到的測量值之間的變異。是量測儀器固有波動所引起的變異。Equipment Variation ，EV 25重復(fù)性（Repeatability）_儀器的精密度由同一個再現(xiàn)性(Reproducibility)_操作員的精密度由不同的操作員使用相同的儀器對同一個樣品的同一個特性，多次測量所得到的測量平均值之間的變異.是量測員之間波動所引起的變異。Appraiser Variation, AV26再現(xiàn)性(Reproducibility)_操作員的精密度由請對號入

14、座時間基準(zhǔn)值27請對號入座時間基準(zhǔn)值27Gage R&R（GRR）標(biāo)準(zhǔn)Gage R&R是結(jié)合重復(fù)性（EV）和再現(xiàn)性（AV）變異的估計值，公式%變異或%公差為10%以上時，首先區(qū)分評價重復(fù)性和再現(xiàn)性后，查明各個受影響的原因，并采取措施。=+EVAV區(qū)分%貢獻率%變異或%公差分辨率良好1%10費用/考慮重要性1-10%10-30%5-9不可使用10%30%15如果操作員對該樣品沒有測試經(jīng)驗，應(yīng)如下選擇重復(fù)測試次數(shù)：如S*O4，Trails 測試次數(shù)=6如S*O5，Trials 測試次數(shù)=5如S*O8，Trials 測試次數(shù)=4如S*O 質(zhì)量工具 量具研究 量具R&R研究 (交叉)輸入產(chǎn)品的規(guī)格界限

15、34G R&R分析實例方差分析法考慮顯著的標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)設(shè)為6，Mi設(shè)備的固有波動-重復(fù)性儀器變異是否夠小觀察交互作用比較人員變異比較樣本變異%R&R圖形化GRR分析-六合圖分析35設(shè)備的固有波動-重復(fù)性儀器變異是否夠小觀察交互作用比較人員%R&R圖形化通過圖形定性描述各種變異占總變異的%量測系統(tǒng)的總變異中的重復(fù)性+再現(xiàn)性量具的組內(nèi)變異或每個操作員的組內(nèi)變異操作員之間或操作員對產(chǎn)品的變異=+EVAV還記得公式嗎？36%R&R圖形化通過圖形定性描述各種變異占總變異的%量測系統(tǒng)的極差控制圖，單個點表示同一操作員對同一產(chǎn)品測量3次，所獲得量測值的極差-即重復(fù)性。點子在控制界限內(nèi)，說明儀器的固有波動在控制

16、內(nèi)。任何超出管制界限的點都需要調(diào)查。量測系統(tǒng)分析37極差控制圖，單個點表示同一操作員對同一產(chǎn)品測量3次，所獲得量量測系統(tǒng)分析兩組數(shù)據(jù)趨勢可以判定：每個操作員測試同一個產(chǎn)品時是否有顯著的差異。大多數(shù)的點位于管制界限以外，因為管制界限是由量具的變異所定，而這些點代表產(chǎn)品之間和量測系統(tǒng)的總變異所以此圖意味著量具的變異遠(yuǎn)小于產(chǎn)品測試值的總變異。如果選用的樣本不能覆蓋過程的總變異, 量具的變異將會大于產(chǎn)品的變異，則該量測系統(tǒng)能力不足. 如果不同操作員在圖中的推移形式不一致，則一定存在顯著的操作員對產(chǎn)品的交互作用。38量測系統(tǒng)分析兩組數(shù)據(jù)趨勢可以判定：每個操作員測試同一個產(chǎn)品時量測系統(tǒng)分析：儀器誤差39量

17、測系統(tǒng)分析：儀器誤差39樣品、操作員相關(guān)圖形這個圖顯示了全部操作員測試10個產(chǎn)品的測量值。按樣本區(qū)分測量值且標(biāo)示了這些測量值的平均值。樣品的變異與上圖類似，只是按操作員區(qū)分測量值，并標(biāo)示平均值。此圖用以協(xié)助鑒別操作員的問題（傾向性）操作員的變異此圖顯示每個操作員對所有產(chǎn)品多次量測的平均值。用于發(fā)現(xiàn)操作員與產(chǎn)品的交互作用。操作員與樣品交互作用40樣品、操作員相關(guān)圖形這個圖顯示了全部操作員測試10個產(chǎn)品的測GRR分析-數(shù)據(jù)輸出表來源 方差分量 貢獻率合計量具 R&R 0.0000003 0.44 重復(fù)性 0.0000001 0.11 再現(xiàn)性 0.0000003 0.33 Operator 0.00

18、00000 0.01 Operator*Sample 0.0000003 0.32部件間 0.0000787 99.56合計變異 0.0000790 100.00過程公差 = 0.2 研究變異 %研究變 %公差來源 標(biāo)準(zhǔn)差(SD) (6 * SD) 異 (%SV) (SV/Toler)合計量具 R&R 0.0005904 0.0035423 6.64 1.77 重復(fù)性 0.0002944 0.0017664 3.31 0.88 再現(xiàn)性 0.0005118 0.0030705 5.76 1.54 Operator 0.0000724 0.0004346 0.81 0.22 Operator*Sa

19、mple 0.0005066 0.0030396 5.70 1.52 部件間 0.0088689 0.0532135 99.78 26.61合計變異 0.0088885 0.0533312 100.00 26.67可區(qū)分的類別數(shù) = 21 10% 量測系統(tǒng)可接受貢獻率應(yīng)該1%分辨率指數(shù)應(yīng)該541GRR分析-數(shù)據(jù)輸出表來源 數(shù)據(jù)分析 研究變異 %研究變 %公差來源 標(biāo)準(zhǔn)差(SD) (6 * SD) 異 (%SV) (SV/Toler)合計量具 R&R 0.0005904 0.0035423 6.64 1.77 重復(fù)性 0.0002944 0.0017664 3.31 0.88 再現(xiàn)性 0.000

20、5118 0.0030705 5.76 1.54 Operator 0.0000724 0.0004346 0.81 0.22 Operator*Sample 0.0005066 0.0030396 5.70 1.52 部件間 0.0088689 0.0532135 99.78 26.61 合計變異 0.0088885 0.0533312 100.00 26.67 可區(qū)分的類別數(shù) = 21 驗證計算：“合計量具R&R”標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值？驗證公式：=+EVAV %研究變異 = = X 100%= 6.64(%)表示各項變異標(biāo)準(zhǔn)差占總變異標(biāo)準(zhǔn)差的百分比6 *R&R6*Total0.00354230533

21、312注意：%研究變異=量測系統(tǒng)變異/（量測系統(tǒng)變異+制程變異）制程變異通過樣本選取來體現(xiàn)。若%StudyVar10%，需要分析是否因為樣本選取未覆蓋規(guī)格造成%Tolerance = = X 100%= 1.77(%)表示各項變異占規(guī)格公差的百分比6 * R&RUSL-LSL0.20.0035423特性規(guī)格：239.9240.1mm42數(shù)據(jù)分析 課堂練習(xí)打開數(shù)據(jù)表“量具 2.MTW”，進行GRR分析。儀器重復(fù)性越多點超過管制界線，說明儀器的變異越小觀察交互作用：不同操作員對每個部件所讀取的數(shù)據(jù)之間相吻合程度。比較人員之間變異比較樣本變異GRR數(shù)據(jù)圖形化43課堂練習(xí)打開數(shù)據(jù)表“量具 2.MTW”

22、，進行GRR分析。儀器Gage R&R數(shù)據(jù)分析來源 自由度 SS MS F P部件 2 38990 19495.2 2.90650 0.166操作員 2 529 264.3 0.03940 0.962部件*操作員 4 26830 6707.4 0.90185 0.484重復(fù)性 18 133873 7437.4合計 26 200222來源 方差分量 貢獻率合計量具R&R 7304.67 84.36重復(fù)性 7304.67 84.36再現(xiàn)性 0.00 0.00操作員 0.00 0.00部件間 1354.50 15.64合計變異 8659.17 100.00 來源 標(biāo)準(zhǔn)差(SD) 研究變異(6*SD) %研究變異(%SV)合計量具R&R 85.4673 512.804 91.85重復(fù)性 85.4673 512.804 91.85再現(xiàn)性 0.0000 0.000 0.00操作員 0.0000 0.000 0.00部件間 36.8036 220.821 9.55合計變異 93.0547 558.328 100