测量系统分析教材

1测量系统分析（MSA）2引言
测量数据运用非常广泛测量数据运用非常广泛测量数据运用非常广泛测量数据运用非常广泛，，，，在产品生产制造过程中在产品生产制造过程中在产品生产制造过程中在产品生产制造过程中，，，，测量数据主要测量数据主要测量数据主要测量数据主要有三个用途有三个用途有三个用途有三个用途：：：：产品判断过程分析变量间的比较
要确保判断正确要确保判断正确要确保判断正确要确保判断正确，，，，要求有较高的要求有较高的要求有较高的要求有较高的数据质量数据质量数据质量数据质量，，，，数据质量低数据质量低数据质量低数据质量低导致判断错误导致判断错误导致判断错误导致判断错误。。。。
数据质量数据质量数据质量数据质量：：：：指观测数据能真实的反应观测特性的实际状指观测数据能真实的反应观测特性的实际状指观测数据能真实的反应观测特性的实际状指观测数据能真实的反应观测特性的实际状况的程度况的程度况的程度况的程度。。。。3
生活中数据质量低带来的影响减肥：称量体重的准确程度减肥：称量体重的准确程度经济统计数据经济统计数据4测量系统分析概述测量系统分析概述测量系统分析概述测量系统分析概述为什么要做测量系统分析为什么要做测量系统分析为什么要做测量系统分析为什么要做测量系统分析附附附附：：：：复杂测量系统分析复杂测量系统分析复杂测量系统分析复杂测量系统分析课程内容如何做测量系统分析如何做测量系统分析如何做测量系统分析如何做测量系统分析5一、测量系统分析概述1.11.11.1测量系统的概念1.21.21.2测量系统分析的概念6
测量系统是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。测量系统的概念输入输入测量过程测量过程测量过程测量过程输入输出输出7测量系统分析的概念
测量系统分析(MSA)是一种定量评价的工具，也是一个对数据进行观察的过程，分析出每种测量结果呈现的变差中，由测量系统所导致的变差。8二、为什么要做测量系统分析2.12.12.1测量系统的变差2.22.22.22.32.32.3执行MSA能获得的信息测量系统的变差的影响9测量系统分析的目的
执行测量系统分析的目的是为了确保收集的信息能真实反映整个过程。即确保收集到的数据质量是正确的。+σActual(Part)2PartVariability(Actualvariability)ProcessAProcessBσObserved(Total)2TotalVariability(Observedvariability)=σMeas.System2MeasurementVariability10测量系统变差的构成+总变差过程变差测量系统变差长期波动短期波动样本间波动样本内变差(PV)线性重复性(EV)偏倚分辨力（分辨率）稳定性再现性(AV)量具的波动操作者的波动Back11术语解释
准确度–指示的值与真值之间的接近程度
偏倚–测量的观测平均值和基准值（真值）之间的差异
线性–在量程范围内，偏倚是基准值的线性函数
稳定性（漂移）–偏倚随时间的变化
精确度–重复读数彼此之间的“接近度”
分辨力–测量分辨率、刻度限值或测量装置和标准最小可读单位
重复性*–当其它的都保持不变时，测量值的变化
再现性*–不同的人在相同的状况下测量相同特性的变化状况精确但不准确Accurateandprecise准确但不精确既不精确又不准确MasterValueisarrowatcenteroftarget12测量系统变差的来源
测量系统变差的来源主要有六个方面：
S：标准
W：被测对象
I：仪器
2P：人/程序
E：环境13
对产品判断的影响两类错误：αααα错误，将不合格品判为合格（纳伪）ββββ错误，将合格品判为不合格（拒真）IIIIIIIII公差下限公差下限公差下限公差下限公差上限公差上限公差上限公差上限目标值目标值目标值目标值按图中所示，I区：坏零件总是判为坏的，II区：可能做出潜在错误的判断，III区：好零件总是判为好的。公差下限公差上限测量系统变差的影响14测量系统的变差占观测变差的百分比实际的Cp值观测到的CP值
对过程控制决策的影响将普通原因判为特殊原因将特殊原因判为普通原因过低估算过程能力15执行MSA能获得的信息
测量系统有能力对被测特性进行测量吗?
测量错误有多大?当要对它解释时，有多少不确定性应该同测量相关联?
测量是由具有足够高的分辨率的测量工具来执行的吗?
测量的错误源是什么?
当过程改进发生的时候，我们能探测到过程改进吗?
测量系统随时间的变化是稳定的吗?16三、如何进行测量系统分析3.13.13.1测量系统分析的前提条件3.23.23.23.33.33.3识别变差源，并改进测量系统测量系统分析的类型17
测量系统必须有足够的分辨率为使测量有效，相对于过程变差或公差，测量的变差应该很小。通常按1：10经验法则，即仪器的分辨率应把过程变差（公差）分为十份或更多，换句话说，就是测量系统能够识别出来的微小变差应最低满足1/10过程公差或公差。这个法则是选择量具分辨率的最低要求3.1测量系统分析的前提条件（一）直尺直尺直尺直尺卡尺卡尺卡尺卡尺千分尺千分尺千分尺千分尺.28.279.2794.28.282.2822.28.282.2819.28.279.279118测量系统分析的前提条件（二）
测量过程必须统计稳定
如何评价测量过程统计稳定？控制图XBar-R或XBar-S测量一个零件193.2测量系统分析的基本步骤
测量系统分析类型：
变量数据
特性数据
MSA校验
MSAGageR&R
MSA需要回顾整个过程(比如测量过程、破坏性试验，在回顾过程的同时纠正过程中显而易见的错误之处)
MSA意味着定义操作过程
MSA经常成为“项目中的项目”20
walkingtheprocess当制定一个新的数据收集过程以确保所有的测量者理解怎样正确评估目标特性时，“Walkingtheprocess”是非常有必要的：1、在开始数据收集活动之前对数据收集者进行培训2、从头到尾地跟随这个过程，并监视数据收集活动以确定数据是否被正确收集3、持续“walkingtheprocess”直到所有数据收集者有效理解新的测量过程4、评估准确性(假如新的测量过程没有包括校正要素)5、评估因为测量系统所带来的变差21
定义操作过程定义操作过程就是用书面形式详细描述操作过程，以确保不同的人员能有一致的理解。示例：定义数据收集步骤的操作过程:
以月/天/年的格式记录租赁公司书面通知到达经销商的日期
把咖啡经过过滤器过滤，然后把过滤器和咖啡放在天平上，以盎司为单位记录每包咖啡的重量
记录每次按下Brew按钮到再装满咖啡壶的实际时间来记录咖啡保持在壶里面的时间长短。使用24小时的时钟，并四舍五入到分223.2.1变量数据GageR&R
GageR&R的研究是用来判断过程上的波动有多少是由测量系统所产生的。
研究方法有交叉和嵌套两种：
GageR&R(Crossed)交叉:每个零件可以由多位操作者重复测量。
GageR&R(Nested)嵌套:每个零件只能由一位操作者测量一次。(如破坏性实验)2324GageR&R结果分析
评价GageR&R的研究结果：
测量系统的重复性
测量系统的再现性25GageR&R–重复性重复性重复性重复性重复性：：：：就是指同一个测量人员使用同一个测量仪器对同一个零件的同一特性进行重复测量所得到的测量值的变化情况。通常也被称为“设备变差”，是测量系统固有的变化。相同的操作者相同的测量设备相同的测量单元相同的环境状况26GageR&R–再现性再现性再现性再现性再现性：：：：是指使用相同设备对相同零件的同一特性进行测量时，不同的“测量者”所得出的测量值的变差。通常也被称为“操作变差”。
再现性变差发生在不同的人进行测量时:不同的操作者相同的测量设备相同的单元相同的环境状况这个术语有时使用在对两个不同的过程进行对比时(如供应商与装配厂).27GageR&R数据收集方法
GageR&R数据收集方法：
在进行研究前，操作者的人数、被测量的零件数目、每一个零件被反复测量的次数、被测量的零件特性与测量的环境都必须先行决定。
（1）测量仪器已经经过校准且在校准有效期内。
（2）操作者：随机选取几个使用量具的操作者，这可以让我们评估量具对不同操作者的敏感度。通常选2个以上操作者。
（3）零件：自同一规格的零件中随机选取5到10个零件进行测量。一般为10个，并对其进行编号。选择的样本应覆盖过程的输出状况，至少应覆盖过程输出总体分布的80%。
（4）反复测量的次数：每一个零件的测量特性被每一个操作者反复测量至少2次,不能连续测量。28%Study%ToleranceNumberofDistinctCategories总变差的总变差的总变差的总变差的10.7%来自于测量系统来自于测量系统来自于测量系统来自于测量系统，，，，其中其中其中其中，，，，总变差的总变差的总变差的总变差的3.1%来自于重复性问题来自于重复性问题来自于重复性问题来自于重复性问题，，，，其它其它其它其它变差来自于再现性问题变差来自于再现性问题变差来自于再现性问题变差来自于再现性问题。。。。总变差的总变差的总变差的总变差的89%来自于零件来自于零件来自于零件来自于零件在MINITABSession窗口中显示为：GageR&R分析结果体现交互性体现交互性体现交互性体现交互性29GageR&R分析结果

%Contribution%Contribution在总的观察到过程变差中测量系统变差所占的百分比在总的观察到过程变差中测量系统变差所占的百分比(使用方差)

%StudyVariation%StudyVariation在总的观察到过程标准偏差中测量系统标准偏差所占的百分比在总的观察到过程标准偏差中测量系统标准偏差所占的百分比(使用标准偏差)

%Tolerance%Tolerance测量错误与被测特性公差带之间的百分比测量错误与被测特性公差带之间的百分比

#ofDistinctCategories#ofDistinctCategories少于少于5表示分辨率不足%Contribution%StudyVariation(过程控制过程控制过程控制过程控制)%Tolerance(产品控制产品控制产品控制产品控制)#ofDistinctCategories期望让所有的指标都是绿色期望让所有的指标都是绿色期望让所有的指标都是绿色期望让所有的指标都是绿色RRYYGG1%非常好非常好非常好非常好2-9%可接受可接受可接受可接受9%不可接受不可接受不可接受不可接受RRYYGG10%非常好非常好非常好非常好11-30%可接受可接受可接受可接受30%不可接受不可接受不可接受不可接受RRYYGG10%非常好非常好非常好非常好11-30%可接受可接受可接受可接受30%不可接受不可接受不可接受不可接受RRYYGG10非常好非常好非常好非常好5-10可接受可接受可接受可接受5不可接受不可接受不可接受不可接受30GageR&R分析结果一个合格的测量系统例子，数据来自MiniTab:11223344556605040302010321XbarChartbyOperatorSampleMean03210321RChartbyOperatorSampleRangeR=1.073UCL=2.763LCL=0109876543215040302010PartnumbOperatorOperatorPartnumbInteractionAverage1233215040302010OperatorByOperator109876543215040302010PartnumbByPartnumb%Contribution%StudyVarPart-to-PartReprodRepeatGageR&R100500ComponentsofVari