测量系统分析（MSA）

测量系统分析（MSA）2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,S3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MSA4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？5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6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。7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。8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9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222测量系统产品总计＝10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11标准度量R&R的变化重复性当相同的操作员使用相同仪器重复测量相同零件时观测到的变化e仪器再现性当不同的操作员使用相同仪器测量相同零件时观测到的变化o操作员重复性再现性标准度量造成的变异操作员造成的变异测量变异的组成:标准度量R&R12与测量系统相关两个最通常的度量标准为准确性和精确性不同的,相互独立的性质准确性=偏移(校正)精确性=标准度量的重复性和再现性何谓同时达到准确和精确要能检测到工艺过程中的微小变化(高分辨率)要在将来能产生与过去相同的结果(稳定性)要求系统是线性的测量性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13测量能力研究举例准确性测量研究涉及使用已知标准替零件代常规生产零件使用一个已知2400克物体作为标准来进行测量30次当着手进行测量研究以评估准确性时，应确保获取数据中所有的测量变源，以便使结果对普通的测量过程更具代表性如有可能，最好以封闭的方式提交样本MsmtGramsMsmtGramsMsmtGrams124021123992124042240412240722239432403132404232400424121423922424065240915239725239562409162407262406724021724082723938240018240428241292413192407292409102406202406302401测量次数克克克测量次数测量次数14准确性与偏移准确性是测量值与真值之间偏差的平均值“就平均而言,我得到了‘正确’的答案了吗?”如果答案为是,那么测量系统准确如果答案为否,那么测量系统不准确偏移是描述观测到的平均测量值与真值（或“正确”答案）之间距离的术语均值偏移真值15标准值(参考标准)平均值偏移(仪器准确性)偏移即测量观测到的平均值与主值之间的偏差主值由与一个公认的、可追溯的参考标准相关的专用校正工具确定，16计算GRAMS练习的偏移在“Gram”练习中如何计算偏移？回想偏移是描述观测到的平均测量值与真值（或“正确”答案）之间距离的术语偏移=观测值–真值偏移=2404–2400=4测量系统中总会存在偏移；需要确定是否统计上不为零我们例子中的测试样本“无偏移”，指的是通过测试证明该标准落在个体图上的控制范围内17精确性除准确性之外,对于测量系统来说精确性也同样重要精确性是指一种精确程度，对相同物体进行单独测量时我们可以以某种精确程度来获得相同数据值测量系统的变异等于重复性产生的变异加上再现性产生的变异)(222MS222rpdrpt＝＝再现性重复性测量系统18%重复性与再现性拇指法则:%R&R30%观测到的工艺过程变异%R&R=20%%R&R=75%%R&R=100%测量系统变异19理想工艺过程的目标重复性与再现性重复性(标准度量的精确性)相同人员使用相同仪器（标准度量）对相同零件、相同特性进行测量所得的连续测量值之间的变异也即大家熟知的检测误差/重复检测误差，用于估算短期变异再现性(操作员的精确性)不同操作员使用相同测量仪器测量相同零件的同一特性时，测量平均值的变异222mgo检验员A检验员B检验员C222mgo20重复性测量系统的固有变化性在相同条件下进行连续测量所产生的变异:相同的零件、特性、人员、仪器、设置、环境条件在测量系统中它反映了短期的变异真值均值真值均值重复性差重复性好21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22分辨率(分辨率或灵敏度)可以检测出特性微小变化的能力如果无法检测出工艺过程的变异则属于不合格假设一个运动员尝试缩短游过泳池的时间，用一个没有秒针的手表测量就是一个具有很差分辨率测量系统的例子。改进测量的分辨率就可以解决这个问题。对于游泳运动员来说，可以通过使用精度为1/10或甚至1/100秒的秒表来提高分辨率。23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如果分辨率不合格，仪器也可能不适合于识别工艺过程中的变异或量化单个零件的特征值如果仪器无法检测出工艺过程中的普通变异和特殊原因引起的变异间差别的话，这是无法令人满意的。24分辨率如果工艺过程的变异如插图中的红色分布，使用第一种测量仪器我们将不能检测到工艺过程中的微小变化。第二种测量仪器明显比第一种具有更好的分辨率。12345123451234512345分辨率好123451234512345分辨率差25分辨率指数分辨率指数可以估计测量系统是否能够分辨各种零件注意产品变异对比测量变异这也被称为“分类号”合格的:D.I.4PMSˆD.I.2ˆ26稳定性如果测量没有变化或不随时间变化，则认为仪器是稳定的数据十分标准I-MR控制图验证测量系统随时间保持一致（稳定）302010Subgroup024252415240523952385IndividualValueMean=2404UCL=2421LCL=238720100MovingRangeR=6.448UCL=21.07LCL=0IandMRChartforGrams个体价值Gram的I-MR图均值子组频率27偏移此时线性度不是个问题标准度量2偏移此时线性度是个问题标准度量1测量单元.0001.001.01.1线性度可以用整个仪器量程范围内的偏移之差（或偏差）的量度来度量样本的线性度。如果偏移在整个量程范围内不变，则具有很好的线性度。对于给定的特性，仪器究竟在什么样的数值范围中才可以使用？当测量仪器用于测量一个较宽的数据范围时，要考虑线性度并必须通过校正进行检查。测量单元.0001.001.01.128警告GageR&R（MSA）研究检验测量系统的精确性变量型GageR&R研究不检验测量系统的准确性在某些应用中,并不存在标准或“真值”(校正)这些情况下,准确性无法进行评估因此,评估与改进精确性是计量型MSA的主要内容属性型GageR&R研究检验准确性再现性比较难区分重复性和准确性是计数型MSA的主要内容29GageR&R研究通常2到3名操作员通常测量10个样本每个样本由每个操作员测量2-3次需要进行均衡(下一张)30要均衡哪个设计?例1零件号操作员结果1Mary14561Mary13902Mary13002Mary12992Mary13211Joe14331Joe13992Joe12792Joe1300例2零件号操作员结果1Mary14561Mary13902Mary13002Mary12991Joe14331Joe13992Joe12792Joe130031测量系统研究的准备检查仪器已维修并已校准至可追溯的标准检查仪器分辨率小于或等于预期工艺过程的变异/规范范围的1/10挑选2-3操作仪器的评估人如果工艺需要多个操作员,随机选择2－4人如果工艺仅需要一个操作员或无操作员,则视为无操作员影响来进行研究(忽略再现性影响)从工艺过程中选择5-10个样本零件来表征整个操作范围和各离散零件数样本数－选取足够的样本使得样本数(S)X操作员数(O)15每个操作员测量每个样本2-3次(都使用相同的仪器)32进行测量研究呆在现场进行研究;注意计划外因素进行研究–指导方针1.每个操作员对所有的样本进行一次随机测量持续进行直到每个操作员对所有的样本完成一次测量这是试验1确保零件进行标记以便于数据采集但对操作员保持“隐蔽”（无法辨别）2.重复需要的试验数每个样本应该由每个操作员测量2-3次3.使用表格收集信息4.分析结果5.如果还有的话，确定进一步措施33Minitab中的测量系统分析（MSA）实例选取10个零件表征工艺过程中变异的预期范围3个操作员随机测量10个零件，每个零件3次打开Gage3.mtw选择StatQualityToolsGageR&RStudy(Crossed)…34Minitab中的GageR&R在Partnumbers（零件号）中输入Part（零件）:Operators（操作员）中输入Operator（操作员）:Measurementdata（测量数据）中输入Response（响应）:ANOV