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SixSigmaGBTrainingModule2-Measure-MSAJasonZhuJun,2011MeasurementSystemsEvaluation测量系统评价VariableMSA测量系统分析目的获得测量系统产生的波动大小及类型信息接收或放行新测量设备比较不同测量方法评价测量方法是否完善识别并消除测量系统波动名词术语测量—确定实体或系统某项属性量值大小的赋值过程；量具—单独或连同辅助设备一起用以测量的器具（包括标准量规、量块、参考物质等），又称为测量仪器；测量系统—用以测量的操作、程序、量具、软件、材料、设施和人员的集合。为什么做测量系统分析ProductVariability(Actualvariability)产品变差（实际变差）MeasurementVariability测量变差TotalVariability(Observedvariability)总变差222Measurementsystemproducttotal+=2222totalproductrepeatabilityreproducibility=++为什么做测量系统分析测量误差波动源'MeasurementVariation'Humidit湿度yCleanliness清洁度Vibration震动LineVoltageVariatIon电压变化TemperatureFluctuation温度波动OperatorTechniqueStandardProcedureS标准程序SufficientWorkTime足够的作业时间MaintenanceStandarD维护标准CalibrationFrequenCy校准频次OperatorTraininG测量人员培训EaseofDataEntrY数据输入的疏忽AlgorithmInstabilty算法不稳定ElectricalInstabilIty电子不稳定Wear磨损Mechanicalinstability机械不稳定Tool设备Environment环境WorkMethods测量方法测量系统波动的原因人员技能测量变差测量系统变差和总变差要获得的信息测量的误差有多大？测量误差的来源是什么？测量设备稳定吗?设备的能力是否足够？我们如何改进测量系统？测量系统分析连续型和非连续型测量系统采用不同的分析方法！分辨力12345分辨力好12345分辨力差分辨力分辨力：测量系统所能达到的小数点的位数。测量的最小分辨力至少应是产品规格限或过程波动的1/10。分辨力分辨力分辨力分辨力偏倚意味着观测测量平均和基准值间的偏差。偏倚又叫正确性。基准值Referencevalue观测平均ObservedAverage偏离偏倚(Bais)真值测定值的平均值偏倚偏倚仅对量程中某点测量的诊断。测量系统预期量程范围内，各点处的偏倚与参考值诚信线性相关关系。真值1观测值1倾斜小倾斜大真值2测定的下限范围测定的上限范围真值观测值倾斜无倾斜观测值2••••••线性线性一家公司质检部门新购买一台测厚仪，在正式使用前，需要对此测量系统进行评估。根据实际需要的量程范围，挑选了5个具有代表性的标准部件。由检验员以随机方式对每个部件测量6次。假设已知过程总波动PV（6倍过程标准差）为12，试分析其偏倚和线性。案例1数据文件：QT_MSA偏倚与线性案例案例1案例10.05，整体偏倚存在偏倚Y=-0.09264+0.020222X结论：测量系统在整个量程内有线偏倚。对测定出X值，应按回归方程计算的偏倚结果进行修正同样人使用同样部品、同样特性、同样机器反复测定得到的测定值之间散布。基准值平均平均好的反复性不好的反复性基准值重复性重复性测定同一特性时，互相不同的人使用同样机器得到的测定值之间的平均差。好的再现性不好的再现性再现性评价者A评价者B评价者C评价者C评价者A评价者B基准值ABC基准值ABC再现性连续测量系统分析测量系统GageR&R分析测量系统GageR&R分析重复性EV:Equipmentvariation设备波动，由测量设备本身故有波动引起，这部分误差一般不可能降低。再现性AV：Appraiservariation人员波动，一般由不同操作人员引起。如数字式测量仪器，可能是不同班次、设置、环境条件等仪器的。测量系统GageR&R分析测量系统GageR&R分析测量系统GageR&R分析测量系统GageR&R分析案例2某食品厂生产袋装糖果，用秤测量其重量（单位：千克）。已知公差要求为45.5±0.5.为进行测量系统分析，在总装线终端有代表性抽取10包成品糖果编好号，随机挑选3位检验员用各自秤测量每包重量，将糖果包顺序打乱后再测量一次，再打乱后测量第3次。试做测量系统的精确度分析。（数据文件：QT_MSA重复性与再现性）案例2案例2案例2P/TVP/TP/TV(%SV)=33.56%30%P/T(SV/Toler)=40.56%30%因此，重复性和再现性的水平不高。NDC=35因此，分辨力较弱。总之，测量系统不合格，必须改进，并再次评估。案例2案例2显示以同一个检验员检验同一个部件为分组变量的Xbar-R”控制图”；此图只能做参考，不准确。以每个测量员测量同一个部件极差形成的R图。数据点绝大多数应在控制限内。说明各部件测量结果极差无异常。以所有部件总平均值为中心，以重复观测的标准差为标准差绘制常规控制图。正常情况下，绝大多数平均值应落在控制区域外。因为越多数据超出Xbar图控制限，表明过程实际波动越大，测量系统能力越高。案例2红色表示各波动分量方差与总波动方差比；绿色表示各波动分量标准差与总波动标准差比；蓝色表示各波动分量标准差的6倍与工程比；量具R&R红色条形高度与部件间红色条形高度比应小于1/99.按部件分组的测量结果运行图一般均值连线变化越大，表明过程实际波动越大；均值周围散点分布越集中，表明重复性与再现性波动越小案例2一般均值连线变化越大，表明过程实际波动越大；一般三条连线越平行，表明人员与部件交互作用越小。如人员与部件交互作用明显，则可以找出哪几个部件使测量员分歧较大。重叠显示三个人员按部件分组的测量结果均值运行图按人员分组的测量结果运行图，均值的连线变化越小，表明再现性波动越小。由于部件相差较大，将每个测量员结果平均后，一般看不出差异，没有太大参考价值。破坏性试验测量系统分析破坏性试验MSA破坏性试验测量系统分析是指在测量数据的同时，部件遭到破坏，如强度试验或使用寿命试验等。此时对部件多次重复测量是不可能的。AB交叉CrossedAB嵌套NestedCD破坏性试验MSA由于重复测量不可能实现，破坏性试验下的测量系统分析中就没有“重复性”误差的分量，“再现性”误差的含义也有变化。实际工作中常用方法是：认为同批次内部件间差异可忽略不计，采用同一批次中的多个部件当作单个部件来用。AAABBBCCCDDDEEEFFFGGGPartGroup1234HHHOperator1Operator2案例3某军工单位生产新型射孔弹，需要进行射孔试验。考虑产品无法重复使用，从15批产品中各抽取2个射孔弹，安排3名操作员每人对5批射孔弹各测取2次射孔深度数据（假设同一个人在同一批次内的2次测量是重复测量）。已知公差要求为16，试分析该测量系统。（数据文件：QT_MSA破坏型量具）案例3案例3案例3从P/T、P/PV，NDC都可以看出该测量系统不合格。案例3计数型测量系统分析计数型测量系统的最大特征是其测量值是一组有限的分类数，如合格、不合格，优、良、中、差、极差等。一般可以从一致性比率和卡帕值两个方面。计数型测量系统分析一致性比率一致性比率是度量测量结果一致性最常用的一个统计量，公式为：计数型测量系统分析-案例4某巧克力公司为检验新员工感官评估的培训效果，特取6块不同等级的巧克力请3位受训员工品尝并评分，试对此测量系统进行分析。（数据文件：QT_MSA计数型量具）计数型测量系统分析计数型测量系统分析重复性的一致性比率偏倚的一致性比率再现性的一致性比率总体有效性的一致性比率从结果看到小赵评估水平最佳，小孙其次，小钱居末。整体而言，总体有效性的一致性比率=16.67%80%，测量系统必不可少。计数型测量系统分析计数型测量系统分析卡帕值（κ）Κ（Kappa）是另外一个度量结果一致程度的统计量，只用于两个变量具有相同的分级数和分级值的情况。计数型测量系统分析计数型测量系统分析某壁纸制造商为调查顾客对本公司产品色彩评价是否一致，有意挑选了10个比较容易混淆的蓝色或绿色样品，请两位顾客鉴定其色彩，使用κ统计量做再现性分析。（数据文件：QT_MSAkappa）计数型测量系统分析计数型测量系统分析计数型测量系统分析顾客间的Kappa值Κ0.40.7，表示不同顾客间的再现性较差。属性数据量具R&R的改进属性数据的测量系统通常为目视检查改进目视检查使用物理屏蔽来减少检查区域或每次只检查一个特性检查操作定义–必须清晰