6西格玛讲义-MSA

1第四部分测量系统分析(MSA)6σ培训之四21、测量（Measurement)以确定实体或系统的量值大小为目标的一整套作业。包括过程、产品、服务的输入、输出及性能/绩效的定量化信息。术语及其定义32、Gage—任何用以获得测量结果的装置，特别指基层使用的量具，包括用来测量合格/不合格的装置。3、测量系统（MeasurementSystem)用以对被测特性赋值的作业、方法、步骤、量具、设备、软件、人员的集合。为获得测量结果的完整过程。术语及其定义4测量方法测量环境仪器设备被测量对象的特征测量人员计量基准测量系统测量系统的要素5测量系统的组成传感器：感受被测物理量/特征量的变化（长度、温度、重量、磁场、均匀性、舒适度等）转换器：物理量/特征量的转换/放大（磁-电、光-电、热-电等）读出：模拟显示、数字显示、磁记录、观测记录等（显示器、记录器、观测人员等）阻尼器：减少测量系统的高频振荡，有助于测量结果的平稳输出（滤波、磨擦、阻抗等）校准：系统验收、周期校验/使用前校验、溯源6数据的真实性系统的稳定性结果的精确性测量系统的基本要求7观测值=真值？真值真值数据的真实性8系统的稳定性不同的时间、环境、人员、仪器设备对测量结果影响如何？系统是否处于统计控制状态？9反映被测实体/系统微小变化的能力。测量误差与被测量的变化范围（总变差）相比，是否可以接受？测量结果的精确性10分辨力（Discrimination)概念：指示装置可以有效辨别所指示的紧密相邻量值能力的定量表示。分辨力的要求：1、最小测量单位/容差≤10%（用于计量型合格判定）2、最小测量单位/过程变差≤10%（用于计量型过程控制）影响分辨力的因素：1、传感器的灵敏度2、读出装置的最小显示单位11控制只有下列条件下才可用于控制：1、与规范相比过程变差较小2、预期过程变差上的损失函数很平缓3、过程变差的主要原因导致均值偏移分析1、对过程参数及指数估计不可接受。2、只能表明过程是否正在产生合格零件1、依据过程分布可用半计量控制技术2、可产生不敏感的计量控制图1、一般来讲对过程参数及指数的估计不可接受2、只提供粗劣的估计1个数据分级1个数据分级1、可用于计量控制图1、建议使用5个或更多个数据分级不重叠的过程分布的数据分级对控制与分析活动的影响分辨力12讨论试举一种实际使用的测量仪器，分析其分辨力13准确度（Accuracy)表示测量结果（单值或平均值）与真值的接近程度。数量上，准确度可以用相对误差数表示：准确度=基准值－多次测量平均值14精密度（Precision)在相同条件下进行重复测量或试验，其结果相互间的一致程度。表示测定结果中随机误差大小的程度。精密度常用测量的标准差来表示，标准差越大，精密度越低。15ReferenceValue=.010●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●.015xxx.014xxxxxxx.013xxxxxx.012xx.011.014x.013xx.012xxx.011xxx.010xxxxx.009xxxx.008xx.007x.011xxx.010xxxxxxx.009xxxxxx.008xx●●●●准确度与精密度16观测值=真值？过程变差真值数据的真实性17不合格产品被接收合格产品被拒收难以识别过程中发生的变化控制图失真，不能提供正确信息测量误差可能导致18随机误差----突然发生、不可预测、可通过重复测量避免；可能源于：环境因素的波动测量位置的不同人员作业的偶然性仪器、设备的重复特性随机误差和系统误差19系统误差：不可能通过重复测量避免：可能源于：不同的时间不同的环境因素不同的测量方法（程序）人员素质的差异校准错误仪器设备内在偏差随机误差和系统误差20测量系统误差的类型1）偏倚（Bias):测量值或估计量的分布中心（平均值）与真值（基准值）之差。偏倚属于系统性误差，直接影响测量系统的准确度。观测的平均值基准值偏倚212）重复性（Repeatability)相同的测量人员、使用同一设备、在同一次校准期间、同一实验室、采用相同的方法，在较短时间内，对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。测量系统误差的类型RepeatabilityTrueAverage同一测量人员同一量具同一零件的同一特性223）再现性（Reproducibility)不同的测量人员、使用不同设备、在不同实验室、在不同时间，采用相同的方法对同一零件的同一特性测量的结果，其相互接近的程度。测量系统误差的类型RepeatabilityTrueAverage不同的测量人员不同/相同一量具同一零件的同一特性OperatorBOperatorCOperatorA234）稳定性Stability测量系统在某持续时间内测量单一零件单一特性时，测量值的总变差。稳定性时间2时间1测量系统误差的类型245）线性Linearity量具在预期工作范围内，偏倚值的差值。6）线性度%Linearity在预期工作范围内线性误差的变化率。测量系统误差的类型偏倚较小基准值观测的平均值基准值观测的平均值范围的较低部分范围的较高部分基准值观测的平均值无偏倚偏倚较小25重复性与再现性GR&R－－GageRepeatability&Reproducibility------对测量系统随机误差的综合评定，目前已成为测量系统分析的主要指标。26系统性误差：偏倚、线性、稳定性随机性误差：重复性、再现性、GR&R测量系统误差的类型27计量型测量系统误差的估计28选定基准值重复测量并记录观测平均值偏倚量=偏倚百分比：偏倚量/过程变差×100%X0)......,(1021xxx10Xixxx0确定偏倚Bias29产生偏倚的原因校准环境不符合规定的要求不合理地延长了校准的周期测量人员变动、测量程序未形成文件测量时间规定不严、条件变动疏忽与失误30测量前仪器/量具未校零忽略了多次测量取平均值的要求测量位置不正确常见的疏忽与失误31(1)小样法ShortMethod(2)大样法LongMethod(3)图法GraphicalAnalysisGR&R的研究方法32GR&R研究中的主要因素因素在同一实验室中的测量条件相同不同时间同一时间测量在不同时间测量校准各次测量之间未再校准各次测量之间重新校准测量人员同一测量人不同测量人员设备同一设备、同次校准不同设备应根据测量系统不同的实际使用情况，确定GR&R研究相应的测量条件。33GR&R研究的准备确定（方法、人员、被测零件数、重复测量次数）。被测零件应为生产线上的产品，变差范围能代表允差范围，最好由不同日期的产品中每天选一件，并予以编号标识。由日常从事该测量活动的人员进行并事先进行培训。34测量注意事项盲测—随机抽取估读—最小刻度的1/2记录—防止混淆35小样法实例零件号人员A人员B极差R14222341367145725981总极差736计算平均极差:零件数总极差/R=1.4量具综合误差（GRR）=1.633.4)(Rd25.15/4.33注：d2查表容差百分率（设容差为20）%GR&R=GR&R/容差=6.1/20×100=30.5%小样法实例37大样法至少2名测量人员至少10个零件每人对每个零件至少重复测2遍38步骤：10个零件逐一编号量具校准人员A对零件进行测量（随机顺序），记录员记录读数人员B、C对零件进行测量（随机顺序），记录员记录读数。上述循环重复3遍，测量顺序打乱。大样法39确定重复性Repeatability选取样件（n)和评价人（r)确定测量次数（m）重复测量并记录（xijk)I=1,…,rj=1,…,nk=1,…,m40子组极差：平均极差：标准差：重复性变差：（概率99%）重复性计算xxxxRijmijijmijij,...,min,...,max11njijriRnr111Rd2e/R查表d2e5.1541确定再现性Reproducibility选取样件（n）和评价人（r）确定测量次数（m）重复测量并记录（xijk）I=1,…,rj=1,…,nk=1,…,m42再现性计算xxxxRRxxrrmkijknjinm,...,min,...,max1110011i=1,…,r再现性变差：dR20/5.15（概率99%）校正后的再现性：15.515.515.502220nmedR43评价人标准差：dR200测量系统标准偏差：202em测量系统（重复性与再现性）变差：GR&R=5.15σm(概率99%）GR&R44容差百分率过程变差百分率%GR&R判断测量系统可否接受的量度在MINITAB统计工具软件处理结果中以（%SV）表示。45测量系统可接受条件容差百分率≤10%过程变差百分率≤10%46容差百分率30%或过程变差百分率30%测量系统拒绝条件47需考虑:被测特性的重要程度测量系统的复杂程度成本因素10%≤30%容差百分率或过程变差百分率测量系统有条件接受48小样法:简单、快捷、综合反映测量系统重复性与再现性（GR&R）误差大样法：数据量大、更具可信性、可区分重复性与再现性误差（GR&R）的比重，有助于寻找原因，制订改进措施。两种方法比较49当重复性误差比重较大时，可能表明：测量设备需要保养测量设备刚性不足测量过程中零件的定位方式有待改进零件内变差影响过大当再现性误差比重较大时，可能表明：需对测量人员进行操作培训应更明确规定校准测量的方法和要求经验分析50（1）小样法ShortMethod（2）重复性与再现性GR&R计数型测量系统分析51小样法研究确定基准零件（n=20)确定评价人r确定重复测量次数m=2判定准则：•所有测量结果一致—接受•否则—不接受52设计试验：•30个零件事先经权威判断作出结论•选择3个检验员，每人对每个零件检查2次（顺序打乱）并给出接收/据收判断结果计算：•3人判断结果的一致率（R&R）•3人判断结果一致且正确率（总体有效性）计数型测量系统R&R研究实例53产品：缓冲器质量特性：喷漆表面质量检验员：检验员两次测量结果一致率检验员两次测量结果一致且为正确率检验员1检验员2检验员3检验员1检验员2检验员3检验次数303030303030匹配数202920152817拒收错误（应接收判拒收）402接收错误（应拒收判接收）111测量结果不一致数1011095%得置信上限83.5%100.0%83.5%67.9%100.0%74.4%结果一致率66.7%96.7%66.7%50.0%93.3%56.7%95%得置信下限49.8%90.3%49.8%32.1%84.4%38.9%三个检验员对零件的六次测量结果一致率三个检验员对零件的六次测量结果一致且为正确率检验次数3030结果一致次数121195%得置信上限57.5%53.9%结果一致率40.0%36.7%95%得置信下限22.5%19.4%计数型测量系统R&R研究实例54案例：胶印机零件测量系统分析GageR&R%ContributionSourceVarComp(ofVarComp)TotalGageR&R4.87E-0644.31Repeatability1.07E-069.74Reproducibility3.80E-0634.57C13.54E-0632.25C1*C22.54E-072.32Part-To-Part6.12E-0655.69TotalVariation1.10E-05100.0055StdDevStudyVar%StudyVarSource(SD)(5.15*SD)(%SV)TotalGageR&R2.21E-031.14E-0266.57Repeatability1.03E-035.33E-0331.21Reproducibility1.