测量系统分析MSA

2014年3月20日测量系统分析MeasurementSystemAnalysis两种常见的数据类型2计数型（Attributes）–离散型、定性的资料例子：1,2,3,4等…好/坏机器1,2,3...计量型（Variables）–连续型、可测量的、定量的资料例子：重量=10.2公斤厚度=17.15公分作业周期=5秒3信息量低高数据计数型(离散或定性数据)计量型(连续或定量的数据)•最少有2个变量值•变量值数量有限•变量值之间无信息•潜在的任何值•值具有相同的单位•变量之间存在信息•GageR&RKAPPA连续数据产生关于测量系统的更多的信息不同数据类型对应的MSA方法4适用于仪表、天平、测径器及尺等。亦适用于较不明显的情形，如经理为属下评分的一致性。我的测量前后一致吗？计量型数据的测量系统分析%GRR测量系统分析5测量流程•若该测量系统很差，则：–符合要求的零件可能会被退回–不符合要求的零件可能会被接受–正常的流程可能显示为不正常，但其实出毛病的是测量系统•我们应该自问：–观察到的变差来自流程？还是测量系统？或两者皆有？–测量系统的变差有多大？6测量变差的来源•我们可以由改善测量系统来减少所观察到的变差•仅仅改善测量系统即可获得成本节省•或许流程本身是正常的，但测量系统却存在问题–若我们不检查测量系统，又怎么会知道呢….7222MSActualTotal总变差实际变差测量系统变差宽度变差——重复性（Repeatability）•用一个评价人使用相同的测量仪器对同一零件的同一特性，进行多次测量所得到的测量变差8参考值重复性参考值测量值重复性宽度变差——再现性（Reproducibility）•用不同评价人使用相同的测量仪器对同一零件的同一特性，进行测量所得到的平均值的变差9参考值测量值再现性评价人A评价人B再现性评价人是指一测量仪器能够检测并如实地显示相对于参考值的变化量，也称为解析度（Resolution）。通常是某测量仪器上最小刻度的值。全间隔半间隔如果仪器的刻度较“粗略”，可以使用刻度值的一半作为解析度分辨力（Discrimination）10•测量仪器的分辨力要至少等于被测距离的十分之一，传统上把该距离看成是产品规范。•最近这10:1规则的意义被解释为：测量仪器要能分辨出过程变差的至少十分之一。可将上述经验法则视为确定分辨力的一个起点，因为这还没有包括测量系统变差的任何其它因素确定分辨力的经验法则11不同数据分类数（ndc）12msp.ndc411•不同数据分类数（NumberofDistinctCategories(ndc)）用以表征测量系统是否有足够的分辨力，它是由测量系统的有效解析度以及在实际应用的观测流程中的零件变差来确定，并能被可靠地区分。•由如下的公式进行估计：•如果ndc2，那么用这样的测量系统是无价值的.•一般来说，ndc应大于等于5，这时测量系统才有足够的分辨力.流程中零件的标准差测量系统的标准差计量型测量系统研究的步骤•执行量具的初始校准（或检定）•计划MSA的研究•实施MSA的研究•分析和解释结果•如果当前测量系统不可接受，则改进测量系统并进行新的MSA•继续持续的评估和监视13均值(X-bar)和极差(R)图用于研究测量系统评估中的计量型数据-我们用极差图来.确定测量系统的重复性-我们用均值图来.确定再现性.显示产品或流程变差与测量系统变差的比较计量型MSA的原理:控制图方法14UCLXbar21.0254221.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.025421.0254123451234512345123450.00.51.01.52.02.53.012345123451234512345Ranges操作者1操作者2操作者3操作者4如果极差图上所有点都落在上控制限以下，则测量系统被称作“可重复并稳定”。任何落在上控制限以上的点都需要调查原因.我们也可以快速比较操作者中是否有某个或某些参与者比其他人“更可重复”.如果是，你可以了解他的操作不同之处并教育其他人。操作者3似乎“更可重复”因为极差一致且低(最大-最小).用极差图来确定重复性153.453.503.553.603.6512345123451234512345Averages00.020.040.060.080.112345123451234512345Ranges再现性有问题UCLLCL操作者1操作者2操作者33.453.503.553.603.6512345123451234512345Averages00.020.040.060.080.112345123451234512345Ranges再现性没有问题UCLLCL操作者1操作者2操作者3用均值图来确定再现性16GageRepeatability&Reproducibility对测量系统进行GRR分析17计量型MSA：方法•研究方法：–设计数据收集矩阵•变量：–操作员，如3位操作员–零件，如10个零件•重复/试验次数：–每项测量执行两次•总结–操作员数×零件数×实验次数18用于评估再现性用于评估重复性变差之间的关系:t2=p2+ms2流程实际的变差p测量得到的总变差t测量系统变差m流程长期的变差流程短期的变差样本间变差归因于量具的变差（重复性）归因于评价人的变差（再现性）评价人与零件交互作用变差评价人间的变差测量变差的来源19精密性公差比例PrecisiontoToleranceRatio20计算测量系统误差占公差的比例显示精密性（测量系统误差）占顾客规格的比重，使用P/Tratio来决定测量系统是否有能力测量零件规格ToleranceTPMS*15.5/注意：5.15标准差可说明99%的测量系统变差。现统一采用代表过程变差99.73%时的系数，为6比例法则：区分产品好坏的能力215.15*测量系统公差P/TRatio=低于10%良好超过30%危险10到30%警告%GageR&R(%GR&R)22100&%TotalMSRGR计算测量系统误差占总变差的比例显示测量系统标准差占总标准差的比重。使用%GR&R来决定测量系统是否有能力检测流程发生的变化。若%GR&R很高，则表示改善可能难以被检测出来比例法则：测量流程变化的能力23测量系统观测%GageR&R=低于10%良好超过30%危险10到30%警告样本选择•选择能完整代表所有流程变差的样本–在一段时间内持续收集具代表性的数据–计算标准差–计算2标准差(95%区间)–选择能涵盖该区间之样本•样本数量–选择足够的样本以便使–(样本数)×(作业者数)15–如果实际或可能,这样选择实验数:•如果S×O15,实验=3•如果S×O8,实验=3到4•如果S×O5,实验=4到5•如果S×O4,实验=5到6•注意：要保证测试者随机地测试样本（不知道他所测试的是哪个样本），由一个独立的记录员根据样本顺序做明确记录24Minitab案例•文件：GageAiag.mtw•对数据进行实际检查–察看info視窗•操作员数为多少？•样本数或零件数为多少？•试验次数或重复次数为多少？•总共执行了多少次测量？•该测量对象为塑料模具之直径2526统计质量工具量具研究量具重复性和再现性R&R(交叉)Minitab案例MSA诊断(解读各图表):Minitab案例-系列图表27PercentPart-to-PartReprodRepeatGageR&R2001000%Contribution%?Study?Var%ToleranceSampleRange0.100.050.00_R=0.0383UCL=0.1252LCL=0123SampleMean1.000.750.50__X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123Part109876543211.000.750.50Op3211.000.750.50PartAverage109876543211.000.750.50Op123Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:ComponentsofVariationRChartbyOpXbarChartbyOpScorebyPartScorebyOpOp*PartInteractionGageR&R(ANOVA)forScore变差的组成RChartXbarChart依零件别ByPart依操作员别ByOperator操作员与零件交互作用OperatorxPartInteraction变差的组成28PercentPart-to-PartReprodRepeatGageR&R200150100500%Contribution%?Study?Var%ToleranceGagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:ComponentsofVariationGageR&R(ANOVA)forScore预期零件间(ParttoPart)的变差较大，GageR&R则较小查看表格以了解实际数据极差图RangeChart29SampleRange0.120.080.040.00_R=0.0383UCL=0.1252LCL=0123SampleMean1.00.80.60.4__X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:RChartbyOpXbarChartbyOpGageR&R(ANOVA)forScore依操作员别绘图所有点都应落在控制界限内若所有点都超出控制界限，则使用的测量方法不可靠若有一名操作员超出控制界限，则该名操作员使用的方法不可靠若所有rangevalues=0，则该测量系统的分辨力不可靠均值图XbarChart30SampleRange0.120.080.040.00_R=0.0383UCL=0.1252LCL=0123SampleMean1.00.80.60.4__X=0.8075UCL=0.8796LCL=0.7354123Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:RChartbyOpXbarChartbyOpGageR&R(ANOVA)forScore多数点都应超出控制界限界限由重复性计算得来重复性好，则数值小，相应的界限也较窄我们希望变差来自不同零件，因此多数点都应落在控制界限外依操作员别绘图依零件别ByPart31Part109876543211.11.00.90.80.70.60.50.4Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:ScorebyPartGageR&R(ANOVA)forScore每一零件的各点应非常紧凑各均值间应有明显的差异，以表明零件间的不同依操作员别ByOperator32Op3211.11.00.90.80.70.60.50.4Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:ScorebyOpGageR&R(ANOVA)forScore期望是一条直线平均而言，操作员2的测量值较操作员1及操作员3为低操作员与零件交互作用OperatorbyPartInteraction33PartAverage109876543211.11.00.90.80.70.60.50.4Op123Gagename:Dateofstudy:Reportedby:Tolerance:Misc:Op*PartInteractionGageR&R(ANOVA)forScore期望是平行线，非平行线表示有问题存在，零件10看起来有问题小结•G