1、1,MSA (Measurement systems analysis ) 量測系統(tǒng)分析,2,大綱,名詞解釋 量測系統(tǒng)變異 量測系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性 重複性 (Repeatability) 再現(xiàn)性(Reproducibility) 計(jì)量型GR&R 穩(wěn)定性 (Stability) 偏倚 (Bias) 線性 (Linearity) 計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)分析 附錄-範(fàn)例,3,名詞解釋,量測系統(tǒng)： 用來對(duì)被測特性賦值的操作、程式、量具、設(shè)備、軟體、以及操作人員的集合；用來獲得測量結(jié)果的整個(gè)過程。 量 具： 任何用來獲得測量結(jié)果的裝置；經(jīng)常用來特指在車間的裝置；包括用來測量合格不合格的裝置。 量測系統(tǒng)分析 (MSA)

2、 量測系統(tǒng)分析（MSA）是用於確定測量裝置與公差相比的誤差。,4,量測系統(tǒng)變異,產(chǎn)品各項(xiàng)品質(zhì)特性數(shù)據(jù)，均須透過量測系統(tǒng)取得 量測系統(tǒng)可靠嗎？ 它會(huì)不會(huì)扭曲“製程聲音”？,5,量測系統(tǒng)變異,6,量測系統(tǒng)變異,7,傳統(tǒng)上，慣例是用99%的分佈代表測量誤差的全分佈，由係數(shù)5.15表示,多次測量結(jié)果變異程度, 常用m表示； 註： 測量過程（數(shù)據(jù)）服從常態(tài)分佈； R&R=5.15m,量測系統(tǒng)變異,8,量測系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性,量測系統(tǒng)品質(zhì)特性： 測量成本 測量的容易程度 最重要的是測量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性 量具重複性（Repeatability，針對(duì)同一人，反映量具本身情況） 量具再現(xiàn)性（Reproducibilit

3、y，針對(duì)不同人，反映測量方法情況） 穩(wěn)定性 （Stability） 偏倚（Bias） 線性（Linearity，針對(duì)不同尺寸的研究）,9,量測系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性,評(píng)價(jià)好的量測系統(tǒng),其統(tǒng)計(jì)特性的基本要求如下 量測系統(tǒng)有足夠的解析度和靈敏度,量測系統(tǒng)之精度須相對(duì)高於制程變異或規(guī)格界限兩者中精度較高者(十分之)。（根據(jù)產(chǎn)品特性的需要） 測量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計(jì)受控制的。這意味著在可重複條件下，測量系統(tǒng)的變異只能是由於普通原因而不是特殊原因造成。這可稱爲(wèi)統(tǒng)計(jì)穩(wěn)定性且最好由圖形法評(píng)價(jià)。(穩(wěn)定性） 量測系統(tǒng)之變異須相對(duì)小於規(guī)格公差界限。 量測系統(tǒng)之變異須相對(duì)小於製造過程之變異。 量測系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)特性（誤差）在預(yù)期的範(fàn)圍內(nèi)

4、一致，並足以滿足測量的目的（産品控制或程序控制）（線性）。,10,重複性,參考值,重複性 (Repeatability),重複性 (Repeatability)：又稱量具變異 (Equipment Variation，EV ) 是由一個(gè)評(píng)價(jià)人，採用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時(shí)獲得的量測值變異。,11,再現(xiàn)性 (Reproducibility),再現(xiàn)性 (Reproducibility)：又稱評(píng)價(jià)者變異 (Appraiser Variation, AV)，是由不同的評(píng)價(jià)人，採用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時(shí)測量平均值的變異。,評(píng)價(jià)者A,評(píng)價(jià)者C,評(píng)價(jià)者B,12,計(jì)量型GR

5、&R,計(jì)量型GR&R 名詞解釋 G R & R,Gage Repeatability Reproducibility,量具 重複性 再現(xiàn)性 (現(xiàn)在的說法),量具 再現(xiàn)性 再生性 (過去的說法),13,TV,PV,GRR,再現(xiàn)性,重複性,計(jì)量型GR&R,量具R&R或GRR：R&R是結(jié)合重複性和再現(xiàn)性變異的估計(jì)值。,14,計(jì)量型GR&R,確定重複性和再現(xiàn)性的三種方法: 全距法(R) 全距法只能提供測量系統(tǒng)的整體概況而不能將變異分爲(wèi)重複性和再現(xiàn)性。它典型的用途是快速檢查驗(yàn)證GRR是否發(fā)生了變化。 平均值全距法(X-R) 平均值全距法可以將測量系統(tǒng)的變差分成重復(fù)性和再現(xiàn)性，而不是他們的交互作用。 變異

6、數(shù)分析法(ANOVA) 變異數(shù)分析法可以用來確定量具和評(píng)價(jià)人之間的交互作用和零件和由於量具造成的重複誤差，如果存在這種情況 。,本課程將介紹平均值全距法( X-R) 分析,15,計(jì)量型GR&R,平均值和全距法：是一種提供測量系統(tǒng)重複性和再現(xiàn)性估計(jì)的數(shù)學(xué)方法。 1.選擇2-3個(gè)操作員（至少2人）在全然不知情的狀況下利用校準(zhǔn)合格的量具對(duì)隨機(jī)抽取的5-10個(gè)樣品進(jìn)行量測，每個(gè)操作員對(duì)同一樣品的同一特性重複測量2-3次。 2.被測量的產(chǎn)品由進(jìn)行%RR測量系統(tǒng)分析的工作人員將其進(jìn)行編號(hào)，但這些編號(hào)不能讓進(jìn)行測量工作的操作員知道和看到。 3.讓操作員A以隨機(jī)的順序測量5-10個(gè)樣品，然後讓操作員B和/或C

7、在不互相看對(duì)方的資料下測量這5-10個(gè)樣品。 4.操作員或進(jìn)行%RR量測系統(tǒng)分析的工作人員將所測量的結(jié)果記錄下來再進(jìn)行計(jì)算分析。,16,計(jì)量型GR&R,平均值和全距法,17,計(jì)量型GR&R,平均值全距法 控制限內(nèi)部區(qū)域表示的是測量靈敏度（“雜訊“）。 因爲(wèi)研究中使用的零件子組代表過程變異，X chart中大約一半或更多的平均值應(yīng)落在管制界限以外。如果資料顯示出這種圖形，測量系統(tǒng)能夠充分探測零件與零件之間的變異並且測量系統(tǒng)能夠提供過程分析和程序控制有用的資訊。 如果少於一半的平均值落在管制界限外邊，則測量系統(tǒng)缺乏足夠的解析度或樣本不能代表期望的過程變異。 R chart用於確定過程是否受控 。

8、如果所有的全距都受控，則所有評(píng)價(jià)人的工作狀態(tài)是相同的。 如果一個(gè)評(píng)價(jià)人不受控，說明他的方法與其他人不同。,18,計(jì)量型GR&R,%RR接受準(zhǔn)則： %RR 5,否則需重新取樣。,19,計(jì)量型GR&R,結(jié)果分析： 當(dāng)重複性（EV）變異值大於再現(xiàn)性（AV）時(shí)，可採取下列措施： 增強(qiáng)量具的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 改善量具的夾緊或被測量產(chǎn)品定位的使用方式（檢驗(yàn)點(diǎn)）。 對(duì)量具進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。 量具經(jīng)維修校準(zhǔn)合格後再進(jìn)行%RR 分析等。 當(dāng)再現(xiàn)性（AV）變異值大於重複性（EV）時(shí)，可採取下列措施： 再明確訂定或修改作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)操作員對(duì)量具的操作方法和資料 讀取方式的技能培訓(xùn)。 可能需要採用某些夾具協(xié)助操作員，以提高操

9、作量具的一致性等。,20,範(fàn)例1：計(jì)量GR&R,21,範(fàn)例1：計(jì)量GR&R,22,ndc必須大於或等於5,範(fàn)例1：計(jì)量GR&R,23,Workshop：計(jì)量GR&R,24,穩(wěn)定性 (Stability),穩(wěn)定性 (Stability)：又稱漂移 (Drift)，是測量系統(tǒng)在某持續(xù)時(shí)間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時(shí)獲得的測量值總變異。,時(shí)間1,時(shí)間2,25,穩(wěn)定性 (Stability),穩(wěn)定性分析法： 1.選取一個(gè)樣品，並確定其可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值。 2.定期（每小時(shí)、每天、每週）測量基準(zhǔn)樣品3-5次，並將其測量的資料記錄下來；決定樣本容量和頻率時(shí)，考慮的因素有：校準(zhǔn)週期、使用頻率、修理次數(shù)和

10、使用環(huán)境等。 3.將測量值描繪在“X-R管制圖”或“X-S管制圖”上。 4.計(jì)算控制界限，確定每個(gè)曲線的管制界限並根據(jù)管制圖對(duì)失控或不穩(wěn)定狀態(tài)作出判斷。 5. 計(jì)算測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差，並將其與過程（工序）的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行比較，以確定測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性是否適用；如分析結(jié)果顯示，量測系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)差大於過程的標(biāo)準(zhǔn)差，則此量具是不可接受的。,26,穩(wěn)定性 (Stability),6 .利用管制圖的判定方式來對(duì)穩(wěn)定性的準(zhǔn)則進(jìn)行判定： 、不能有點(diǎn)子超出上、下控制限； 、連續(xù)3點(diǎn)中不能有2點(diǎn)落在A區(qū)或A區(qū)以外之區(qū)域； 、連續(xù)5點(diǎn)中不能有4點(diǎn)落在B區(qū)或B區(qū)以外之區(qū)域； 、不能有連續(xù)8點(diǎn)（或更多點(diǎn)）落在控制中心線的同一

11、側(cè)。 、不能有連續(xù)6點(diǎn)（或更多點(diǎn)）持續(xù)上升或下降。 7. 凡呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)（或失控）時(shí)，代表量具已經(jīng)不穩(wěn)定，必須對(duì)量具進(jìn)行校準(zhǔn)或維修，量具維修並經(jīng)重新校準(zhǔn)合格後，應(yīng)重新對(duì)量具進(jìn)行穩(wěn)定性分析。,27,範(fàn)例:穩(wěn)定性,範(fàn)例:某工廠為了確定某一新量測儀器的穩(wěn)定性是否為可接受，評(píng)價(jià)人員選取了接近中間值的一個(gè)零件。該零件被送到了量測實(shí)驗(yàn)室，經(jīng)量測其參考值確定為6.01。評(píng)價(jià)人員量測該零件5次，共量測了一個(gè)月(20個(gè)小組)；收集到所有數(shù)據(jù)後，畫出了 &R圖。,28,範(fàn)例:穩(wěn)定性,29,偏倚 (Bias),偏倚 (Bias)：通常被稱為準(zhǔn)確性，但準(zhǔn)確性有多種解釋，故有不同涵蓋意思。偏倚是指對(duì)相同零件上量測多次

12、所得平均值與基準(zhǔn)值之差值。 註：基準(zhǔn)值可通過更高級(jí)別的測量設(shè)備進(jìn)行多次測量取平均值。,觀測的平均值,30,偏倚 (Bias),偏倚分析法： 獨(dú)立樣本法： 選取一個(gè)樣品並確定其相對(duì)可追溯標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)值，如果沒有這樣的樣品，則可從產(chǎn)線中選取一個(gè)其測量值落在中心值區(qū)域的零件當(dāng)成標(biāo)準(zhǔn)樣品,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品用更精密的量具測量10次計(jì)算其平均值，此值即為“基準(zhǔn)值”。 由一位原操作員（評(píng)價(jià)人）以常規(guī)的方式對(duì)每個(gè)樣品測量10次，並將測量結(jié)果記錄於“量具偏倚分析報(bào)告”中，然後計(jì)算10次讀數(shù)的平均值，此值即為“觀測平均值”。,31,計(jì)算偏倚：偏倚 = 觀測平均值 - 基準(zhǔn)值； 過程變異 = 6 偏倚% =(偏倚 / 過程

13、變異 ) 100% 過程變異無法求得時(shí)，可用規(guī)格公差代替，這樣“偏倚%”的計(jì)算公式中分母使用“規(guī)格公差”代替。 偏倚%=(偏倚 / 規(guī)格公差) 100%,偏倚 (Bias),32,偏倚 (Bias),偏倚接受準(zhǔn)則： 對(duì)測量重要特性的系統(tǒng)，偏倚%10%時(shí)可接受； 對(duì)測量一般特性的系統(tǒng)，偏倚%30%時(shí)可接受； 偏倚%30%時(shí)，此測量儀器不可接受。,33,偏倚 (Bias),如果偏倚較大，尋找以下可能的原因 ： 標(biāo)準(zhǔn)或基準(zhǔn)值有誤差，檢驗(yàn)校準(zhǔn)程序。 儀器被磨損，主要表現(xiàn)在穩(wěn)定性分析上，應(yīng)制定維護(hù)或重新修理的計(jì)畫。 製造的儀器尺寸不對(duì)。 測量了錯(cuò)誤的特性。 儀器校準(zhǔn)不正確，復(fù)查校準(zhǔn)方法。 操作員操作儀器

14、不當(dāng)，復(fù)查檢驗(yàn)方法。 儀器補(bǔ)正計(jì)算不正確。,34,線性 (Linearity),線性 (Linearity)：線性是指量具在工作範(fàn)圍內(nèi)，偏倚量之差異分佈狀況。,數(shù)值A(chǔ),偏倚,數(shù)值B,偏倚,35,線性 (Linearity),線性分析法： 1.在量測系統(tǒng)工作範(fàn)圍內(nèi)選定5個(gè)產(chǎn)品，它們的測量值應(yīng)覆蓋量具工作範(fàn)圍。 2.用全尺寸檢驗(yàn)設(shè)備（精密量具）測量每個(gè)產(chǎn)品10次，並計(jì)算其平均值，然後將其確定為“基準(zhǔn)值”，同時(shí)確定它們各自所取得的“基準(zhǔn)值”是否覆蓋了被檢量具的工作範(fàn)圍。 3.讓一位經(jīng)常使用該量具的操作員（評(píng)價(jià)人）對(duì)5個(gè)產(chǎn)品按隨機(jī)抽取方式順序分別測量每個(gè)產(chǎn)品各10次（或更多次），並將其測量值記錄之，然

15、後計(jì)算各產(chǎn)品的測量平均值，此值即為每個(gè)產(chǎn)品的“觀測平均值”。 4.計(jì)算偏倚平均值： 偏倚平均值 = 觀測平均值 - 基準(zhǔn)值；過程變異 = 6,36,繪圖： 採用下列公式計(jì)算有關(guān)參數(shù)，然後繪圖。 方程式： Y = b + ax 式中：x = 基準(zhǔn)值 y = 偏倚平均值 b = 截距 a = 斜率 擬合優(yōu)度= R 2 y xy - (x - ) n y x a = b = - a x 2 - ( x ) 2 n n n,線性 (Linearity),37,線性 (Linearity),(續(xù)上頁),38,線性 (Linearity),線性接受準(zhǔn)則： 對(duì)測量重要特性的系統(tǒng)，線性%5%可接受。 對(duì)測量一

16、般特性的系統(tǒng)，線性%10%可接受。 線性%10%時(shí)，該測量儀器不可接受。 如果線性%值10%時(shí)，尋找以下可能的原因： 在工作範(fàn)圍內(nèi)上限或下限內(nèi)儀器沒有正確校準(zhǔn)。 最小或最大值校準(zhǔn)量具的誤差。 磨損的儀器。 儀器固有的設(shè)計(jì)特性。,39,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)分析,要評(píng)估測量系統(tǒng)時(shí)，必須由超過一個(gè)人以上來進(jìn)行檢查及分類 計(jì)數(shù)值評(píng)估過程的良好性乃依據(jù)下述三個(gè)問題而定： 每位檢驗(yàn)員自己是否有一致性？ 檢驗(yàn)員之間是否有一致性？ 檢驗(yàn)員是否能有效地對(duì)評(píng)估專案作出正確的判定？,40,計(jì)數(shù)型測量系統(tǒng)分析,例 : 通過/不通過判定 長度限定規(guī) 組合量具 Bezel間隙規(guī) 凸點(diǎn)、凹痕及刮痕標(biāo)準(zhǔn)樣板 畫素顆粒大小標(biāo)準(zhǔn)樣板

17、缺點(diǎn)類型分類 “好的”或“壞的”分類 缺點(diǎn)數(shù)或不合格品之計(jì)數(shù)(點(diǎn)數(shù)),41,範(fàn)例:計(jì)數(shù)型GR&R,Minitab: Stat Quality Tools Attribute Agreement Analysis,42,範(fàn)例:計(jì)數(shù)型GR&R,Minitab: Stat Quality Tools Attribute Agreement Analysis,Attribute Agreement Analysis for 量測值 Within Appraisers Assessment Agreement Appraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI

18、 A 30 28 93.33 (77.93, 99.18) B 30 29 96.67 (82.78, 99.92) # Matched: Appraiser agrees with him/herself across trials.,Each Appraiser vs Standard Assessment Agreement Appraiser # Inspected # Matched Percent 95 % CI A 30 28 93.33 (77.93, 99.18) B 30 29 96.67 (82.78, 99.92) # Matched: Appraisers asses

19、sment across trials agrees with the known standard.,43,Between Appraisers Assessment Agreement # Inspected # Matched Percent 95 % CI 30 27 90.00 (73.47, 97.89) # Matched: All appraisers assessments agree with each other.,All Appraisers vs Standard Assessment Agreement # Inspected # Matched Percent 9

20、5 % CI 30 27 90.00 (73.47, 97.89) # Matched: All appraisers assessments agree with the known standard. Fleiss Kappa Statistics Response Kappa SE Kappa Z P(vs 0) 不良 0.943245 0.0912871 10.3327 0.0000 良品 0.943245 0.0912871 10.3327 0.0000,劉喜燕/王惠莉 測量系統(tǒng)可接受,範(fàn)例:計(jì)數(shù)型GR&R,44,計(jì)數(shù)值測量系統(tǒng)分析,根據(jù) AIAG手冊(cè),誤警率 = 錯(cuò)誤率 漏警率 =

21、 錯(cuò)誤率 錯(cuò)誤也稱為“失誤”,Kappa = 0表一致性不會(huì)比運(yùn)氣好 一個(gè)負(fù)的Kappa值表示一致性比運(yùn)氣還要差,45,請(qǐng)根據(jù)範(fàn)例，做出三人的GR&R判斷。,Workshop,46,附錄-範(fàn)例,47,範(fàn)例：計(jì)量GR&R,48,範(fàn)例：計(jì)量GR&R,Minitab: Stat Quality Tools Gage Study Gage R&R Study (Crossed),1,2,3,4,5,6,7,8,也可以輸入產(chǎn)品的量測規(guī)格上下限,49,範(fàn)例：計(jì)量GR&R,50,Gage R&R %Contribution Source VarComp (of VarComp) Total Gage R&R 0.0000272 88.93 Repeatability 0.00000