MSA測量系統(tǒng)培訓(xùn)

1、 測量系統(tǒng)分析Measurement Systems Analysis1目的： 簡要介紹測量系統(tǒng)分析的基本知識目標(biāo)：掌握測量系統(tǒng)的概念針對不同形式的測量/試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)用 MSA方法評價MSA結(jié)果測量系統(tǒng)分析2目錄：1. 測量系統(tǒng)分析簡介2. 相關(guān)術(shù)語與定義3. 測量系統(tǒng)的變差4. 相關(guān)的統(tǒng)計概念5. 測量系統(tǒng)研究準(zhǔn)備6. 測量系統(tǒng)的評估方法7. 計量型測量系統(tǒng)的評估方法 穩(wěn)定性 線性 量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性 極差法 均值極差法 方差分析法測量系統(tǒng)分析3目錄（續(xù)）：8. 計數(shù)型測量系統(tǒng)的評估方法交叉表法解析法9. 復(fù)雜的和非重復(fù)的測量系統(tǒng)分析10. 測量系統(tǒng)分析應(yīng)用流程測量系統(tǒng)分析41. 測量系統(tǒng)分

2、析簡介測量系統(tǒng)分析5理想的測量系統(tǒng)只產(chǎn)生“正確”的測量結(jié)果每次測量結(jié)果總應(yīng)該與一個標(biāo)準(zhǔn)相一致具有零變差、零偏倚和對所測的產(chǎn)品錯誤分類為零概率的統(tǒng)計特性測量系統(tǒng)分析6測量與過程的類比將測量過程看作產(chǎn)生數(shù)據(jù)的生產(chǎn)過程這使我們可以使用統(tǒng)計過程控制中的所有概念、原理和工具測量過程質(zhì)量特性測量值測量系統(tǒng)分析7變差來源觀察到的過程變差實(shí)際的過程變差測量變差樣本內(nèi)變差樣本間變差使用者變差測量儀器變差測量系統(tǒng)分析8好的測量系統(tǒng)足夠的分辨率和靈敏度測量分量應(yīng)該小于相關(guān)的過程變差或工程規(guī)范統(tǒng)計受控變差僅來源于普通原因測量系統(tǒng)變異與過程變異相比必須相對較小用于過程控制測量系統(tǒng)變異與工程規(guī)范相比必須相對較小用于產(chǎn)品控

3、制測量系統(tǒng)分析92. 相關(guān)術(shù)語與定義測量系統(tǒng)分析10術(shù)語量具： 任何用來獲得測量結(jié)果的裝置，包括判斷通過/不通 過的裝置；測量： 賦值（或數(shù)）給具體事物以表示它們之間特定特性 的關(guān)系；測量系統(tǒng)： 用來獲得測量結(jié)果的整個過程測量系統(tǒng)分析11定義標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)普遍認(rèn)同的意見使之作為比較的基礎(chǔ)；是一個可接受的模型；由某一權(quán)力機(jī)構(gòu)確定和建立，可能是一件人工制品或總效果。參考標(biāo)準(zhǔn)：所進(jìn)行的測量可追溯的“地方”標(biāo)準(zhǔn)；可得到的最高計量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。測量系統(tǒng)分析12定義基準(zhǔn)值：一個人工制品或總效果值用作約定的比較參考真值：零件的“實(shí)際”測量值（是不知道并且不可知的），是測量過程的目標(biāo)；參考值被用作真值的最佳近似值。測

4、量系統(tǒng)分析13定義分辨力：儀器的最小刻度值如果測量系統(tǒng)不能探測變差，則其不可接受至少是被測量范圍的十分之一分級數(shù)（ndc）：將零件變差與測量系統(tǒng)的寬度相比較建議ndc5測量系統(tǒng)分析143. 測量系統(tǒng)的變差測量系統(tǒng)分析15測量系統(tǒng)的變差位置變差：偏倚穩(wěn)定性線性寬度變差（分散）：重復(fù)性再現(xiàn)性量具R&R測量系統(tǒng)分析16偏倚測量結(jié)果的平均值與真值/基準(zhǔn)值的差值對測量系統(tǒng)的系統(tǒng)性誤差的測量可能的原因包括：校準(zhǔn)不當(dāng)、儀器磨損、基準(zhǔn)磨損或損壞測量系統(tǒng)分析17穩(wěn)定性測量系統(tǒng)在某一階段時間內(nèi)，測量同一基準(zhǔn)或零件的單一特性時獲得的測量變差是測量隨時間的變化可能的原因包括：儀器老化、儀器需要校準(zhǔn)、環(huán)境變化測量系統(tǒng)分

5、析18線性在設(shè)備的預(yù)期操作范圍內(nèi)偏倚的變化可能的原因包括：儀器設(shè)計缺乏穩(wěn)健性、應(yīng)用錯誤的量具、儀器磨損測量系統(tǒng)分析19重復(fù)性一個評價人，使用同一個測量儀器，多次測量用一零件的同一特性時獲得的測量值變差普通原因變差（隨機(jī)誤差）或系統(tǒng)內(nèi)部變差可能的原因包括：零件內(nèi)部變差、設(shè)備內(nèi)部變差、評價人內(nèi)部變差測量系統(tǒng)分析20重復(fù)性測量系統(tǒng)分析21再現(xiàn)性不同的評價人，使用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差系統(tǒng)之間的平均變差手動儀器受操作者技能影響通常是實(shí)際情況可能的原因包括：方法之間變差、評價人之間變差測量系統(tǒng)分析22再現(xiàn)性再現(xiàn)性測量系統(tǒng)分析23量具R&R評價重復(fù)性和再現(xiàn)性的合成變差測量

6、系統(tǒng)分析244.相關(guān)的統(tǒng)計概念測量系統(tǒng)分析25主題平均值和標(biāo)準(zhǔn)差常用分布區(qū)間估計置信區(qū)間置信水平假設(shè)檢驗(yàn)臨界值法假設(shè)檢驗(yàn)P-value法方差分析測量系統(tǒng)分析26過程模式變差存在于所有過程中理解并減少變差是改進(jìn)的關(guān)鍵測量系統(tǒng)分析27測量過程輸出變差測量系統(tǒng)分析28過程輸出可能如何變化測量系統(tǒng)分析29位置測量平均值：n: 數(shù)據(jù)總數(shù)量寬度測量標(biāo)準(zhǔn)差：測量系統(tǒng)分析30一些常用分布不同的概率分布用于模擬不同的數(shù)據(jù)類型，這使數(shù)據(jù)分析變的更容易分布類型參數(shù)一般應(yīng)用正態(tài)分布，大多數(shù)數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布T分布當(dāng)數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，但總體變差未知并且樣本容量較小時使用F分布1，2當(dāng)比較2組服從正態(tài)分布的數(shù)據(jù)的變差時使用

7、測量系統(tǒng)分析31正態(tài)分布測量系統(tǒng)分析32t分布測量系統(tǒng)分析33F分布測量系統(tǒng)分析34 使用樣本統(tǒng)計估計總體參數(shù)測量系統(tǒng)分析35 哪一個樣本均值是對總體均值的正確估計？測量系統(tǒng)分析36 區(qū)間估計測量系統(tǒng)分析37 置信區(qū)間測量系統(tǒng)分析38 置信水平測量系統(tǒng)分析39 置信區(qū)間公式測量系統(tǒng)分析40假設(shè)檢驗(yàn)測量系統(tǒng)分析41測量系統(tǒng)分析42假設(shè)檢驗(yàn)步驟臨界值法測量系統(tǒng)分析43測量系統(tǒng)分析44測量系統(tǒng)分析45測量系統(tǒng)分析46測量系統(tǒng)分析47測量系統(tǒng)分析48測量系統(tǒng)分析495. 測量系統(tǒng)研究準(zhǔn)備測量系統(tǒng)分析50測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)研究的淮備 先計劃將要使用的方法。例如，通過利用工程決策，直觀觀察或量具研究決定

8、，是否評價人在校準(zhǔn)或使用儀器中產(chǎn)生影響。有些測量系統(tǒng)的再現(xiàn)性(不同人之間)影響可以忽略，例如按按鈕，打印出一個數(shù)字；評價人的數(shù)量，樣品數(shù)量及重復(fù)讀數(shù)次數(shù)應(yīng)預(yù)先確定。在此選擇中應(yīng)考慮的因素如下：尺寸的關(guān)鍵性：關(guān)鍵尺寸需要更多的零件和或試驗(yàn)，原因是量具研究評價所需的置信度。零件結(jié)構(gòu)：大或重的零件可規(guī)定較少樣品和較多試驗(yàn)。51測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)研究的淮備 由于其目的是評價整個測量系統(tǒng)，評價人的選擇應(yīng)從日常操作該儀器的人中挑選；樣品必須從過程中選取并代表其整個工作范圍。有時每一天取一個樣本，持續(xù)若干天。這樣做是有必要的，因?yàn)榉治鲋羞@些零件被認(rèn)為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品變差的全部范圍。由于每一零件將被測量若干次

9、，必須對每一零件編號以便識別；52測量系統(tǒng)分析取樣的代表性 1不具代表性的取法53測量系統(tǒng)分析具代表性的取法取樣的代表性 254測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)研究的淮備 儀器的分辨力應(yīng)允許至少直接讀取特性的預(yù)期過程變差的十分之一，例如特性的變差為0.001，儀器應(yīng)能讀取0.0001的變化；確保測量方法(即評價人和儀器)在按照規(guī)定的測量步驟測量特征尺寸。55測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析執(zhí)行注意點(diǎn)測量應(yīng)按照隨機(jī)順序，以確保整個研究過程中產(chǎn)生的任何漂移或變化將隨機(jī)分布。評價人不應(yīng)知道正在檢查零件的編號，以避免可能的偏倚。但是進(jìn)行研究的人應(yīng)知道正在檢查那一零件，并記下數(shù)據(jù)；在設(shè)備讀數(shù)中，讀數(shù)應(yīng)估計到可得到的最接近的

10、數(shù)字。如果可能，讀數(shù)應(yīng)取至最小刻度的一半。例如，如果最小刻度為0.0001，則每個讀數(shù)的估計應(yīng)圓整為0.00005；研究工作應(yīng)由知其重要性且仔細(xì)認(rèn)真的人員進(jìn)行；每一位評價人應(yīng)采用相同方法，包括所有步驟來獲得讀數(shù)。566. 測量系統(tǒng)的評估方法測量系統(tǒng)分析57MSA方法分類測量系統(tǒng)分析MSA計量型計數(shù)型破壞型58計量型MSA測量系統(tǒng)分析計量型位置分析寬度分析GR&R穩(wěn)定性分析偏倚分析線性分析重復(fù)性分析再現(xiàn)性分析穩(wěn)定性分析59計數(shù)型MSA測量系統(tǒng)分析計數(shù)型交叉表法解析法607. 計量型測量系統(tǒng)的評估方法測量系統(tǒng)分析61穩(wěn)定性取一個樣本并建立其基準(zhǔn)值定期（天、周）測量樣本35次將數(shù)據(jù)畫在Xbar/R或

11、Xbar/S控制圖上建立控制限并評價失控或不穩(wěn)定狀態(tài)當(dāng)沒有出現(xiàn)明顯的特殊原因時，測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。測量系統(tǒng)分析62穩(wěn)定性-示例測量系統(tǒng)分析為了確定某一新測量儀器的穩(wěn)定性是否可接受，選取了接近中間值得一個零件。經(jīng)測量該零件參考值為6.01，每班測量該零件5次，共測了四周（共20個子組）控制圖表明沒有出現(xiàn)明顯的特殊原因時，該測量系統(tǒng)是穩(wěn)定的。63線性選擇g5個零件，這些零件測量值覆蓋量具的操作范圍；用全尺寸檢驗(yàn)測量每個零件以確定其基準(zhǔn)值；由一名操作者測量每個零件m 10次（隨機(jī)地）；計算每次測量的零件偏倚以及零件偏倚均值測量系統(tǒng)分析64線性畫出偏倚均值和相關(guān)基準(zhǔn)值，并確定置信帶測量系統(tǒng)分析65線性

12、用R2檢查置信帶的可接受性。一般的準(zhǔn)則是：測量系統(tǒng)分析66線性進(jìn)行有關(guān)線性的假設(shè)檢驗(yàn)：測量系統(tǒng)分析67線性進(jìn)行有關(guān)偏倚的假設(shè)檢驗(yàn)：測量系統(tǒng)分析68線性示例在測量系統(tǒng)操作量程內(nèi)選擇5個零件，并且已經(jīng)確定其基準(zhǔn)值；由領(lǐng)班分別測量每個零件12次，并且計算它們的偏倚測量系統(tǒng)分析69線性示例測量系統(tǒng)分析70線性示例測量系統(tǒng)分析71線性示例測量系統(tǒng)分析72線性示例測量系統(tǒng)分析73量具重復(fù)性和再現(xiàn)性極差法 快速提供測量變異的近似值，但是不能分解為重復(fù)性和再現(xiàn)性均值極差法 提供測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性兩個特性，但不是它們的交互作用方差分析法測量系統(tǒng)分析74量具重復(fù)性和再現(xiàn)性GRR應(yīng)依據(jù)過程的應(yīng)用范圍來進(jìn)行測量

13、系統(tǒng)分析75極差法要求：1、評價人數(shù)m2（典型的是2）；2、零件數(shù)g2（典型的是5）；3、測量次數(shù)=1；4、標(biāo)記每個零件，評價人按隨機(jī)順序測量零件；5、清楚地顯示測量結(jié)果是如何得到的。測量系統(tǒng)分析76極差法程序：1、將測量結(jié)果記錄在一表格中；2、計算每一零件測量結(jié)果的極差；3、將極差求和得到總極差；4、將總極差除以零件數(shù)得到平均極差；測量系統(tǒng)分析77極差法程序：5、計算GRR；6、計算%GRR；測量系統(tǒng)分析78接受準(zhǔn)則（指南）測量系統(tǒng)分析79 極差法舉例測量系統(tǒng)分析80均值極差法評價人數(shù)、測量次數(shù)和零件數(shù)可能改變，但分析應(yīng)按如下步驟進(jìn)行。步驟1到4參見表11、指定評價人A、B和C，將零件按1至

14、10編號，評 價人不能看到編號；2、分析之前校準(zhǔn)量具；3、讓評價人A以隨機(jī)的順序測量10個零件，并將結(jié) 果記錄在第1行。讓評價人B和C重復(fù)相同的過程，并互相不看對方的數(shù)據(jù)，然后將結(jié)果分別記錄在第6行和第11行；4、用不同的隨機(jī)測量順序重復(fù)該循環(huán)，將數(shù)據(jù)記錄在第2、7和12行；測量系統(tǒng)分析81均值極差法測量系統(tǒng)分析表182測量系統(tǒng)分析表183測量系統(tǒng)分析均值極差法表格樣式實(shí)際例子84方差分析法（ANOVA）這種方法的原理與前面介紹的單因子ANOVA類似；將總變差分解成4部分：零件、評價人、零件與評價人之間的交互作用以及設(shè)備的重復(fù)誤差；因?yàn)樯婕皟蓚€因素：零件和評價人，所以需要使用雙因子ANOVA；

15、較之均值極差法，它的優(yōu)點(diǎn)是：具有處理任何實(shí)驗(yàn)室裝置的能力可以更精確的估計方差評價了料件和人的交互作用影響在應(yīng)用計算機(jī)的情況下，推薦使用測量系統(tǒng)分析85方差分析法（ANOVA）測量系統(tǒng)分析收集數(shù)據(jù)：選取10個零件，3個評價人；實(shí)驗(yàn)以隨機(jī)的順序使評價人和每個零件結(jié)合3次（與均值極差法相似）。（即測量后，共產(chǎn)生90個數(shù)據(jù)）表格樣式實(shí)際例子86GRR分析測量系統(tǒng)分析87GRR分析（接受標(biāo)準(zhǔn)）測量系統(tǒng)分析%GRR10%： 測量系統(tǒng)可接受10%GRR30%； 測量系統(tǒng)不能接受, 須予以改進(jìn). 必要時更換量具或?qū)α烤咧匦逻M(jìn)行調(diào)整, 并對以前所測量的庫存品再抽查檢驗(yàn), 如發(fā)現(xiàn)庫存品已超出規(guī)格應(yīng)立即追蹤出貨通知

16、客戶, 協(xié)調(diào)處理對策.Ndc 5888. 計數(shù)型測量系統(tǒng)的評估方法測量系統(tǒng)分析89計數(shù)型測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)分析90交叉表法測量系統(tǒng)分析程序：從過程中收集至少五十個零件來進(jìn)行；根據(jù)其基準(zhǔn)值將每一零件分為“接受或”拒絕“。方針45%”接受“，45%拒絕”，10%在邊緣；選取三位評價人以一種能防止評價人偏倚的方式三次測量所有零件；每一個評價人隨機(jī)地測量所有的樣本，并記錄結(jié)果91交叉表法測量系統(tǒng)分析一個典型的用于計數(shù)型量具研究風(fēng)險分析法的表格如下：表格樣式實(shí)際例子92交叉表法測量系統(tǒng)分析系統(tǒng)評定指南：1、Kappa系數(shù) 75%2、滿足下表測量系統(tǒng)評定匹配率（有效性）漏報比例誤報比例評價人可以接受9025處于可接受的邊緣，可能需改進(jìn)80510評價人不可接受8051093解析法測量系統(tǒng)分析94解析法測量系統(tǒng)分析95解析法測量系統(tǒng)分析96解析法測量系統(tǒng)分析97解析法測量系統(tǒng)分析98解析法測量系統(tǒng)分析99解析法測量系統(tǒng)分析100解析法測量系統(tǒng)分析101解析法測量系統(tǒng)分析102解析法測量系統(tǒng)分析103解析法測量系統(tǒng)分析104解析法測量系統(tǒng)分析105解析法測量系統(tǒng)分析1069. 復(fù)雜的和非重復(fù)的測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析107關(guān)于復(fù)雜的和非重復(fù)的測量系統(tǒng)測量系統(tǒng)分析MSA參考手冊的重點(diǎn)是針對能重復(fù)讀值的測量體統(tǒng)；但并不是所有的測量系統(tǒng)都有這種特性，如：破壞性測試、零件隨使用/試驗(yàn)而變化的系統(tǒng)等。