MSA教材測量系統(tǒng)

CDMIAMSA分析MSA教材前言測量系統(tǒng)分析(MSA)是M階段的重要內(nèi)容，也是6管理活動中的基本環(huán)節(jié)。為什么要做MSA？公司的許多過程問題是由MS波動太大造成保證收集的數(shù)據(jù)可靠，否則基線分析結果誤導改善方向MS波動太大會造成顯著因子無法分析出來而失去改善機會什么是測量？測量是指“以確定實體或系統(tǒng)的量值大小為目的一套作業(yè)”“一套作業(yè)”的含義又是什么？“一套作業(yè)”就是給具體事物賦值的過程該過程的輸入是什么？該個過程的輸入有人、機、料、法、環(huán)五個因素組成的系統(tǒng)就是測量系統(tǒng)（MS）第一節(jié)：MSA內(nèi)容概要量測系統(tǒng)分析計量型數(shù)據(jù)MSA理論基礎計數(shù)型數(shù)據(jù)MSA技術理論量測系統(tǒng)準確性精確度偏倚及線性分析連續(xù)型數(shù)據(jù)GAGER&R分析非連續(xù)型數(shù)據(jù)KAPA分析MINITAB使用一致性和有效性技術KAPPA技術第二節(jié)：連續(xù)型數(shù)據(jù)MSA理論基礎2.1測量系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容2.2量測系統(tǒng)基本要求2.3

測量系統(tǒng)能力評價準則2.1測量系統(tǒng)分析的主要內(nèi)容觀測到的波動過程的波動測量系統(tǒng)波動過程長期波動過程短期波動樣本內(nèi)波動量具的波動人員的波動偏倚線性重復性穩(wěn)定性再現(xiàn)性

分辨數(shù)分辨率測量系統(tǒng)內(nèi)容GAGER&R內(nèi)容2.2量測系統(tǒng)基本要求+準確性Accuracy精確度Precision測量系統(tǒng)基本要求=準確性的統(tǒng)計指標是偏倚(bias)。包括：穩(wěn)定性(stability)、線性(linearity)；精確性的統(tǒng)計指標波動(variation)。包括：重復性(repeatability)、再現(xiàn)性(reproducibility)。偏倚（Bias）準確性的統(tǒng)計指標是偏倚(bias)。用來表示多次測量結果的平均值與被測量質量特性基準值之差，其中基準值可用更高級的測量設備進行若干次測量取其平均值來確定。通常通過校準來確定是否存在偏倚。

如果得到一個偏倚值，務必進行假設檢驗，以確定是否確實存在偏倚。因為，所得到的偏倚值可能是由誤差造成的。若確實存在，就在以后的測量中修正相應的穩(wěn)定性

是指系統(tǒng)的計量特性隨時間保持恒定的能力。分析的工具是Xbar-R圖或Xbar-S圖。若圖中有失控點，則表示系統(tǒng)需要進行全面的測量系統(tǒng)分析。穩(wěn)定性Time2Time1

真值(參考值)觀測平均值偏倚99%置信區(qū)間值1值2線性

測量系統(tǒng)的線性是指在其量程范圍內(nèi)，偏倚是基準值的線性函數(shù)。一般來說，當基準值小時，偏倚就小；當基準值大時，偏倚就大。如果大到呈非線性關系，則系統(tǒng)的修正值就不可靠。所以要求做測量系統(tǒng)的線性分析。線性分析的方法是線性回歸分析。從最小二乘估計法可得到：

b==

a=y-bxy=ax+b相關系數(shù)：

r=

r>0.8，表示線性關系良好。否則，就需要更換量具或儀器。LxyLxxΣxiyi-(Σxi)(Σyi)/nΣxi2-(Σxi)2/nLxyLxxLyy分辨力

測量系統(tǒng)的分辨力(discrimination)是指測量系統(tǒng)識別并反應被測量最小變化的能力。若分辨力不夠高，則無法正確識別過程的真實波動，因而影響對測量結果的定量描述和分析。

一般稱測量結果的最小間距為其分辨力。此時判定準則為：在數(shù)值上不得大于過程總波動(6倍的過程標準差)的1/10；或者，不得大于容差的1/10。數(shù)據(jù)組數(shù)也是用來表達測量系統(tǒng)的分辨力的。數(shù)據(jù)組數(shù)=p/ms*100%

判定標準數(shù)據(jù)組數(shù)說明dis2測量系統(tǒng)分析和控制過程是無價值的。僅能表明過程的輸出是否合格。不能用于對過程的參數(shù)估計或計算過程能力指數(shù)。2<dis4僅能提供粗糙的參數(shù)估計值，一般來說，不能用于過程參數(shù)估計或計算過程能力指數(shù)。5<dis量測系統(tǒng)有足夠的分辨力。能用于各種參數(shù)估計，以及各種類型的控制圖。波動

精確性的統(tǒng)計指標是波動(variation)。表示在相同條件下多次重復測量結果的分散程度，常用測量結果的標準差ms或過程波動PV表示。測量波動是指置信度為99%的測量結果所占區(qū)間的長度。通常，測量的結果服從正態(tài)分布N(,2)，根據(jù)正態(tài)檢驗得到如下概率等式：p(|x-|<2.575)=0.99因此，所占區(qū)間為(-2.575，+2.575)。區(qū)間長度為5.15。

測量數(shù)據(jù)質量高，既要求偏倚小，又要求波動小。若其中一項偏大，就不能說所測數(shù)據(jù)質量高。偏倚小波動小偏倚大波動小偏倚小波動大偏倚大波動大重復性（（repeatability)重復性是是指在盡盡可能相相同的測測量條件件下，對對同一測測量對象象進行多多次重復復測量所所得結果果間的一一致性。。通常記記為EV?！氨M可能能相同的的測量條條件”下下進行測測量是指指同一操操作員、、對同一一個測量量對象的的同一部部位，放放在同一一測量儀儀器的同同一位置置、在較較短時間間內(nèi)進行行多次測測量。此此時重復復性誤差差的產(chǎn)生生就只能能是由儀儀器本身身的固有有波動引引起。因此，重重復性常常作為量量具固有有波動大大小的度度量。好的重復性不好重復性參考值平均值平均值再現(xiàn)性（（reproducility)再現(xiàn)性是是指在各各種可能能變化的的測量條條件下，，對同一一測量對對象進行行多次重重復測量量所得結結果間的的一致性性。通常常記為AV。改變測量量的條件件，可以以是更換換操作者者、改變變操作方方法、改改變測量量中的夾夾具卡具具、改變變零件放放置位置置、改變變測量位位置、改改變測量量時間等等。較為普遍遍的是更更換操作作人員，，用相同同的儀器器，對同同一測量量對象進進行測量量時產(chǎn)生生的波動動，此時叫做做人員間間再現(xiàn)性性。好的再現(xiàn)性不好的再現(xiàn)性參考值2.3測測量系系統(tǒng)能力力評價準準則評價方法法有兩種種：一將測量系系統(tǒng)的波波動GAG/R&R值與總總波動之之比來度度量，通通常記為為P/TV。P/TV=GAGR&R/TV*100%=(2o+2e)??/T*100%二將測量量系統(tǒng)統(tǒng)的波波動GAGR&R與被被測對對象的的質量量特性性的容容差之之比來來度量量。P/T=GAGR&R/(USL-LSL)*100%=5.15(22o+2e)??/(USL-LSL)*100%測量系統(tǒng)能力說明P/TV或P/T20%測量系統(tǒng)能力很好20%<P/TV或P/T30%處于臨界狀態(tài)P/TV或P/T>30%不好，需改進練習：：觀察察以下下圖示示，請請說出出是那那一類類不好好的量量測系系統(tǒng)特特性。。第三節(jié)節(jié)：非非連續(xù)續(xù)型數(shù)數(shù)據(jù)MSA兩大大技術術3.1有有效性性技術術3.2Kappa技術術3.1有有效性性技術術性質分析對象假設公式重復性單個測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，一個人i次都一致的樣本數(shù)nn/N*100%單人有效性單個測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，一個人i次都一致的樣本個數(shù)n，n個樣本中與標準一致的個數(shù)是m個m/N*100%再現(xiàn)性所有測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，k個人i次都一致樣本數(shù)pp/N*100%總體有效性所有測試者樣本量N，測試人數(shù)k，測試i次，k個人i次都一致樣本數(shù)n，n中與標準一致的個數(shù)是qq/N*100%判定標標準：：每項項指標標都應應>80％％樣本操作員A操作員B操作員C序號真實結果第一次第二次第一次第二次第一次第二次1合格合格合格合格合格合格合格2合格合格合格合格不合格合格合格3不合格不合格不合格合格合格不合格不合格4不合格不合格不合格不合格不合格不合格不合格5合格不合格合格合格合格合格合格6合格合格合格合格不合格合格合格7不合格不合格不合格不合格合格不合格不合格8不合格合格不合格不合格不合格不合格不合格9合格合格合格合格合格合格合格10合格合格合格合格合格合格合格操作者重復性個人有效性再現(xiàn)性全體有效性ABC解答：：結論：：該測測量系系統(tǒng)是是不可可靠。。例3-1：：某部門門針對對其某某種關關鍵輸輸出做做了非非連續(xù)續(xù)型數(shù)數(shù)據(jù)的的MSA。。試分分析其其測量量系統(tǒng)統(tǒng)是否否可靠靠？判定準準則：：K<0.7測測量量系統(tǒng)統(tǒng)不好好；0.7<K<0.8測測量量系統(tǒng)統(tǒng)一般般；0.9<K測測量量系統(tǒng)統(tǒng)很好好。3.2Kappa技術術Pobserved---判斷一一致性性比率率;Pchance---偶偶然達達成一一致比比率;Pobserved等于上上表對對角線線上概概率的的總和和：Pobserved=(0.500+0.350)=0.850Pchance等于每每個分分類概概率乘乘積的的總和和：Pchance=(0.600*0.55)+(0.400*0..45)=0.51KraterA=(0.85-0.51)/(1-0.51)=0.693<0.7？樣本操作員A操作員B操作員C序號真實結果第一次第二次第一次第二次第一次第二次1合格合格合格合格合格合格合格2合格合格合格合格不合格合格合格3不合格不合格不合格合格合格不合格不合格4不合格不合格不合格不合格不合格不合格不合格5合格不合格合格合格合格合格合格6合格合格合格合格不合格合格合格7不合格不合格不合格不合格合格不合格不合格8不合格合格不合格不合格不合格不合格不合格9合格合格合格合格合格合格合格10合格合格合格合格合格合格合格操作者K個人有效性再現(xiàn)性全體有效性ABC解答：：結論：：例3-2：：某部門門針對對其某某種關關鍵輸輸出做做了非非連續(xù)續(xù)型數(shù)數(shù)據(jù)的的MSA。。試分分析其其測量量系統(tǒng)統(tǒng)是否否可靠靠？第四節(jié)節(jié)：有有關MSA的MINITAB實踐踐在MSA里里，有有關統(tǒng)統(tǒng)計的的測量量系統(tǒng)統(tǒng)特性性有：：偏倚倚、穩(wěn)穩(wěn)定性性、線線性、、重復復性和和再現(xiàn)現(xiàn)性。。在本章章里重重點運運用MINITAB來分分析以以上測測量系系統(tǒng)的的特性性，從從而節(jié)節(jié)省手手工計計算的的大量量時間間。每個特特性的的分析析都包包括數(shù)數(shù)據(jù)的的收集集、數(shù)數(shù)據(jù)分分析及及判定定、圖圖形化化輔助助判定定、MINITAB的使使用步步驟。。次序123456789101112測值19.9720.0019.9919.9720.0120.0019.9819.9920.0019.9919.9820.00單樣本本T:測測試試值mu=20與與≠≠20的的檢檢驗變量N平平均均值標標準差差平平均均值標標準誤誤95%置置信區(qū)區(qū)間TPDATA1219.99000.01280.0037(19.9819,19.9981)-2.710.020結論：：P=0.02<0.05，，拒絕絕原假假設““偏倚倚為0”。。該塊塊規(guī)確確實存存在-0.01的偏偏倚。。一、偏偏倚及及線性性例4.1-1偏偏倚倚分析析某工程程師想想知道道某長長度為為20.00的的塊規(guī)規(guī)是否否有偏偏倚。。于是是對該該塊規(guī)規(guī)重復復測量量了12次次，得得到了了以下下數(shù)據(jù)據(jù)。試試用MINITAB分析析該塊塊規(guī)是是否真真的存存在偏偏倚。。解答：：x=xi/n=230.88/12=19.99偏倚=x-L=19.99-20.00=-0.01做偏倚倚為-0.01的t檢驗驗：第一步步打打開MINITAB第二步步點點中““統(tǒng)計”,出出現(xiàn)下下拉菜菜單第三步步點點中““基本統(tǒng)統(tǒng)計量量”,又又出現(xiàn)現(xiàn)下拉拉菜單單第四步步點點擊““1t單單樣樣本t”，出出現(xiàn)任任務界界面第五步步在在“樣本所所到列列”選填填“測試值值”，，在““進行假假設檢檢驗”處輸輸20第六步步點點擊擊“選項”，在在下拉拉任務務菜單單里““備選”處選選擇““不等于于”第七步步點點擊““確定”完成成分析析。MINITAB分析析偏倚倚步驟驟輸入20選填例4.1-2線線性性分析析用同一一臺千千分尺尺分別別對長長度為為10mm、20mm、、50mm以及及100mm的的塊規(guī)規(guī)各進進行了了5次次測量量，測測量的的基準準值以以及對對應的的偏倚倚數(shù)據(jù)據(jù)見表表。試試分析析該測測量系系統(tǒng)的的線性性狀況況。標準量塊10mm20mm50mm100mm112.121.250.1105.1211.522.855.3103.3312.419.352.8103.949.220.453.7106.35-8.621.552.3104.0回歸分分析:偏倚倚與與標標準值值回歸方方程為為偏倚=0.3596+0.04290標標準值值S=1.48982R-Sq=53.0%R-Sq（調調整））=50.4%方差分分析來源自自由度度SSMSFP回歸145.085845.085820.310.000誤差1839.95222.2196合計1985.0380結論：：測量量系統(tǒng)統(tǒng)線性性不好好。長長度每每增加加1mm，偏偏倚就就會增增大0.0429mm第一步步打打開MINITAB第二步步點點中““統(tǒng)計計”,出現(xiàn)現(xiàn)下拉拉菜單單第三步步點點中““回歸歸”,又出出現(xiàn)下下拉菜菜單第四步步點點擊““擬合合線圖圖”，，出現(xiàn)現(xiàn)任務務界面面MINITAB分析析線性性步驟驟—擬擬合回回歸法法第五步步在在“響響應(y)”選選填““偏倚倚”第六步步在在““預測測變量量(x)””選填填“標標準值值”第七步步點點擊““線性性”第八步步點點擊““選項項”,在““置信信水平平”輸輸入95第九步步點點擊““確認認”，，完畢畢。偏倚數(shù)據(jù)欄選擇線性點擊出現(xiàn)菜單設定95長度數(shù)據(jù)欄MINITAB分析析線性性步驟驟—量量具研研究法法第一步步打打開MINITAB第二步步點點中““統(tǒng)計計”,出現(xiàn)現(xiàn)下拉拉菜單單第三步步點點中““質量量工具具”,又出出現(xiàn)下下拉菜菜單第四步步點點擊““量具具研究究”，，出現(xiàn)現(xiàn)任務務界面面第五步步在在“部部件號號(y)””選填填“部部件””第六步步在在““參考考值(x)”選選填““標準準值””第七步步在在“測測量數(shù)數(shù)據(jù)””選選填““測量量值””第八步步點擊擊“確確認””，完完畢。。123二、連連續(xù)型型數(shù)據(jù)據(jù)GAGR&R名稱Q值MSA流程MF點焊MSQ值量測系統(tǒng)質量特性MFQ值時間2006.08.04測量人員MF第一次DATA第二次DATA第三次DATA第四次DATA第五次DATAYHJ1-6-6-8-6-62-8-8-8-8-8311121212124533445-3-3-3-3-4619181819197-4-3-5-3-28-2-4-3-3-2997888WP1-6-8-6-6-62-8-8-8-8-8312131211104222225-2-2-3-3-3617182018207-4-5-4-7-68-4-2-1-2-1986776MINITAB分析析GAGER&R步驟驟第一步步打打開MINITAB第二步步點點中““統(tǒng)計計”,出現(xiàn)現(xiàn)下拉拉菜單單第三步步點點中““質量量工具具”,又出出現(xiàn)下下拉菜單第四步步點點擊““量具具研究究”，，又出出現(xiàn)下下拉菜單第五步步點點擊““量具具研究究(交交叉)”,出現(xiàn)任任務欄欄。第六步步在在“部部件號號”選選填零零件編編號欄欄，在“操操作員員”處處選填填“操操作人人員欄欄”，，在“測測量數(shù)數(shù)據(jù)””處選選填測測量數(shù)據(jù)欄欄第七步步點點中““方差差分析析”第八步步點點擊““選項項”,出現(xiàn)現(xiàn)任務務欄第九步步點點擊““確定定”,完畢畢。GAGER&R值值=11.37<20%測量系系統(tǒng)很很好數(shù)據(jù)分分辨數(shù)數(shù)=15>5測量系系統(tǒng)分分辨力力足夠夠數(shù)據(jù)分分析圖形分分析未失控控失控，，樣本本選取取合理理樣本編號每一檢查員測2次之結果記錄樣本標準三、非非連續(xù)續(xù)型數(shù)數(shù)據(jù)有效性性和KAPA3-1DATA操作菜菜單①②③3-2MINITAB操操作檢查員員判定定結果果共6個檢查查員每人測測2次樣本標準結果:MINITABMSA屬性性數(shù)據(jù)據(jù).MTWA1,A2,B1,B2,C1,C2,D1,D2,E1,E2,F1,F2的的屬屬性一一致性性分析析研究日日期:2004/7/17報表人人:伊伊賢賢斌產(chǎn)品名名稱:3＃技技能BC其他:檢驗員員自身身評估一一致性性95%95%檢驗員員#檢檢驗驗數(shù)#相相符數(shù)數(shù)百百分分比置置信信區(qū)間間1302893.33(77.93,99.18)2302893.33(77.93,99.18)3302893.33(77.93,99.18)4302893.33(77.93,99.18)5302686.67(69.28,96.24)6302686.67(69.28,96.24)#相相符數(shù)數(shù):檢檢驗驗員在在多個個試驗驗之間間，他他/她她自身身標準準一致致。測試日日期報告者者名稱1、檢檢查員員前后后判斷斷一致致性比比率；；2、95%之一一致性性置信信區(qū)間間；≧90%1、同同檢查查員一一致性性分析析3-2DATA分分析1、每每一檢檢查員員Kappa值≦0.7：：不適合≧0.9：優(yōu)秀FleissKappa統(tǒng)統(tǒng)計量檢驗員響響應KappaKappa標標準誤ZP(與>0)1NG0.8611110.1825744.716500.0000OK0.8611110.1825744.716500.00002NG0.8611110.1825744.716500.0000OK0.8611110.1825744.716500.00003NG0.8611110.1825744.716500.0000OK0.8611110.1825744.716500.00004NG0.8611110.1825744.716500.0000OK0.8611110.1825744.716500.00005NG0.7222220.1825743.955770.0000OK0.7222220.1825743.955770.00006NG0.7222220.1825743.955770.0000OK0.7222220.1825743.955770.00002、每一檢檢查員Kappa分析1、檢查員員與標準之之一致性比比率；2、95%之一致性性置信區(qū)間間；≧90%3、檢查員員與標準一一致性分析析Fleiss'KappaStatisticsAppraiserResponseKappaSE?KappaZP(vs?>?0)100.7175700.1290995.558280.000010.7175700.1290995.558280.0000200.7064590.1290995.472210.000010.7064590.1290995.472210.0000300.8534800.1290996.611030.000010.8534800.1290996.611030.0000400.7344670.1290995.689160.000010.7344670.1290995.689160.0000500.8883700.1290996.881280.000010.8883700.1290996.88