测量系统分析MSA概述.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,Pg,*,Pg,1,C,D,M,I,A,MSA分析,MSA教材,测量系统分析MSA概述,第1页,序言,测量系统分析(MSA)是M阶段主要内容，也是6,管理活动中基本步骤。,为何要做MSA？,企业许多过程问题是由MS波动太大造成,确保搜集数据可靠，不然基线分析结果误导改进方向,MS波动太大会造成显著因子无法分析出来而失去改进机会,什么是测量？,测量,是指“以确定实体或系统量值大小为目标,一套作业”,“一套作业”含义又是什么？,“一套作业”,就是给详细事物赋值,过程,该过程输入是什么？,该个过程输入有些人、机、料、法、环,五个原因组成系统就是,测量系统（MS）,测量系统分析MSA概述,第2页,第一节：MSA内容概要,量测系统分析,计量型数据MSA理论基础,计数型数据MSA技术理论,量测系统,准确性,准确度,偏倚及线性分析,连续型数据GAGE R&R分析,非连续型数据KAPA分析,MINITAB使用,一致性和有效性技术,KAPPA技术,测量系统分析MSA概述,第3页,第二节：连续型数据MSA理论基础,2.1,测量系统分析主要内容,2.2,量测系统基本要求,2.3,测量系统能力评价准则,测量系统分析MSA概述,第4页,2.1,测量系统分析主要内容,观察到波动,过程波动,测量系统波动,过程长久波动,过程短期波动,样本内波动,量具波动,人员波动,偏倚,线性,重复性,稳定性,再现性,分辨数,分辨率,测量系统内容,GAGE R&R,内容,测量系统分析MSA概述,第5页,2.2,量测系统基本要求,+,准确性,Accuracy,准确度,Precision,测量系统基本要求,=,准确性统计指标是偏倚(bias)。,包含：稳定性(,stability,)、线性(,linearity,)；,准确性统计指标波动(variation)。,包含：重复性(repeatability)、再现性(reproducibility)。,测量系统分析MSA概述,第6页,偏倚（Bias）,准确性统计指标是偏倚(bias)。,用来表示屡次测量结果平均值与被测量质量特征基准值之差，其中基准值可用更高级测量设备进行若干次测量取其平均值来确定,。,通常经过校准来确定是否存在偏倚。,假如得到一个偏倚值，务必进行假设检验，,以确定是否确实存在偏倚。,因为，所得到偏,倚值可能是由误差造成。若确实存在，就在,以后测量中修正对应,稳定性,是指系统计量特征随时间保持恒定能力,。,分析工具是Xbar-R图或Xbar-S图。若图中有失控点，则表示系统需要进行全方面测量系统分析。,稳定性,Time 2,Time 1,真值,(,参考值,),观察平均值,偏倚,99%置信区间,测量系统分析MSA概述,第7页,值1,值2,线性,测量系统线性是指在其量程范围内，偏倚是基准值线性函数。,普通来说，当基准值小时，偏倚就小；当基准值大时，偏倚就大。假如大到呈非线性关系，则系统修正值就不可靠。所以要求做测量系统线性分析。,线性分析方法是线性回归分析。从最小二乘预计法可得到：,b=,a=,y,-b,x,y=ax+b,相关系数：,r=,r0.8，表示线性关系良好。不然，就需要更换量具或仪器。,Lxy,Lxx,x,i,y,i,-(x,i,)(y,i,)/n,x,i,-(x,i,),/n,Lxy,LxxLyy,测量系统分析MSA概述,第8页,分辨力,测量系统分辨力(discrimination)是指测量系统识别并反应被测量最小改变能力,。,若分辨力不够高，则无法正确识别过程真实波动，因而影响对测量结果定量描述和分析。,普通称测量结果最小间距为其分辨力。此时判定准则为：在数值上不得大于过程总波动(6倍过程标准差)1/10；或者，不得大于容差1/10。,数据组数也是用来表示测量系统分辨力。,数据组数=,p/,ms,*100%,判定标准,数据组数,说明,dis,2,测量系统分析和控制过程是无价值。仅能表明过程输出是否合格。不能用于对过程参数预计或计算过程能力指数。,2dis,4,仅能提供粗糙参数预计值普通来说，不能用于过程参数预计或计算过程能力指数。,5 dis,量测系统有足够分辨力。能用于各种参数预计，以及各种类型控制图。,测量系统分析MSA概述,第9页,波动,准确性统计指标是波动(variation)。表示在相同条件下屡次重复测量结果分散程度,，惯用测量结果标准差,ms,或过程波动PV表示。测量波动是指置信度为99%测量结果所占区间长度。,通常，测量结果服从正态分布N(,)，依据正态检验得到以下概率等式：,p(,|x-,|2.575,)=0.99,所以，所占区间为(-2.575，+2.575)。区间长度为5.15。,测量数据质量高，既要求偏倚小，又要求波动小。若其中一项偏大，就不能说所测数据质量高。,偏倚小波动小,偏倚大波动小,偏倚小波动大,偏倚大波动大,测量系统分析MSA概述,第10页,重复性（repeatability),重复性是指在尽可能相同测量条件下，对同一测量对象进行屡次重复测量所得结果间一致性。通常记为EV。,“尽可能相同测量条件”下进行测量是指同一操作员、对同一个测量对象同一部位，放在同一测量仪器同一位置、在较短时间内进行屡次测量。此时重复性误差产生就只能是由仪器本身固有波动引发。,所以，重复性常作为量具固有波动大小度量。,好,重复性,不好 重复性,参考值,平均值,平均值,测量系统分析MSA概述,第11页,再现性（reproducility),再现性是指在各种可能改变测量条件下，对同一测量对象进行屡次重复测量所得结果间一致性。通常记为AV。,改变测量条件，能够是更换操作者、改变操作方法、改变测量中夹具卡具、改变零件放置位置、改变测量位置、改变测量时间等。,较为普遍是更换操作人员，用相同仪器，对同一测量对象进行测量时产生波动，,此时叫做人员间再现性,。,好,再现性,不好,再现性,参考值,测量系统分析MSA概述,第12页,2.3 测量系统能力评价准则,评价方法有两种：,一,将测量系统波动GAG/R&R值与总波动之比来度量，通常记为P/TV,。,P/TV=GAG R&R/TV*100%=(,o+,e,)/,T,*100%,二,将测量系统波动GAG R&R与被测对象质量特征容差之比来度量,。,P/T=GAG R&R/(USL-LSL)*100%=5.15(,o+,e,)/(USL-LSL)*100%,测量系统能力,说明,P/TV或P/T20%,测量系统能力很好,20%30%,不好，需改进,测量系统分析MSA概述,第13页,练习：观察以下列图示，请说出是那一类不好量测系统特征。,测量系统分析MSA概述,第14页,第三节：非连续型数据MSA两大技术,3.1 有效性技术,3.2 Kappa技术,测量系统分析MSA概述,第15页,3.1 有效性技术,性质,分析对象,假设,公式,重复性,单个测试者,样本量N，测试人数k，测试i次，一个人i次都一致样本数n,n/N*100%,单人有效性,单个测试者,样本量N，测试人数k，测试i次，一个人i次都一致样本个数n，n个样本中与标准一致个数是m个,m/N*100%,再现性,全部测试者,样本量N，测试人数k，测试i次，k个人i次都一致样本数p,p/N*100%,总体有效性,全部测试者,样本量N，测试人数k，测试i次，k个人i次都一致样本数n，n中与标准一致个数是q,q/N*100%,判定标准：每项指标都应80,测量系统分析MSA概述,第16页,样本,操作员A,操作员B,操作员C,序号,真实结果,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,重复性,个人有效性,再现性,全体有效性,A,B,C,解答：,结论：该测量系统是不可靠。,例3-1：,某部门针对其某种关键输出做了非连续型数据MSA。试分析其测量系统是否可靠？,测量系统分析MSA概述,第17页,判定准则：,K0.7 测量系统不好；,0.7K0.8 测量系统普通；,0.9K 测量系统很好。,3.2 Kappa技术,P observed,-,判断一致性比率;P chance -偶然达成一致比率;,测量系统分析MSA概述,第18页,P observed,等于上表对角线上概率总和：,P,observed,=(0.500+0.350)=0.850,P chance,等于每个分类概率乘积总和：,P,chance,=(0.600*0.55)+(0.400*0.45)=0.51,K,rater A,=(0.85-0.51)/(10.51)=0.693 0.7,？,测量系统分析MSA概述,第19页,样本,操作员A,操作员B,操作员C,序号,真实结果,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,个人有效性,再现性,全体有效性,A,B,C,解答：,结论：,例3-2：,某部门针对其某种关键输出做了非连续型数据MSA。试分析其测量系统是否可靠？,测量系统分析MSA概述,第20页,第四节：相关MSAMINITAB实践,在MSA里，相关统计测量系统特征有：偏倚、稳定性、线性、重复性和再现性。,在本章里重点利用MINITAB来分析以上测量系统特征，从而节约手工计算大量时间。,每个特征分析都包含数据搜集、数据分析及判定、图形化辅助判定、MINITAB使用步骤。,测量系统分析MSA概述,第21页,次序1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,测值,19.97,20.00,19.99,19.97,20.01,20.00,19.98,19.99,20.00,19.99,19.98,20.00,单样本 T:测试值,mu=20 与 20 检验,变量 N 平均值 标准差 平均值标准误 95%置信区间 T P,DATA 12 19.9900 0.0128 0.0037 (19.9819,19.9981)-2.71 0.020,结论：P=0.020.05，拒绝原假设“偏倚为0”。该块规确实存在-0.01偏倚。,一、偏倚及线性,例4.1-1 偏倚分析,某工程师想知道某长度为20.00块规是否有偏倚。于是对该块规重复测量了12次，得到了以下数据。试用MINITAB分析该块规是否真存在偏倚。,解答：,x=,xi/n=230.88/12=19.99,偏倚=x-L=19.99-20.00=-0.01,做偏倚为-0.01t检验：,测量系统分析MSA概述,第22页,第一步 打开MINITAB,第二步 点中“,统计,”,出现下拉菜单,第三步 点中“,基本统计量,”,又出现下拉菜单,第四步 点击“,1t 单样本t,”，出现任务界面,第五步 在“,样本所到列,”选填“,测试值,”，在“,进行假设检验,”处输20,第六步 点击“,选项,”，在下拉任务菜单里“,备选,”处选择“,不等于,”,第七步 点击“,确定,”完成份析。,MINITAB分析偏倚步骤,输入20,选填,测量系统分析MSA概述,第23页,例4.1-2 线性分析,用同一台千分尺分别对长度为10mm、20mm、50mm以及100mm块规各进行了5次测量，测量基准值以及对应偏倚数据见表。试分析该测量系统线性情况。,标准量块,10mm,20mm,50mm,100mm,1,12.1,21.2,50.1,105.1,2,11.5,22.8,55.3,103.3,3,12.4,19.3,52.8,103.9,4,9.2,20.4,53.7,106.3,5,-8.6,21.5,52.3,104.0,回归分析:偏倚 与 标准值,回归方程为,偏倚=0.3596+0.04290 标准值,S=1.48982 R-Sq=53.0%R-Sq（调整）=50.4%,方差分析,起源 自由度 SS MS F P,回归 1 45.0858 45.0858 20.31,0.000,误差 18 39.9522 2.2196,累计 19 85.0380,结论：测量系统线性不好。长度每增加,1mm，偏倚就会增大0.0429mm,测量系统分析MSA概述,第24页,第一步 打开MINITAB,第二步 点中“统计”,出现下拉菜单,第三步 点中“回归”,又出现下拉菜单,第四步 点击“拟合线图”，出现任务界面,MINITAB分析线性步骤拟合回归法,第五步 在“响应(y)”选填“偏倚”,第六步 在“预测变量(x)”选填“标准值”,第七步 点击“线性”,第八步 点击“选项”,在“置信水平”输入95,第九步 点击“确认”，完成。,偏倚数据栏,选择线性,点击 出现菜单,设定95,长度数据栏,测量系统分析MSA概述,第25页,MINITAB分析线性步骤量具研究法,第一步 打开MINITAB,第二步 点中“统计”,出现下拉菜单,第三步 点中“质量工具”,又出现下拉菜单,第四步 点击“量具研究”，出现任务界面,第五步 在“部件号(y)”选填“部件”,第六步 在“参考值(x)”选填“标准值”,第七步 在“测量数据”选填“测量值”,第八步点击“确认”，完成。,1,2,3,测量系统分析MSA概述,第26页,二、连续型数据 GAG R&R,名称,Q值MSA,流程,MF点焊,MS,Q值量测系统,质量特征,MFQ值,时间,.08.04,测量人员,MF,第一次DATA,第二次DATA,第三次DATA,第四次DATA,第五次DATA,YHJ,1,-6,-6,-8,-6,-6,2,-8,-8,-8,-8,-8,3,11,12,12,12,12,4,5,3,3,4,4,5,-3,-3,-3,-3,-4,6,19,18,18,19,19,7,-4,-3,-5,-3,-2,8,-2,-4,-3,-3,-2,9,9,7,8,8,8,WP,1,-6,-8,-6,-6,-6,2,-8,-8,-8,-8,-8,3,12,13,12,11,10,4,2,2,2,2,2,5,-2,-2,-3,-3,-3,6,17,18,20,18,20,7,-4,-5,-4,-7,-6,8,-4,-2,-1,-2,-1,9,8,6,7,7,6,测量系统分析MSA概述,第27页,MINITAB分析GAGE R&R步骤,第一步 打开MINITAB,第二步 点中“统计”,出现下拉菜单,第三步 点中“质量工具”,又出现下拉,菜单,第四步 点击“量具研究”，又出现下拉,菜单,第五步 点击“量具研究(交叉)”,出现任务栏。,第六步 在“部件号”选填零件编号栏，,在“操作员”处选填“操作人员栏”，,在“测量数据处选填测量,数据栏,第七步 点中“方差分析”,第八步 点击“选项”,出现任务栏,第九步 点击“确定”,完成。,测量系统分析MSA概述,第28页,GAGE R&R值=11.375,测量系统分辨力足够,数据分析,测量系统分析MSA概述,第29页,图形分析,未失控,失控，样本选取合理,测量系统分析MSA概述,第30页,样本编号,每一检验员测2次之结果统计,样本标准,三、非连续型数据,有效性,和,KAPA,3-1 DATA,测量系统分析MSA概述,第31页,操作菜单,3-2 MINITAB 操作,测量系统分析MSA概述,第32页,检验员判定结果,共,6,个检验员,每人测,2,次,样本,标准,测量系统分析MSA概述,第33页,结果:MINITAB MSA属性数据.MTW,A1,A2,B1,B2,C1,C2,D1,D2,E1,E2,F1,F2 属性一致性分析,研究日期:/7/17,报表人:伊贤斌,产品名称:3技能BC,其它:,检验员本身,评定一致性,95%95%,检验员#检验数#相符数 百分比 置信区间,1 30 28 93.33 (77.93,99.18),2 30 28 93.33 (77.93,99.18),3 30 28 93.33 (77.93,99.18),4 30 28 93.33 (77.93,99.18),5 30 26 86.67 (69.28,96.24),6 30 26 86.67 (69.28,96.24),#相符数:检验员在多个试验之间，他/她本身标准一致。,测试日期,汇报者,名称,1、检验员前后判断一致性比率；,2、95%之一致性置信区间；,90%,1、同检验员一致性分析,3-2 DATA分析,测量系统分析MSA概述,第34页,1、每一检验员,Kappa值,0.7：不适合,0.9：优异,Fleiss Kappa 统计量,检验员 响应 Kappa Kappa 标准误 Z P(与 0),1 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,2 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,3 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,4 NG 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,OK 0.861111 0.182574 4.71650 0.0000,5 NG 0.722222 0.182574 3.95577 0.0000,OK 0.722222 0.182574 3.95577 0.0000,6 NG 0.722222 0182574 3.95577 0.0000,OK 0.722222 0.182574 3.95577 0.0000,2、每一检验员,Kappa,分析,测量系统分析MSA概述,第35页,1、检验员与标准之一致性比率；,2、95%之一致性置信区间；,90%,3、检验员与标准一致性分析,测量系统分析MSA概述,第36页,Fleiss Kappa Statistics,Appraiser Response Kappa SE?Kappa Z P(vs?0),1 0 0.717570 0.129099 5.55828 0.0000,1 0.717570 0.129099 5.55828 0.0000,2 0 0.706459 0.129099 5.47221 0.0000,1 0.706459 0.129099 5.47221 0.0000,3 0 0.853480 0.129099 6.61103 0.0000,1 0.853480 0.129099 6.61103 0.0000,4 0 0.734467 0.129099 5.68916 0.0000,1 0.734467 0.129099 5.68916 0.0000,5 0 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000,1 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000,6 0 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000,1 0.888370 0.129099 6.88128 0.0000,7 0 0.850000 0.129099 6.58407 0.0000,1 0.850000 0.129099 6.58407 0.0000,8 0 0.891600 0.129099 6.90630 0.0000,1 0.891600 0.129099 6.90630 0.0000,9 0 0.850000 0.129099 6.58407 0.0000,1 0.850000 0.129099 6.58407 0.0000,1、每一检验员与标准之,Kappa值,0.7：不适合,0.9：优异,4、检验员与标准,Kappa,分析,测量系统分析MSA概述,第37页,1、全体检验员之间一致性,5、全体检验员之间一致性,检验员之间,评定一致性,#检#相,验数 符数 百分比 95%置信区间,30 25 83.33 (65.28,94.36),#相符数:全部检验员评定一致。,Fleiss Kappa 统计量,响应 Kappa Kappa 标准误 Z P(与 0),NG 0.856902 0.0224733 38.1297 0.0000,OK 0.856902 0.0224733 38.1297 0.0000,测量系统分析MSA概述,第38页,1、全体检验员与标准一致性,全部检验员与标准,评定一致性,#检#相,验数 符数 百分比 95%置信区间,30 25 83.33 (65.28,94.36),#相符数:全部检验员评定与已知标准一致。,Fleiss Kappa 统计量,响应 Kappa Kappa 标准误 Z P(与 0),NG 0.885307 0.0527046 16.7975 0.0000,OK 0.885307 0.0527046 16.7975 0.0000,6、全体检验员与标准一致性,测量系统分析MSA概述,第39页,7、图型判读（置信区间）,测量系统分析MSA概述,第40页,MSA课堂练习,TV生产使用铝丝长度为21,2mm，现用直尺量测工具。为评定本量测系统是否合格，现选取标准样品，请三位作业同仁进行实际测试分析。,测量系统分析MSA概述,第41页,