第十章 测量系统分析MSA 六西格玛

Master Value
操作员 A 操作员 B
操作员 C
操作员A
操作员B 操作员C
Example: Accuracy Vs. Precision
假设我们有一种材料的硬度为5 Method 1 方法一得到以下读数： 3.8, 4.4, 4.2, 4.0
Method 2 方法二得到以下读数： 6.5, 4.0, 3.2, 6.3
Tolerance
Guideline要求 : <1%.
Accuracy准确性
如果测量值与标准值差 异小，表明准确性高
标准值(真值)
测量值
Precision vs. Accuracy 精确性VS.准确性
Precision 精确性： 测量系统在测量特定样本时若干个测量值之间的吻合程度或波动程度，它 包括两个方面：重复性和再现性
σ2 reproducibility
Measurement Capability Index测试能力的指标参数
如何评估测量系统好坏？ Comparing σ2measement with Tolerance:比较测量系统的变异与容差的比 率
¾ Precision-to-Tolerance Ratio (P/T)精确度与容差的比率
σ2 product
百分比
40
20
2
σ σ measurement
2
repeat
0 量具 R&R
重复
σ2 reprod
>30% 测量系统不可以接受，需要改善
分辨率NDC>5
注明：如果测量系统不好，但此工位的良品率很高，可以考虑取消此工 位的测量系统，进而降低成本。
Variable Gage R&R: Step by Step教你一步步作GR&R
Step 1: 选取10个代表长期过程偏差的样本，另外从每日使用这种量具的人员中选取操作
Gage Study Decision Rules量具分析的判断标准
Bad Acceptable Good
Red Zone Yellow Zone Green Zone
P/TV(%Contribution) > 30%
10 - 30% 0 - 10%
P/T > 30% 10 - 30% 0 - 10%
σ =σ +σ +σ 2 total
2 product
2 repeatibility
2 reproducibility
Repeatability: 重复性：由相同的人，使用相同的仪器，对相同的零件连续测量 所产生的变异。也称做测试再测试错误，用来评估短期测量系统变异。
好的重复性
Master Value
测量系统的专业名词
1. Accuracy 准确性 2. Precision: Repeatability, Reproducibility. 精确性，其中包括：重
复性，再现性
Precision vs. Accuracy
准确且精确，偏倚小，波动小 精确但不准确，偏倚大，波动小 准确但不精确，偏倚小，Байду номын сангаас动大 不准确不精确，偏倚大，波动大
Measurement Capability Index测量系统能力指标
Number of Distinct Categories (NDC)分辨率指数
DR=1.41*σσPart ms
部件的标准偏差与测量系统标准偏差的比值反映了测量系统可区分 的类别数
如果分辨率小于4，说明测量系统不应该用数值类型的测量系统分析方法分析 ，如果分辨率等于2，说明测量系统只能作pass/fail的属性数据分析。因此分辨 率至少要大于等于5，一般分辨率大于10算好。 NDC越高，精确度越高
Variable Gage R&R: Session Window Output
%Contribution
=
σ2 MS
σ2 Total
×100%
σ2 MS
×
σ2 Total
%StudyVar = σ MS ×100% σ Total
P / T = 6 *σ MS Tolerance
Distinct Catgories
数据保存在： Variable GR&R example.MTW
Variable Gage R&R: Step by Step 教你一步步作GR&R
部件号输入”part ID” 操作员输入”Operator” 测量数据输入“Measure data”
规格上限-规格下限 = 1.5 (USL – LSL)
μ = μ + μ total
product
measurement system
Observed value = master value + measurement offset
True values
Measured values
measurement offset
准确性
μ = μ + μ total
样本均值
Variable Gage R&R: Graphical Output/图标显示
Measure 的量具 R&R (Xbar/R)
量具名称: 研究日期:
报表人: 公差: 其他:
变异分量
100
.产品之间的变异大于测量系统 80 的变异，大概10%的差异来自于
测量系统
60
% 贡献 % 研究变异 % 公差
1.00
0.75
0.50
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
PartID
Measure € Operator
1.00
0.75
0.50
1
2
3
Operator
1.00 0.75 0.50
Operator 乘 PartID 交互作用
Operator 1 2 3
平均
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 PartID
Measurement Capability Index 测量系统能力指标
% Tolerance or P/T
P / T = 6 *σ MS
Tolerance
Tolerance = USL – LSL 容差=规定上限-规定下限
.判断的标准 Best case好: < 10% Acceptable可以接受: < 30%
σ = σ +σ 2
2
2
total
product measurement system
Observed variability = product variability + measurement variability
True values
Measured values
Precision 精确性
Comparing s2measement with Process Variation (P/TV):测量系统的变异 与总变异的比率
¾ % contribution (%R&R) 重复性&再现性变异占系统总变异的百分比
Discrimination Index (Number of Distinct Categories)分辨率指数
Accurate准确 Precise精确
close to the accurate/master value 接近标准值
little variation in the measurements 测量过程中变异小
准确性
Accuracy 准确性： 测量值的均值与真值之差。测量值与真值之间有较小的偏差，利用多次测量 取平均值与已知标准值相比较来测定准确度，通常用偏倚来表示。
测量系统分析 (MSA)
Measurement System Analysis
第四事业部 冯春园编写
培训目的
解释流程是怎样测量的 识别和量化变异的来源 量化测量系统的变异对流程变异的影响 发现测量系统和整个过程变异的改善机会 用Minitab数据统计包完成测量系统分析
Types of Measurement System Analysis
员 Step 2: 确定三个操作人员（随机抽取，不要选最好的和最坏的），确保操作人员是经过
培训和认证 Step 3: 确保量具是校准过的 Step 4:
建立研究R&R的Minitab数据表。建立三个操作员对10个零件分别测量两 次的数据表
Variable Gage R&R: Step by Step 教你一步步作GR&R
重复
再现性
部件间
R 控制图（按 Operator）
1
2
3
0.10
0.05
0.00
1 1.00
Xbar 控制图（按 Operator）
2
3
0.75
UCL=0.1252
_ R=0.0383 LCL=0
__U C L = 0 . 8 7 9 6 X =0.8075 LCL=0.7354
0.50
Measure € PartID
=
1.41⎜⎜⎝⎛
σ Parts σGage
⎟⎟⎠⎞
Variable Gage R&R: Graphical Output
Measure 的量具 R&R (方差分析)
量具名称: 研究日期:
报表人: 公差: 其他:
部件有很大的差异
百分比
样本极差
变异分量
100
50
% 贡献 % 研究变异 % 公差
0 量具 R&R
product
measurement system
Accuracy: 正确性：观测到的测量平均值与标准值之间的差别。标 准值是可以接受的，可追溯的标准。
Master Value (Reference Standard)
Average Value
一般标准值是测量50次的平均值， 正确性的计算方法：
Average Value - Master Value (x100%)
测量为判断提供一个基础
¾ Process information 过程信息 ¾ Quality assurance 品质保证 ¾ Process control 过程控制
测量是一种科学语言，它帮助我们了解尺寸，数量，位置，条件，时间等 特性变化
Variable Gage R&R 变量形数据量具R&R
包含了重复性和再现性
Measurement Capability Index 测量系统能力指标 % Contribution (%P/TV)
%Contribution
=
σ2 MS
σ2 Total
×100%
测量系统的变异占系统总变异的百分比 Best case好: < 10% Acceptable可以接受: < 30% 包含了重复性和再现性
Step 5: • .让操作人员随机测量所有样本. 为减少操作员的人为偏差，在不知道所测样本的零
件编号下无标示抽样 Step 6: • 操作员全部测量一遍后，进行第二次重复测量，至少重复两次 Step 7: • 在Minitab里输入数据和容差
– 统计>质量工具>量具研究>量具GR&R研究（交叉） – USL – LSL = 1.5假设制程容差是1.5
σ =σ +σ +σ 2 total
2
product
2
repeatability
2
reproducibility
精确性
重复性
σ2 measurement
测量系统中的总变异：
在现性
产品的变异 重复性的变异 再现性的变异
研究重复性和再现性的目的是预估各种变异，用他们来评估测量系统的精确性
Precision: Repeatability/ 精确性：重复性
那种方法更准确 那种方法更精确 你更愿意用那种方法？为什么？
Precision – Overview Gage R&R / 精确性-Gage R&R总述
测量工具的重复性&再现性研究是用来确定测量系统的变异 在总体观测变异中的比重
σ2 product
σ2 total
σ2 measurement
σ2 repeatability
不好的重复性
Precision: Reproducibility/精确性：再现性
σ =σ +σ +σ 2 total
2 product
2 repeatibility
2 reproducibility
Reproducibility: 再现性：在相同仪器下，不同人测量出的相同部件的测量平均 值的差异。
NDC must no less than 5,分辨率要不小于5，一般大于10算好
<10% 测量系统可以接受
10%-30%测量系统可否接受要根据测试设备的改造成本，维修成本决 定，这段范围不是可以讨价还价的范围，只有当测试设备价值上百万的 时候，我们才考虑调整测试设备所需的花费，进而适当的放宽条件，通 过重复测量的方式减少测试误差。
测量系统有两种类型：
Variables 变量数据 数据可以用连续的刻度描述 可以通过测量工具获得（比如：格尺，卡钳，千分尺，温度计等等工具测 量）
Attributes属性数据 数据不能用连续的刻度充分的描述 例如：通过/不通过，有缺欠/没有缺欠
What is a Measurement?什么是测量