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1、9/2/2020,ATL Confidential Information,测量系统分析MSA- Measurement System Analysis,Prepare by Liu XM,9/2/2020,ATL Confidential Information,Outline,1. 测量是一个过程 2. 测量过程的变异 3. 测量系统的特性 4. GRR 分析 5. 测量系统变异性的影响 Exercise,测量是一个过程,测量是一个过程,得到的所有数据都是测量值，真实值只有上帝知道 测量数据的变异有一部分是测试造成的,测量过程的变异-举例,研究两个工序的能力： 根据上述数据：两个工序生产的
2、产品是相似的（相同的分布） 进一步研究？,测量过程的变异-举例,问题： 1.这两条拉相同吗？ 2.哪个测量系统对于发现工序变异有帮助？ 3.对于这两条拉，下一步改善措施是什么？,9/2/2020,ATL Confidential Information,识别过程以及测量系统的变异，首先要定义和区分变异的来源,变异的来源,测量系统特性,测量系统特性分类-准确度和精确度,准确度,精确度,total,product,measurement,均值,方差,测量系统的统计特性,准确度 Bias偏倚 Linearity线性 Stability稳定性 精确度 Repeatability重复性 Reproduc
3、ibility再现性,9/2/2020,ATL Confidential Information,准确度(Accuracy),Bias,Stability,Linearity,稳定性和线性都是偏倚的形式 稳定性是时间维度上的偏倚 线性是量程维度上的偏倚,9/2/2020,ATL Confidential Information,测量系统的总变差 对于重复测量设备总变差的测量 精确度等于重复性和再现性的累加,精确度 (Precision),9/2/2020,ATL Confidential Information,测量系统的5个特性： 宽度偏差：重复性；再现性；Gage R&R 重复性：由同一评
4、价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值的变差。它属于系统内变差，通常视为设备变差（E.V.- Equipment Variation）。,Repeatability,精确度：重复性 (Repeatability),9/2/2020,ATL Confidential Information,重复性 反应测量装置的固有变异 对同样的变量在相似条件下重复测量时的变异 同样的部件 同一检验员 同样的设置 相同的环境条件 短期 根据重复测量的平均标准偏差评估,精确度：重复性 (Repeatability),9/2/2020,ATL Confidential Informati
5、on,再现性: 由不同测量人员用同样仪器对同一零件的同一特性所得重复测量得平均值的变异称为测量系统的再现性，简称再现性,精确度：再现性 (Reproducibility),9/2/2020,ATL Confidential Information,再现性: 反映了不同条件下同一测量时的变异 不同检验员 不同的设置 不同的测试单位 不同的环境条件 长期的测量变异 根据不同测量条件下的平均标准偏差评估,精确度：再现性 (Reproducibility),9/2/2020,ATL Confidential Information,测量系统变差: s2meas = s2repeat + s2repro
6、d 主要根据 Gage R&R的分析结果 确定测量系统是“好”是“坏”，能否满足应用的要求，需要对测量系统的变异与产品的spec与过程的变异相比较 Comparing smeas with Tolerance: -Precision-to-Tolerance Ratio (P/T) Comparing smeas with Process Variation (P/TV): -% Repeatability and Reproducibility (%R&R) -Discrimination Index,计量型测量系统分析方法,9/2/2020,ATL Confidential Informa
7、tion,Precision to Tolerance Ratio 说明容差的多少百分比的总散布是由测量误差所导致 Best case: 10% Acceptable: 10%30% 包括重复性和再现性 5.15标准偏差占测量系统散布的99 6标准偏差占测量系统散布的99.73 5.15是产业标准，Minitab14版转换为6,Usually expressed as percent,Tolerance = USL - LSL,P/T Ratio,9/2/2020,ATL Confidential Information,P/TV 零件选择时，散布较小或较大的情况下，由于分散的相对比较缘故，会
8、造成测量系统能力的错误性的判定 P/TV: Best case: 10% Acceptable: 10%30%,Usually expressed as percent,P/TV,9/2/2020,ATL Confidential Information,P/T 和 P/TV (%R&R)的应用,P/T ratio 通常用来评估测量系统的精确性 评估测量系统能否较好在产品规格范围内的表现较好的特性 适当的 P/T ratio也依靠工序实际的工序能力。如果Cpk不足够， P/T ratio可能给出错误的判断数值 P/TV (%R&R) 是对6 Sigma 分析最好的测量评估值 评估测量系统能否较
9、好在产品规格范围内的表现较好的特性 %R&R 是在工序改善研究重最好的评估方式之一,9/2/2020,ATL Confidential Information,分析方法：,目前AIAG MSA参考手册上对于分析计量型测量系统有3种方法，对于计数型测量系统有2种方法。,Range Method,Average - Range Method,ANOVA,Hypothesis Test Analyses,Followings are some practical examples to illustrate how to perform four methods respectively.,Vari
10、able Gage,Attribute Gage,测量系统分析- GR&R,9/2/2020,ATL Confidential Information,操作GR&R的步骤如下： 确认测量系统是否被校准 选取能够反应或期望的能够体现过程变异范围的样本 在所选样本上做上隐藏的标记，如110。作用在于你知道哪个样本，同时参与测量的人员不会有意的记录下上次测量的结果。 选择2-3个测量者（A, B, C），测量过程应尽量模拟正常生产时的测量过程，且测量者的选择应选择实际参与测量的人员。,计量型测量系统分析,常用的 Gage R&R 研究方式:,均值极差法,方差分析法（ANOVA）,9/2/2020,A
11、TL Confidential Information,5. 操作者互不干扰地随机对10个零件测量3次，并记录，测量时应保证操作者不知其它测量结果。 Note: 不要让测量者看到彼此的测量结果，这么做与隐藏样本标记的目的是一样的。 6. 重复三个测量者的测量过程，但要更换样本的测量顺序。 这样易于降低测量的偏倚。,计量型测量系统分析,10 Parts,3 Appraisers,3 Trials,9/2/2020,ATL Confidential Information,MSA 取样指导,通常选择10个样本，2-4个操作员，2-3次试验 根据试验的目的选择设备（1个或多个） 选择足够的样本通常满
12、足 number of samples x number of operators/gages 15 样本的选择: Option 1: 如果过程的变异已知，样本的选择应代表过程或产品的正常分布 Option 2: 如果过程的变异未知，样本的选择应均匀的涵盖规格的宽度,9/2/2020,ATL Confidential Information,Step 1: 选取10个样本。另外确定操作者，操作者要从日常使用此设备的员工中选取 Step 2: 对设备进行校验或确认设备在上次的计量周期内,Step 3: 建立Minitab R&R研究的数据收集表 Column headings: Column 1
13、: Part ID (1-10) Column 2: Operator (1-3) Column 3: Trial (1-2) Column 4: Measurement(s),Example - Gage R&R using Minitab,9/2/2020,ATL Confidential Information,Step 4: 要求第一个操作员按照随机的顺序测量所有样本一次。Blind sampling：指操作员不知道每个样本被定义的序号，这样可以减小人员的偏差 Step 5: 其余操作员以同样的方式随机测量同样的样本，为试验次数1 Step 6: 按照要求的试验次数重复steps 4
14、& 5。如果整个试验能够在一段时间内（几天）完成是最好的。 Step 7: 在Minitab中录入数据及规格 Stat Quality Tools Gage R&R Study Step 8: 分析数据结果,Example - Gage R&R using Minitab,9/2/2020,ATL Confidential Information,Step 7: 在Minitab中录入数据及规格 Stat Quality Tools Gage R&R Study,Example - Gage R&R using Minitab,9/2/2020,ATL Confidential Informa
15、tion,total,meas,total,meas,TV,P,s,s,s,s,=,=,2,2,/,LSL,USL,LSL,USL,T,P,MS,MS,-,=,-,=,s,s,*,15,.,5,*,15,.,5,/,2,Note: P/TV的分母可根据样本的研究或历史数据评估,Example - Gage R&R using Minitab,9/2/2020,ATL Confidential Information,Gage R&R Study - ANOVA Method ANOVA Table With Operator*Part Interaction Source DF SS MS F
16、 P Parts 9 2.05871 0.228745 39.7178 0.00000 Operators 2 0.04800 0.024000 4.1672 0.03256 Oper*Part 18 0.10367 0.005759 4.4588 0.00016 Repeatability 30 0.03875 0.001292 Total 59 2.24912 Gage R&R Source VarComp StdDev 5.15*Sigma Total Gage R&R 0.004437 0.066615 0.34306 Repeatability 0.001292 0.035940 0.18509 Reproducibility 0.003146 0.056088 0.28885 Operator 0.000912 0.0
