测量系统分析

一、第二阶段（M 测量阶段）总结定义阶段已经产生了一个项目章程和项目团队，并对需要改进的过程进行了概述，列出了顾客关心的关键质量特性CTQs 。

在测量阶段，需要从数据的角度来理解流程的现状，从而寻找问题的源头或位置，即寻找聚焦的问题。

测量阶段的知识将有助于您缩小范围进入分析阶段寻找影响CTQ 的潜在根本原因。

测量阶段一项重要部分就是要建立项目过程能力水平的基线。

M 阶段已经完成，A 阶段工作正在有条理的进行着，针对M 阶段项目所遇到的相关分析工具以及技术性问题，我做了如下的总结讨论。

的内容。

量具的重复性和再现性研究(Gage R&R)，实际上就是执行一系列的实验，来研究测量系统的重复性和再现性相对于被测对象而言是否足够。

实验包括：（1）多个操作者、多个样品、多次测量实验；（2）数据必须均衡，每个操作者须测量每个样品相同次数；（3）例：3个操作者分别测量7个样品，每个测量2次；（4）样品就能代表过程中的变化范围；（5）操作者应随机盲目地进行测试，最好不要知道自己是在做实验，不能带有“偏见性”；同时在记录结果时，操作者不应知道在测量哪个样品。

（1） MSA 测量系统的分类：（1）1人多机的MSA ——自动监测，人的干预较少；（2）多人1机的MSA ——手动监测，人工干预较多；（3）多人多机的MSA ——自动、手动同时监测，人工干预较多；（4）人机混合的MSA ——难度最大，属于连贯性监测；（5）PT 与PTV 的区别——在进行MSA 时，PTV 很容易就满足条件，而PT 则不容易被满足。

（2）例1：测量某工件的长度分别为200mm、220mm、240mm、260mm，长度的规格值在±2mm之间，对所测量的数据进行PT及PTV的分析。

①PTV1：长度测量仪器可以分开，指200mm、220mm、240mm、260mm能够被测量仪器识别的参数；②PT1：200mm±2mm、220mm±2mm、240mm±2mm、260mm±2mm，指能够分辨出具体长度的仪器识别参数（3）例2：假设工件的跨度从20mm改变为40mm，则PT及PTV将如何改变，测量仪器的精确度不变①PTV2：200mm、240mm、280mm、320mm，用同样精密的仪器测量，PTV2比PTV1更容易合格；②PT2：200mm±2mm、240mm±2mm、280mm±2mm、320mm ±2mm，采用同样精密度的仪器，PT2比PT1更容易合格总体而言，观测到的过程偏差（σTotal）往往由过程的真正偏差（σpart-to-part）和测量系统的重复性和再现性（σR&R）两部分组成，测量系统研究就是要评估：测量系统的重复性和再现性偏差相对于观测到的过程偏差而言是否足够小。

测量系统指标判断准则（1）（2）（3）测量系统往往存在一下问题：（1）偏差或准确性差——测量平均值与被测件真值有很大差异（2）精确性差—同样过程、同一被测件，多次测量值很大差异；“重复性不好”、“再现性不好”（3）量具不稳定——测量值随着时间的变化产生较大差异（4）分辨率不够——般要求分辨率至少是被测件公差范围的1/10或更高《一》连续数据的测量系统分析1、基础知识介绍（1）期望特性与测试方法（2）重复性与再现性的试验方法✓从过程中收集数个有代表性的样品，通常需要10个样品左右，样品要能代表过程的偏差范围。

✓让不同的操作者测量这些这些样品，一般每个人测量3-5遍。

注意：不同操作者测量这些样品的次数必须相同。

✓将这些数据输入某种统计软件，如Minitab软件；✓将上述数据进行计算，会得出一下结果，然后根据这些结果进行判断。

百分比贡献率GR&R=σ2R&R/σ2Total×100%；此百分比需要小于10％为好；10％～30％为基本可接受；大于30％为不合格。

可分辨率的类别数计算方法为：1.41×σpart-to-part/σR&R此指数要大于4 ，才可接受✓如果这些指标未达到要求，那么需要检查主要是重复性不好，还是再现性有问题。

如果是重复行不好，可能是同一零件上的不同位置的偏差太大，或是被测对象很不稳定，也可能是测量工具本身的偏差很大。

如果是后者，需要改进测量工具；如果是再现性不好，很可能是由于不同的使用的测量方法不同，也可能是由于使用了不同的测量工具，如果是前者，需要对测量者进行培训；如果是后者，往往需要对每个测量工具进行分析。

（3）连续型数据样本量的选择✓取样（10-15个）——采取分层抽样的方法进行✓分层抽样——随机从每种分类中抽取一定数量的样本，样本需要涵盖到整个正态分布的区间以内✓试验重复2-3次✓确保每个测量仪器的测量位置保持一致2、案例分析——案例1提取自涂剑项目《提高风叶产品合格率》；案例2：提取周吉利项目《降低注塑件定额差异率》（1）案例1：提取《提高风叶产品合格率》黑带项目中针对缺陷钮角不良进行连续型数据的MSA 测量系统分析。

具体分析计划为：两位质检员A和B分别对十片风叶进行扭角检验；每位质检员对十片风叶每个检验项目重复进行三次检验，以验证测量系统的重复性、再现性、✓数据的排列格式：在Minitab中采用固定的格式进行数据的梳理，连续型数据采用如右图所列的格式。

主要有三组数据：样本、操作者、测量结果✓对相关数据进行梳理，并导入Minitab中进行分析✓应用Minitab中“Stat<<QualityTools<<GageStudy<<Gage R&RStudy(Crossed)…”✓在参数对话框中选择相应的参数列，最后点击“OK”键，点击进入“Option”，在“Process Tolerrance”中填入“40”✓应用Minitab分析结果如下：Gage R&R Study - ANOVA MethodTwo-Way ANOVA Table With Interaction （有样本*操作者的交互作用下的分析）Source DF SS MS F P样本9 45473.3 5052.59 940.828 0.000操作者 2 3.3 1.67 0.310 0.737样本* 操作者18 96.7 5.37 0.806 0.680Repeatability 30 200.0 6.67Total 59 45773.3Two-Way ANOVA Table Without Interaction （无样本*操作者的交互作用下的分析）Source DF SS MS F P样本9 45473.3 5052.59 817.498 0.000操作者 2 3.3 1.67 0.270 0.765Repeatability 48 296.7 6.18Total 59 45773.3Gage R&R%ContributionSource VarComp (of VarComp)Total Gage R&R 6.181 0.73Repeatability 6.181 0.73Reproducibility 0.000 0.00操作者0.000 0.00Part-To-Part 841.069 99.27Total Variation 847.249 100.00Study Var %Study Var%Tolerance Source StdDev (SD) (6 * SD) (%SV) (SV/Toler)Total Gage R&R （总测量仪器） 2.4861 14.916 8.54 37.29Repeatability （重复性） 2.4861 14.916 8.54 37.29Reproducibility（再现性）0.0000 0.000 0.00 0.00操作者0.0000 0.000 0.00 0.00 Part-To-Part （样本与样本间）29.0012 174.007 99.63 435.02Total Variation（总的散布）29.1075 174.645 100.00 436.61Number of Distinct Categories（明显分类数）= 16✓结论1：①“%Study Var（%SV）=8.54”——是P/TV的比例，指测量系统误差占所有变异的百分比为8.54%<30%，说明测量系统对整体过程变异影响不大，符合测量系统要求。

●%P/TV是6Sigma分析的最好测量●估计测量系统对整体过程变异的表现●%P/TV是实施过程改善分析的最好估计●所挑选的样本必须涵盖整个过程范围②“%Tolerance (SV/Toler)=37.29”——是P/T的比例，指测量系统误差所占公差的百分比为37.29%>30%，说明仪器的分辨率不够，测量仪器不符合测量精度的要求。

●P/T比例是对测量系统精密度最常用的估计，P/T一般用百分比来表示●它评估测量系统针对相关产品规格的测量效果●适当的P/T比例极大依赖于过程能力● 5.15标准公差包含的正态分布的99%●公差=规格上线-规格下线③“Number of Distinct Catagories=16”——是明显的分类数，其值必须≥5；这里的明显分类数为16，明显大于5，所以符合要求④“%SV”与“SV/Toler”——是P/TV与P/T的比例数均必须小于30%，才是符合测量系统要求的数据✓结论2：①测量仪器R&R的“Xbar Chart by Operator”——测量者对同一部品进行重复测量时测量值的平均值；●如果每个操作者的平均值不同，再现性就是可疑的；●我们要求更多的平均值落在控制线以外，表示所有的操作者都是一致的；●这也就预示着更多的部品-部品散布合格；●X-bar有多点超出规格，则说明偏差来自部品本身，否则来自测量系统。

②测量仪器R&R的“R Chart by Operator”——测量者对同一部品进行测量时，最大值与最小值的差异R值●如果：R图在控制线内有少于5个的明显水平；如果，如果有5或更多的R水平，但多余1/4的值为0，说明存在可疑的不适当的分辨率●如果R图显示非受控情况，重复性可疑●如果一个操作者的范围非受控，而其它操作者受控，说明操作者方法可疑●如果所有操作者的范围都非受控，那么说明系统对操作者的方法敏感③“操作者*样本Interaction”——是操作者与样本之间的交互作用，不同样本与测量者的测量值●对每个测量者按照不同样本画一条线●显著的交互作用有两个操作者之间的交叉线来显示●期望的最好结果：所有的操作者、所有的部品都是平行线●如果存在操作者-样本之间的交互作用，我们需要了解并加以解决④“Components of Variation”——散布的构成，该数据图表示测量仪器、人员、样本，我们要求“Gage R&R”部分越小越好，以使零件-零件部分尽可能的大✓如果数据来自破坏性实验怎么办？——有些检验（扭矩、抗屈强度、张力、模数、延伸率、硬度、电流强度等）是破坏性的试验，样本不能够由一个以上的操作员来测量①样本的选择应该使“部件”自身的误差降至最低限度②每个操作员不只是测量同一个样本③每个操作员测量同一样本的一部分。