测量系统分析质量6sigma缺陷.ppt

1、0 0目目 录录n前言n数据基本类型n统计基本知识n中央极限定理n连续数据的测量系统分析u术语&原理u应用MTB进行测量系统分析n离散数据的测量系统分析u术语&原理u应用MTB进行测量系统分析1 1数据采集与整理原则数据采集与整理原则针对问题设计方案降低成本缩短周期合理取样避免遗漏及时整理综合分析2 2测量数据的作用测量数据的作用n判断合格/不合格的依据n制造过程调整的依据n是确定两个或多个变量之间是否存在某种显着关系3 3数据质量数据质量n表征数据质量最常用的统计特征就是偏倚和方差。u偏倚：指数据相对标准值的位置。u方差：数据的分布。4 4数据质量数据质量n数据质量低的原因：数据变差太大。n

2、变差大的原因：通常是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的。n管理一个测量系统的主要工作就是监控监控变差变差。n如果测量数据质量不能满足要求，则必须改进。通常是改进测量系统，而不是改进测量系统，而不是改进数据本身改进数据本身。5 5数据分类与度量数据分类与度量6 6连续型数据连续型数据(Continuous Data)(Continuous Data)abX7 7离散型数据(Attribute Data)Xx1x2x3x4x5x6x78 8以驾车为例以驾车为例:温度计温度计:显示实际温度显示实际温度 冷却液指示灯冷却液指示灯:显示是否过热显示是否过热通过观察温度计，通过观察温度计，司机会看

3、到冷却液温度司机会看到冷却液温度上升的趋势上升的趋势.可以看出，可以看出，计量数据能比计数数据提供更计量数据能比计数数据提供更多的信息多的信息.两种类型数据的转换9 9两种类型数据的转换波长波长频率频率三原色配比三原色配比1010正态分布及应用1111概率分布概率分布概率密度曲线概率密度曲线概率密度函数概率密度函数xxxxf(x)xxx连续型随机变量连续型随机变量1212分布几种形式xxx正态正态偏态偏态位置不同位置不同散布不同散布不同形状不同形状不同13131414正态分布正态分布(Normal Distribution)Normal Distribution)正态分布正态分布是在质量管理中

4、使用最为频繁的是在质量管理中使用最为频繁的分布，分布，它能描述很多质量特性它能描述很多质量特性x x随机取值的统计规随机取值的统计规律性，律性，掌握并会使用它是今后掌握并会使用它是今后学习和实施学习和实施6 6管理管理的重要基础的重要基础.正态分布的概率密度函数正态分布的概率密度函数它的图形是对称的它的图形是对称的钟形曲线钟形曲线，常称为常称为正态曲线正态曲线.1515正态曲线，正态曲线，为正态分布中心为正态分布中心为为拐点拐点（f(x)f(x)的二阶导数在的二阶导数在处变号）处变号）+正态分布正态分布(Normal Distribution)Normal Distribution)1616为

5、正态均值；为正态均值；为正态分布的中心；为正态分布的中心；x x在在附近取值的机会最大。附近取值的机会最大。2 2是正态方差；是正态方差；是正态标准偏差；是正态标准偏差；愈大，分布愈分散；愈大，分布愈分散；愈小，分布愈集中。愈小，分布愈集中。正态分布正态分布(Normal Distribution)Normal Distribution)正态分布含有两个参数正态分布含有两个参数与与，常记为常记为N(N(，2 2)。1717设有两组样本数据分别为设有两组样本数据分别为:2 2、4 4、6 6、8 8、1010 4 4、5 5、6 6、7 7、8 8把这两组数据分别标在下面的直线轴上把这两组数据分

6、别标在下面的直线轴上0246810045678散布程度的度量1818u第一组数据第一组数据u第二组数据第二组数据散布程度的度量19192020中心极限定理(Central Limit Theorem)2121母体母体vs样本母体样本样本2222+2323设设x x1 1 x x2 2 x x3 3 x xn n为为n n个相互独立且同分个相互独立且同分布的随机变量，布的随机变量，其共同分布未知，其共同分布未知，但其但其均值均值和方差和方差2 2都存在，都存在，在在n n较大时，较大时，其其样本均值样本均值XbarXbar近似遵从近似遵从正态分布正态分布，即即中心极限定理(Central Lim

7、it Theorem)2424中心极限定理(Central Limit Theorem)u中心的限定理表明中心的限定理表明:无论总体分布是什么形式，无论总体分布是什么形式，只要随机变量的个数只要随机变量的个数n n较大时，较大时，X Xbarbar的分布总的分布总是服从正态分布。是服从正态分布。u由样本均值的标准偏差由样本均值的标准偏差 ，可可以看出，以看出，在质量管理中，在质量管理中，多次测量的平均值多次测量的平均值要比要比1 1次测量的值更具有稳定性次测量的值更具有稳定性.u在许多统计推断中，在许多统计推断中，只要只要 ，即可采用中心极限定理即可采用中心极限定理.u当当n3n Probab

8、ility Distributions Calc Probability Distributions BinomialBinomial.3.3.选取选取ProbabilityProbability.4.4.在在 Number of trialsNumber of trials(试验次数试验次数)栏中填入栏中填入5 5.在在 Probability of successProbability of success(成功概率成功概率)栏中填入栏中填入 0.100.105.5.选取选取Input columnInput column 并选择数据列，并选择数据列，点击点击OKOK在Minitab中计算

9、二项分布5252在Minitab中计算二项分布输入数据输入数据选取选取 Calc Probability Calc Probability Distributions BinomialDistributions Binomial.53531.1.在在 Number of trials Number of trials(试验次数试验次数)栏中，栏中，填入填入5 5在Minitab中计算二项分布3.3.选取选取 Input columnInput column 并选择数据列，并选择数据列，点击点击OKOK2.2.在在 Probability ofProbability of success suc

10、cess(成功概率成功概率)栏中，栏中，填入填入0.100.105454在Minitab中计算二项分布5 5个产品中有个产品中有2 2个产品个产品有缺陷的概率是有缺陷的概率是0.07290.072955551.1.在工作表中填入在工作表中填入1-21-2(只需考虑只需考虑2 2次事故次事故)2.2.选取选取 Calc Probability Distributions Calc Probability Distributions Poisson Poisson3.3.选取选取Cumulative probabilityCumulative probability4.4.在在 Mean(Mean

11、(均值均值)栏中，栏中，填入填入2.72.75.5.选取选取Input columnInput column 并选择数据列，并选择数据列，点击点击OKOK在Minitab中计算Poisson分布5656在Minitab中计算Poisson分布选取选取 Calc Probability Calc Probability Distributions PossionDistributions Possion.输入数据输入数据57572.2.选取选取 Input columnInput column 并选择数据列并选择数据列.点击点击OKOK在Minitab中计算Poisson分布1.1.选取选取 C

12、umulative probabilityCumulative probability.在在 MeanMean (均值均值)栏栏中，中，填入填入2.72.75858下一年发生的工伤事故下一年发生的工伤事故小于小于2 2的概率是的概率是0.24870.2487在Minitab中计算Poisson分布5959测量系统分析测量系统分析(MSA)(MSA)6060何谓何谓MSA?MSA?nMSA（量测系统分析）由 M Measurement S System A Analysis 缩写而来。nMSA是运用各种技术对量测系统进行分析，以确认量测系统的短期与长期稳定性，从而确保量测结果数据的真实性，可靠性

13、及可利用性，以指导实际的制程作业。n我们只有通过改进量测系统本身，才可能提升量测数据的质量，进而去指导制程或找出变量之间的关系。6161为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？n产品质量的要求，制程统计管制的发展，制程调整的依据，都需要有准确，可靠的数据；n利用测量数据，可以确定两个或多个变量之间所存在的某种显着关系.利用此关系，可以对制程进行管制与改善；n量测数据的获得依赖于一个有效的可溯源的量测系统。6262MSAMSA分析目的和对像分析目的和对像n目的：了解测量系统是否有足够的能力来侦测出产品或制程参数的变更。n对象：只要控制计划当中所提出的测量系统就必须进行分析，包括：u产

14、品特性u过程特性n主要的分析如下：u人员的变异情形u仪器的变异情形u产品的变异情形或过程参数的变异情形。6363MSAMSA分析方法的分类分析方法的分类MSA计量型计量型计数型计数型破坏型破坏型6464计量型计量型MSAMSA计量型计量型位置分析位置分析离散分析离散分析稳定性分析稳定性分析偏倚分析偏倚分析线性分析线性分析重复性分析重复性分析再现性分析再现性分析稳定性分析稳定性分析6565计数型计数型MSAMSA计数型计数型风险分析法风险分析法信号分析法信号分析法数据解析法数据解析法6666破坏性破坏性MSAMSA计量型计量型偏倚分析偏倚分析变异分析变异分析稳定性分析法稳定性分析法6767计量型

15、量测系统分析计量型量测系统分析6868为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？6969精密度（精密度（PrecisionPrecision）n显示在相同条件下，重复测量或试验，其结果相互间的一致程度。n精密度常用测量的标准差来表示，标准差越大，精密度越低。7070准确度（准确度（AccuracyAccuracy）n表示测量结果（单值或平均值）与真值的接近程度；n准确度基准值多次测量平均值；n影响准确度的因素：u环境：温度、湿度、大气污染、振动、噪声、光；u时间：随时间变化而引进其它测量件/环境变化；u操作人员：对标准的理解、对仪器的使用差异；u设备校准：定期校准/校准的方法与程序。

16、7171既既不不准准确确又又不不精精密密为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？7272为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？精精密密但但不不准准确确7373准准确确但但不不精精密密为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？7474既既准准确确又又精精密密为什么要进行测量系统分析？为什么要进行测量系统分析？7575测量测量：定义为赋值（或数）给具体事物以表示它们之间关于特定性的关系。这个定义由Eisenhart（1963）首次提出。赋值过程定义为测量过程，而赋予的值定义为测量值。量具量具：任何用来获得测量结果的装置，经常用来特指用在车间的装置；包括通过/不通

17、过装置。测量测量&量具量具7676测量系统测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。将“测量系统”看作是会给测量数据带来额外误差的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的测量过程。测量系统测量系统7777分辨率分辨率：测量仪器能够读取的最小测量单位的能力。分辨力描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的变差的能力。1 2 3 41 2 3 4部件 A部件 B因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的变差要大，两个部件将出现相同的测量结果。第二个刻度的分辨率比两个部件之间的变差要小，部件将产生不同的测量结果。A

18、=2.25B=2.00A=2.0B=2.0部件 A部件 B测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程变差的10%10%。相关术语相关术语7878偏倚偏倚(Bias)Bias)真值观测平均值偏倚偏倚偏倚：偏倚：是测量结果的观测平均值与基准值的差值。真值的取得可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量，取其平均值而定之。7979重复性重复性(Repeatability)Repeatability)重复性重复性重复性：是由一个评价人，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。8080再现性再现性(Reproducibility)Rep

19、roducibility)再现性再现性：是由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。再现性8181稳定性稳定性(Stability)Stability)稳定性时间1时间2稳定性稳定性：或飘移，是测量系统在某持续时间内测量同一基准或零件的单一特性时获得的测量值总变差。8282时间重新校定重新校定稳定性稳定性(Stability)Stability)8383通过控制图看稳定性通过控制图看稳定性8484线性线性(Linearity)Linearity)量程基准值观测平均值基准值线性线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。8585线性线性：整个正常操作范围的偏倚

20、改变。整个操作范围的多个并且独立的偏倚误差的相互关系。线性线性(Linearity)Linearity)差差好好真值真值观测值真观测值真值值观测平均值基准值无偏倚有偏倚8686量规仪器的选择量规仪器的选择n量规仪器的选择，首先是有关分辨率的要求。u分辨率分辨率：仪器的最小跳动值，请切记录是最小跳动值，而不是最小刻度值。u选择的标准：在于考虑仪器必须有能力侦测出产品或制程的变化，所以一般的通用要求要在规格的规格的1/101/10以下以下。8787测量系统的分辨力测量系统的分辨力 测量系统检出并如实指示被测特性中极小变化的能力。分辨力分辨力8888分辨力分辨力如果测量系统没有足够的分辨力，则：1.

21、不能测出过程变差，测量数据不能用于分析。2.不能测出特殊原因的变差，则用于控制也是不可接受的。8989 StdDev Study Var%Study VarSource (SD)(5.15*SD)(%SV)Total Gage R&R 0.066883 0.34445 32.43 Repeatability 0.036320 0.18705 17.61 Reproducibility 0.056162 0.28923 27.23 oper.0.034844 0.17945 16.90 oper.*NO 0.044046 0.22684 21.36 Part-To-Part 0.195080 1

22、.00466 94.59 Total Variation 0.206226 1.06207 100.00 Number of Distinct Categories=4分辨力9090分辨力分辨力91919292分辨力分辨力n通过极差图看分辨力u如果极差图控制限内极差值个数小于3时，或有4个极差值但有四分之一为0，则测量系统的分辨力不足。u如果数据分级小于2，则测量系统用于控制过程没有意义；u如果数据分级等于2，则与计数型等同只有高低之分；u如果用作分析控制，则数据分级必须大于等于5。9393G R&RG R&R分析的好处分析的好处n能在执行流程能力研究、控制图和产品检查前防止测量变差；n能被用

23、来确认新测量工具的测量能力；n能被用来比较不同类型测量工具的准确度和测量能力；n能被用来确认量具可行性；n给分析流程能力和调查流程变差提供基本信息.n改进量具维护，测量工具选择，量具校验和量具表现；n能被用于培训操作者提高测量技能。9494量测系统分析的时机量测系统分析的时机n授收新量测设备时；n一种测量设备与另一种的比较；n评价怀疑有缺陷的量具的依据；n维修前后量测设备的比较；n量测仪器在生产过程中可接受的水平；n绘制量具特性曲线(GPC)的必要信息；n被测量零件或特性其不受测量的改变或破坏时。9595测量系统分析测量系统分析测量系统的评定通常分为两个阶段：n第一阶段目标：u确定该测量系统是

24、否具有所需要的统计特性；u发现哪种环境因素对测量系统有显着影响。n第二阶段目标：u验证一个测量系统一旦被认为是可行的，应持续具有恰当的统计特性。uGR&R是第二阶段试验的一种形式。9696测量误差的后果测量误差的后果n不合格产品被接收n合格产品被拒收n难以识别过程中发生的变化n控制图失真，不能提供正确信息9797人机工厂测量系统变异仪器+(量具)工件+(零件)人员环境设计重复性再现性一致性敏感性均匀性变形影响接触几何放大线性稳定性坚固性使用假设维护p.m.标准制造制造公差制造变差设计确认-夹紧-定位测量点-测量传感器可操作的定义充分的数据清洁度内部相关特溯源性隐藏的几何形状弹性变形物质支持特征

25、弹性性质稳定性标准热膨胀系数弹性性质标准教育的体力的经验培训经验培训理解可操作定义目视标准程序态度压力照明振动空气污染几何兼容性照明阳光人工的人空气流热膨胀系统部件温度本位的和周围的循环9898测量变差的原因测量变差的原因n测量工具变差u较差的校验.u工具磨损.u显示器太松或太紧.u量具没有被正确放置.u工具的分辨力不够.u量具不能测量小数点n操作者变差u操作者的测量偏倚.u不充分的测量培训.u测量方法是错的.u数据设置是错的.u错的量具操作.u读取测量刻度有偏倚.9999消除测量变差消除测量变差n如何消除量具变差u进行校验.u用改进过的工具取代目前的量具u用其他的量具.u修理量具.u确认所有

26、的操作者使用了相同的量具.u改进目前的工具.n如何消除操作者变差u改进流程.u确认所有的操作者使用了同样类型的测量工具.u小组讨论操作者偏倚，测量方法u培训操作者并调查测量流程100100随机误差随机误差n随机误差：突然发生、不可预测、可通过重复测量避免n可能源于：环境温度、测量位置变动、另件位置改变。101101系统误差系统误差n系统误差：不可能通过重复测量避免n可能源于：人员、设备、方法（程序）、实验室、校准错误、测量系统内部误差。102102测量系统误差测量系统误差n系统性误差：偏倚、线性、稳定性n随机性误差：重复性、再现性、GR&R103103系统变差的构成系统变差的构成2 总2 过程

27、 2 测量2 测量2 重复性 2 再现性104104测量系统分析测量系统分析105105测量系统分析测量系统分析106106测量系统分析测量系统分析107107量具的重复性和再现性分析量具的重复性和再现性分析总变差总变差过程变差过程变差目标目标测量误差测量误差10810810%10%区分法则区分法则n如果一个测量工具不能区分到部件10%的公差，这个测量工具就不足以测量流程变差.n如果一个部件有0.2的总公差，测量工具区分度应不超过0.2的10%即 0.02.109109规格下限规格上限重复性重复性+再现性再现性如果由重复性和再现性所占用的公差百分比没有超过10%，测量系统就是好的.%R&R=R

28、&R总公差 100%重复性和再现性(R&R)公差百分比公差百分比%?11011030%必须改善必须改善30%R&RR&R(%Study Var(%Study Var in Minitab)in Minitab)ActionAction措施措施%P/T P/T (%Tolerance(%Tolerance in Minitab)in Minitab)RedYellowGreen30不合格140140EV（设备变异）AV（人员变异）:1.量测设备需要保养；2.量具需要重新设计或需要重新考虑定位3.存在过大的零件变异AVEV:1.人员需要进行培训（如何使用量具或读数方式）；2.量具刻度不清楚或需要校

29、正3.需要辅助夹具来提高使用量具的一致性。分析结果解读141141计数型量测系统分析计数型量测系统分析142142定性型定性型Gage R&R Gage R&R 的目的的目的1.评估你的检查标准或工作质量标准与客户要求的一致性；2.确定所有班次，机器等的检查人员是否使用相同标准来决定合格与不合格；3.量化检查人员准确重复其检验结果的能力；4.确定检查人员与“已知标准”一致性及倾向于消费者变异还是生产者变异，制程改善发现是否需要培训，缺少程序或缺乏标准。143143定性型定性型Gage R&R Gage R&R 的方法的方法n 准备u从制程中挑选30个零件，50合格，50不合格u可能的话，挑选近

30、乎于合格和不合格的样本 n 实施u要求每一个检查人员随机地检查零件，决定合格与不合格并重复此检查n 分析 n 评估 144144定性型定性型Gage R&R Gage R&R 术语术语n%Appraiser score:检验员分数，是该员工前后一致的比例(重复性)-判定检验员对标准把握的稳定度；n%Score VS.attribute：标准化分数，是员工前后一致并与已知 标准一致的比例-判定检验员的测量水平；nScreen%effective score：筛选有效分数，是所有员工本身前后 一致并且相互之间也一致的比例(再现性）-判定各检验员之间对标准执行的松、紧度；nScreen%effect

31、ive score vs.attribute：标准化筛选有效分数，是所有员工本身前后一致并且相互之间也 一致，同时与已知标准也一致的比例-整个量测系统有效性判定的基准。145145定性型定性型Gage R&R Gage R&R 分析结果分析结果n Screen%effective score vs.attribute：标准化筛选有效分数u 90100%测量系统合格u 8090%根据具体情况决定测量系统的有效性u 95%n%Appraiser score：检验员分数 90%n Screen%effective score：筛选有效分数 90%146146定性型定性型Gage R&R Gage R

32、&R 分析结果分析结果n%Appraiser score:检验员分数u如果大多数员工都是100，则培训作用极为有限u如果所有员工分数都很低，则可能需要改变量测系统 nScreen%effective score：筛选有效分数u如果员工本身前后一致但是相互间不一致，则重新培训可帮助减少错误u检验有效性的目标永远是100，但实务上以80为下限n%Score VS.attribute：标准化分数u如果员工时常与标准不一致，则需要改变测量系统（或局部标准）147147定性型定性型Gage R&R Gage R&R 分析结果分析结果n如果重复性比再现性大，原因为：u仪器需要维护；u量具应重新设计来提高刚

33、度；u夹紧各检验点需要改进；u存在过大的零件内变差；n如果再现性比重复性大，原因为：u评价人需要更好的训练；u量具刻度不清楚；u需要用夹具帮助以提高量测人使用量具的一致性。148148“好好”测量系统测量系统n足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差呀规范控制足够的分辨率和灵敏度。为了测量的目的，相对于过程变差呀规范控制限，测量的增量应该很小。通常所知的十进制或限，测量的增量应该很小。通常所知的十进制或10-1法则，表明仪器的法则，表明仪器的分辨率应把公差（过程变差）分为十份或更多。这个规则是选择量具期分辨率应把公差（过程变差）分为十份或更多。这个规则是选择量具期望的实际最低起点。

34、望的实际最低起点。n测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量测量系统应该是统计受控制的。这意味着在可重复条件下，测量系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为系统的变差只能是由于普通原因而不是特殊原因造成。这可称为统计稳定性且最好由图形法评价。统计稳定性且最好由图形法评价。“n对于产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性对于产品控制，测量系统的变异性与公差相比必须小。依据特性的公差评价测量系统。的公差评价测量系统。n对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并且与对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效的分辨率并且与制造过程变差相比要小。根据制造过程变差相比要小。根据6过程变差和过程变差和/或来自或来自MSA研究的总研究的总变差评价测量系统。变差评价测量系统。