何小勇:MSA测量系统分析应用大全

【课程时长】2-4天

【培训对象】各企业从事测量设备仪器管理、质量、工艺和设计开发等工程师及管理人员。

【课程背景】 

管理离不开数据，数据来源于测量。数据质量的好坏直接关系到管理绩效，垃圾数据可能产生灾难性后果。为了确保数据质量，必须保证测量系统分析（MSA）是合格的。汽车行业IATF16949五大手册之一《测量系统分析》（MSA–Measurement Systems Analysis）是一种较好的评估测量系统(MSA)和改善测量系统(MSA)工具。无论是应用六西格改善模型还是其他质量改善方法，都需要学习测量系统方法（MSA）。何小勇老师平时做六西格玛项目咨询时，发现很多质量问题和技术问题源于测量系统（MSA）不合格。把测量系统(MSA)分析和改善后，问题就得到根本解决。

MSA测量系统分析是建立在对测量系统工程知识和统计学相关知识综合理解、分析和应用。因此，MSA熟练掌握需要良好的统计工具，如控制图、置信区间和假设检验、方差分析和回归分析等。本训练同时同时兼顾了统计基础好的和不好的学员。对于统计基础好的学员，会帮助他们更好理解和掌握控制图、置信区间和假设检验、方差分析和回归分析等工具在MSA中的应用。如果统计基础不好的话，无需理会统计计算依据，只需要按照统计软件如MINITAB软件操作结果解释和决策便可。

测量系统在不同行业和产品千差万别，但都有共同的困惑，如分析偏倚和GRR（重复性和再现性）都需要对样品重复测量。但是可靠性测量几乎都是破坏性测量，样品一次测量就坏了，无法再重复测量。有的测量，虽然不损坏样品，但是其质量特性在测量一次后就发生变化了，也无法重复测量。对于这些破坏性测试和无法重复测试，如何处理？ 

产品内部差异也讲严重影响测量结果，如测量位置、同心度、同圆度、锥度、平行、平面度、粗糙度、垂直度等等都会给测量带来很大误差。如果不能处理好，导致测量系统分析失效。

针对复杂性测量系统，本训练给予一些科学的建议。   

【培训目标】

1、 学员更加重视数据在解决问题中的决策作用；

2、 从工程角度系统理解测量系统；

3、 掌握测量系统开发资源和方法；

4、 掌握计量型测量系统偏倚和重复性分析与能力指数评估；

5、 掌握计量型测量系统偏倚和线性分析；

6、 掌握计量型测量系统重复性和再现性评估；

7、 掌握计量型测量系统分辨率、灵敏度、稳定性和一致性等分析；

8、 掌握计数值测量系统一致性、有效性分析；

9、 掌握计数值测量系统KAPPA计算和分析；

10、 掌握计数值测量系统信号分析法；

11、 掌握计数值测量系统偏倚和重复性分析；

12、 掌握复杂性测量系统分析，如破损性和非重复性测量系统分析等；

13、 掌握测量系统GRR对过程实际能力评估影响；

14、 掌握MINITAB中测量系统分析功能；

15、 掌握如何根据控制图对测量系统稳定性分析判断

16、 掌握如何应用置信区间和假设检验、方差分析和回归分析对测量系统分析评估

17、 如何改进测量系统

【课程形式】 讲授- 启发式、交互式教学 - 小组讨论- 案例分析 - 运作模拟- 角色扮演 - 练习- 自我评估测验。

【培训大纲 】

第一单元：测量训练基本概念和作用

1、IATAF16949对MSA要求

1.1、测量系统分析MSA重要性

1.2、IATAF16949对MSA要求

“7.1.5 监视和测量资源”

“7.1.5.1 总则”

“7.1.5.2 测量可追溯性”

“7.1.5.3 实验室要求”

“9.1.1.1 制造过程的监视和测量”

2、为什么进行测量系统分析

2.1 测量系统对产品的影响

2.2 测量系统对过程的影响

2.3 过程控制常见的错误

3、MSA测量系统分析概述

3.1、测量系统

3.2、几个术语

1）、测量              2）、量具

3）、标准              4）、真值           5）、参考值

6）、分辨力、可读性、分辨率

7）、测量系统的有效分辨率

8）、有效解释度

9） 敏感度（Sensitivity）

4、 测量过程

第二单元：测量系统开发

1、测量战略和策划

1.1复杂性

1.2确定测量过程的目的

1.3测量寿命周期

1.4测量过程设计选择的准则

1.5研究不同测量过程方法

1.6开发和设计概念以及建议

2、测量资源的开发

2.1基准协调

2.2先决条件和假设

3、量具来源选择过程

3.1详细的工程概念

3.2预防性维护的考虑

3.3规范

3.4评估报价

3.5可交付的文件

3.6在供应商处的资格

3.7装运

3.8在顾客处的资格

3.9文件交付

第三单元：测量系统MSA分析指标和相关分析

1、测量系统分析(MSA)

2、测量系统的波动

3、准确度和偏倚

3.1 准确度

3.2 偏倚（bias)

3.3 造成偏倚大的可能原因

4、线性

4.1 线性定义

4.2 线性误差的可能原因

5、稳定性（别名：漂移 ）

5.1 稳定性定义

5.2 稳定性误差的可能原因

6、精确度

6.1 重复性

--描述

--重复性不好的可能原因

6.2 再现性

--描述

--重复性不好的可能原因

7、灵敏度

8、一致性

9、均一性

10、测量系统特性描述总结

第四单元：置信区间

1、正态分布概率

1.1、六西格玛应用统计方法解决问题思路

1.2、正态分布概率

1.3、中心极限定理和正态分布

1.3.1 总体均值案例研究--MBA起始月薪总体均值调查

1.3.2 样本均值推断总体均值

2、置信区间

2.1、大样品总体均值置信区间(n≥30)

2.2、点估计、置信度、估计精度、样本量关系

2.3、案例分析

测量系统MSA偏倚分析

3、小样品总体均值估计

 T分布计算

 T分布置信区间

 MSA案例2-小样本偏倚研究

4、比率置信区间

▪ 棣莫佛-拉普拉斯定理

▪ 正态分布研究比率置信区间

▪ 吸烟比例抽样调查

5、置信区间应有总结和使用路径图

第五单元：假设检验复习

1、假设检验基本概念

1.1、原假设和备择假设定义

  1.1.1研究中的假设

阀控铅酸电池放电时间优化设计后时间验证

  1.1.2检验某项声明的有效性

       对锂电池寿命时间虚假申明打假

1.1.3决策中的假设

    无罪假设和有罪假设区别

2、假设检验中的二类错误

3、大样本Z检验

3.1上侧假设检验拒绝域

3.2下侧假设检验拒绝域

3.3双侧假设检验拒绝域

4、小样本t检验

4.1上侧假设检验拒绝域

应用案例：非全日制劳工小时工资是否低于25元最低工资？

4.2下侧假设检验拒绝域

应用案例：新降血压药物临床试验是否有效？

4.3双侧假设检验拒绝域

应用案例：洗衣机固定架高度是否超标？

5、比例正态近似检验

5.1、上侧假设检验拒绝域

5.2、下侧假设检验拒绝域

5.3、双侧假设检验拒绝域

应用案例：王石得罪全中国人，是否得到了国人谅解？

第六单元：计量值可重复性测量系统分析

1、计量值可重复测量测量系统一类能力分析

1.1、10倍分辨率

1.2、高灵敏度

1.3、稳定性分析

1.4、偏倚Bias评估--独立样件法

案例分析：

1.5Ⅰ类量具能力分析和MINITAB应用

1.5.1 偏倚分析

1.5.2 重复性分析

1.5.3 测量系统能力指数Cg和Cgk计算

1.5.4 MINITAB量具能力分析应用

2、计量值可重复测量测量系统量具线性分析

2.1 量具线性进一步理解

2.2 量具线性数据测量

▪ 样本要求

▪ 参考值测量

▪ 测量次数要求

▪ 测量要求

2.3 量具线性方程

   1）计算偏倚

   2）画散布图

   3）最小二乘法求斜率K和截距B

2.4 量具线性分析案例

       通过案例手工计算斜率K和截距B，得到线性方程y=kx+b

2.5 直接用MINITAB分析

    1）极差法和标准差评估法差异分析

    2）如何判断每个参考值点是否存在偏倚？

    3）如何判断整个测量系统是否存在偏倚？

    4）如何理解回归残差？

    5）如何理解回归残差方差和标准差？

2.6 量具线性回归置信区间分析

   1）如何理解斜率K的期望值、标准差和T分布与如何计算？

2.7  线性分析结论和对策

2.8 线性误差的原因和改进

2.9 MINITAB测量系统线性和偏倚分析实际操作演练

   1）极差法分析

   2）样本标准偏差法分析

   3）二者结论不一样时，如何处理和做结论？

3、可重复测量的计量值MSA重复性和再现性GR&R分析

3.1、测量误差 = 准确度(中心) + 精确度(散布)

3.2、Gage R&R （重复性和再现性）研究的种类

3.3、 测量系统评价中使用的 4种判定基准

1）贡献度(%Contribution)

2）精确度/过程波动(%R&R or P/Tv or %Study Variation)

3）精确度/容差(P/T or %Tolerance)

4）识别力与 % Contribution

识别力的意义及判定

3.4、计量值数据Gage R&R三种评价方法和优缺点比较

3.5、MSA GRR实施准备

1）测量系统分析前准备事项

2）测量系统分析步骤

3）对分析结果的对策

3.6、极差分析法案例

3.7、均值-极差分析法

3.7.1 表格计算分析和报告

1）计算3个检验员各自的均值和极差

2）计算每个样品均值和产品评平均极差

3）计算3个检验员的均值极差和极差均值

4）计算R控制图控制上限UCL

5）重复性--设备变差（EV)？

6）再现性--测量者变差（AV)=？

7）GR&R重复性+再现性变差=?

8) 零件变差(PV)=?

9) 总变差TV=?

10) EV/TV 100%=?

11) AV/TV 100%=?

12)  GRR/TV 100%=?

13）PV/TV 100%=?

14) NCD=?     

3.7.2 MINITAB计算和分析

1) 创建GRR分析工作表

2）方差分量  贡献率？

3）GRR和过程变异比例？

4）GRR和公差比例？

5）NCD=?

6）六大图标辅助判断

▪ 方差柱图

▪ 均值-极差图

▪ 测量-部件点图

▪ 测量-检验员箱子图

▪ 部件和检验员交互图

3.8、方差分析法

8.1 表格计算分析和报告

略

8.2 MINITAB计算和分析

 案例分析结果：

▪ 因测量系统的变动(贡献度)是 7.76%, 零件间的差异变动是 92.24%.

▪ 重复性散布是3.39%，再现性散布是4.37%.

▪ 测量系统的精确度/过程波动比是 27.86%, 可以接受.

▪ 测量系统的精确度/容差比是22.68,可以接受..

▪ 测量系统的识别力是4， 可以接受.

2、测量系统指标

   2.1 测量系统准确度和偏差

   2.2 测量仪器的分辨率

   2.3 测量系统的线性

   2.4 测量系统稳定性

   2.5 测量系统重复性和再性

3、计量值测量系统R&R分析

   3.1 测量系统重复性和再性评价标准

   3.2 测量系统分析准备工作

   3.3 测量系统分析操作过程

   3.4 如何应用MINITAB软件进行R&R分析

   3.5 计量值测量系统分析案例研讨

4、计数值测量系统分析

    4.1 属性数据测量分析的要求

    4.2 属性数据测量系统分析操作过程

    4.3 R&R%一致性分析

    4.4 如何应用MINITAB软件进行属性数据R&R分析

    4.5 计数值测量系统分析案例研讨

5、不可重复（被坏性测量系统）分析

   5.1稳定性研究

S1：单个零件，每个循环单一测量

S2：n≥3个零件，每循环单一测量

S3：从稳定过程中大量取样

S4：分割样本（通用），每循环单一样本

S5：试验台

5.2变异性研究

V1：标准GRR研究

V2：p≥2台仪器的多重读数

V3：平分样本（m=2）

V4：分割样本（通用），

V5：与V1一样用于稳定化的零件

V6：时间序列分析

V7：线性分析

V8：特性（性能）随时间的衰变

V9—V2：同时用于多重读数和P≥3台仪器

授课老师

何小勇老师的课程大纲