《六西格玛管理统计指南》-第11章 测量系统分析

整理《六西格玛管理统计指南》蓝皮书 第11章”测量系统分析“的关键内容,只列要点,避免摘抄,促进理解,下次重读时再做补充,增加工作中的几个例子和想法。

关键词:偏倚Bias,精度Precision,“良好的测量系统”的标准,测量系统分析(MSA, measurement system analysi)

测量系统的六个指标及其含义

六个关键评估项目:分辨力,稳定性;偏倚,线性;重复性Repeatability,再现性reproducibility

统计学强调,要准确说明一组测量结果,一看平均值Center,二看波动Spread。 测量系统也是如此,center就是“偏倚Bias“,测量平均值和真值的差别大小,如果看全量程,就有了”线性“指标;而center就是精度,包括两个R,所以常说的Gage R&R,强调的就是精度,包括重复性和再现性这两点。

两个R是最重要的,精度包括两个R,换言之,测量系统的过程波动,主要有两个原因,一是设备,即重复性repeatability,二是测试者,即重现性reproducibility。 实际工作中,也要从这两个角度考虑。

怎样才算良好的测量系统?

书中给出了三个评判标准,一个是%G=%Gage R&R, 强调精度(两个R的方差之和)在总波动(如何计算?设定的波动范围?)中的占比,应该低于10%。

第二个是%P/T,强调精度在公差的占比,同样应该低于10%。

第三个是“可区分类别数ndc”,我没有仔细研究,只知道结论是,ndc和 %Gage R&R存在对应关系,只不过从不同的角度阐述一个本质问题。

三个指标的具体计算方法:略

工作中的几个例子

“测量系统”的概念,再怎么强调其重要性也不为过。这就像巧妇难为无米之炊,如果我们没有合适的测量工具,什么也干不了,没有规律或者规律禁不起重复,自然谈不上改进。

所以开展任何一个研发项目,最基本的几个问题是:(1)我用什么指标(响应变量)来衡量,(2)用什么工具测量,(3)测量工具是否可以”良好“?

假如测量系统的精度太差,也就是我们常说的波动太大,那测量系统本身的误差已经覆盖了控制变量带来的变化,那就没办法改进。这就像高射炮打蚊子,高射炮是测量工具,波动都是多少米,一个蚊子只有毫米尺寸。分辨力极差的测量系统,结合精度要求很高的具体工作,那就是纯粹浪费时间。

当然反过来,用过度精密的测量仪器,做一个粗糙的工作,虽然不会犯错,但是效率大打折扣,这就像用万分之一的天平称量350mL水,配制泥浆,水量增减1mL都不会影响结果,那万分之一的精度就是大材小用。

很多测量系统,如果用得不对,波动就比较大,比如KD2 Pro要求探针四周至少有2cm样品,比如设备要预热,假如设备不预热测试,第一个值会偏低,严格来说,这是”操作错误“而不是”测量系统的重复性波动“,可是很多时候,我们不把测量仪器弄明白,平白放大了波动,自然就难以做好工作。

上面这些都属于比较简单的错误,但设备如果是”黑箱子“,我们并不知道其中的运行原理,或者操作流程比较繁琐,不能像米尺和游标卡尺一样直接给出精度。那我们只能通过分析历史测试结果,了解仪器的精度,然后才拿来做研究。比如工作中有一个例子,研究控制变量ABC对铸造性能G的影响,但性能G测试比较麻烦。 如果我们单纯通过设定不同的控制变量ABC(比如温度设定200,250,300C)来观察铸造性能G的变化,除非重复很多次,否则我们无法给出准确的结论。因为测试铸造性能G的仪器本身的精度,是未知的! 从本章知识的角度看,这个问题很明显甚至有些多此一举,谁不知道用一个“已知精度的设备去做实验啊?!” 但项目一旦变复杂,研究者一头钻井去,忘了全局,就把测量系统给忘了。 这就像士兵只顾着冲锋陷阵,却忽视拿的武器并不适合,盲干是没有出路的。

2020-7-28 快速回顾本章重点,我三月份读完本章,最近结合工作重读,没有提及细节,简单说几个工作的事情,不展开说细节。