方差分析的原理和步骤

测量是任何六个西格玛项目的基础。六个西格玛方法建立在一个核心观念之上——基于数据的决策。用于决策过程的数据必须可靠无误。MSA（测量系统分析）不仅是汽车质量管理体系IATF16949的五大核心工具之一，也是六个西格玛中不可或缺的工具。这是六西格玛进行数据统计分析及SPC的前提准备。

本文将重点讲解MSA中的Gage R&R（量具的重复性和再现性分析）。其他如属性一致性分析（Kappa）等将在后续文章中详述。

什么是测量系统？

测量系统是指与进行测量有关的全部因素的总和，包括人、测量工具、材料、方法和环境。具体来说，它是用来对被测特性进行赋值的操作、程序、量具、设备、材料、环境、软件以及操作人员的集。

关键概念解析

可重复性：指同一个人使用同一测量仪器多次测量同一部件时产生的误差。

可再现性：指两人或多人使用同一测量仪器测量同一部件时，测量结果平均值的误差。

准确性：指观测值的平均值与真实平均值之间的差异。

为何要进行测量系统分析？

即使量具经过检定或校准，由于人、机、料、法、环、测等方面的原因，仍可能产生测量误差。我们需要对测量系统进行评价，分析测量结果的变差，从而确定测量系统的质量，以满足测量的实际需求。如果出现测量问题，可能导致合格产品为不合格，不合格产品为合格，这将直接影响产品的真实特性和过程特性。

Gage R&R分析的重要性

Gage R&R分析是用于评估测量系统的方法。它的目的在于确定在测量某物时出现的波动（误差）的大小和类型，以及项目中所使用的数据是否可靠。

一个合格的测量系统应具备的标准

1. 处于统计控制状态，即只存在变差的普通原因；

2. 对于产品控制，测量系统的变差必须小于公差；

3. 对于过程控制，测量系统的变差应显示有效的分辨率并且应小于制造过程的变差；

4. 测量增量应小于过程变异性和技术规范宽度的1/10；

5. 符合汽车工业行动（AIAG）要求的测量系统接收准则。

如何进行数据分析？

进行Gage R&R分析时，一般需要2-3个操作员及10个处于正态变异分布的流程中的部品。操作流程包括打乱部品次序、操作员随机测量、检验员独立测量等步骤。数据分析可以使用Minitab等软件进行，并可选择量具R&R研究（交叉）或量具R&R研究（嵌套）等方法。其中，量具R&R研究（嵌套）主要用于性试验中的MSA。

在数据分析方法的选择上，由于Xbar和R法计算较为简单，因此首先被采用。但在某些方面，方差分析法更为准确。它能够研究操作员和部件之间的交互作用，并对变异性进行更准确的估计。一图形分析可以在同一个图形窗显示多个量具R&R图形，包括变异分量、R控制图、Xbar和R控制图等，有助于更直观地评估测量系统的性能。

测量系统的应用案例解析

以Minitab软件为例，介绍水分测试仪的MSA分析。在运行环境中，选择相应的路径进行量具R&R研究。从图形窗口和对话窗口输出的报告中，我们可以看到各个图形的分析结果，如变异分量图、R图控制图、Xbar控制图等。通过这些图形的分析，我们可以判断测量系统是否满足要求。