库得克质量管理方法论之MSA专题——（三）偏倚分析（多仪器）

库得克国际研发团队

偏倚是测量系统的一个重要特性。它的定义为零件的基准（“实际”）值与测量值的差值。偏倚与准确度有关。

偏倚通常是一次分析研究一个设备(仪器、装置)。但是，有时测量者可以使用多个设备(类型和型号相同)。因此，确定设备之间是否存在偏倚很重要。

一次一个地分析研究和比较是一种低效的方法。更好的解决方案是对同一型号的所有仪器进行方差分析(ANOVA)。除非已证明不同型号之间的重复性(精度)相同，否则不应组合不同型号。

方差分析将确定同一测量者在同一零件上测量的平均偏倚是否存在统计差异，以及对总测量变差的贡献。

输入每个设备的一列测量值偏倚。每次测量的偏倚由实际测量值减去基准值而得。可由BIS.Net MSA APP完成。

BIS.Net APP的输出结果及每个结果的解释如下：

Dart Board

标靶图

标靶图是一种图形化工具，它使分析员能够一目了然地看到测量值的再现性以及重复性的好坏。

圆环分别位于0点(偏倚的目标值，白色大圆点)周围1个标准差处(绿色)、2个标准差处(黄色)、3个标准差处(橙色)和3个标准差外(红色)。

小圆点随机地位于中心周围，就像投掷飞镖一样。这是图形化地显示重复性和再现性的有效方法。每个彩色点对应不同的测量者。

水平线是一种更为常见的但却不太有效的显示散点图的方法。

大黑圆点是每个仪器偏倚的平均测量值，如果存在不一致性问题，则突出显示。

如上图所示，如果黑色圆点聚集围绕在白色圆点周围，则所有仪器的平均偏倚接近于零。聚集地越紧密越好。如果所有的黑色圆点都落在白色圆点的一侧，则总体偏倚很严重。见下图示例。

Bias Evident

明显的偏倚

Bias Consistency Chart

偏倚一致性图表

一致性图表用于直观地评估各仪器设备之间偏倚的不一致性。每个仪器的平均偏倚都应该在两条红线之内。大圆点是每个仪器的平均偏倚。小圆点是单个偏倚值。绿点之间的变差可能是偶然发生的。红点不是由偶然因素造成的，通常是由于仪器故障。

Probability Plot

概率图

概率图用于显示测量误差(残差)的正态性。BIS.Net MSA使用Anderson-Darling统计值，如果有非正态的证据则发出警告。方差分析方法的假设前提是正态性。幸运的是，测量误差服从正态分布。

Tabular output

统计表格输出

为了完整地输出统计结果，此APP还提供了分析表格。如果结果是显著的，则有统计学上的证据表明设备之间偏倚的差异并不仅仅是偶然的。偏倚一致性图表也证实了这个结论，图上有一个红点。

偏倚不一致性是指设备之间偏倚的差异，重复性是测量误差。

近似置信区间是指以标准偏差衡量的一致性和重复性可能下降到指定的显著性水平的区间。如果默认值是.05，则置信系数等于100-.05*100=95。

如果设备之间存在统计学上的显著差异，那么偏倚表会显示每个设备的偏倚。根据所选的显著性水平，显著性一列中会突出显示不为0的显著性差异。p值表示实际显著性水平。置信区间表示真实值可能落在何处。

测量系统性能表显示了由于偏倚的不一致性导致的变差相对于总的研究变差或输入的过程变差的百分比。最后一列使用方差而不是标准差。还显示了由于不同仪器之间偏倚的变差而产生的6个标准差范围。