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GR&R量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性

發(fā)布時(shí)間:2020-12-03 16:39:15 最后更新:2020-12-03 17:26:45 瀏覽次數(shù):12784

1. 基本含義介紹

1.1 什么是MSA?

        MSA是Measurement System Analysis 的縮寫,意思是測量系統(tǒng)分析,是質(zhì)量管理五大工具之一;使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和圖表的方法對測量系統(tǒng)的分辨率和誤差進(jìn)行分析,以評估測量系統(tǒng)的分辨率和誤差對于被測量的參數(shù)來說是否合適,并確定測量系統(tǒng)誤差的主要成分。
       測量系統(tǒng)的誤差由穩(wěn)定條件下運(yùn)行測量系統(tǒng)多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性:偏倚和方差來表征;偏倚是指測量數(shù)據(jù)相對于標(biāo)準(zhǔn)值的位置,包括測量系 統(tǒng)的偏倚(Bias) 、線性(Linearity) 和穩(wěn)定性(Stability);而方差指測量數(shù)據(jù)的分散程度,也稱為測量系統(tǒng)的R&R,包括測量系統(tǒng)的重復(fù)性(Repeatability)和再現(xiàn)性(Reproducibility)。
       一般來說,測量系統(tǒng)的偏倚和線性由量具校準(zhǔn)來確定;測量系統(tǒng)的穩(wěn)定性可由重復(fù)測量相同部件的同一質(zhì)量特性的均值極差控制圖來監(jiān)控;而測量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性由GR&R研究來確定。

 

質(zhì)量管理五大工具

1.APQP: Advanced Product Quality Planning

先期產(chǎn)晶質(zhì)量策劃與控制計(jì)劃

2.PPAP: Production Part Approval Process

生產(chǎn)件批準(zhǔn)程序

3.FMEA: Failure Mode and Effect Analysis

潛在失效模式與效果分析

4.MSA: Measurement System Analysis

測量系統(tǒng)分析

5.SPC: Statistical Process Control

統(tǒng)計(jì)過程控制

 

類型

 

定義

圖示

分辨力

Discrimination

測量系統(tǒng)檢出并如實(shí)指出被測定特性微小變化的能力。

 

偏倚

Bias

觀測平均值與基準(zhǔn)值的差。


穩(wěn)定性

Stability

在某種持續(xù)時(shí)間內(nèi)測量同一基準(zhǔn)或零件單一特性結(jié)果的總變差。


線性

Linearity

量具的預(yù)期工作范圍內(nèi)偏倚的變化。


重復(fù)性

Repeatability

同一評價(jià)人,多次測量同一特性的觀測值變差。


再現(xiàn)性

Reproducibility

不同評價(jià)人,測量同一特性觀測平均值的變差。


 

1.2 什么是GR&R?

        GR&R是Gauge Repeatability and Reproducibility的縮寫,意思是量具的重復(fù)性和再現(xiàn)性;用來檢定檢測產(chǎn)品的人員是否具備識(shí)別產(chǎn)品特性的能力,如:正常產(chǎn)品是否會(huì)誤判,不正常產(chǎn)品是否會(huì)漏判等;也可以說是檢定“檢測系統(tǒng)是否正?!钡囊粋€(gè)工具。

重復(fù)性( Repeatability ) : 是用本方法在正常和正確操作情況下,由同一操作人員,在同一實(shí)驗(yàn)室內(nèi),使用同一儀器,在短期時(shí)間內(nèi),對相同試樣作多個(gè)單次測試,再對測試的結(jié)果做統(tǒng)計(jì)上的分析。

再現(xiàn)性( Reproducibility ) : 是在兩個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)室對同-物料進(jìn)行測定兩個(gè)分析結(jié)果接近的程度。

 

重復(fù)性和再現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)條件的差異:

重復(fù)性

取得數(shù)據(jù)需要符合的條件:

再現(xiàn)性

取得數(shù)據(jù)需要符合的條件:

A 、同一人員

A、 不同人員

B 、同一產(chǎn)品

B、 同一產(chǎn)品

C 、同一環(huán)境

C、 不同環(huán)境

D 、同一位置

D、 不同位置

E、 同一儀器

E、 不同儀器

F 、短期時(shí)間內(nèi)

F、較長時(shí)間段

 

1.3 GR&R目的是什么

        因?yàn)镚R&R只是保證量具的穩(wěn)定性,所以可簡單的理解其目的就是降低量測誤差,使量測值之盡量接近(真值之標(biāo)準(zhǔn)差)。

        例:我們抽測100支圓筒的外徑,可得到100組數(shù)據(jù),會(huì)形成一個(gè)分配;如圖(A)


 

        我們知道同一產(chǎn)品在溫度/濕度等等環(huán)境下本身特性上會(huì)發(fā)生一些變異,量測的儀器/工具也會(huì)發(fā)生變異,還有其他的一些隨機(jī)的變異;而這些變異就會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)上的誤差;那么我們可以理解:看到的數(shù)據(jù)誤差(σr)可包含產(chǎn)品誤差(σTU)、儀器量測誤差(σ GRR)、其他隨機(jī)誤差(σe)三個(gè)部分。



 

1.4 GR&R與CPK的關(guān)系

       我們先舉一實(shí)例來理解: 一個(gè) 實(shí)際2m的木頭, 用一個(gè)尺子量測20次, 數(shù)據(jù)結(jié)果均為1.8m,可以看到數(shù)據(jù)很平均,尺子量測很穩(wěn)定(GRR很好),但這個(gè)尺子不能使用了,因?yàn)闇?zhǔn)確度很差,而準(zhǔn)確度就需要CPK來衡量;所以一個(gè)好的量具不僅需要驗(yàn)證其穩(wěn)定性(GRR),還要驗(yàn)證其準(zhǔn)確性(CPK)。

       GR&R應(yīng)用目的:借助量具量測數(shù)據(jù),驗(yàn)證量具是否可靠?是否好用?還可以計(jì)算出量具的量測誤差;

CPK應(yīng)用目的:大量生產(chǎn)情況下,查看并降低不良率( %→ppm),提高品質(zhì)質(zhì)量(合格→優(yōu)等),找出制程管制方向


 

 

2. GR&R的執(zhí)行

2.1 GR&R指標(biāo)與公式

◎GR&R能力指標(biāo)

GR&R :表示量具的能力

%GR&R =量具差異的標(biāo)準(zhǔn)值*5.15/產(chǎn)品規(guī)格公差

 

%GR&R < 10% ------------------A級 量具精密

10% < %GR&R、 < 30% --------- B級 量具正確

%GR&R > 30% ------------------C級 量具粗劣

 

注意事項(xiàng):

1.被測物性能需穩(wěn)定,因不穩(wěn)定會(huì)使%GR&R放大;

2.被測物特性之取樣分布宜涵蓋量具之保證范圍;

 

2.2 GR&R計(jì)算公式

◎GR&R百分比計(jì)算

◎總變異數(shù): TV         ◎產(chǎn)品變異: PV ( Products Variance )

◎重復(fù)性: EV ( Equipment Variance )設(shè)備變異

◎再現(xiàn)性: AV ( Appraiser Variance )人員差異


◎重復(fù)性&再現(xiàn)性: R&R


 

2.3 GR&R的執(zhí)行步驟

要獲取可信的GR&R,需按照--些的標(biāo)準(zhǔn)程序如下:

1.在量測系統(tǒng)使用者中選出2 ~ 3個(gè)評價(jià)人員;

2.抽取10個(gè)零件,以此代表實(shí)際或期望的過程變差;

3.把零件從1 ~ 10編號(hào),但號(hào)碼不為被評價(jià)人所見;

4.如果測量程序文件中有規(guī)定,則對量具作校準(zhǔn);

5.由評價(jià)員A隨機(jī)對10個(gè)零件作測量,由一一個(gè)觀察員記錄測量結(jié)果;

6.由其他評價(jià) 員重復(fù)第5步,隱藏其他評價(jià)員所獲得的讀數(shù);

7.重復(fù)第5和第6步,用不同的隨機(jī)組合測量;

8.對每 個(gè)評價(jià)員的讀數(shù)計(jì)算均值和極差;

9.用GR&R報(bào) 告表記錄零件均值和極差均值;

10.計(jì)算表示設(shè)備變差的重復(fù)性;

11.計(jì)算表示評價(jià)員變差的再現(xiàn)性;

12.計(jì)算GR&R并轉(zhuǎn)換成百分比;

13.計(jì)算零件并轉(zhuǎn)換成百分比;

14.計(jì)算總變差;

 

2.4 GR&R的優(yōu)先前提

在了解GR&R優(yōu)先使用狀況前,我們該先知道哪些情況不適合GR&R ?

首先,作GR&R時(shí)必須使用同-一樣本、反復(fù)量測;只要有任一樣本無法被反

復(fù)量測,那么基本上都不適用GR&R,這一類的情況中尤其以破壞性測試為

最明顯,因?yàn)闃颖緦?shí)際上已無法被反復(fù)測試;所以凡是破壞性測試,原則上

均不適用GR&R.

 

GR&R的優(yōu)先使用前提:

1.本質(zhì)上是非破壞性之量測數(shù)值

2.該量測特性之制程能力Cp值明顯不足

 

在此狀況下,我們必須運(yùn)用GR&R深入探究此時(shí)的制程能力是產(chǎn)品之,真象或假象?

若GR&R> 30% (C級),就表示量測系統(tǒng)不夠精確從而扭曲了產(chǎn)品的真值;那么我

們就應(yīng)立刻著手改善量測系統(tǒng),找出問題癥結(jié),再予以克服,以改善GR&R。

 

◎特性要因圖


 

 

3. GR&R的實(shí)驗(yàn)

3.1 EV與AV比較判定

◎EV> AV

重復(fù)性:EV(設(shè)備變異) >再現(xiàn)性:AV(人員變異)

(量具需要加以保養(yǎng);

√量具需要重新設(shè)計(jì),以提升適切性;

√量具的夾緊或零 件定位的方式需要改進(jìn);

√存在過 大的零件變異;

 

◎AV> EV

再現(xiàn)性:AV(人員變異) >重復(fù)性:EV(設(shè)備變異)

√量測人 員需要更好的培訓(xùn)如何使用量具及數(shù)據(jù)讀取方式;

√量具刻度盤上的刻度不清楚或校正不良;

√需要某些夾具協(xié)助評價(jià)人員來提高使用量具的一致性;

 

 

3.2 GR&R實(shí)驗(yàn)要求和方法

◎GR&R實(shí)驗(yàn)要求

1、樣品:應(yīng)在能代表整個(gè)作業(yè)范圍的制程中隨機(jī)選取(包括超出規(guī)格的樣品)

2、儀器:確保量測儀器是依照正確的國際認(rèn)可的最新標(biāo)準(zhǔn)得到了校正讀數(shù)值取估計(jì)之最近值;而最小取至最小刻度之1/2 (最小量測單位的-一半)

3、操作者:要得到了良好的教育訓(xùn)練,能熟練正確地操作量測儀器;確保每個(gè)操作者完全明白進(jìn)行GRR分析的每一一個(gè)步驟及注意事項(xiàng);

 

 

◎GR&R實(shí)驗(yàn)分析方法

重復(fù)性分析:繪極差圖→計(jì)算控制限→分析控制圖→計(jì)算重復(fù)性

再現(xiàn)性分析:評價(jià)人均值極差→計(jì)算再現(xiàn)性

零件變差分析:計(jì)算均值控制限→分析控制圖→計(jì)算零件變差

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