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)計和圖表的方法對測量系統(tǒng)的分辨率和誤差進行分析，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)定條件下運行測量系統(tǒng)多次測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性: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)計過程控制

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別產(chǎn)品特性的能力，如:正常產(chǎn)品是否會誤判，不正常產(chǎn)品是否會漏判等;也可以說是檢定“檢測系統(tǒng)是否正常”的一個工具。

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，在同一實驗室內(nèi)，使用同一儀器，在短期時間內(nèi)，對相同試樣作多個單次測試，再對測試的結(jié)果做統(tǒng)計上的分析。

再現(xiàn)性( Reproducibility ) : 是在兩個不同的實驗室對同-物料進行測定兩個分析結(jié)果接近的程度。

重復(fù)性和再現(xiàn)性實驗條件的差異：

1.3 GR&R目的是什么

        因為GR&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)，會形成一個分配;如圖(A)

        我們知道同一產(chǎn)品在溫度/濕度等等環(huán)境下本身特性上會發(fā)生一些變異，量測的儀器/工具也會發(fā)生變異，還有其他的一些隨機的變異;而這些變異就會產(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)、其他隨機誤差(σe)三個部分。

1.4 GR&R與CPK的關(guān)系

       我們先舉一實例來理解: 一個 實際2m的木頭， 用一個尺子量測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)，但這個尺子不能使用了，因為準(zhǔn)確度很差，而準(zhǔn)確度就需要CPK來衡量;所以一個好的量具不僅需要驗證其穩(wěn)定性(GRR),還要驗證其準(zhǔn)確性(CPK)。

       GR&R應(yīng)用目的:借助量具量測數(shù)據(jù)，驗證量具是否可靠?是否好用?還可以計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:

1.被測物性能需穩(wěn)定，因不穩(wěn)定會使%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計算公式

◎GR&R百分比計算

◎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個評價人員;

2.抽取10個零件，以此代表實際或期望的過程變差;

3.把零件從1 ~ 10編號，但號碼不為被評價人所見;

4.如果測量程序文件中有規(guī)定，則對量具作校準(zhǔn);

5.由評價員A隨機對10個零件作測量，由一一個觀察員記錄測量結(jié)果;

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

7.重復(fù)第5和第6步，用不同的隨機組合測量;

8.對每 個評價員的讀數(shù)計算均值和極差;

9.用GR&R報 告表記錄零件均值和極差均值;

10.計算表示設(shè)備變差的重復(fù)性;

11.計算表示評價員變差的再現(xiàn)性;

12.計算GR&R并轉(zhuǎn)換成百分比;

13.計算零件并轉(zhuǎn)換成百分比;

14.計算總變差;

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，因為樣本實際上已無法被反復(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,我們必須運用GR&R深入探究此時的制程能力是產(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的實驗

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，以提升適切性;

√量具的夾緊或零 件定位的方式需要改進;

√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)助評價人員來提高使用量具的一致性;

3.2 GR&R實驗要求和方法

◎GR&R實驗要求

1、樣品:應(yīng)在能代表整個作業(yè)范圍的制程中隨機選取(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;確保每個操作者完全明白進行GRR分析的每一一個步驟及注意事項;

◎GR&R實驗分析方法

重復(fù)性分析:繪極差圖→計算控制限→分析控制圖→計算重復(fù)性

再現(xiàn)性分析:評價人均值極差→計算再現(xiàn)性

零件變差分析:計算均值控制限→分析控制圖→計算零件變差