1. 基本含義介紹

1.1 什么是MSA？

        MSA是Measurement System Analysis 的縮寫，意思是測量系統分析，是質量管理五大工具之一;使用數理統計和圖表的方法對測量系統的分辨率和誤差進行分析，以評估測量系統的分辨率和誤差對于被測量的參數來說是否合適，并確定測量系統誤差的主要成分。
       測量系統的誤差由穩定條件下運行測量系統多次測量數據的統計特性:偏倚和方差來表征;偏倚是指測量數據相對于標準值的位置，包括測量系 統的偏倚(Bias) 、線性(Linearity) 和穩定性(Stability);而方差指測量數據的分散程度，也稱為測量系統的R&R，包括測量系統的重復性(Repeatability)和再現性(Reproducibility)。
       一般來(lai)(lai)(lai)說(shuo)，測(ce)量(liang)系統(tong)的(de)偏倚和(he)線性(xing)由(you)量(liang)具校準來(lai)(lai)(lai)確(que)定;測(ce)量(liang)系統(tong)的(de)穩定性(xing)可由(you)重復(fu)測(ce)量(liang)相同(tong)部件的(de)同(tong)一質量(liang)特性(xing)的(de)均值極差控(kong)(kong)制圖(tu)來(lai)(lai)(lai)監控(kong)(kong);而測(ce)量(liang)系統(tong)的(de)重復(fu)性(xing)和(he)再(zai)現性(xing)由(you)GR&R研究(jiu)來(lai)(lai)(lai)確(que)定。

質量管理五大工具

1.APQP: Advanced Product Quality Planning

先期產(chan)晶質量策劃與控制計劃

2.PPAP: Production Part Approval Process

生產件批準程序

3.FMEA: Failure Mode and Effect Analysis

潛在(zai)失效模式與效果(guo)分析

4.MSA: Measurement System Analysis

測量系統分析

5.SPC: Statistical Process Control

統計過程控制

1.2 什么是GR&R？

        GR&R是(shi)Gauge Repeatability and Reproducibility的縮(suo)寫，意思(si)是(shi)量(liang)具(ju)的重復性和(he)再現性;用來檢(jian)(jian)定檢(jian)(jian)測產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)的人員是(shi)否(fou)具(ju)備(bei)識別產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)特性的能力(li)，如:正常(chang)(chang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)是(shi)否(fou)會誤判，不正常(chang)(chang)產(chan)(chan)(chan)品(pin)(pin)是(shi)否(fou)會漏判等(deng);也可以說是(shi)檢(jian)(jian)定“檢(jian)(jian)測系統是(shi)否(fou)正常(chang)(chang)”的一(yi)個工具(ju)。

重(zhong)復(fu)性(xing)( Repeatability ) : 是(shi)用(yong)本方法在(zai)正常和正確(que)操作(zuo)情況下，由同(tong)一操作(zuo)人員，在(zai)同(tong)一實(shi)驗室(shi)內(nei)，使用(yong)同(tong)一儀(yi)器，在(zai)短期時間內(nei)，對(dui)相同(tong)試樣(yang)作(zuo)多個(ge)單次測試，再對(dui)測試的結(jie)果(guo)做統(tong)計上的分析(xi)。

再(zai)現性( Reproducibility ) : 是在兩個不同(tong)的實驗室對同(tong)-物料進行測定(ding)兩個分析結果接近的程度。

重復性和再現性實驗條件的差(cha)異：

1.3 GR&R目的是什么

        因為(wei)GR&R只(zhi)是(shi)保證量具的(de)穩定性，所以可簡單的(de)理解其目的(de)就是(shi)降低量測誤差(cha)，使量測值之盡量接近(真值之標準(zhun)差(cha))。

        例:我們抽(chou)測100支圓(yuan)筒的外徑，可得到100組數(shu)據，會形成(cheng)一個分(fen)配;如圖(A)

        我(wo)們(men)知道(dao)同一產品在溫度(du)(du)/濕度(du)(du)等(deng)等(deng)環境下本身特性上會發生一些變異，量測的儀(yi)器(qi)/工具也會發生變異，還有其他(ta)的一些隨(sui)機的變異;而(er)這(zhe)些變異就(jiu)會產生數據上的誤(wu)(wu)差;那么我(wo)們(men)可以理解:看到(dao)的數據誤(wu)(wu)差(σr)可包含(han)產品誤(wu)(wu)差(σTU)、儀(yi)器(qi)量測誤(wu)(wu)差(σ GRR)、其他(ta)隨(sui)機誤(wu)(wu)差(σe)三個部分。

1.4 GR&R與CPK的關系

       我們先(xian)舉一(yi)(yi)實例來理解: 一(yi)(yi)個(ge)(ge) 實際2m的木頭， 用一(yi)(yi)個(ge)(ge)尺(chi)(chi)子(zi)量測(ce)20次， 數據結果均(jun)為1.8m,可以看到數據很平(ping)均(jun)，尺(chi)(chi)子(zi)量測(ce)很穩(wen)定(GRR很好)，但這個(ge)(ge)尺(chi)(chi)子(zi)不能使(shi)用了，因為準確(que)度很差，而準確(que)度就(jiu)需要(yao)CPK來衡量;所(suo)以一(yi)(yi)個(ge)(ge)好的量具不僅(jin)需要(yao)驗證其穩(wen)定性(xing)(GRR),還要(yao)驗證其準確(que)性(xing)(CPK)。

       GR&R應用(yong)(yong)目的:借助量具量測(ce)數據，驗證(zheng)量具是否可靠?是否好用(yong)(yong)?還可以計算出量具的量測(ce)誤差;

CPK應用目的:大量生產情況下(xia)，查看并降低不良率( %→ppm),提高品(pin)質質量(合格→優等)，找出(chu)制(zhi)程(cheng)管制(zhi)方向

2. GR&R的執行

2.1 GR&R指標與公式

◎GR&R能力指標

GR&R :表(biao)示量具的能力

%GR&R =量具差(cha)異的標準值*5.15/產品規格公差(cha)

%GR&R < 10% ------------------A級 量具精密

10% < %GR&R、 < 30% --------- B級 量具正確

%GR&R > 30% ------------------C級(ji) 量具粗劣

注意事項:

1.被測物性能需(xu)穩定，因不穩定會(hui)使%GR&R放大;

2.被(bei)測物特性(xing)之(zhi)取樣分布(bu)宜涵蓋(gai)量(liang)具之(zhi)保證范圍;

2.2 GR&R計算公式

◎GR&R百(bai)分比計算

◎總變(bian)異數: TV         ◎產(chan)品變(bian)異: PV ( Products Variance )

◎重復性: EV ( Equipment Variance )設備變異

◎再(zai)現性(xing): AV ( Appraiser Variance )人(ren)員差(cha)異

◎重復性&再現性： R&R

2.3 GR&R的執行步驟

要獲取可信的GR&R，需按照--些的標準程序如下:

1.在量(liang)測(ce)系統使用者中選(xuan)出(chu)2 ~ 3個(ge)評(ping)價人員;

2.抽(chou)取10個零件，以此代表實(shi)際(ji)或期望的過程變(bian)差(cha);

3.把零件(jian)從(cong)1 ~ 10編號(hao)，但號(hao)碼不(bu)為被評價人所見(jian);

4.如果測量(liang)程序(xu)文件中(zhong)有規定，則(ze)對量(liang)具(ju)作校準;

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果;

6.由(you)其他評(ping)價 員重復(fu)第5步(bu)，隱藏其他評(ping)價員所獲得(de)的讀數;

7.重(zhong)復第5和第6步，用不(bu)同的隨機組合(he)測量;

8.對每 個評價員的讀數(shu)計算均值和極差;

9.用GR&R報(bao) 告(gao)表記錄零件均值和極差均值;

10.計(ji)算(suan)表示設備變差(cha)的重復性;

11.計(ji)算(suan)表示評價員變差(cha)的再現性;

12.計(ji)算GR&R并(bing)轉換(huan)成百分比(bi);

13.計算零件并(bing)轉(zhuan)換成(cheng)百分比;

14.計算總變差;

2.4 GR&R的優先前提

在了解GR&R優先使用(yong)狀況前(qian)，我們(men)該先知道哪(na)些情況不適合GR&R ?

首先，作GR&R時必須使用同-一(yi)樣本、反(fan)復(fu)量測(ce);只要有任一(yi)樣本無法被(bei)反(fan)

復量(liang)測，那么基本上都不適(shi)用GR&R，這(zhe)一類的情況中尤其以破壞性測試為

最明顯，因(yin)為樣本(ben)實際上已(yi)無法被反復測試(shi)(shi);所以凡是破壞性測試(shi)(shi)，原則上

均不(bu)適(shi)用GR&R.

GR&R的優先(xian)使用前提:

1.本質上是非破(po)壞性之量測數值

2.該量(liang)測特性之制程能力Cp值明顯不足

在此狀(zhuang)況下,我們(men)必須運(yun)用GR&R深入探究此時的制程能力是產品之(zhi)，真象(xiang)或假(jia)象(xiang)?

若(ruo)GR&R> 30% (C級)，就表示量(liang)測系統不(bu)夠(gou)精確從而(er)扭曲了(le)產品的真值;那(nei)么我

們就應立刻著手改善量測系統(tong)，找(zhao)出問題癥結，再(zai)予以克服，以改善GR&amp;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(fu)性:EV(設(she)備變異) >再現性:AV(人員(yuan)變異)

(量具(ju)需要(yao)加以保(bao)養;

√量具需要(yao)重新(xin)設(she)計，以提(ti)升適切性;

√量具的(de)夾緊或(huo)零 件(jian)定位的(de)方式需要改進;

√存在(zai)過 大的零件變異;

◎AV> EV

再現(xian)性:AV(人員變異(yi)) >重復性:EV(設備變異(yi))

√量(liang)測(ce)人 員(yuan)需要更好的培(pei)訓如何使用量(liang)具及數據讀取(qu)方(fang)式;

√量具刻度(du)盤上(shang)的刻度(du)不(bu)清(qing)楚(chu)或校(xiao)正不(bu)良;

√需要某些夾(jia)具協(xie)助評價人員來提高使用量(liang)具的一(yi)致性;

3.2 GR&R實驗要求和方法

◎GR&R實驗要求(qiu)

1、樣(yang)品(pin):應在能代表整個作(zuo)業(ye)范(fan)圍的制程(cheng)中隨機選(xuan)取(包括(kuo)超出規(gui)格的樣(yang)品(pin))

2、儀(yi)器:確(que)保量測儀(yi)器是依照正確(que)的國際認可的最(zui)新標準(zhun)得到了校正讀(du)數值取(qu)估計之最(zui)近值;而最(zui)小取(qu)至(zhi)最(zui)小刻度(du)之1/2 (最(zui)小量測單位的-一半)

3、操作者(zhe):要得(de)到了良好的教(jiao)育(yu)訓練(lian)，能熟(shu)練(lian)正確(que)地操作量(liang)測儀器(qi);確(que)保每(mei)個操作者(zhe)完全(quan)明白進行(xing)GRR分析的每(mei)一一個步驟及注意事項;

◎GR&R實驗分析方法(fa)

重復性(xing)分(fen)析:繪極差(cha)圖→計算(suan)控制限→分(fen)析控制圖→計算(suan)重復性(xing)

再現(xian)(xian)性分析:評(ping)價人均值極差(cha)→計(ji)算(suan)再現(xian)(xian)性

零(ling)件(jian)變差分析:計算(suan)均值(zhi)控制(zhi)限→分析控制(zhi)圖(tu)→計算(suan)零(ling)件(jian)變差