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)。
       一般來說，測量系統的偏倚和線性由量具校準來確定;測量系統的穩定性可由重復測量相同部件的同一質量特性的均值極差控制圖來監控;而測量系統的重復性和再現性由GR&R研究來確定。

質量管理五大工具

1.APQP: Advanced Product Quality Planning

先期產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

潛在失效模式與效果分析

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Gauge Repeatability and Reproducibility的縮寫，意思是量具的重復性和再現性;用來檢定檢測產品的人員是否具備識別產品特性的能力，如:正常產品是否會誤判，不正常產品是否會漏判等;也可以說是檢定“檢測系統是否正常”的一個工具。

重復性( 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，使用同一儀器，在短期時間內，對相同試樣作多個單次測試，再對測試的結果做統計上的分析。

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

重復性和再現性實驗條件的差異：

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(真值之標準差)。

        例:我們抽測100支圓筒的外徑，可得到100組數據，會形成一個分配;如圖(A)

        我們知道同一產品在溫度/濕度等等環境下本身特性上會發生一些變異，量測的儀器/工具也會發生變異，還有其他的一些隨機的變異;而這些變異就會產生數據上的誤差;那么我們可以理解:看到的數據誤差(σr)可包含產品誤差(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， 數據結果均為1.8m,可以看到數據很平均，尺子量測很穩定(GRR很好)，但這個尺子不能使用了，因為準確度很差，而準確度就需要CPK來衡量;所以一個好的量具不僅需要驗證其穩定性(GRR),還要驗證其準確性(CPK)。

       GR&R應用目的:借助量具量測數據，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應用目的:大量生產情況下，查看并降低不良率( %→ppm),提高品質質量(合格→優等)，找出制程管制方向

2. GR&R的執行

2.1 GR&R指標與公式

◎GR&R能力指標

GR&R :表示量具的能力

%GR&R =量具差異的標準值*5.15/產品規格公差

%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.被測物性能需穩定，因不穩定會使%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: TV         ◎產品變異: PV ( Products Variance )

◎重復性: EV ( Equipment Variance )設備變異

◎再現性: AV ( Appraiser Variance )人員差異

◎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.在量測系統使用者中選出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定，則對量具作校準;

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.由其他評價 員重復第5步，隱藏其他評價員所獲得的讀數;

7.重復第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.計算表示設備變差的重復性;

11.計算表示評價員變差的再現性;

12.計算GR&R并轉換成百分比;

13.計算零件并轉換成百分比;

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、反復量測;只要有任一樣本無法被反

復量測，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測試;所以凡是破壞性測試，原則上

均不適用GR&R.

GR&R的優先使用前提:

1.本質上是非破壞性之量測數值

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品之，真象或假象?

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

們就應立刻著手改善量測系統，找出問題癥結，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

重復性:EV(設備變異) >再現性:AV(人員變異)

(量具需要加以保養;

√量具需要重新設計，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

再現性:AV(人員變異) >重復性:EV(設備變異)

√量測人 員需要更好的培訓如何使用量具及數據讀取方式;

√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:應在能代表整個作業范圍的制程中隨機選取(包括超出規格的樣品)

2、儀器:確保量測儀器是依照正確的國際認可的最新標準得到了校正讀數值取估計之最近值;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

重復性分析:繪極差圖→計算控制限→分析控制圖→計算重復性

再現性分析:評價人均值極差→計算再現性

零件變差分析:計算均值控制限→分析控制圖→計算零件變差