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Gage R&R培训教材培训教材龍元龍元2014/01/16 根据变差的来源和特点，可分为:   ●位置变差(准确度)：          偏倚，稳定性和线性；   ●宽度变差(精确度)：          重复性和再现性测量系统变差类型测量系统变差类型Gage R&R的定義的定義Gage R&R是一種方法, 用以決定量測的:Gage R&R的研究用以決定所觀察的過程變異中, 有多大的比例是來自於量測系統本身的變異.重复性重复性(Repeatability)再再现现性性(Reproducibility)      一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计GR&R变差等于系统内和系统间变差之和Gage R&R的含意的含意1.量具量具(Gage)    任何用來產生數據的設備及工具經常用以表示特定使用在工廠現場的設備2.量測系統量測系統(Mearsurement System)    操作程序、操作環境、量具、軟體與人員等用以測量品質特性數據之組合3.再現性再現性(Repeatability)    再現性又稱為量具變異(Equipment Variance)，是指量測設備經相同作業者量測相同標的物數次，而能再產出其讀值的能力。

是觀測讀值伸展或散播的一個程度4.再生性再生性(Reproducibility)   再生性又稱為作業者變異(Appraiser Variance)，是指當量測一零件之特性時，以不同作業者使用相同量具取得之量測平均值之變異   所謂量測系統Gage R&R，就是指再現性與再生性 (R&R)之變異重复重复性性(Repeatability)        由同一量測人員用同一量測儀器重複量測同一量測對象時所存在的差異, 下圖表示了量測系統的重复性.重复性σrpt● 一个评价人使用同一测量仪器，对同一零件的某一特性进行多次测量下的变差● 是在确定的和已知条件下，连续多次测量中的变差● 通常被称为EV-设备变差● 量具(设备)能力和潜能● 系统内变差     A AB B那个的重复性好？那个的重复性好？● 零件内部（抽样样本）：形状、位置、表面光度、锥度、样本的一致性● 仪器内部：维修、磨损、设备或夹具的失效、质量或保养不好● 标准内部：质量、等级● 方法内部：作业准备、技巧、归零、固定、夹持、点密度的变差● 评价人内部：技巧、位置、缺乏经验、操作技能或培训、意识、疲劳● 环境内部：对温度、湿度、振动、清洁的小幅度波动● 缺乏稳健的仪器设计或方法，一致性不好● 量具误用● 失真（量具或零件）、缺乏坚固性● 应用—零件数量、位置、观测误差（易读性、视差）造成重复性变差的可能原因：造成重复性变差的可能原因：再再现现性性(Reproducibility)        由幾個不同的量測人員用同一量測儀器重複量測同一量測對象時所存在的差異, 下圖表示了量測系統的再现性.u1u2u3再现性量測員1量測員2量測員3● 不同评价人使用相同量具，测量一零件的某一特性的测量平均值的变差● 对产品和过程评估时，变差可能是评价人、环境或方法● 通常被称为AV-评价人变差● 系统之间(条件)的变差    Inspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C那个的再现性好？那个的再现性好？造成再现性误差的潜在原因造成再现性误差的潜在原因● 零件之间（抽样样本）：使用相同的仪器、操作者和方法测量A、B、C零件类型时的平均差异。

● 仪器之间：在相同零件、操作者和环境下使用A、B、C仪器测量的平均值差异注意：在这种情况下，再现性误差通常还混有方法和/或操作者的误差● 标准之间：在测量过程中，不同的设定标准的平均影响● 方法之间：由于改变测量点密度、手动或自动系统、归零、固定或夹紧方法等所造成的平均值差异● 评价人（操作者）之间：评价人A、B、C之间由于培训、技巧、技能和经验所造成的平均值差异推荐在为产品和过程鉴定和使用手动测量仪器时使用这种研究方法过程变差剖析过程变差剖析长期过程变差短期抽样产生的变差实际过程变差稳定性线性重复性重复性  准确度  量具变差操作员造成的变差测量误差过程变差观测值“重复性” 和 “再现性” 是测量误差的主要来源再现性再现性过程变差GRR應用應用Ø提供新量測儀器是否可允收的準則Ø量測系統間之比較Ø評估量測儀器疑為能量不足之基礎Ø新進檢測人員可借助GRR來建立合格認證 Ø為製程變異與生產過程允收水準之必要成分 Ø若遇到產品規格大幅加嚴時（如Impedance的Tolerance由 ±12Ω降至±5Ω）則必須立即警覺必須將測試設備升級，以免誤判了新產品的真實性能 •未來方面：–配合Cpk、Six-sigma等製程能力工具的運用，不斷研發更價廉而堪用的量具–若遇產品公差緊縮時，必須立即警覺是否須將量具升級，以免誤判新產品特性的真實性能。

目的目的Gage R&R 的原理的原理Gage R&R 的原理的原理σTotal2=σpart2+σGage R&R2+σe2Gage R&R 研究研究GRR作業的前置準備工作作業的前置準備工作Ø規劃評估方法Ø檢測量具的鑑別力/解析度應至少為製程變異或允差的十分之一Ø檢測量具應校正，並可追溯至相關之標準Ø人員操作前應具備相關專業訓練及鑑定Ø決定評估作業中所須之操作員數、取樣樣品數、   重複量測次數，可參考之依據如下：   ☆關鍵特性：取樣數↑，量測次數↑   ☆樣品型態：龐大或較重之樣品，取樣數↓，量測次數↑    GRR作業的前置準備工作作業的前置準備工作Ø樣品與操作員應為正常生產過程中所隨機選取Ø樣品應予以識別Ø量測作業過程可考量之變異效應來源有：   ☆人(操作員專業、訓練……..等)   ☆事(作業SOP…   ……………等)   ☆地(環境溫溼度、振動……..等)   ☆物(標準件、檢測儀器、治夾具、機台…等)   ☆時(早/中/晚班、天、週、月、季、年…..等)分析流程分析流程設設定定量量測測計計劃劃執執行行量量測測計計劃劃設善員設善員定計訓定計訓儀劃練儀劃練器或　器或　改人　改人　NGOKNO定定義義量量測測特特性性計算計算Overall Variation值值完員完員成之成之量能量能具力具力暨分暨分人析人析修改修改量測程序量測程序YESGage R&R分析步驟分析步驟(1)確認量測數據類別; (計量數據? 計數數據?)(2)確認誤差來源;   a. 對於自動測定系統, 誤差來源為: 部品本身誤差和測量儀器誤差.    b. 對於普通測定系統, 誤差來源為: 量測人員, 量測儀器和部品.    c. 對於目視檢查, 誤差來源為量測(檢查)人員和部品.(3) 選擇樣本;(計量數據至少選5個, 計數數據至少選30個)(4) 收集數據;   a. 量測前需確認:      a-1. 確認量測儀器經過校準, 以保證其準確性和線性在規定範圍.      a-2. 確保使用足夠分辨率的儀器逕行量測. 一般來說, 量測儀器的             分辨率應為被量測對象規格公差的1/10.    b. 量測時需注意:      b-1. 量測人員(至少3人)以隨機順序量測各樣本, 重複測量(至少2次).      b-2. 紀錄所有原始測量數據.(5) 分析數據.Gage R&R分析步驟分析步驟(續續)Gage R&R的評價標準的評價標準%R&R數值數值判斷判斷%R&R≦10%理想的量測系統10% <%R&R≦ 20%量測系統可接受20%<%R&R ≦ 30%考慮成本費後決定%Gage R&R=量測標準差*6產品規格公差分析：分析：— 重复性比再现性大重复性比再现性大                                         — 再现性比重复性大再现性比重复性大1）仪器需要维护。

仪器需要维护                                            1）评价人培训不足评价人培训不足2）量具刚度不足量具刚度不足                                            2）刻度不清晰刻度不清晰3）夹紧和检测点需改进夹紧和检测点需改进                               3）需要某种辅助器具）需要某种辅助器具4）零件内变差（失圆、锥度等）过大零件内变差（失圆、锥度等）过大GR&R分析的三种方法分析的三种方法极差法极差法：短期方法，快速的近似值均值均值—极差法极差法：长期方法，将变差分解为重复性和再现性ANOVA分析法分析法：标准的统计技术，可将变差分为四类：零件、评价人、零件与评价人之间的相互作用，以及量具造成的重复误差快速快速GR&R（极差法）（极差法）极差法：极差法是一种改良的计量型量具的研究，它可迅速提供一个测量变差的近似值●只能提供测量系统的整体概况●不能将变差分为重复性和再现性●它典型的好处就是快速检查验证GRR是否发生了变化典型的极差法：        2个评价人        5个零件两个评价人各将每个零件测量一次。

计算极差的和与平均极差通过将平均极差均值乘以1/d2*(d2可以查表找到m=2,g=5).平均极差 =        = (2+1+1+2+1)/5 = 7/5 = 1.4GR&R =           /d2 =   1.4  / 1.19    = 1.76% Gage R&R = GR&R / 过程标准差*100% = 1.76 / 3.33*100 % = 52.85%极差法极差法-示例示例d常数表制造过程标准差 = 3.33R= 最大值最大值-最小值最小值R零件操作员1操作员2极差(R)14222341367145725981极差之和7平均极差1.4RR结论的正确性结论的正确性80%极差法能够潜在的检测出测量系统为不可接受的概率：    样本容量为5    结论正确性80%    样本容量为10   结论正确性90%    ……练习：3min零件号零件号操作员操作员A操作员操作员B极差极差(A,B)10.850.80 20.750.70 31.000.95 40.450.55 50.500.60 过程标准差=0.0777计算结果计算结果均值—极差法： ● 是一种可同时对测量系统提供重复性和再现性的评估值的研究方法。

 ● 与极差法不同，它可以将测量系统的变差分成两个部分：     重复性     再现性 ● 不能确定他们两者之间的交互作用均值均值-极差法极差法    均值-极差（X-R）法是确定测量系统的重复性和再现性的数学方法，主要步骤如下： 1 选择3个测量人（A, B,C）和10个测量样品(典型)     ●测量人应有代表性，代表经常从事此项测量工作的QC人员或生产线人员  ●10个样品应在过程中随机抽取，可代表整个过程的变差，否则会严重影响研究结果 2 校准量具3 测量，让三个测量人对10个样品的某项特性进行测量，每个样品每人测量三次，将数据填入表中试验时要遵循以下原则：    ●盲测原则1：对10个样品编号，每个人测完第一轮后，由其他人对这10个样品进行随机的重新编号后再测，避免主观偏向    ●盲测原则2：三个人之间都互相不知道其他人的测量结果4 结果分析极差评价人评价人/ 试验试验#零件零件平均值平均值12345678910 A               10.29-0.561.340.47-0.80.020.59-0.312.26-1.36    20.41-0.681.170.5-0.92-0.110.75-0.201.99-1.25    30.64-0.581.270.64-0.84-0.210.66-0.172.01-1.31 均值                    B               10.08-0.471.190.01-0.56-0.20.47-0.631.80-1.68    20.25-1.220.941.03-1.200.220.550.082.12-1.62    30.07-0.681.340.2-1.280.060.83-0.342.19-1.50 均值          极差          C               10.04-1.380.880.14-1.46-0.290.02-0.461.77-1.49    2-0.11-1.131.090.20-1.07-0.670.01-0.561.45-1.77    3-0.15-0.960.670.11-1.45-0.490.21-0.491.87-2.16 均值          极差          零件均值            *2次试验D4=3.27，3次试验D4=2.58。

UCLR代表了单个极差的控制限将那些超出控制限的点圈出，识别原因并纠正使用与开始时相同的评价人及单位重复这些读数，或除去某些值并从保留的观察值重新获得平均值，重新计算极差    在进行其他统计分析之前，应先使用图表工具对数据进行系统的筛选从而找到变差明显特殊原因结果分析结果分析-图示法图示法极差图极差图-非层叠极差图-层叠● 在包括平均极差和控制限的标准的极差图上画出了由每个评价人对每个零件测量的多个读数范围从画在图中得出的数据分析可以得出很多有用的解释如果所有的极差都受控，则所有评价人的工作状态是相同的，可以认为每人重复测量的重复性是一致的 ● 如果一个评价人不受控，说明他的方法与其他人不同如果所有评价人都不受控，则测量系统对评价人的技术很敏感，需要改善以获得有用的数据● 极差图可以帮助我们确定：与重复性相关的统计控制，测量过程中评价人之间对每个零件的一致性 ● 以上图形的评审显示评价人之间变异性是不同的，应分析并消除其影响  从图中我们可以获取什么信息？从图中我们可以获取什么信息？均值图均值图均值图-非层叠均值图-层叠 少于一半的点落在控制限外边：      测量系统缺乏足够的分辨率      样本不能代表期望的制造过程变差。

多于一半的点落在控制限外边，    测量系统能够充分探测零件之间的变差    测量系统能够提供对过程分析和过程有用的信息A AB B那那组组数据可以接受？数据可以接受？lEV= Equipment Variation (Repeatability)lAV= Appraiser Variation (Reproducibility)lR&R= Repeatability & ReproducibilitylPV= Part VariationlTV= Total Variation of R&R and PVlK1-Trial, K2-Operator, & K3-Part ConstantsGR&R研究中的名词研究中的名词E.V. (Equipment Variation)的估計的估計 a.在在2.75倍標準差倍標準差(99%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下：b.在在3倍標準差倍標準差(99.73%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下： :全距平均值之平均值全距平均值之平均值 (R double-bar):量具標準差量具標準差其中：其中：P.V.的估計的估計ⅠⅠ(含零件內及零件間的變異含零件內及零件間的變異)m: 作業員人數作業員人數    r: 量測次數量測次數其中：其中：:零件標準差零件標準差,a.在在2.75倍標準差倍標準差(99%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下：b.在在3倍標準差倍標準差(99.73%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下： 若根號內之值若根號內之值<０，則０，則AV=0 n: 零件個數零件個數, r: 量測次數量測次數O.V.(Operator Variation) 的估計的估計其中：其中：:人員標準差人員標準差,:作業員間最大平均值－最小平均值作業員間最大平均值－最小平均值 a.在在2.75倍標準差倍標準差(99%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下：b.在在3倍標準差倍標準差(99.73%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下： :零件全距零件全距其中：其中：P.V.的估計的估計ⅡⅡ(僅含零件間的變異僅含零件間的變異)a.在在2.75倍標準差倍標準差(99%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下：b.在在3倍標準差倍標準差(99.73%信賴區間信賴區間)的條件下：的條件下： R&R 值的計算值的計算量測系統　：再現性與再生性量測系統　：再現性與再生性(R&R)之變異計算。

之變異計算Gage R&R)   即量測系統之誤差僅包含再現性與再生性即量測系統之誤差僅包含再現性與再生性量測系統之誤差：再現性、再生性與零件變異之總合量測系統之誤差：再現性、再生性與零件變異之總合v  一般定義量測系統總變異一般定義量測系統總變異(Total Variation)如下如下 ：：Gage R&R 總變異的計算總變異的計算量測系統評等量測系統評等量測系統評等是依量測系統評等是依R&R佔允差或佔允差或R&R佔佔TV的百分比大小依不同的百分比大小依不同產業別會有不同的評等，以下為參考等級產業別會有不同的評等，以下為參考等級即即%R&R = (R&R/允差允差)．．100% -------------(1)    或或 = (R&R/TV)．．100%   -------------(2)%R&R評等說明　　　　　　 ＸＸ ＜＜10%A量測系統優良10%≦ ≦ ＸＸ ＜＜25%B量測系統正常25%≦ ≦ ＸＸC量測系統須改善量具系統改善量具系統改善(在在C級的情況下級的情況下)（一）（一）若若E.V.>O.V.，即量具變異大於人員變異，即量具變異大於人員變異，表示，表示:v量測設備需要保養量測設備需要保養v量測設備精度不足量測設備精度不足v量測方式或定位量測方式或定位JIG須改善須改善v零件本身變異大零件本身變異大v增加輔助夾具或儀器協助量測增加輔助夾具或儀器協助量測v量測手法不正確或未統一方式量測手法不正確或未統一方式v量測儀器操作不熟悉量測儀器操作不熟悉v超出工作範圍的量測超出工作範圍的量測（二）（二）若若O.V.>E.V.，即人員變異大於量具變異，即人員變異大於量具變異，表示，表示:範例：： PartOperator12345678910A1.411.381.431.351.421.461.351.321.331.481.421.391.421.331.431.481.351.311.361.481.431.391.451.361.411.471.341.331.351.49B1.421.391.421.331.431.481.351.311.361.481.421.371.441.341.441.451.361.331.341.471.441.361.421.351.431.441.351.311.321.48C1.401.391.441.371.431.461.371.341.331.461.421.391.421.331.431.481.351.301.361.481.411.381.461.361.421.451.351.321.341.47某組件規格為1.4±0.25，，現同批產品中由3位人員隨機選擇10個樣本組，，每組量測3次，，數據分布如下，，試求Gage R&R 分析(單位mm):Operator作業員作業員3K22.7A21.023Trails(量測次數量測次數)3K13.05D42.575Sample(樣本組樣本組)10K31.62作業員作業員(m)=3             組件數組件數(n)=10               量測次數量測次數(r)=3全距總平均全距總平均(R)=0.0227    作業員全距作業員全距(RT)=0.003組件全距組件全距(Rp)=0.19Gage R&R 分析分析EV0.0691EV%26.09%(EV/Tol)%13.83%0V0.00970V%3.65%(OV/Tol)%1.94%PV0.2556PV%26.35%(PV/Tol)%51.12%R&R0.0698R&R%96.47%(R&R/Tol)%13.96%TV0.2650TV%分析結果：：量測系統適用性量測系統適用性量測系統適用性是決定於TV或允差為Gage R&R所消耗的百分比%R&R = 100(R&R/TV) 或 100(R&R/允差)%v            %R&R < l0%  ：A級，量測系統狀況良好 。

                                           (可接受)v 10% < %R&R < 25% ：B級，量測系統可被接受，                                            但必須依應用的重要性、                                            量具費用、修理費用而定v             %R&R > 25% ：C級，量測系統必須加以改進                                            (不能接受)。