GRR原理及计算
GRR
一什麼是GRR?
Gauge repeatability and repoducibiity的縮寫，譯成中文是“量具(量測)的再現性與再生性”二量測系統分析
2.1什麼是”M SA”
Measuremt system analysis 的縮寫, 譯成中文是量測系統分析.
”M S A” 大體而言是評價” 量測系統”的品質,這意味著檢查量測系統變異的大小,以決定影響此變異的精度.
量具任何用來產生數據的設備與工具.
量測系統操作程序,操作環境,量具,軟體,人員等用以量測品質特性數據的組合.
2.2 量測能力
2.2.1 評估一個量測系統的品質
2.2.2 制造程序能達到產品要求的能力
2.2.3 評估一個制造程序(或工序)生產合符規格要求產品的能力
2.3 “MSA”地目的
應用統計方法來分析量測試驗設備的變異,准確度,精密度,再生性與穩定性,以作為規劃以下
事務的參考資料
2.3.1 設備是否需要校驗
2.3.2 是否可供使用
2.3.3 是否有人為因素造成疏失
2.3.4 是否需要修改校驗周期及高頻率
2.4 如何評估一個量測系統
2.4.1 量測系統的統計特性
A 量測系統必須在管制狀態下
B 與制程的變異比較,量測系統的變異必須很小
C 與規格比較, 量測系統的變異必須很小
D 量測的最小刻度增量,必須小於制程的變異或規格的1/10
2.4.2 量測系統的的四種變異形態 (附圖 1~5 )
准確度,精密度(再現性),再生性,穩定性
三 GRR的操作方法
1一般方法
1.1將作業者分為A.B.C三人,零件10個, 作業者無法看到零件號碼
1.2三人使用同一種量具
1.3 將作業者A依順序量測10個零件,由觀察者記錄填寫數據, 作業者B與C量測相同的10個
零件,使三人不能看到別人的量測值,由觀察者記錄填寫數據.
1.4 以不同的隨機排序來重復這個循環進行量測記錄數據
2 本部門目前作法
2.1 將作業者分為A.B.C三人,零件10個, 作業者可以看到零件號碼
2.2 三人使用同一種量具
2.3 分三天時間量測,第一天作業者A依順序量測10個零件,數據由自己填寫, 作業者B與C量
測相同的10個零件,使三人不能看到別人的量測值,自己填寫數據.
2.4 第二天,第三天重復以上步驟二次
3 測式目的
量測人員的量測能力是否滿足公司主要產品的尺寸公差的要求
4 使用表格
4.1 DELL表格 (見表1)
4.2 台灣檢測設計表格 (見表2)
5 判定標準
5.1 GRR值小於10% 量測能力滿足
5.2 GRR值在10%至30%之間量測能力基本滿足
5.3 GRR值在30%以上量測能力不足
6 GRR的其它計算方法
<< 平均值與全距法(Average and Range Method)>>
“ｍ”表示操作員個數，”ｎ”表示零件個數,重復次數為“t”(一般情況下t≦10) 在量具誤差分佈呈常態分配的假設之下,寬度5.15包含99%的量具誤差(附表說明)
因此我們量化定義
量具的再現性如下:
EV=5.15*R2/D i(EV為eguipment Varition,設備變異之縮寫) 相同的道埋,我們可以定義,
量測的再生性:
AV= (5.15*(R2/D
)-(EV2/NT)
2
AV為Appraiser Variaton,操作員變異的縮寫
再現性與再生性
R&R= (EV)2+(AV)2
零件變異:
PV= (5.15*(RP/D2))2-(EV)2/MT
PV為Part-to-Part Varition , 零件間變異的縮寫
全變異:
TV= (R&R)2+(PV)2
TV為Total Variation的縮寫
在使用AR法時,有二點要注意:
(1)每一個Cell 內所測量的反復次數t>10時,運用AR法估計變異的效果不佳
(2)AR法無法估計操作者與零件之間的交互作用
例: 某制程工程師谷欲進行Guage R&R的研究以決定比量測系統是否適用於量測某塑膠射出成型所產生零件的厚度,任選3位熟悉的操作員,並由同一批產品中任選5個零件,定點定位測量厚度2次,得到以下數據
套用表5-1得如下表
操作員人數(M)=3
零件數(N)=5
反復測量數(T)=2
R
=操作員的全距:0.832-0.773=0.059
Rp=零件的全距: 1.07-0.56=0.51
R =全距總平均0.0133
因此 EV(再現性)=5.15R/D
2
=5.15(0.0133/1.15)=0.06(設備變異)
表二中取g=1 5, t=2之D
2
值
AN=(再生性) (5.15*(R
0/D
2
)2-(EV)2/NT = 5.15*(0.059)2/1.91)-(0.06)2/(5*2) =0.1579
表二中取g=1, t=2之D
2
值
R&R=(再生性與再現性) (EV)2+(AV)2 = (0.06)2+(0.1579)2 =0.1689
PV(零件變異)= (5.15*RP/D2)2-(EV)2/MT= (5.15*(0.51)*/2.48)-(0.06)2/(3*2) =1.0288
表二中取g=1, t=2之D
2
值
TV= (R&R)2+(PV)2 = ( 0.1689)2+(1.0288)2 =1.043
7 Inter (P/T ratio)之再現性與再生性評估
7.1 再現性評估(Pepeatibility)量具變異
7.1.1 選擇三個標準件A.B.C , 選擇上面的一個尺寸進行量測
7.1.2 在不改變任何量測條件的情況下, 選擇一個尺寸重復量測30次
7.1.3 計算各尺寸的標準差
7.1.4 計算各尺寸的再現性(P/T ratio)
7.1.5 P/T ratio=6*δ/(USL-LSL)
7.1.6 判定標準P/T ratio必須小於5%
7.2 再生性評估(Reproducibility)操作者變異
7.2.1 選擇三個標準件A.B.C , 選擇上面的一個尺寸進行量測
7.2.2 第一天三名操作者分別量測每一個標準件上的同一尺寸三次
7.2.3 第二天和第三天重復以上步驟量測
7.2.4 計算三個標準件的標準差.可求得此尺寸之P/T rati(再生性)
7.2.5 判定標準P/T rati(再生性)必須小於30%
8 GRR測試條件設計
8.1 針對某一種量具
8.2 新進人員
8.3 某一種量測系統
8.3.1 一般情況:同一特性尺寸由相同的量具測量
8.3.2 特殊情況:同一特性尺寸由不同的量具測量,GRR之設計可考慮用不同的量具 8.4 某一特性尺寸
8.4.1 特定的尺寸,工件,公差,
8.4.2 某一量測系統能否適用量測”特定的工件,特定的工件,特定的公差,
8.4.3 選擇量測熟練的操作人員及較好的設備
四 GRR不佳的原因及分析
Reproducibility太高有以下已種原因
A 人員可能未經良好訓練
B 量測刻度判讀不佳
C 超出量測范圍之量測
Repeatability不佳有以下已種原因
A 工具要維修
B 量規要重購或重新設計
C 夾具不佳,定位不良
D 超出量測范圍
案例說明 401547工件GRR測試
2 無規範測試GRR不合格原因
2.1 原因
A 補正基准不一致
B 裝夾方法不一致
C 基准零位取點方法不一致
D 1#尺寸除基准的另一端取點不一致
2.2 對策
制作作業規範, 規範量測操作
3 有規範GRR測試不理想原因
3.1 原因分析如下:
人工件
細心度不夠
工件有毛邊
GRR
測值
差固定工件變形 C基准取點不一致
方法
五 GRR在本部門的指導意義
1 在量測能力,量測品質方面提供具體的數值評估,能讓我們改進提升本部門的量測能力及品質
2 特別在發現及指導解決量測能力方面的問題時具有較強的說服力
3 提供客戶需求的GRR測試
Part Number :09N5714-2Description :
09N5714-2之1#尺寸
Characteristic :邊基 淮到邊Zero=
Specification :160.81±0.35TTL Tolerance:0.70
Measurement Unit:
MM
Supplier Name IBM Analysis Supervised by :Lewis Liu
Inspector Name:周少俊Date Inspected:22/6/2000# Oprs 1Inspector Name:朱劍輝Date Inspected:
22/6/2000# Trials
3
Inspector Name:
李濤
Date Inspected:
22/6/2000
TEST FOR CONTROL
Upper Control Limit, UCLr = D 4R =
x
=If any individual range exceeds this limit, the measurement or reading should be reviewed, repeated, corrected, or discarded asappropriate, and new averages and ranges should be computed
Equipment Variation ("Repeatability") = K 1R =
x =2op 3op
Operator Variation ("Reproducibility") = (K2*Xdiff)2 - (EV)2
/nxt
(K2*Xdiff)
2
#DIV/0!#DIV/0!(EV)2
/nxt
0.000000Diff
#DIV/0!
#DIV/0!
Total "repeatability" and "reproducibility" Variation (R&R) =Calculations
D E L L 表格 (1)
Gauge repeatability and reproducibility data sheet Measurement instrument Cliper Date12/19 '98 Characteristic Length Performed by Ms.cao Specification limits 2.79±0.125mm
10 k=number of readings=
3
USL= 2.915LSL=
2.665
Repeatability ------6S r
=0.01=0.0568x100%=
0.01
= 5.68%
Reproducibility---6S R
=0.007962=0.031847x100%=0.007962
= 3.184748%=0.01628=0.065119x100%=0.01628
= 6.511914%
台灣檢測使用表格 (2)
附圖 (1)
精密度(P r e c i s i o n)
附圖(2)
再現性
再現性(R e p e a t a b i l i t y):
又稱量測的變異,是指量測設備由同一個作業員經多次量測同一物品時其量測數值再現的能力附圖(3)
再生性
再生性(R e p r o d u c i b i l i t y):
又稱為作業者變異,由不同的作業人員,使用相同的量測設備,量測同一物品,量測平均值之間的差異
附圖(4)
穩定性
穩定性(S t a b i l i t y)
特定的物品,由同一個作業人員與量測設備,於不同時間內所發生的變異
附圖(5)
准確度