介紹【Gage R&R】的重複性(Repeatability)與再現性(Reproducibility)

介紹【Gage R&R】的重複性(Repeatability)與再現性(Reproducibility)

工作熊相信大多數的朋友都知道或聽說過【Gage R&R】是用來評估量測系統的一個非常重要的工具,不過大概很多朋友對這個工具都還只是一知半解,這幾天剛好公司需要用到這個【Gage R&R】,所以就順便來介紹一下好了。

所謂「工欲善其事,必先利其器」,「而器要利必先量之」(工作熊語錄),可是你知道你所使用的量測儀器量出來的數據到底精度如何?量測的結果是否真的具有參考價值?不同的量測員所量出來的結果是否一致?

更重要的一點是如何判斷我們所設計出來的量測系統是否真的符合我們需要?如果不同的量測人員使用相同的量測治具,結果量測出來天差地遠,每次量測人員都必須量測好幾次後從中選擇自己認為合理的數據,你覺得這樣的系統是否可以使用?

會有以上的疑問是因為我們經常在量測一件物品時偶爾會發現怎麼每次量測的結果都不太一樣?而且不同的人量測出來的結果好像也都不一樣?是的,如果你稍微仔細想一下,一個量測系統實際上應該要包含下列的幾種變異性,就是這些變異性造成了量測結果的不確定:

既然量測的不確定性是因為變異而產生,那只要透過標準差來計算變異數的大小就可以確定該量測系統是否符合需要,也可以用來計算不同作業員之間量測結果是否在可以容許的範圍內,標準差當然要越小越好,如果你還不懂,那只能請你回頭先去了解一下統計學原理了。請參考【SPC、Cpk、製程能力之解說與整理

而這個【Gage R&R】就是利用「六個西格瑪(6 Sigma)」的計算來評定量測系統的重複性(Repeatability)與再現性(Reproducibility)的重要工具。【Gage R&R】最主要目的被用來評估機械尺寸量測系統及量測人員是否符合實際使用上的精度需求。

請注意:根據工作熊個人的經驗,這套【Gage R&R】系統基本上不太適合拿來評估電器特性的量測儀器,尤其是哪種經過電子計算後系統自動顯示型的數字儀器,因為我們根本就搞不懂其最後的數字是如何判讀出來的,而且其間的變異數可能非常多,讓我們無法準確的判斷這樣的量測系統到底有無符合要求。其實,這就有點類似拿了一支「游標卡尺(Caliper)」想要量測橡膠的尺寸,怎麼量就是怎麼不準,還怎麼評估游標卡尺或量測員是否達標?

如果你想要計算【Gage R&R】其實也不難,網路上就有很多人分享Excel表格的計算式,只要把數據填進去之後就會有答案出來,重點是你得先了解【Gage R&R】是什麼?它可以幫助我們澄清什麼問題?計算出來的結果又代表著什麼?再來就是弄清楚要填寫哪些資料,需要多少樣品與量測員?就可以搞定。

那到底什麼是【Gage R&R】?

我們一直聽到【Gage R&R】,這裡的「Gage」代表著治具與量具的意思,重點是後面的兩個英文字母R&R,它們分別代表著【重複性(Repeatability)】與【再現性(Reproducibility)】,以下會稍做說明。所以【Gage R&R】基本上就是用來計算量測系統的重複性與重現性之用,依據這個GRR數據再來跟產品的規格做比較,就可以判斷出這個量測系統的能力在哪裡?是否可以符合我們的需求。

重複性(Repeatability)

所謂的【重複性(Repeatability)】,其主要目的是用來確認量測設備或治具是否符合我們對量測精度的需求。

「重複性」著重的是量具的變異性(Gage Variance),也就是在相同環境下,由同一個量測員以相同的方法,用同一個儀器來重複測量同一個工件。基本上這樣的量測可以去除掉不同量測員與不同設備及不同工件間的變異性。

再現性(Reproducibility)

所謂的【再現性(Reproducibility)】,其主要目的用來確認量測人員的穩定性,也就是確認操作人員的變異性(Operator Variance),以不同的操作人員,使用同一量測系統,量測同一工件的同一特性,重複多次,並比較所得結果之變異(AV)值﹐就是所謂的再現性。

所以【Gage R&R】的兩個字母R分別代表著量測設備的重複性與操作人員的再現性。一般建議同時量測計算機器與人員的變異數,即使你只需要單獨驗證量測機器或操作人員其中一項,因為機器的精準度可能影響到人員操作的結果,而人員的穩定度也可能造成設備精度的誤判。

Gage R&R允收與否的判定標準

評估一個量測系統是否符合使用需求基本上有兩個主要方法。

上述兩個績效指標中,P/T比值考慮到工件的規格,因此它可以被用來衡量規格上的表現,當量測系統只用來對產品分級時,P/T比值是一個不錯的指標,當需要進行製程改善分析時,一般建議採用(σGage / σTotal )比值。

一般的對於量測系統GRR的判定標準都會要求這兩個比值要小於10%,如果比值介於10%~30%則勉強可以接受,如果此值高於30%則判定為不合格。


後面有時間工作熊會整理【Gage R&R】實際的計算方法,不過沒想到使用電腦計算的時候沒什麼問題,但實際自己動手計算的時候,卻問題一堆~orz

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延伸閱讀:
Cpk要求管控1.33的數字是怎麼來的呢?
到底管制圖中CPK與PPK意義上的有何不同?如何計算?
為什麼統計的樣本標準差計算要除(n-1)而母體標準差則除n?

 
 
訪客留言內容(Comments)

可否提供實際Gage R&R的案例分析,包括詳細數據計算,在excel裏面操作。

leo,
爭取下個星期介紹使用Excel計算Gage R&R發表。

您好!因為看到這段話 “這套【Gage R&R】系統基本上不太適合拿來評估電器特性的量測儀器,尤其是哪種經過電子計算後系統自動顯示型的數字儀器” 我目前在傳統電子業,現場的量測儀器全部都是數位電表,重要的特性全部都是用自動測試的數位電表量,那我們公司是不是不適合做Gage R&R呢? 我們公司沒有IATF16949是沒有強制要作MSA,只有主管要求未來要做Gage R&R,因為都被客戶質疑沒有做,但我很好奇有16949的電子產品公司應該也會有同樣的問題吧?? 懇求大師給點意見

Amos,
建議你再仔細看一次文章的說明,去了解GRR的意義、目的與理論。
文章中已經說明「GRR系統基本上不太適合拿來評估電器特性的量測儀器,尤其是哪種經過電子計算後系統自動顯示型的數字儀器」,不適合不代表不能做,只是做了有沒有意義?
你確定你作出來的GRR有任何意義嗎?你如何確認量測儀器給你的數字是正確的?假設做出來不符合GRR你又該如何處置?你有辦法調整?還是送給廠商處理?廠商能不能處理?如果都不能處理,那GRR做了有何意義?
我會建議你去找你的量測系統廠商,跟他們一起討論要做GRR的要求,他們會比你更懂得這些量測設備,他們有沒有辦法做GRR?

請教您,如果是實際Gage R&R的案例分析大概會需要多少樣品數量?

Kevin,
GRR的數量當然是越多越準,但沒有必要。
如果按照統計經驗,一般會要求30pcs的樣品統計出來才會比較合乎母體。
但是一般我們沒有時間與精力做那麼多,大多數人只做10個樣品就交差,因為很多現成的表格都只有10個樣品的欄位。
當然,如果是破壞性量測,樣品會更少。

您好,想請問一下公司要導入MSA的套系統,但有點搞不清楚內容的區別,想請問是主要分為兩個部分
1.精準度,(重複性(Repeatability)、再現性(Reproducibility),利用Minitab Gare R&R做分析)。
2.準確度(偏倚、線性、穩定性),利用MSA本身系統做分析。
主要就是跑這五種分析是這樣嗎?

Jose,
建議你諮詢管理顧問公司或品管協會關於MSA的是像喔。

取之於工作熊用之於工作熊,以前曾有印象看到文章有提到「現在電腦運算這麼方便,仍使用d2查表計算估計標準差的原因還待查證」(不過剛剛掃了一輪反而沒找到),最近看到篇國外相關驗證的文章就分享在這邊了,工作熊如果沒有看過可以參考下:

https://andrewmilivojevich.com/xbar-r-chart-versus-xbar-s-chart/

1. 文章使用了指定標準差與均值產生了50組每組15個共750個數據
2. 比對了每組15個數據以d2產生標準差,與使用樣本標準差公式的數值
3. 結果呈現,在11個數據前使用d2比較接近,11個後樣本標準差公式收斂的更接近真實目標

Hope you enjoy it!


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