浅析使用GAGE R&R对测量系统分析实现质量改进

摘要

由于质量人员通常需要准确和精确的数据通过分析以解决质量问题，使测量成为生产控制和质量改进的首要措施。Gage R&R (量具的重复性和再现性)是用来确定工具、设备、或操作工是否存在不符合项的一个过程。通过Gage R&R (量具的重复性和再现性)的结果可确定出引起该测量误差的原因。在对Gage R&R (量具的重复性和再现性)的结果进行分析后，可使测量系统变得更加准确及精确。

本论文的目的旨在分析如何通过Minitab软件对Gage R&R (量具的重复性和再现性)进行分析从而对测量系统进行分析以实现质量改进。

关键词：MSA(测量系统分析)  ，Gage R&R (量具的重复性和再现性) ，Minitab软件

目录

摘要    1

1．引言    2

2. Gage R&R (量具的重复性和再现性)的术语和理论方法    2

2.1术语    2

2.2 理论方法    3

3. 使用 Gage R&R (量具的重复性和再现性)对测量系统进行分析    4

3.1 测量数据    5

3.2使用Minitab进行结果分析    7

4. 结论    8

1.引言

随着制造业的飞速发展，与国际间的合作、交流日益频繁，竞争也愈加激烈，客户对质量的需要也随之变得更加严格。制造行业不得不积极的进行质量改进以提高客户满意度。为了提高客户满意度，大多数制造行业都关注于对产品质量的改进。质量中涉及到五个“M”,其系人（man）、机械(machine)、材料(materials)、方法(methods)、及测量(measurement)。在生产加工中，大家认识到测量在产品质量改进中的重要作用，但一般我们不容易理解通常测量是如何引起质量变化的。测量系统分析（MSA）又被称为测量系统评估（MSE），Gage R&R (量具的重复性和再现性)是其中的一种研究形式，其用以评估测量系统，通过数据分析以改进产品的质量。

由于质量人员通常需要准确和精确的数据通过分析以解决质量问题，使测量成为生产控制和质量改进的首要措施。质量专家kames Harrington曾经说过：

Measurement is the first step that leads to control and eventually to improvement. If you can’t measure something, you can’t understand it. If you can’t understand it, you can’t control it. If you can’t control it, you can’t improve it.( 测量是达到控制和最终实现改进的首个步骤。如果你不对其进行测量，你就不能理解它，也不能对其进行控制，如果你不能进行控制，你就无法改进它。)

Gage R&R (量具的重复性和再现性) 系测量系统分析（MSA）的一种方法,是在进行测量数据分析之前的重要步骤。用来确定工具、设备、或操作工是否存在不符合项的一个过程。通过Gage R&R (量具的重复性和再现性)的结果可确定出引起该测量误差的原因。在对Gage R&R (量具的重复性和再现性)的结果进行分析后，可使测量系统变得更加准确及精确。

2. Gage R&R (量具的重复性和再现性)的术语和理论方法

2.1术语

在对Gauge R&R进行介绍之前，需先理解下列术语：

简称：重复性（EV）(equipment variance)设备偏差；（再现性AV）(appriser variance)人員偏差；产品偏差（PV）(products variance)

检验：系在产品研发或加工过程中用于仔细检查产品状态、性能或特性的过程。

测量数据：系指所收集的用以说明产品特性的数据。

GR&R（Gauge Repeatability and Reproducibility ）：系量具重复性与再现性分析，简称GR&R 是用来检定检测产品的人员是否具备识别产品特性的能力，正常的产品是否会误判，不正常的产品是否会漏判，也就是检定“检测系统是否正常”的一个工具。

Minitab: 是为质量改善、教育和研究应用领域提供统计软件和服务的先导。是全球领先的质量管理和六西格玛实施软件工具，更是持续质量改进的良好工具软件。

重复性：系指同一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一个特性时获得的测量值（数值）的变差。

再现性：系指由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。

方差分析(Analysis of Variance，简称ANOVA)，又称“变异数分析”或“F检验”，是R.A.Fisher发明的，用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。

2.2 理论方法

Gage R&R (量具的重复性和再现性)是用以评估测量系统的研究。根据汽车工业工作组的标准，长期测试形式要求三名操作员对10个零件测量三次。所有的操作员都必须使用相同的仪器、相同的设置、相同的环境，在相同条件下进行测量，且样品需都具有相同的特性。每个操作员必须对每个样件测量三次。为了评估测量系统的重复性和再现性，操作者需是相同的人员。对测得的数据进行记录，将其输入计算机软件，如Minitab,通过方差分析（ANOVA）进行分析。然后，可通过分析的结果评定测量系统的性能。研究人员或质量人员可就此制定改进建议。

在进行Gage R&R (量具的重复性和再现性)分析前，需要了解其使用条件及标准：

条件：

1)分布在所规定上限和下限之间的5至10个零件（每个件号）。这些零件应能代表工艺偏差的实际或预期数值。经验法则：如果你测量的特性数值为0.0001，则零件的范围应是10倍的分辨率（如：0.4995至0.5005）

2)两个评定员（即测量零件的检验员）

3)一个测量工具或量具

4)在每个零件上，由每个评定员至少测2次。

5)一个Gage R&R 计算工具，如Minitab。

除了上述之外，还需了解Gage R&R 系统的可接受性，即：可接受准则：

◆% R&R<10%—测量系统可以被接受（大多数偏差是由于零件造成的而非人和设备/量具）

◆% R&R<30%-根据应用的重要性、量具成本、维修的费用等确定是否是可接受的；

◆% R&R>30% - 测量系统需要改进（由人和设备/量具所造成的误差大于30%）

3. 使用 Gage R&R (量具的重复性和再现性)对测量系统进行分析

产品中特征的变化是由许多潜在的用于生产的因素和输入引起的，其中之一就是所用的测量方法。 测量方法（或许不止一种方法）对于控制和监控制造过程非常重要，甚至可能是主要的误差来源。理解测量过程中的变量是提高客户满意度和改进产品质量重要和必须的一部分。 

   下面我们通过简单举例进行Gage R&R,以便进一步了解如何通过测量系统分析实现质量改进。

3.1 测量数据

例如：请看下列两位检验员从相同零件上所测得的数据:

4. 结论

   通过三位检验员A、B和C，在相同技术条件下，使用相同的量具，按照相同的方法，对具有相同特性的10个零件分别三次进行测量所得的结果。通过将其输入MINITAB，使用ANOVA分析。通过分析，根据AIAG标准，Gage R&R (量具的重复性和再现性)影响的百分比低于10%是可以接受的。大多数偏差来自于零件，而非仪器、检验员或测量方法。测量系统是可以接受的并且可靠。因此可以相信该测量系统的准确性和精确性。如果对该测量系统不满意，操作工应知道问题出在那里。Gage R&R (量具的重复性和再现性)的研究结果也对如何改进测量系统使其变得更加可靠，提供了指导。这些信息有助于帮质量人员确定需对那个功能进行修改以改进测量系统，从而提高产品质量。但须注意，Gage R&R (量具的重复性和再现性)并不在意产品的好坏，它是对测量系统的评估，用以实现对产品质量的控制。在生产中需要对测量数据进行时时记录与监控，以便及时发现和找出测量系统的问题，从而实现产品质量的改进。