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问：为什么GRR%通常要求小于10%? 答：GRR研究用来定量评估测量过程中的随机误差，当GRR%小于10%时，测量观测值的变差中，由于测量过程导致的变差可以忽略，代表测量得到的数值可用于能力研究及过程控制。 1：什么是GRR研究？ 在汽车制造业，为了评估测量过程对测量数据质量的影响，建议对测量过程进行试验，用来评估测量过程导致的误差是否足够小。被大家所熟知的GRR研究即是用来定量评估测量过程导致的随机误差。 在进行GRR研究时，AIAG出版的MSA手册中，建议选择3个评价者，10个零件，每个人测量每个零件3次，进行研究时，要求盲测，并且每个零件被每个人测量的位置通常要求固定，进行研究的环境条件要和测量系统实际使用的环境条件尽可能保持一致。 分析研究得到的数据，通常关心的是同一个零件被同一个人测量多次，数值间的离散程度如何，即重复性；同一个零件被不同人测量，数值间的离散程度如何，即再现性。换一句话说，在数值分析时，通常考查的是一个零件测量9次之间的离散程度，又因为要求每零件上要固定测量位置，所以9次数值的离散程度体现的是'测量过程'导致的随机误差（GRR)。 对于测量过程的随机误差GRR小于多少能被接受，需要确定比较的基准，将随机误差与基准进行比较，有了测量过程能力指数的概念。在AIAG的MSA手册中提到，如果测量过程得到的数值是用来进行过程决策的，则需要将随机误差(GRR)与生产的过程变差进行比较，如果进行GRR研究时，所取10个零件能代表过程变差，则可以将GRR与总研究变异进行比较，即GRR占总研究变异的百分比GRR%；如果测量过程得到的数值是用来进行产品决策的，则可以将随机误差（GRR)与被测量特性的公差宽度来进行比较，即通常P/T百分比。因为质量管理活动中，通过检验来获得质量已经是落伍的，所以在第四版之前的MSA手册中都推荐用GRR与总研究变异作比较。 在上面的描述中，我们提到的GRR研究是评价测量过程对测量数据质量的影响，而在国际计量局出版的GUM（测量不确定度表述指南）中，对于测量数据的质量是需要用测量不确定度来定量描述的，很明显，在MSA的研究中，我们测量同一个零件的一个固定位置时，是用这个“待测量的量”代表零件的这个'特征的量'，因为零件本身的形位误差，这个“待测量的量”代表零件的这个'特征的量'本身存在不确定性，并且“待测量的量”是指在实际生产现场进行的测量，而在图纸中规定的零件的“特征的量”是指在温度为20度时测量得到的，同时MSA的研究并没有定量考虑量具本身的不确定度对测量数值的影响，换一句话说，只有当零件形位误差，温度和量具本身的不确定度相对于测量数据的影响远小于测量过程带来的误差时，才可以认为，测量过程中的随机误差是测量数据质量最重要的影响因子。本质上说GRR研究只是在研究测量过程的随机误差，并不是测量数据质量的定量描述。进一步而言，只将测量过程的随机误差与公差进行比较，而不考察测量值的不确定度，则测量数值并不能用于产品决策。 2:为什么GRR%小于10% 如第一段所讲，GRR研究的是测量过程导致的随机性误差，通常对于正常生产的零件测量所获得测量值的变差中，包含零件实际的变差和测量过程导致的变差，我们真正关心的是零件实际的变差，当测量过程导致的变差较小时，才可用观测值的变差代表零件的变差。 那为什么GRR%或者P/T百分比是小于10%，而不是小于5%或者40%呢？AIAG的第四版MSA手册P57页中描述“对于以分析过程为目的的测量系统，通常单凭经验来确定测量系统的可接受性准则如下',GRR%小于10%,通常认为测量系统是可以接受的。 这里的“单凭经验”给出的判断标准做为质量审核的依据明显说服力不够，需要进一步追查背后的原因，在AIAG的第四版MSA手册附录B的P183-P186中从观测到的能力指数和实际的能力指数与GRR%和P/T百分比间的关系给出了解释。 将上图中公式的标准差用CP和P/T公式中的标准差代入，即可以得到如下关系式 将前面图中的标准差用CP和GRR%公式中的标准差代入，即可以得到如下关系式 总结而言，不论是GRR%还是P/T小于10%，都是基于能力指数要求在1.0到2.0之间时，观测到的过程变差中因为测量过程导致的变差几乎可以忽略不计，即观测到的过程能力指数与实际的能力指数接近到客户能接受的程度。 当能力指数值进一步提高时，在GRR%为10%时观测到的Cp与实际Cp之间的差异会比P/T百分比为10%时观测到的Cp与实际Cp之间的差异小。但是对于实际的生产过程而言，Cp达到2.0时，已经是非常理想的生产过程，再去一味追求测量过程的变异小于过程变异的10%，显然是不经济的做法。上面的图表表明了GRR%和P/T小于10%时，两者之间的差异的具体数值。 3:总结 本短文说明了GRR研究的是'测量过程'中的随机误差，当GRR%或者P/T百分比小于10%时，基于能力指数(Cp或Cm)要求在1.0到2.0时，观测到的过程变差中因为测量过程导致的变差几乎可以忽略不计，即观测到的过程能力指数与实际的能力指数接近到客户能接受的程度，也即是观测到的数值能用于进行能力研究和控制图。 基于GRR研究的目的，同时考虑GRR研究中用所取10个零件代表过程变差的不合理要求，通常德系汽车企业内部的标准规定在GRR研究中，只评价P/T百分比。 当前，随着特性值公差定义的越来越趋如合理，从经济的角度，能自动化的评价产品是否合格也是智能制造中必须要考虑的因素，故越来越多的德系工厂重新开始从测量不确定度的角度来评价测量数值本身的质量，而不仅仅只是考虑测量过程对测量数值的影响。2010年出版的第二版VDA5手册，正是从测量不确定度的角度去评价测量数值上的质量，它将MSA分析的结果集成考虑，除了能评价测量数值是否能用于能力研究和过程控制外，还可以对测量值是否符合公差限要求给出有用信息。在越来越重视数据质量的大数据时代，与国际权威组织公认的测量不确定度分析必定会取代仅从测量过程的角度考虑的随机误差。目前，宝马，奔驰汽车公司的国内工厂都将VDA5作为近一两年的重要工作内容，正是为了迎接数字化时代的到来而做准备。 |
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