Kryteria akceptacji Gage R&R: czego oczekują japońscy klienci

Wasze przyrządy są wzorcowane co roku, a świadectwa leżą w segregatorze. Aż nagle dział jakości japońskiego klienta prosi o wyniki Gage R&R (w japońskich dokumentach: gēji R&R) albo o analizę systemu pomiarowego, czyli sokutei shisutemu kaiseki (測定システム解析), w skrócie MSA. Z taką prośbą mogą się spotkać dostawcy japońskich producentów samochodów i firm Tier 1, także w Polsce.

Wzorcowanie sprawdza głównie jedno: o ile przyrząd odbiega od wzorca (błąd systematyczny, bias). Rzeczywiste wyniki pomiarów rozpraszają się jednak także wtedy, gdy ta sama osoba mierzy tę samą część jeszcze raz, i przesuwają się, gdy pomiar przejmuje ktoś inny. Gage R&R nadaje temu rozrzutowi liczbę i porównuje ją ze zmiennością samych wyrobów albo z tolerancją.

Poradnik pokazuje, gdzie Gage R&R mieści się w MSA, opisuje sześć kroków badania i przeliczony do końca (fikcyjny) przykład metodą średniej i rozstępu. Wyjaśnia też, czym różnią się wyniki ANOVA i jak czytać kryteria 10% i 30%. Na końcu znajdziesz to, co japońscy klienci zwykle sprawdzają, listę kontrolną przed wysłaniem raportu oraz pytania do klienta przed badaniem.

Spis treści

1. Co mierzy Gage R&R w ramach MSA
2. Jak wykonać badanie Gage R&R w 6 krokach
3. Metoda średniej i rozstępu: przykład obliczeń
4. Średnia i rozstęp a ANOVA
5. Kryteria akceptacji: jak czytać 10%, 30% i ndc ≥ 5
6. Co robić, gdy wynik jest zły
7. MSA dla danych atrybutowych: kontrola dobry/zły i współczynnik kappa
8. Przed wysłaniem: lista kontrolna i pytania do japońskiego klienta
9. Ograniczenia tego poradnika
10. FAQ
11. Źródła

Co mierzy Gage R&R w ramach MSA

MSA ocenia statystycznie cały system pomiarowy, a nie tylko przyrząd. W systemie mieszczą się: osoba mierząca, metoda, oprzyrządowanie i otoczenie. W przemyśle motoryzacyjnym de facto standardem jest podręcznik MSA wydawany przez AIAG (Automotive Industry Action Group, amerykańskie stowarzyszenie przemysłu motoryzacyjnego). Obowiązuje wydanie 4 z czerwca 2010 r. i według strony AIAG nadal jest to wydanie bieżące (stan na październik 2026).

Podręcznik dzieli błąd systemu pomiarowego na dwa rodzaje. Błąd położenia oznacza, że średni wynik różni się od wartości prawdziwej. Błąd rozrzutu oznacza, że wyniki rozpraszają się wokół własnej średniej. Gage R&R ocenia błąd rozrzutu, czyli to, jak bardzo wyniki się rozpraszają, gdy wielokrotnie mierzymy to samo.

Rys. 1. Pięć właściwości ocenianych w MSA

Trzy właściwości opisują błąd położenia, a dwie – błąd rozrzutu. Gage R&R łączy obie właściwości rozrzutu.

Błąd systematyczny (bias)

PołożenieRóżnica między średnim wynikiem a wartością odniesienia. Sprawdza się ją wzorcowaniem lub pomiarem wzorca

Liniowość

PołożenieCzy błąd systematyczny zmienia się między dolnym a górnym końcem zakresu pomiarowego

Stabilność

PołożenieCzy błąd systematyczny zmienia się w czasie, gdy ten sam wzorzec mierzy się w odstępach czasu. Śledzi się to na karcie kontrolnej

Powtarzalność (EV)

RozrzutZmienność wyników, gdy jedna osoba wielokrotnie mierzy tę samą część tym samym przyrządem. Nazywana też zmiennością przyrządu

Odtwarzalność (AV)

RozrzutRóżnica średnich wyników między operatorami. Nazywana też zmiennością operatorów

Gage R&R (GRR)

ŁączniePowtarzalność i odtwarzalność razem: błąd rozrzutu systemu pomiarowego

EV – Equipment Variation (zmienność przyrządu); AV – Appraiser Variation (zmienność operatorów). Podział oparto na opracowaniach streszczających podręcznik AIAG MSA, wydanie 4.

Powtarzalność i odtwarzalność: uwaga o terminach japońskich

W japońskich raportach powtarzalność nazywa się 繰返し性 (kurikaeshi-sei), a odtwarzalność 再現性 (saigen-sei). Japońska norma słownikowa JIS Z 8103 definiuje powtarzalność jako precyzję w warunkach powtarzalności: ta sama procedura, ten sam operator, ten sam system pomiarowy, te same warunki i to samo miejsce, wielokrotny pomiar tego samego obiektu w krótkim czasie. W Gage R&R wynik tego rodzaju podaje się jako EV.

Definicja odtwarzalności w JIS jest szersza, bo warunki odtwarzalności mogą obejmować inne miejsce i inny system pomiarowy. W Gage R&R odtwarzalność (AV) oznacza głównie różnicę wynikającą ze zmiany operatora. Podobny podział pojęć znajdziesz w PN-ISO 5725-1, której japońskim odpowiednikiem jest JIS Z 8402-1. Jeśli procedura lub raport trafiają do japońskiego klienta, zapisz wprost: „odtwarzalność = różnica między operatorami”, żeby nikt nie odczytał jej w szerszym sensie normy.

Badanie dzieli całkowitą zaobserwowaną zmienność na zmienność samych części i zmienność systemu pomiarowego, jak na rysunku poniżej.

Rys. 2. Podział zmienności pomiarowej

W dobrym systemie pomiarowym zmienność części stanowi większość zmienności całkowitej, a GRR jest mały.

Zmienność całkowita (TV)Cała zmienność widoczna w wynikach. TV² = PV² + GRR²

Dzieli się na

Zmienność części (PV)Rzeczywiste różnice wymiarowe między częściami. Zmienność, którą chcemy zobaczyć

Gage R&R (GRR)Zmienność wnoszona przez system pomiarowy. GRR² = EV² + AV²

GRR składa się z

Powtarzalność (EV)Zmienność w obrębie jednej osoby, wynikająca z przyrządu, uchwytu i metody

Odtwarzalność (AV)Różnice średnich wyników między operatorami

Sumują się tylko wariancje (kwadrat odchylenia standardowego). Odchyleń standardowych i wartości procentowych nie wolno po prostu dodawać.

Wzorcowanie a Gage R&R

Wzorcowanie porównuje przyrząd ze wzorcem o udokumentowanej spójności pomiarowej i sprawdza błąd wskazania. Dotyczy samego przyrządu, głównie błędu systematycznego z rys. 1. Nawet gdy wzorcowanie i spójność pomiarowa są zapewnione, luz w uchwycie albo przyzwyczajenia mierzącego nadal wprowadzają rozrzut. Więcej o świadectwach i okresach wzorcowania w japońskich zakładach: .

Gage R&R wykorzystuje rzeczywiste części, mierzone przez osoby, które na co dzień wykonują ten pomiar, według zwykłej procedury. Wzorcowanie pyta: „Czy przyrząd wskazuje poprawnie?”. Gage R&R pyta: „Czy ta metoda pomiaru odróżnia części od siebie?”. Do podejmowania decyzji jakościowych potrzebne są obie odpowiedzi.

Dlaczego japońscy klienci z branży motoryzacyjnej o to proszą: IATF 16949, pkt 7.1.5.1.1

Norma IATF 16949 wymaga MSA w punkcie 7.1.5.1.1. Badania statystyczne mają analizować zmienność wyników każdego rodzaju systemu kontrolno-pomiarowego i badawczego wymienionego w planie kontroli (w Polsce często mówi się o środkach kontrolno-pomiarowych, ŚKP). Metody analizy i kryteria akceptacji mają być zgodne z podręcznikami referencyjnymi MSA. Inne metody lub kryteria są dopuszczalne wyłącznie za zgodą klienta, a zapis tej zgody należy zachować.

Zakres wynika więc z planu kontroli, a wymagania własne klienta liczą się równie mocno jak liczby z AIAG. IATF 16949 nie jest normą PN-EN, więc dokładne brzmienie punktu sprawdzaj w samej normie i w aktualnym podręczniku AIAG. Miejsce MSA w procesie wdrożenia u japońskiego klienta opisują artykuły: oraz .

Jak wykonać badanie Gage R&R w 6 krokach

O wiarygodności wyniku decyduje bardziej jakość zbierania danych niż sam rachunek. Poniżej typowy plan: 10 części, 3 operatorów i po 3 pomiary każdego, podzielony na sześć kroków.

Rys. 3. Sześć kroków badania Gage R&R

Trzy kroki przygotowawcze w dużej mierze decydują o tym, czy wynikowi można ufać.

Przygotowanie

01Określ cechę i celKtóra cecha, którym przyrządem. Sterowanie procesem czy kwalifikacja dobry/zły?

02Sprawdź rozdzielczość i wzorcowanieCzy najmniejsza działka wynosi 1/10 tolerancji (lub zmienności procesu) albo mniej? Czy wzorcowanie jest ważne?

03Dobierz częściOkoło 10 części obejmujących cały zakres zmienności procesu. Ponumeruj je tak, by operatorzy nie widzieli numerów

Pomiary i analiza

04Mierz w losowej kolejności3 operatorów, po 3 pomiary. Zmieniaj kolejność w każdej serii i ukryj wcześniejsze wyniki

05ObliczWyznacz EV, AV i GRR metodą średniej i rozstępu (X̄-R) albo ANOVA

06Oceń i podejmij działaniaPorównaj %GRR i ndc z kryteriami. Jeśli nie spełniają, ustal, czy przyczyną jest powtarzalność, czy odtwarzalność

10 części, 2–3 operatorów i 2–3 pomiary to częsta wskazówka (opracowanie techniczne Minitab). Jeśli klient podaje własne wymagania, stosuj je.

Krok 1. Określ cechę i cel

Zdecyduj, którą cechę jakościową badasz oraz jakim przyrządem, w jakim uchwycie i według jakiej procedury. W ramach IATF 16949 zwykle zaczyna się od pomiarów wymienionych w planie kontroli. Ustal też, do czego służy ten pomiar: do śledzenia zmienności procesu na karcie kontrolnej czy do kwalifikacji „dobry/zły” przed wysyłką. Od odpowiedzi zależy później, względem czego liczysz %GRR.

Krok 2. Sprawdź rozdzielczość i wzorcowanie

Jeśli rozdzielczość przyrządu (najmniejsza odczytywana działka) jest zbyt gruba, za każdym razem otrzymasz ten sam wynik i rozrzutu nie da się poprawnie ocenić. Wytyczne AIAG zawierają „regułę 1/10”: rozdzielczość powinna wynosić najwyżej jedną dziesiątą tolerancji. Przy wymiarze z tolerancją 0,10 mm potrzebny jest przyrząd odczytujący co najmniej 0,01 mm.

Upewnij się, że wzorcowanie przyrządu jest ważne. Gage R&R nie ocenia błędu systematycznego, więc dobry wynik przyrządu z przeterminowanym wzorcowaniem nie dowodzi, że wskazania są poprawne.

Krok 3. Dobierz części

Wybierz części obejmujące cały zakres zmienności, jaki proces faktycznie wytwarza. Minitab zaznacza, że pobranie próbek z całego zakresu procesu daje lepsze oszacowanie zmienności między częściami. Jeśli zbierzesz podobne części z jednej partii, zmienność części maleje, a %GRR wychodzi niesłusznie wysoki.

Ponumeruj części, ale ukryj numery przed operatorami. Operator, który widzi numer, chętnie przypomina sobie poprzedni wynik i go powtarza, więc oznacz część od spodu albo niech ktoś inny podaje części. Dziesięć części nie pozwala bardzo dokładnie oszacować zmienności części. Opracowanie techniczne Minitab podaje dwie możliwości: użyć więcej części albo przyjąć odchylenie standardowe procesu wyznaczone z dużego zbioru danych historycznych.

Krok 4. Mierz w losowej kolejności

Operatorów wybierz spośród osób, które na co dzień wykonują ten pomiar. Jeśli weźmiesz tylko najlepszego kontrolera, badanie zaniży zmienność codziennych pomiarów.

W pierwszej serii operator A mierzy raz wszystkie 10 części, potem robią to samo B i C. Serie 2 i 3 powtarzają to ze zmienioną kolejnością części. Losowa kolejność w każdej serii i ukrycie wcześniejszych wyników eliminują wpływ pamięci i kolejności pomiaru. Z góry uzgodnij, w którym miejscu części się mierzy, i dopilnuj, żeby wszyscy mierzyli w tym samym.

Kroki 5 i 6. Obliczenia i ocena

Gdy dane są zebrane, obliczasz metodą średniej i rozstępu albo ANOVA. Wystarczy arkusz kalkulacyjny, ale oprogramowanie statystyczne daje wyniki ANOVA i wykresy za jednym razem. Do oceny porównujesz %GRR i ndc (liczbę rozróżnialnych kategorii) z kryteriami. Jeśli nie są spełnione, sprawdź, czy większa jest powtarzalność, czy odtwarzalność, i na tej podstawie dobierz działania. Następna sekcja pokazuje rachunek krok po kroku.

Metoda średniej i rozstępu: przykład obliczeń

Poniższe dane są fikcyjne. Wszystkie liczby wymyślono na potrzeby wyjaśnienia i nie pochodzą z rzeczywistego procesu. Założenia: średnica zewnętrzna wałka, wymiar 10,00 ±0,05 mm (szerokość tolerancji 0,10 mm), mikrometr o odczycie 0,001 mm. Operatorzy A, B i C mierzą po 10 części, każdą trzykrotnie.

Operator / pomiar	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
A, pomiar 1	9,972	9,986	10,020	9,995	10,029	9,962	10,008	9,994	10,014	10,000
A, pomiar 2	9,973	9,986	10,021	9,995	10,030	9,967	10,004	9,989	10,009	9,998
A, pomiar 3	9,966	9,984	10,017	9,999	10,030	9,964	10,000	9,988	10,015	10,002
A, rozstęp	0,007	0,002	0,004	0,004	0,001	0,005	0,008	0,006	0,006	0,004
B, pomiar 1	9,969	9,986	10,020	9,998	10,035	9,965	10,010	9,995	10,015	10,004
B, pomiar 2	9,974	9,987	10,019	10,000	10,036	9,962	10,013	9,992	10,015	10,010
B, pomiar 3	9,976	9,983	10,023	10,002	10,031	9,969	10,010	9,994	10,021	10,002
B, rozstęp	0,007	0,004	0,004	0,004	0,005	0,007	0,003	0,003	0,006	0,008
C, pomiar 1	9,969	9,980	10,017	9,990	10,024	9,960	10,007	9,989	10,007	9,996
C, pomiar 2	9,970	9,975	10,016	9,994	10,030	9,963	10,003	9,985	10,010	10,003
C, pomiar 3	9,967	9,980	10,018	9,994	10,025	9,958	10,004	9,985	10,014	10,000
C, rozstęp	0,003	0,005	0,002	0,004	0,006	0,005	0,004	0,004	0,007	0,007
Średnia części	9,9707	9,9830	10,0190	9,9963	10,0300	9,9633	10,0066	9,9901	10,0133	10,0017

Metoda średniej i rozstępu szacuje odchylenia standardowe na podstawie rozstępów (maksimum minus minimum) i różnic między średnimi. Współczynniki przeliczające rozstępy na odchylenia standardowe to K1, K2 i K3, a ich wartości zależą od liczby pomiarów, operatorów i części.

Rys. 4. Przebieg obliczeń metodą średniej i rozstępu

Trzy rozstępy lub różnice przelicza się na odchylenia standardowe współczynnikami K, a potem łączy.

R̿ (średni rozstęp)Uśrednij rozstępy każdego operatora, potem uśrednij między operatorami

X̄diffNajwiększa minus najmniejsza ze średnich operatorów

RpNajwiększa minus najmniejsza ze średnich części

Pomnóż przez współczynniki

EV = R̿ × K1K1: 0,5908 dla 3 pomiarów, 0,8862 dla 2

AV = √[(X̄diff × K2)² − EV²/(n·r)]K2: 0,5231 dla 3 operatorów, 0,7071 dla 2

PV = Rp × K3K3: 0,3146 dla 10 części, 0,4030 dla 5

Połącz

GRR = √(EV² + AV²)   TV = √(GRR² + PV²)%GRR = GRR ÷ TV × 100   ndc = 1,41 × PV ÷ GRR (zaokrąglone w dół)

n – liczba części, r – liczba pomiarów. Współczynniki jak w metodzie podręcznika AIAG MSA, wydanie 4, sprawdzone z SPC for Excel oraz z wartościami wyprowadzonymi z tablic d2 i d2* (K1 = 1/d2, K2 i K3 = 1/d2*). K3 dla 2–10 części: 0,7071; 0,5231; 0,4467; 0,4030; 0,3742; 0,3534; 0,3375; 0,3249; 0,3146.

W starszych podręcznikach i dawnych firmowych arkuszach bywają współczynniki takie jak 4,56 i 3,05. Pochodzą z wydań 1 i 2 podręcznika, w których wyniki wyrażano jako rozrzut 99% (5,15 odchylenia standardowego). %GRR względem zmienności całkowitej pozostaje taki sam, ale zmieniają się bezwzględne wartości EV i AV oraz stosunek do tolerancji. Zawsze sprawdzaj, z którego wydania pochodzą współczynniki w szablonie, także w firmowym lub starszym formularzu.

1. Powtarzalność (EV)

Najpierw uśrednij rozstępy każdego operatora. W przykładzie A ma 0,0047 mm, B 0,0051 mm, a C 0,0047 mm, więc ogólny średni rozstęp R̿ wynosi 0,00483 mm (4,83 µm). Dalej dla czytelności podajemy wartości w µm.

Zanim pójdziesz dalej, sprawdź, czy żaden rozstęp nie przekracza granicy kontrolnej (UCL = D4 × R̿; dla 3 pomiarów D4 = 2,574, czyli 12,4 µm). Jeśli rozstęp ją przekracza, podejrzewaj błąd pomiaru lub zapisu i zmierz tę część ponownie przed obliczeniami. Tutaj największy rozstęp to 8 µm, więc wszystko jest w porządku. Dla trzech pomiarów K1 = 0,5908, zatem EV = 4,83 × 0,5908 ≈ 2,86 µm.

2. Odtwarzalność (AV)

Średnia każdego operatora z 30 odczytów wynosi 9,99723 mm dla A, 10,00053 mm dla B i 9,99443 mm dla C. Różnica między najwyższą (B) a najniższą (C), X̄diff, to 6,10 µm. Dla trzech operatorów K2 = 0,5231.

X̄diff × K2 = 3,19 µm, co po podniesieniu do kwadratu daje 10,18. Ponieważ średnie operatorów zawierają też trochę zmienności powtarzalności, odejmij EV² ÷ (10 części × 3 pomiary) = 2,86² ÷ 30 ≈ 0,27. Otrzymujesz AV = √(10,18 − 0,27) ≈ 3,15 µm. Jeśli wyrażenie pod pierwiastkiem wyjdzie ujemne, przyjmij AV = 0.

3. GRR, PV i TV

GRR to pierwiastek z sumy kwadratów EV i AV: √(2,86² + 3,15²) ≈ 4,25 µm. Zmienność części PV wynika z Rp, czyli różnicy między największą średnią części (10,0300 mm) a najmniejszą (9,9633 mm). Rp = 66,67 µm; po pomnożeniu przez K3 = 0,3146 dla 10 części PV = 20,97 µm. Zmienność całkowita TV = √(4,25² + 20,97²) ≈ 21,40 µm.

4. %GRR i ndc

%GRR = 4,25 ÷ 21,40 × 100 ≈ 19,9%. Ten sam rachunek daje %EV = 13,3%, %AV = 14,7% i %PV = 98,0%. Suma %EV i %AV nie daje 19,9%, bo dodają się tylko wartości podniesione do kwadratu (wariancje), jak w uwadze pod rys. 2.

ndc = 1,41 × 20,97 ÷ 4,25 ≈ 6,96, co po zaokrągleniu w dół daje 6. Liczba 1,41 to zaokrąglony √2.

Rys. 5. Wyniki przykładu (metoda średniej i rozstępu)

%GRR wynosi 19,9%, czyli mieści się w przedziale „akceptowalny warunkowo”. Odtwarzalność (AV) jest nieco większa niż powtarzalność.

Wartość (µm)

Stosunek do zmienności całkowitej (TV)

Powtarzalność EV

2,86

13,3%

Odtwarzalność AV

3,15

14,7%

Gage R&R GRR

4,25

19,9% (przedział 10–30%)

Zmienność części PV

20,97

98,0%

Zmienność całkowita TV

21,40

100%

ndc

6,96 → 6

Kryterium spełnione (5 lub więcej)

Stosunek do tolerancji

6 × GRR = 25,5

25,5% szerokości tolerancji 100 µm

Fikcyjne dane przykładowe; obliczenia sprawdzono w Pythonie. Ponieważ wartości łączy się jako sumę kwadratów, 13,3% + 14,7% nie daje 19,9%.

Średnia i rozstęp a ANOVA

ANOVA (analiza wariancji) dzieli zmienność wyników na cztery źródła: części, operatorów, interakcję operator × część oraz błąd powtarzalności. Podręcznik AIAG opisuje obie metody, a oprogramowanie statystyczne zwykle domyślnie stosuje ANOVA.

Według Minitab metoda średniej i rozstępu nie potrafi obliczyć wariancji interakcji operator × część. Interakcja oznacza, że operatorzy różnią się w zależności od części, na przykład „operator C zaniża wynik tylko na małych częściach”. ANOVA na ogół dokładniej szacuje wariancje i pozwala też sprawdzić testem, czy interakcja występuje.

Rys. 6. Metoda średniej i rozstępu a ANOVA

Metodę X̄-R można prześledzić ręcznie. ANOVA daje więcej informacji i dokładniejsze oszacowania.

Średnia i rozstęp (X̄-R)

ANOVA

Jak szacuje się zmienność

Rozstępy mnoży się przez współczynniki, by oszacować odchylenia standardowe

Składowe wariancji szacuje się ze średnich kwadratów

Interakcja

Nie jest oceniana (ukrywa się w powtarzalności lub odtwarzalności)

Interakcja operator × część jest wydzielona i testowana

Nakład pracy

Kalkulator lub arkusz kalkulacyjny

Oprogramowanie statystyczne lub narzędzia analizy w arkuszu

%GRR w przykładzie

19,9% (ndc 6)

18,6% (ndc 7)

Najlepiej sprawdza się

Przy szybkich kontrolach na hali i do nauki idei

Przy raportach dla klienta i pomiarach, w których podejrzewa się interakcję

W przykładzie ANOVA wartość p interakcji wyniosła 0,75, więc model przeliczono bez składnika interakcji (Minitab usuwa interakcję, gdy p ≥ 0,05).

Po przeliczeniu ANOVA te same fikcyjne dane dają odchylenie standardowe powtarzalności 2,63 µm, odtwarzalności 3,02 µm, GRR 4,00 µm i zmienności między częściami 21,12 µm. %GRR (jako stosunek odchyleń standardowych) wynosi 18,6%, a ndc równa się 7. Liczby różnią się nieznacznie, bo jedna metoda szacuje z rozstępów, a druga ze średnich kwadratów, ale obie trafiają do tego samego przedziału.

Czytając wydruk z oprogramowania, nie myl %Contribution (udziału w wariancji; po japońsku 寄与率, kiyo-ritsu) z %Study Var (procentem zmienności badania; 研究変動, kenkyū hendō). %Contribution to stosunek wariancji: w przykładzie 3,5% dla GRR. %Study Var to stosunek odchyleń standardowych: 18,6%. Kryteria 10% i 30% dotyczą stosunków odchyleń standardowych (%Study Var lub stosunku do tolerancji). Dla %Contribution Minitab podaje osobne wytyczne: poniżej 1%, 1–9% i powyżej 9%.

Kryteria akceptacji: jak czytać 10%, 30% i ndc ≥ 5

Najlepiej znane kryteria z podręcznika AIAG MSA dzielą %GRR na trzy przedziały przy 10% i 30%. Minitab przedstawia te same przedziały jako wytyczne AIAG.

Rys. 7. Przedziały akceptacji %GRR (wytyczne AIAG)

Przedział 10–30% nie oznacza automatycznej akceptacji. To przedział, w którym decyduje zastosowanie i koszt.

Poniżej 10%AkceptowalnySystem pomiarowy można stosować. Dobrze odróżnia części

10–30%Akceptowalny warunkowoMoże być akceptowalny w zależności od ważności pomiaru, kosztu przyrządu, kosztu poprawek lub napraw itp. Sprawdź też wymagania klienta

Powyżej 30%NieakceptowalnySystem pomiarowy wymaga poprawy. Nie używaj go w obecnym stanie do sterowania procesem ani do kwalifikacji dobry/zły

Potwierdź też, że ndc (liczba rozróżnialnych kategorii) wynosi 5 lub więcej. ndc pokazuje, na ile grup system pomiarowy potrafi podzielić zmienność procesu.

Źródła: Minitab Help i QI Macros, które przedstawiają te wartości jako wytyczne AIAG. Wymagania zależą od klienta i branży.

%GRR z przykładu, 19,9%, mieści się w środkowym przedziale „akceptowalny warunkowo”. ndc wynosi 6 i spełnia kryterium: system potrafi rozdzielić zmienność procesu na około sześć grup.

Jeśli ndc jest poniżej 5, system pomiarowy może być zbyt gruby albo wybrane części mogą różnić się zbyt mało. Ponieważ w liczniku ndc stoi zmienność części (PV), źle dobrane części dają niskie ndc nawet wtedy, gdy sam system pomiarowy jest dobry.

Mianownik: zmienność procesu czy tolerancja?

%GRR można liczyć względem zmienności całkowitej (procesu) albo względem tolerancji. Stosunek do tolerancji to 6 × GRR (rozrzut ±3 odchylenia standardowe) podzielone przez szerokość tolerancji; nazywa się go też wskaźnikiem P/T (stosunek precyzji do tolerancji).

Minitab opisuje stosunek do zmienności całkowitej jako porównanie ze zmiennością całego procesu, a stosunek do tolerancji jako wskaźnik do sortowania części na zgodne i niezgodne ze specyfikacją. Stąd zwykła praktyka: stosunek do zmienności całkowitej dla pomiarów zasilających karty kontrolne, a stosunek do tolerancji dla pomiarów używanych w kontroli końcowej do kwalifikacji dobry/zły. O wyborze decyduje sposób użycia pomiaru i wymagania klienta, a niektóre raporty podają oba wskaźniki.

Te same dane dają inne wyniki przy innym mianowniku. W przykładzie %GRR wynosi 19,9% względem zmienności całkowitej, ale 25,5% względem tolerancji 0,10 mm. W raporcie zawsze podawaj, względem czego liczono wskaźnik, żeby Twoje liczby nie rozminęły się z liczbami klienta. O tolerancjach ogólnych na japońskich rysunkach: .

Czego japońscy klienci mogą oczekiwać poza 10% i 30%

Wartości 10% i 30% to wytyczne AIAG, a nie uniwersalne limity. IATF 16949 przyjmuje podręcznik MSA jako punkt wyjścia, ale dopuszcza inne metody i kryteria za zgodą klienta. W rezultacie producenci samochodów i firmy Tier 1 mogą ustalać własne kryteria lub zakres we wskazówkach dla dostawców, w wymaganiach specyficznych klienta (CSR; po japońsku 顧客固有要求事項, kokyaku koyū yōkyū jikō).

W japońskich podręcznikach i firmowych standardach wewnętrznych przedział warunkowy bywa dzielony dalej, na przykład 10–20% traktuje się jako ogólnie akceptowalne, a 20–30% jako granicę. Wymagania różnią się między firmami, więc nie zakładaj, że zasada jednego japońskiego klienta obowiązuje u innego. Najbezpieczniej najpierw potwierdzić wymaganie klienta, a dopiero potem ustalić własny standard wewnętrzny nie luźniejszy od niego.

Według SPC for Excel sam podręcznik AIAG ostrzega, że stosowanie wytycznych GRR jako samych progów akceptacji nie jest właściwym sposobem oceny systemu pomiarowego. Poza tym, czy liczba mieści się w limicie, decyzja powinna uwzględniać, do czego pomiar służy.

Co robić, gdy wynik jest zły

Gdy %GRR jest wysoki, zacznij od sprawdzenia, czy większa jest powtarzalność (EV), czy odtwarzalność (AV). Opracowania oparte na podręczniku AIAG MSA, wydanie 4, takie jak QI Macros, porządkują prawdopodobne przyczyny w sposób przedstawiony poniżej.

Rys. 8. Wyodrębnianie przyczyny i typowe działania

Miejsce działania zależy od tego, czy większe jest EV, czy AV, i czy ndc jest wystarczające.

Powtarzalność (EV) jest dużaUtrzymanie przyrządu (zużycie, korozja, luz), przegląd doboru przyrządu, lepsze mocowanie części lub przyrządu, ustalenie miejsca pomiaru. Sprawdź też, czy nie wkrada się zmienność w obrębie części (stożkowość, okrągłość)

Odtwarzalność (AV) jest dużaPrzeszkolenie operatorów z metody, uszczegółowienie procedury (punkt przyłożenia, siła nacisku, sposób odczytu), wymiana przyrządów z trudną do odczytu skalą, wprowadzenie uchwytów dających każdemu to samo ustawienie

ndc poniżej 5, mała zmienność częściCzęści mogą nie odzwierciedlać zmienności procesu. Dobierz części ponownie z całego zakresu procesu albo użyj odchylenia standardowego procesu z danych historycznych

Rozstęp przekracza granicę kontrolnąPoszukaj dużych rozstępów związanych z konkretnym operatorem lub częścią. Najpierw usuń przyczyny jednorazowe: błędny odczyt, pomyłkę w zapisie, zabrudzoną część

Źródła: QI Macros (opracowanie zgodne z AIAG MSA, wydanie 4) i opracowanie techniczne Minitab. Po każdej poprawce powtórz badanie w tych samych warunkach, aby potwierdzić efekt.

W przykładzie %AV (14,7%) jest nieco większe niż %EV (13,3%), a średnia operatora C jest o około 6 µm niższa niż operatora B. Zacznij od sprawdzenia, jak C posługuje się mikrometrem (czy używa sprzęgła, czy powierzchnie pomiarowe przylegają prosto do części) i jak odczytuje skalę.

Gdy problemem jest powtarzalność, przed zakupem nowego przyrządu spróbuj uchwytów i ustalonego miejsca pomiaru. Przyczyną częściej bywa zmienność sposobu ułożenia części lub miejsca pomiaru niż sam przyrząd. Aby zawęzić przyczyny, nanieś wyniki na wykres według operatora i części albo użyj diagramu Ishikawy (diagramu rybiej ości) i uporządkuj czynniki według grup: człowiek, przyrząd, metoda, otoczenie.

Częste błędy, które wymuszają powtórzenie badania

• Dziesięć części pobranych z tej samej partii, więc zmienność części jest mała, a %GRR wygląda źle
• Numery części widoczne podczas pomiaru, więc operatorzy dopasowują wyniki do wcześniejszych odczytów
• Udział tylko najlepszego operatora, co daje lepszy wynik niż w codziennych pomiarach
• Brak uzgodnionego miejsca pomiaru, więc zmienność w obrębie części wchodzi do powtarzalności
• Stary szablon ze współczynnikami 5,15σ, więc EV i AV nie zgadzają się z obliczeniami klienta
• %GRR podany bez wskazania mianownika (zmienność całkowita czy tolerancja), więc liczby rozmijają się z liczbami klienta

Gdy klient zgłasza problem z pomiarem i żąda raportu z działań korygujących, wyniki MSA mogą wesprzeć analizę przyczyn. Pokazanie %GRR jako dowodu, że system pomiarowy zweryfikowano, wzmacnia wiarygodność działań. Format takiego raportu opisuje artykuł: .

MSA dla danych atrybutowych: kontrola dobry/zły i współczynnik kappa

Powyższe obliczenia nie działają dla pomiarów, które dają tylko wynik „dobry” lub „zły”: kontroli wizualnej, oceny według wzorców granicznych (限度見本, gendo mihon) czy sprawdzianów „przechodzi/nie przechodzi”. Takie atrybutowe systemy pomiarowe ocenia się według zgodności ocen.

Częste podejście to metoda tablic krzyżowych z podręcznika AIAG. Przygotowuje się części, dla których znana jest prawidłowa ocena (wartość odniesienia). Kilku operatorów ocenia każdą część kilka razy, a zgodność między operatorami i z wartością odniesienia wyraża się współczynnikiem kappa. Kappa mierzy zgodność ponad przypadek: 1 oznacza zgodność pełną, a 0 zgodność nie lepszą niż przypadkowa. Według Minitab AIAG uznaje kappa 0,75 lub więcej za dobrą zgodność, a większe wartości, na przykład 0,90, są pożądane.

Wyniki czyta się na trzy sposoby: w obrębie operatora (czy każdy ponownie wydaje tę samą ocenę?), każdy operator względem wartości odniesienia (czy oceny są prawidłowe?) i między operatorami (czy ocena zmienia się z osobą?). SPC for Excel cytuje tabelę z podręcznika AIAG (wydanie 3) z wytycznymi akceptacji względem wartości odniesienia: skuteczność co najmniej 90%, wskaźnik przeoczeń (zakwalifikowanie wadliwych jako dobrych) najwyżej 2% i wskaźnik fałszywych alarmów (odrzucenie dobrych) najwyżej 5%.

Jeśli klient podaje kryteria, stosuj je. Włącz do badania części bliskie granicy, a nie tylko wyraźnie dobre i wyraźnie wadliwe. Bez części granicznych zmienność ocen nigdy się nie ujawni.

Przed wysłaniem: lista kontrolna i pytania do japońskiego klienta

Wiele opisanych wyżej błędów, takich jak brak mianownika czy stare współczynniki, bierze się z niezgodnych założeń, a nie ze złych przyrządów. Uzgodnij te kwestie z klientem przed badaniem, nie po odesłaniu raportu.

Lista kontrolna przed wysłaniem

Punkt	Co potwierdzić
Zakres	Wskazana cecha, przyrząd, uchwyt i procedura; cecha jest w planie kontroli
Rozdzielczość	Najmniejsza działka wynosi 1/10 tolerancji (lub zmienności procesu) albo mniej
Wzorcowanie	Wzorcowanie przyrządu jest ważne
Plan badania	Podana liczba części, operatorów i pomiarów; części obejmują zakres procesu; kolejność losowa; numery części ukryte
Operatorzy	Osoby, które na co dzień wykonują pomiar, nie tylko najlepszy kontroler
Metoda	Wskazana metoda średniej i rozstępu albo ANOVA; przy ANOVA – czy składnik interakcji zachowano, czy usunięto
Współczynniki	K1, K2, K3 z wydania 4 (nie stare współczynniki 5,15σ)
Mianownik	%GRR względem zmienności całkowitej, tolerancji albo obu, wyraźnie opisany
Wyniki	%EV, %AV, %GRR, ndc; rozstępy sprawdzone względem granicy kontrolnej
Kryteria	W raporcie wskazano zastosowane kryteria (AIAG lub CSR klienta)
Przedział warunkowy	Jeśli %GRR mieści się w 10–30%: uzasadnienie, dlaczego jest akceptowalny dla tego zastosowania, oraz zgoda klienta, jeśli jest wymagana
Dane atrybutowe	Uwzględnione części graniczne; podane kappa, skuteczność, wskaźnik przeoczeń i wskaźnik fałszywych alarmów
Szablon i format liczb	Jednostki i separator dziesiętny (przecinek czy kropka) zgodne z formularzem klienta

Pytania do japońskiego klienta

• Które cechy wymagają MSA: wszystkie pozycje planu kontroli czy tylko cechy specjalne i krytyczne?
• Czy obowiązują kryteria AIAG MSA, wydanie 4, czy macie własne kryteria w CSR (na przykład podział wewnątrz przedziału 10–30%)?
• Względem czego liczyć %GRR: zmienności procesu, tolerancji czy obu?
• Czy narzucacie metodę (średnia i rozstęp albo ANOVA) oraz liczbę części, operatorów i pomiarów?
• Czy wymagacie własnego formatu w Excelu i z którego wydania są w nim współczynniki?
• Czy przy kontroli wizualnej dostarczycie wzorce graniczne (gendo mihon) i jakiej wartości kappa lub skuteczności oczekujecie?
• Kiedy badanie należy powtórzyć: po wymianie przyrządu, zmianie procedury, zmianie operatorów czy według stałego harmonogramu?

Wzór wiadomości do klienta (po angielsku)

Korespondencja z japońskim klientem zwykle toczy się po angielsku, dlatego poniższy wzór podajemy w tym języku.

Subject: Gage R&R requirements for part [part number]

Dear [Name],

We are preparing the measurement system analysis for [part number / drawing number] as listed in our control plan. To make sure our report matches your requirements, could you confirm the following?

1. Acceptance criteria: AIAG MSA 4th edition (%GRR under 10% / 10–30% / over 30%, ndc of 5 or more), or your own criteria?
2. Denominator for %GRR: process variation, tolerance, or both?
3. Preferred method (average and range or ANOVA) and study size (parts, appraisers, trials)
4. Whether a specific report format is required

If any characteristic falls in the 10–30% range, we will assess whether it is acceptable for its intended use and confirm with you.

Best regards,
[Your name]

Ograniczenia tego poradnika

• Przykład obliczeń wykorzystuje dane fikcyjne. Rzeczywiste badania powinny stosować formularz klienta i ustawienia oprogramowania.
• Kryteria różnią się w zależności od klienta, branży i cechy. Przedziały AIAG podane tu są punktem odniesienia i nie zastępują CSR klienta.
• Poradnik opisuje popularne badanie krzyżowe, w którym każdy operator mierzy każdą część.
• Dokładne brzmienie IATF 16949 sprawdzaj w samej normie i w aktualnym podręczniku AIAG, a nie w źródłach wtórnych.
• Odpowiedniki japońskich norm (JIS Z 8103, JIS Z 8402-1) w normach polskich są podane orientacyjnie; przed powołaniem się na nie w dokumentacji sprawdź aktualne wydania.

FAQ

Jak często należy powtarzać badanie Gage R&R?

Nie ma stałego terminu. Wróć do badania, gdy wymieniasz przyrząd, zmieniasz procedurę albo zmieniają się operatorzy. Jeśli CSR klienta określa kryteria lub zakres, dopasuj do nich plan.

Jeśli przyrząd jest wzorcowany, czy nadal potrzebuję Gage R&R?

Tak. Wzorcowanie sprawdza błąd systematyczny samego przyrządu. Nie obejmuje zmienności wynikającej z luzu w uchwycie ani z nawyków mierzących, a właśnie to ocenia Gage R&R.

Co oznacza skrót Gage R&R?

Gage Repeatability and Reproducibility, czyli powtarzalność i odtwarzalność przyrządu pomiarowego. Powtarzalność oznacza się EV, odtwarzalność AV, a wartość łączną GRR. Japońskie dokumenty używają tego samego skrótu, zapisanego jako gēji R&R.

Czy Gage R&R można policzyć w arkuszu kalkulacyjnym?

Metodę średniej i rozstępu łatwo odtworzyć w arkuszu: mnożysz przez współczynniki i łączysz wyniki. ANOVA wymaga więcej obliczeń, więc oprogramowanie statystyczne lub narzędzia analizy w arkuszu oszczędzają pracy.

Kto powinien być operatorem w badaniu?

Dwie lub trzy osoby, które na co dzień wykonują ten pomiar, a nie tylko najbardziej wprawna. Gdy bierze udział tylko najlepszy kontroler, wynik jest lepszy niż w codziennych pomiarach i zmienność jest niedoszacowana.

Źródła

• AIAG, MSA-4: Measurement Systems Analysis
• Q-DAS, Notes on the 4th Edition of the MSA Manual (data wydania i współczynnik 5,15)
• JIS Z 8103:2019 (słownik pomiarowy) i JIS Z 8402-1:1999 (dokładność metod pomiarowych, część 1), po japońsku: Z 8103, Z 8402-1
• PKN, PN-ISO 5725-1:2002 – Dokładność (poprawność i precyzja) metod pomiarowych i wyników pomiarów, część 1
• Minitab, Is my measurement system acceptable?
• Minitab, Interpret the key results for Crossed Gage R&R Study
• Minitab, Methods and formulas for gage R&R table oraz Methods and formulas for method of analysis
• Minitab, Data considerations for Crossed Gage R&R Study oraz Assistant technical paper: Gage R&R Study (Crossed)
• Minitab, What is gage resolution?
• SPC for Excel, Variable Measurement Systems – Part 4: Gage R&R
• SPC for Excel, Acceptance Criteria for Measurement Systems Analysis
• SPC for Excel, Attribute Gage R&R Studies – Part 2
• QI Macros, Gage R&R Made Easy
• SQDA, Statystyczna analiza systemu pomiarowego jako wymaganie standardu IATF 16949 (po polsku)
• StatSoft Polska, Analiza systemu pomiarowego (MSA) (po polsku)
• Streszczenie punktu 7.1.5.1.1 IATF 16949 (po japońsku): IATF16949 kōryaku