【MSA系列】GRR分析的三种常用方法、分析流程、计算过程

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通过 GRR 分析,我们可以量化测量系统中由量具、操作者、方法等引起的变差,从而判断测量系统是否适合过程控制与产品检验。

一、GRR 的含义与构成

GRR = 重复性(Repeatability) + 再现性(Reproducibility)

  • 重复性:同一操作者、同一仪器、同一条件下的多次测量一致性,主要反映量具本身的稳定性。
  • 再现性:不同操作者、不同条件下的测量一致性,主要反映操作方法、技能及环境的影响。

常见影响因素包括:

  • 重复性差:仪器磨损、夹具失效、样本不一致、测量方法不稳定等
  • 再现性差:操作者经验差异、培训不足、环境变化(温度、湿度、振动等)
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二、GRR 分析的三种常用方法

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1. 极差法(Range Method)

特点:简单快捷,适用于快速评估

步骤

  • 选择若干零件,由两个操作者各测一次
  • 计算每个零件两次测量值的极差
  • 求平均极差,再利用统计系数(d2*)换算为标准差优点:快速,计算量小缺点:无法区分重复性和再现性,只能得出总变差占比
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2. 均值极差法(Average & Range Method)

特点:可将总变差分解为重复性和再现性,适用于常规 MSA

步骤

典型设计:3 位测量人员 × 10 个零件 × 每人 3 次测量

严格遵守盲测原则(避免操作者之间相互影响)

通过统计分析得到:

  • EV:设备变差(重复性)
  • AV:评价者变差(再现性)
  • PV:零件变差
  • %GRR:测量系统变差占比

按 AIAG MSA 标准判定:

  • ≤10%:优秀
  • 10%–30%:有条件接受
  • >30%:不可接受

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3. 方差分析法(ANOVA Method)

特点:统计精度高,可分析交互作用(零件 × 操作者)

步骤

按“三三十”原则采集数据(3 人、10 件、3 次)

利用 Minitab 或 Excel 方差分析功能计算:

  • 各变差源的平方和(SS)与均方和(MS)
  • F 检验判断交互作用显著性
  • 各变差占比(%EV、%AV、%GRR、%PV)

更适合需要分离复杂变差源、分析统计显著性的场景

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三、判定与改进建议

GRR 判定标准(AIAG MSA 手册)

%GRR 判定 说明
≤10% 可接受 测量系统优秀
10%–30% 有条件接受 需视应用重要性和客户要求
>30% 不可接受 必须改进测量系统

改进方向

  • 设备:提高分辨率、定期校准
  • 人员:操作标准化、技能培训
  • 方法:优化测量步骤、控制环境因素

四、结语

GRR 分析是 MSA 的核心内容,选择合适的分析方法,可以帮助我们更精准地评估测量系统的稳定性与可靠性。

  • 极差法 → 快速粗略评估
  • 均值极差法 → 常规分解重复性与再现性
  • ANOVA 法 → 高精度分析与交互作用研究
正文完
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