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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)
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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:
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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)





二、GRR 分析的三种常用方法

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


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:
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≤10%:优秀 -
10%–30%:有条件接受 -
>30%:不可接受












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







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:
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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。
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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