測量系統(tǒng)分析是質(zhì)量管理體系五大工具之一，而重復(fù)性和再現(xiàn)性是計(jì)量型測量系統(tǒng)分析的評價(jià)方式之一，在制造行業(yè)廣泛應(yīng)用。眾所周知，數(shù)據(jù)是通過測量獲得的，每個(gè)項(xiàng)目都需要數(shù)據(jù)作為依據(jù)，只有對數(shù)據(jù)進(jìn)行縝密、嚴(yán)謹(jǐn)分析，才能做出正確的決策。因此，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集與分析之前，必須對測量系統(tǒng)進(jìn)行研究與評估，對于不完善的地方及時(shí)糾正，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

01 、什么是重復(fù)性和再現(xiàn)性

在測量過程中，由檢驗(yàn)人員、設(shè)備/儀器/量具、測量對象、操作方法和環(huán)境所構(gòu)成的測量系統(tǒng)的重復(fù)性和復(fù)現(xiàn)性，被稱為GR&R，它是分析測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度是否符合測量準(zhǔn)確度要求的重要指標(biāo)。

重復(fù)性通常被稱為設(shè)備變差(equipment variation EV)，重復(fù)性誤差指的是同一個(gè)操作者使用同一套設(shè)備，對同一個(gè)部件的同一特性在較短的時(shí)間間隔內(nèi)進(jìn)行多次測量，所得結(jié)果的一致性。重復(fù)性強(qiáng)調(diào)所有的測量都盡可能相同的條件下完成的，這時(shí)誤差的產(chǎn)生全部測量設(shè)備本身的固有波動引起，這部分誤差一般是不可能再降低。如果重復(fù)性誤差過大，則測量系統(tǒng)無法改進(jìn)，只能徹底更換。

重復(fù)性示意圖

重復(fù)性作為研究測量系統(tǒng)固有波動的度量，除了選用其方差

作為絕對量的度量指標(biāo)，也常選用設(shè)備波動與過程總波動(Total Variation，TV)的比值作為其相對量的度量指標(biāo)，即重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差與過程總體標(biāo)準(zhǔn)差的比值，即：

測量系統(tǒng)的誤差不僅包含重復(fù)性，人員、量具、操作方法和環(huán)境的變化等也都可能形成誤差。所謂再現(xiàn)性指在各種變化的測量條件下，對同一個(gè)測量部件的同一特性進(jìn)行多次測量，所得測量結(jié)果的一致性?？赡芨淖兊臏y量條件包括操作者、操作方法、量具、地點(diǎn)、使用條件和測量時(shí)間等。其中相當(dāng)普遍的情況是，誤差主要有不同的操作人員一起。因此，再現(xiàn)性又稱為人員波動(Appraiser Variation，AV)。

再現(xiàn)性示意圖

再現(xiàn)性作為研究具有多個(gè)波動源的測量系統(tǒng)波動的度量，除了用

作為絕對量的度量，也常選用人員波動與過程總波動的比值作為其相對量的度量指標(biāo)，即再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差與過程總體標(biāo)準(zhǔn)差的比值，即：

重復(fù)性和再現(xiàn)性分析是對測量系統(tǒng)的系統(tǒng)內(nèi)變差和系統(tǒng)間變差的衡量指標(biāo)。兩者結(jié)合在一起分析，可對整個(gè)測量系統(tǒng)進(jìn)行分析，又稱其為精確度分析(GR&R)，主要內(nèi)容二者應(yīng)該同時(shí)評估，這是測量系統(tǒng)分析的重點(diǎn)。

02 、什么是重復(fù)性和再現(xiàn)性的過程比和公差比

%GR&R稱為“基于過程總變異的重復(fù)和再現(xiàn)性的比率”，簡稱“過程比”，計(jì)算公式為：

從公式上可以看出，過程比%GR&R受選取的被測量樣本(PV)的干擾非常大，因?yàn)檫@組(10個(gè))樣本的變異情況將用代表制造過程的真實(shí)變異。如果有意選取了5個(gè)上限和5個(gè)下限的樣本，那么分母就會變大，%GR&R的值就會非常小。讓你看起來覺著非常放心的結(jié)果其實(shí)是虛假的。

%P/T稱為“基于公差的重復(fù)性和再現(xiàn)性的比率”，簡稱“公差比”，計(jì)算公式為：

從公式上可以看出樣本的波動對%P/T幾乎沒有影響，因?yàn)槠浞帜甘枪顜挘蜆颖镜牟▌訜o關(guān)。

在實(shí)際應(yīng)用中，公差比常用于產(chǎn)品控制，以證明測量系統(tǒng)的結(jié)果是值得信賴的，可以接受的;過程比常用于過程改進(jìn)，以確認(rèn)改進(jìn)前的基線，找準(zhǔn)改進(jìn)方向，以及評價(jià)改進(jìn)后的效果。在實(shí)際測量系統(tǒng)分析中，如果%GR&R的非常完美的話，應(yīng)該關(guān)注一下%P/T這個(gè)值。

03、重復(fù)性和再現(xiàn)性的接受準(zhǔn)則

在實(shí)際應(yīng)用中，公差比(%P/T)常用于產(chǎn)品控制，以證明測量系統(tǒng)的結(jié)果是值得信賴的，可以接受的;過程比(%GR&R)常用于過程改進(jìn)，以確認(rèn)改進(jìn)前的基線，找準(zhǔn)改進(jìn)方向，以及評價(jià)改進(jìn)后的效果。在實(shí)際測量系統(tǒng)分析中，如果過程比(%GR&R)的非常完美的話，應(yīng)該關(guān)注一下公差比(%P/T)這個(gè)值。具體要求見下表：

公差比(%P/T)著重評估測量系統(tǒng)針對產(chǎn)品規(guī)格的測量效果，強(qiáng)調(diào)測量系統(tǒng)對公差界限的分析性能，判斷產(chǎn)品是否合格能否測量得足夠準(zhǔn)確。過程比(%GR&R)著重評估測量系統(tǒng)對生產(chǎn)改進(jìn)分析性能，過程是否要改進(jìn)能否測量得足夠精確。公差比(%P/T)和過程比(%GR&R)評估測量系統(tǒng)性能的兩個(gè)不同方面，缺少任何一個(gè)將是不全面的，因此，一個(gè)好的測量系統(tǒng)必須同時(shí)使這兩項(xiàng)指標(biāo)都能夠滿足要求。

04、 結(jié)語

從測量系統(tǒng)分析的本質(zhì)來看，就是對測量系統(tǒng)變異的研究;用測量系統(tǒng)的變異和產(chǎn)品公差以及過程變差大小來做比較，得出結(jié)論是否能夠滿足實(shí)際的測量需求。從變異的影響可以分為位置的變異和寬度的變異，從變異的性質(zhì)及來源可以分為系統(tǒng)變異和偶然變異。繼續(xù)拆分下去可以衍生出測量不確定度、分辨力、偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性等不同的維度。

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