Gage R&R / 단기,장기 공정능력지수

■Gage R&R이란?

 

Gage R&R은 측정시스템 분석에서 반복성과 재현성을 가지고 변동을 파악하는 기법입니다.
반복성의 변동이 크게 나타나는 경우에는 계측기에 문제가 있다는 것으로 볼 수 있고, 재현성의 변동이 크게 나타나는 경우에는 측정자에 문제가 있다고 볼 수 있습니다.

①반복성(Repeataility)

동일 시료에 대해 한명의 측정자가 한 개의 동일 측정기기를 사용해 반복 측정하였을 때 얻게 되는 산포의 크기로써 계측기 산포(Equipment variation)라고 합니다. 계측기 산포란 측정기 고유의 산포와 동일한 측정 위치를 읽어내지 못해 야기되는 측정 위치의 재현 불량에 따르는 산포가 모두 포함됩니다. 이는 측정 시스템 내에서 발생하는 산포를 의미하며, 시스템 내 산포라고도 합니다. 시스템이라고 하는 것은 측정에 필요한 계측기, 작업자, 측정 환경, 측정 방법 등을 뜻합니다.

②재현성(Reproducibility)

서로 다른 작업자가 같은 측정 기기를 사용해 동일 시료를 반복 측정했을 때, 측정한 관측값의 평균값 간의 최대 차이를 재현성이라고 하며, 측정자 산포(Appraiser variation)라고 합니다. 이는 측정 시스템 간에 발생하는 산포를 의미하며, 시스템 간 산포라고도 합니다.

■Gage R&R 자료수집

①Gage(측정기)를 검·교정 하거나, 검·교정 되었는지 확인합니다.
②일반적으로 측정자는 2~3명이 준비합니다.
③측정해야 할 대상(제품)을 10개 준비하고, 각 대상(제품)에 측정자가 모르게 번호를 기록합니다.
  예) 부품 두께에 대한 공정 규격이 1±0.1인 경우 두께는 0.9~1.1 범위 내에 있는 10개의 제품을 준비합니다.
④각 제품을, 각 측정자에 의해 3회씩 반복 측정합니다.
⑤첫 측정자가 임의의 순서로 모든 시료를 측정합니다.
⑥모든 측정자가 시료들을 한 번씩 측정할 때까지 계속한다.
⑦측정된 데이터를 사용해 Gage R&R값을 계산합니다.

  - R&R값이 10% 이하일 경우 양호, 10~30%는 조건부 수용, 30% 이상은 수용 불가합니다.

 

■공정능력이란?

공정의 능력, 산포의 크기 ±3 σ = 6 σ 산포가 작으면 ±3 σ 값은 작게 되어, 공정능력이 좋다고 볼 수 있습니다.
공정이 안정상태일 때의 규격 만족도를 나타내는 지수로 1.0 이하는 미달, 1.33은 Good, 1.67은 Very Good, 2.0은 Excellent로 씁니다. 가까운 시일 내에 CPK 목표는 2.0으로 예상됩니다. 현재 CPK 목표는 1.67 (자동차 및 전기·전자)



■공정능력지수를 사용하는 목적?

지수(index)는 정보를 신속하게 전달하는 성질을 가지고 있습니다. 그러므로 공정능력지수는 공정능력의 정보를 신속히 전달하게 됩니다. 즉, 지수만 보면 어느 정도의 Good 인지 No Good인지를 알 수 있습니다.

■공정능력지수의 종류는?

장기 공정능력지수
①상대적으로 장기간의 데이터 필요(주,달,약 100~200개의 데이터)
②군내와 군 간의 변동도 포함하는 표준편차(overall)가 사용된다.
③공정의 외부의 영향을 줄 수 있는 충분히 있는 기간

단기 공정능력지수
①상대적으로 단기간의 데이터 필요(30~50개 정도의 데이터)
②군내의 변동만을 포함하는 표준편차(within)를 사용한다.
③공정에 외부의 영향이 없다고 생각되는 짧은 기간

Cp(단기 공정능력지수) : 산포를 기준으로 규격 만족도를 나타내는 지수 (치우침을 고려 않는다) CPU: 규격 상한을 기준

  으로 규격 만족도를 평가하는 지수 / 한쪽 규격인 규격 상한만 있는 경우 활용.

Cpl: 규격화함을 기준으로 규격 만족도를 평가하는 지수 / 한쪽 규격인 규격화한 만 있는 경우 활용.

Cpk: 중심과 산포를 고려하여 규격 만족도를 평가하는 지수 / 현실적인 공정능력을 나타냄 / 고객 요구 시 활용 /

         Cpk가 나쁘면 산포 감소 또는 중심 이동 / k는 치우침

Cpm: 중심과 산포 그리고 목표치를 고려하여 규격 만족도를 평가하는 지수 / 목표치(상한,하한이면서 관리 목표규격,
           목표치가 있는 경우)가 있는 경우 목표일지 공정능력을 나타냄



Pp(장기 공정능력지수): 산포를 기준으로 규격 만족도를 나타내는 지수 (치우침을 고려 않는다)

 

Ppu: 공정 평균과 규격 상한 간의 거리 / 전체 표준 편차를 기반으로 한 공정의 단 측 산포 (3-σ 변동)

Ppl: 공정 평균과 규격 한한 간의 거리 / 전체 표준 편차를 기반으로 한 공정의 단 측 산포 (3-σ 변동)

Ppk: 공정 평균과 규격 한계(규격 상한 또는 규격 하한) 간의 거리 / 전체 변동을 기반으로 한 공정의 단 측 산포 (3-σ 변동)



Cm (설비 능력지수) : 서로 다른 시료 25개에 대하여 동일한 설비(공정 장치)에서 연속적으로 작업하여 설비만의 능력을 평가합니다. 설비의 능력이기에 다른 변동이 없이 설비에 의한 변동하에서 진행하게 됩니다.

Cg (게이지 능력지수): 하나의 시료에 대하여 25회 반복측정을 통하여 게이지만의 능력을 평가합니다. 게이지의 능력이기에 다른 변동이 없는 게이지에 의한 변동하에서 진행하게 됩니다. 분자의 규격을 5로 나누어 주는 것은 일반적이며, 게이지의 변동에 대하여 허용해주는 폭으로 20%를 잡아줍니다.

■공정능력지수는 얼마나 정도를 좋다고 하는가?

1.0 이하는 미달, 1.33은 Good, 1.67은 Very Good, 2.0은 Excellent를 씁니다. 가까운 시일 내에 CPK 목표는 2.0으로 예상됩니다. 현재 CPK 목표는 1.67 (자동차 및 전기·전자)