測定システム分析（GR&R）入門——その差、測定のばらつきかも

「A品は10.02mm、B品は10.05mm。0.03mmの差がある」——この差を見て、あなたは「B品のほうが大きい」と判断します。でも、ちょっと待ってください。その0.03mmの差、本当に品物の差でしょうか。測定器や測り方のばらつきかもしれません。

同じ部品を同じ人が5回測っても、10.02・10.03・10.01・10.04・10.02と、0.03mmくらいは平気でばらつきます。もしそうなら、A品とB品の「差」は、実は測定のばらつきの範囲内——つまり差なんて無かったのかもしれないのです。

これを見抜くのが、測定システム分析（GR&R）です。今回は、その考え方を入門として解説します。

なぜ測定を疑う必要があるのか

工程能力（Cp・Cpk）を計算するとき、私たちは測定データを使います。でも、その測定データには2種類のばらつきが混ざっています。

• 品物そのもののばらつき（本当に知りたいもの）

• 測定システムのばらつき（測定器・測り方・測る人が生む、見たくないもの）

この2つが混ざったまま「ばらつきが大きい！」と工程改善に走っても、原因が測定側にあったら、いくら工程をいじっても数字は良くなりません。測定を信じる前に、測定そのものが信頼できるかを確かめる——これがGR&Rの目的です。

測定器の管理といえば校正を思い浮かべますが、校正は「基準とのズレ（正確さ）」を見るもの。GR&Rは「測るたびのばらつき（精密さ）」を見るもので、別物です。校正については「校正と点検の違い」を参照してください。

GR&Rの2つの「R」

GR&Rは Gage Repeatability and Reproducibility の略。名前のとおり、2種類のばらつきを分けて評価します。

R①：繰り返し性（Repeatability）＝装置のばらつき

同じ人が・同じ部品を・同じ測定器で繰り返し測ったときのばらつきです。これは測定器そのものの性能（＝装置のばらつき）を表します。同じ条件で測っているのに値が揺れるなら、その揺れは測定器由来です。

R②：再現性（Reproducibility）＝人のばらつき

違う人が・同じ部品を測ったときの、人による差です。測り方のクセ、ノギスの当て方、目盛りの読み方——測る人が変わると値が変わるなら、それが再現性のばらつきです。

この2つを合成したものが、測定システム全体のばらつき（GRR）になります。

GRR = √( 繰り返し性² + 再現性² )

たとえば繰り返し性0.25・再現性0.17なら、GRR＝√(0.25²+0.17²)＝約0.30。ばらつきは分散（2乗）で足し合わせるのがポイントです。

%GR&R——測定のばらつきは全体の何％か

GR&Rの結論は、**「測定システムのばらつきが、全体のばらつきのうち何％を占めるか」**という1つの数字（%GR&R）で表します。

全体のばらつき = √( 品物のばらつき² + 測定のばらつき² )
%GR&R = 測定のばらつき ÷ 全体のばらつき × 100

例で見てみましょう。品物のばらつき（標準偏差）が0.80、測定システムのばらつきが0.30だったとします。

• 全体のばらつき ＝ √(0.80² + 0.30²) ＝ 0.854

• %GR&R ＝ 0.30 ÷ 0.854 ＝ 35.1％

つまり、観測されるばらつきの35％が「測定のせい」ということ。これはかなり深刻です。

判定基準——10％と30％

%GR&Rの一般的な判定基準（AIAG）は次の通りです。

| %GR&R | 判定 | 意味 |
|---|---|---|
| 10％未満 | 良好 | 測定システムは信頼できる。そのまま使える |
| 10〜30％ | 条件付き許容 | 用途による。重要特性なら改善したい |
| 30％以上 | 不可 | 測定システムの改善が必須。このデータは信用できない |

先ほどの例（35.1％）は「不可」。この状態でCp・Cpkを計算しても、その数字は測定のばらつきに汚染されていて当てになりません。GR&Rは、Cp・Cpkを計算する前にやるべき検査なのです。

実際のやり方（概要）

本格的なGR&Rは、次の手順でデータを取ります。

1. 部品を10個用意する（工程のばらつきをカバーするよう、大きめ〜小さめを含める）

2. 測定者を3人選ぶ

3. 各測定者が、10個の部品をそれぞれ2〜3回ずつ測る（他の人の値は見ない・順番はランダム）

4. 集めたデータから、繰り返し性・再現性・%GR&Rを計算する

計算自体は係数を使ったやや複雑な手順ですが、Excelのテンプレートや測定分析ソフトが自動でやってくれます。現場で大事なのは、計算の中身より「正しくデータを取ること」と「%GR&Rの結果をどう判断するか」です。

なお、部品10個・測定者3人という数には意味があります。少なすぎると測定のばらつきを正しくつかめません。「何個測ればいいか」の考え方は「サンプル数の決め方の基本」も参考になります。

%GR&Rが悪かったときの対処

もし%GR&Rが30％を超えたら、繰り返し性と再現性のどちらが大きいかで打つ手が変わります。

• 繰り返し性（装置）が大きい：測定器の分解能が足りない／摩耗・ガタがある／測定治具が不安定。→ 測定器の見直し・治具の改善

• 再現性（人）が大きい：測り方が人によってバラバラ。→ 測定手順書の整備・教育・測り方の標準化

再現性の問題は、実は「標準作業」の問題でもあります。「誰が測っても同じ値になる」測り方を決めて、手順書にする。ここは生産技術・IEの得意分野です。

まとめ

• 測定データには「品物のばらつき」と「測定のばらつき」が混ざっている

• GR&Rは測定のばらつきを、**繰り返し性（装置）と再現性（人）**に分けて評価する

• 結論は%GR&Rという1つの数字：10％未満＝良好／10〜30％＝条件付き／30％以上＝不可

• %GR&Rが悪いと、Cp・Cpkの数字自体が信用できない。GR&Rは工程能力評価の前にやる検査

• 対処は、装置のばらつきなら測定器・治具、人のばらつきなら測り方の標準化

• 計算はソフトやテンプレートに任せ、現場は「正しくデータを取る」「結果を判断する」に集中する

「ばらつきが大きい」と悩む前に、まず測定を疑う。その一手間が、見当違いの改善に費やす時間を大きく減らしてくれます。測定を信頼できるようにしてから、はじめてCp・Cpkの計算に進みます。その計算から報告書までの流れは、下記の完全版で実データを使って解説しています。

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