GR&Rとは——測定のばらつきを測る方法

板厚 2.50±0.03mm の工程で、Cpkが1.04でした。ところが測定のばらつきを取り除いて計算し直すと、工程の実力は1.23ありました。

では、その「測定のばらつき」は、どうやって求めたのでしょうか。

測定器の校正証明書には書いてありません。校正で分かるのは「基準器と比べてどれだけズレているか」であって、現場で使ったときにどれだけばらつくかではありません。

そこで使うのが GR&R です。この記事では、GR&Rの考え方、やり方、判定の基準を、実際の数字で整理します。

測定のばらつきが工程の数字をどれだけ悪く見せるかは、こちらで計算しています。

▼ なぜ「測ったつもり」が起きるのか——測定のばらつきという落とし穴

考え方：測定のばらつきは2種類ある

GR&R は Gauge Repeatability and Reproducibility の略で、測定システム分析（MSA）の代表的な手法です。測定のばらつきを、2つに分けてとらえます。

① 繰返し性（Repeatability）

同じ人が、同じ部品を、同じ測定器で、何回も測ったときのばらつきです。

これは主に、測定器そのものの性能です。ガタがある、分解能が足りない、動きが渋い。値が大きければ、測定器を直すか買い替える話になります。

② 再現性（Reproducibility）

人が変わったときのばらつきです。

「同じ部品を3人が測ったら0.007mm違った」がこれです。原因は、測り方がそろっていないこと。値が大きければ、手順書と教育の話になります。

▼ 測定値がばらつく5つの原因——正しく測るための基本

分けることに意味がある

▪ 繰返し性が大きい → 測定器の問題。修理・更新・機種変更
▪ 再現性が大きい → 人の問題。手順書と教育で直る（安い）

再現性が原因なら、お金をかけずに直せます。これを切り分けずに「測定器を買い替えましょう」と言ってしまうのは、もったいない話です。

進め方：3人×10個×3回

標準的なやり方はこうです。

・部品　 10個（工程のばらつきを代表する範囲から選ぶ）
・測定者 3人（実際にその作業をしている人）
・繰返し 3回（＝合計90回の測定）

準備で必ず守ること

▪ ① 部品に番号を振り、測定者に見えないようにする
　 番号が見えていると、「さっき2.503だったから今回も同じくらい」という思い込みが入る。別の人が番号を管理し、ランダムな順番で渡す
▪ ② 順番をランダムにする
　 1番から10番の順に測ると、慣れや疲れが結果に混ざる。毎回シャッフルする
▪ ③ 実際に使っている人が測る
　 上手な人ばかりで測ると、良い結果が出る。それは実態ではない
▪ ④ 部品は「ばらついたもの」を選ぶ
　 10個とも同じような寸法だと、工程のばらつきが小さく見え、相対的に測定のばらつきが大きく評価される。工程の実際の範囲をカバーする10個を選ぶ

判定：%GR&R を見る

計算すると、測定のばらつき（σ測定）が求まります。これを全体のばらつきと比べたものが %GR&R です。

%GR&R ＝ σ測定 ÷ σ全体 × 100

▪ 10%未満 → 良好。そのまま使ってよい
▪ 10〜30% → 条件付きで可。重要度とコストを見て判断
▪ 30%以上 → 不可。測定システムを改善する

もう1つ、ndc（区別できるカテゴリの数）という指標もあります。5以上が目安で、これを下回ると「良品と不良品を区別できていない」状態です。

実例：Cpk 1.04 の工程で計算する

板厚 2.50 ± 0.03 mm の工程です。30個測ったデータでは、こうでした。

標準偏差（見えている値）σ全体 ＝ 0.0084
Cpk ＝ 1.04  ← 合格ライン1.33に届かない

ここでGR&Rを実施したところ、こうなりました。

測定のばらつき σ測定 ＝ 0.0045

%GR&R ＝ 0.0045 ÷ 0.0084 × 100 ＝ 53.6%　→ 不可

53.6%。見えているばらつきの半分以上が、測定によるものでした。

公差に対しても見てみます。

%GR&R（公差比）＝ 6 × 0.0045 ÷ 0.060 × 100 ＝ 45.0%

公差幅0.06mmのうち、45%を測定のばらつきが食っています。この状態では、合否の判定そのものが信用できません。

工程の実力を計算し直す

σ工程 ＝ √（0.0084² − 0.0045²） ＝ 0.00709

                    標準偏差   Cpk
いま見えている値    0.0084     1.04
工程だけの実力      0.00709    1.23

工程は思ったより良かった。悪いのは測定でした。

だから、打つ手が変わる

ここで内訳を見ます。繰返し性と再現性、どちらが大きかったか。

再現性が大きかった、つまり人によるばらつきが主な原因だったので、打った手は次の2つです。

▪ 1. 測定位置を図で示した手順書を作る
▪ 2. 3人で一緒に測る教育を30分行う

費用はゼロ。これで測定のばらつきが下がれば、工具も材料も変えずに、Cpkが1.04から1.2台に上がります。

Cpkが低いときに、まずGR&Rをやる価値は、ここにあります。

記録に落とす：Excelでの進め方

専用のソフトがなくても、Excelで進められます。

① データを1行1件で記録する

部品No   測定者   回数   測定値
1        A        1      2.503
1        A        2      2.504
…

この形にしておけば、ピボットテーブルで一気に見られます。

▼ Excelピボットテーブル入門——不良データを一瞬で集計する

② ピボットで「測定者別の平均」を出す

行に測定者、値に測定値の平均。人によって平均がずれていれば、それが再現性です。

③ 部品ごとの「レンジの平均」を出す

行に部品No、値に測定値の最大−最小。これが繰返し性の目安です。

（正式な%GR&Rの計算は分散分析を使いますが、まずはこの2つを見るだけで「人か、機械か」の当たりはつきます。厳密な数値が必要な場合は、分散分析による計算か専用ソフトを使ってください。）

④ グラフにする

横軸に部品No、縦軸に測定値。測定者ごとに線を引きます。

▪ 3本の線がぴったり重なる → 良好
▪ 3本の線が上下に平行にずれている → 再現性の問題（人）
▪ 線がギザギザに暴れている → 繰返し性の問題（測定器）

この1枚で、原因がどちらかがすぐ分かります。

まとめ

▪ 校正では「現場でのばらつき」は分からない。それを測るのがGR&R
▪ 測定のばらつきは2種類：繰返し性（測定器）と再現性（人）
▪ 分けることに意味がある。再現性なら手順書と教育で直る（費用ゼロ）
▪ やり方：3人×10個×3回。番号を隠す／順番をランダムに／実際に使っている人が測る／ばらついた10個を選ぶ
▪ 判定：%GR&R 10%未満＝良好／10〜30%＝条件付き／30%以上＝不可
▪ 実例：%GR&R 53.6%。工程の実力は Cpk 1.04 ではなく 1.23 だった
▪ Excelでも、ピボットで測定者別の平均と部品別のレンジを見れば、「人か機械か」の当たりはつく
▪ グラフで線が平行にずれる＝人、ギザギザ＝測定器

Cpkが合格ラインに届かないときは、工程を直す前に、3人×10個×3回を一度やってみてください。

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