第二章、 文獻回顧
第三節 量測系統分析
壹、ISO/TS 16949品質系統簡介
1987年ISO 9000頒佈之後，北美三大汽車廠─克萊斯勒（Chrysler）、福特汽車（Ford）、
通用汽車（General Motors）整合品質系統，成立汽車工業行動組織（Automotive Industry Action Group, AIAG），採用ISO 9000中的20項品質系統進行標準化，並聯合制定QS 9000，
隨後在1994年9月發佈QS 9000品質管理系統，自1997年起北美三大汽車要求供應商登錄QS 9000，QS 9000自21世紀起轉換至TS 16949。
（Reid, 2005）ISO/TS 16949第一版於1999年3月1日發行，品質管理系統的基礎是 ISO9001（1994）版，內容結合了美國（QS 9000）、德國（VDA6.1）、法國（EAQF94）、
義大利（AVSQ94）的汽車工業品質體系標準。企業成為提供汽車相關產品及服務的供應 商，且為全球汽車供應鏈成員時，其代價必須花費不菲，尤其不同的國家或區域就必須取 得不同的品質管理系統認證；然而這些品質管理系統認證內容往往是極為類似，其差異處 主要在於注重的目標不同，其使用之方法與工具有所不同。
1996年美國汽車工業協會 （Automotive Industry Action Group, AIAG）與歐洲各國汽車 工業協會合作，共同組織了國際汽車產業工作小組（International Automotive Task Force, IATF），其目的在於協調整合組織成員（成員包括：美國汽車工業協會AIAG、義大利汽 車工業協會ANFIA、法國汽車製造商委員會CCFA、法國汽車裝備工業聯盟FIEV、德國汽 車工業協會VDA等）品質系統規範，藉以消彌彼此品質系統實現方法與工具之差異。Lupo
（2002）國際汽車推動小組（IATF）及日本汽車製造商協會（JAMA）擬訂，在國際標準 組織（ISO）的第176技術委員會（TC 176）協助下，整合成為ISO/TS 16949，提供汽車工 業的供應商，一套從設計、開發、生產、安裝和服務的品質管理系統標準及國際性汽車協 會如汽車工業行動組（AIAG）、義大利汽車工業協會（ANFIA）、法國汽車製造商委員會
（CCFA）和汽車裝備工業聯盟（FIEV）、德國汽車工業協會（VDA）、英國汽車製造銷 售協會（SMMT）等。IATF 對3個歐洲規範VDA6.1（德國），AVSQ（義大利），EAQF
（法國）和QS 9000（北美）進行協調，結合ISO 9001（2002）版標準的基礎上，制定出ISO/TS
現在ISO/TS 16949這一技術規範的推出，已為汽車產業的品質管理系統驗證建立了全 球統一的標準，全球汽車行業現行之品質體系，皆適用於ISO/TS 16949汽車業品質管理系 統，因此符合ISO/TS 16949技術規範規範要求，可避免多重認證審核。此管理系統在ISO 9001 品質管理系統上架構汽車產業要求標準外，同時包含以下五大核心工具，使ISO/TS 16949 品質管理系統的要求更加嚴謹：
一、APQP：先期產品品質規劃（Advanced Product Quality Planning）。
二、PPAP：生產另件核准程序（Production Parts Approval Process）。
三、MSA：量測系統分析（Measurement System Analysis）。
四、FMEA：失效模式分析（Failure Mode and Effects Analysis）。
五、SPC：統計製程管制（Statistical Process Control）。
（陳文輝，2002a）ISO/TS 16949對產業提升競爭優勢大有助益，當它的前身QS 9000 及VDA6.1等風行草偃，除了汽車產業遵循外，其它產業也樂於推動執行，如半導體、電子 及電機等，並掀起品管系統全世界的變革；因其主要精神在要求業者持續不斷改善，經由 嚴格的審核及驗證能使管理系統更加完善，得到的效益包含生產力提高、成本降低及全面 品質及競爭力提升。林松茂（2008）談到企業導入ISO/TS 16949品質管理系統，可以得到 以下實質意義：
一、運用五大核心工具與PDCA管理模式，改善製程品質、降低保固成本、提昇交貨品 質、排除不良品減少變異及浪費。
二、對供應商、分包商管理期望發展與一致性世界性品質系統規範，避免多重驗證的 困擾與提升供應商的產品品質能力。
三、用統一的品質系統滿足不同顧客的品質要求，達到完全顧客導向的服務品質。
贰、量測系統分析
Measurement System Analysis （MSA）指導手冊由三大汽車公司所共同發展，透過 AIAG（Automotive Industry Action Group）於 1990 年由北美三大汽車廠共同發行首版量 測系統分析，涵蓋設備再現（Equipment Repeatability）及人員同現（Appraiser Reproducibility），
1995 年改版補強了量測原理，至西元 2002 年，發行第三版的量測系統分析，補強量測儀 錶的評價，現今所使用的最新版本為 2010 年第四版。於量測系統分析（MSA）指導手冊
（2010）中，評析量測設備的能力水準包含了「儀表現度」GRR、「儀表準度」、「儀表 直線度」GAL、及「儀表穩度」GTS等內容。Barrentine（2003）將平均與全距法做了一 個非常完整的介紹，希望能讓沒有統計背景的人也能夠在短暫的時間內學會如何分析量 測變異，只要學習者有基本的管制圖知識即可。其將觀測製程變異的組成成分分成以下 部分，如圖2.1所示。
圖2.1 製程變異的組成成分圖 資料來源：Barrentine （2003）
（陳文魁、劉漢容，2005）認為量測系統的性能內涵可分為穩度/等度、精度、準度。
Observed process variation
Actual process variation Measurement variation
Long-term process variation
Short-term process variation
Variation within a
sample
Variation due to operators
Variation due to
gage
Repeatability Calibration Stability Linearity
提供相近的量測數據，它們就是高等度的。對同一另件的多次量測數據若是相近，則量測 系統就是高再現的；不同人員對另件的量測數據若是相近，則量測系統就是高同現的。對 同一另件多次量測的平均數若是近於真值，則量測系統就是低偏誤的；不同真值範圍之另 件的量測若是變異相近，則量測系統就是高直線的。整個量測系統性能如圖2.2架構所示：
圖2.2 量測系統性能圖
資料來源：劉漢容、陳文魁，（2005）
參、精度之再現度與同現度
Mandel在1972年將再現度（Repeatability）定義為：同一實驗室，重複量測相同樣本，
量測結果之變異程度；同現度（Reproducibility）定義為：不同實驗室，重複量測相同樣本，
量測結果之變異程度。
Fruit（1997）其研究中則將再現變異定義為：「相同的操作人員，重複地且正確的量 測」；而同現變異定義為：「多個操作人員，重複且正確的量測」。
Tsai（1988）研究中定義再現變異為：「同一量測人員在相同地方，重複量測相同的 樣本，所得之量測變異」，此再現變異即為量具本身在量測時所造成的變異。其將同現變
穩度/等度
（ Stability / Equivalence ）
準度（ Accuracy ） 精度（ Precision ）
（ Biasness）偏誤度 直線度
（ Linearity） 再現度
（ Repeatability ） 同現度
（ Reproducibility）
異定義為：「不同的量測人員在相同地方，每人量測相同的樣本，所得之量測變異」，此 同現變異即為不同的量測人員所造成的變異。Tsai所定義之變異和Mandel的不同點，在於 Tsai所指的變異為在不同的量測人員之情況下，而非不同的實驗室。
Montgomery and Runger（1993a）年研究中，認為量測應該積極扮演一個能幫助組織改 善品質的關鍵角色，而量測雙現變異（GRR）的分析是為了瞭解量測過程中變異來源，並 量化其變異。
如圖2.3所示，MSA指導手冊（2010）將再現度定義為：「同一操作者使用同樣的量器，
對相同另件的相同特性多回的量測，算出多回量測數值中最大與最小值之間的讀值全距
（Observed Range），此讀值之全距大小就代表系統的再現程度，讀值全距越小者，代表量 測系統的精度越佳」。評價再現度，主要可獲知設備變異（Equipment Variation, EV），且 估計再現標準差為 𝜎RPT = 𝐺� 𝑑⁄ ，其中𝐺� 為各組量測數據全距之平均值，𝒅2 𝟐 為一常數，其 數值可由MSA指導手冊（2010）依 Duncan,A.J.（1986）設計之𝒅𝟐常數表查表得知，如表 2.3，量測再現度 RPT = 6 × 𝜎RPT。
根據 Barrentine（2003）知其將再現變異、同現變異、量測雙現變異、產品變異及總 變異均定義為涵蓋了99％的機率，即其取5.15標準差來代表量測的精度，主要是因為常態 分配平均數的正負2.575標準差範圍之內包含了99%的機率。本文所要說明是在GRR指標公 式中為何是乘上6倍。這是因為在MSA指導手冊（2010）將計算GRR時是採用99.73%的信 賴區間，依據常態分配99.73%的範圍涵蓋在 X� ± 3𝜎 內，故乘上6倍，即 3 × 2 。
圖2.3 再現度 Repeatability 圖
High Repeatability Low Repeatability High Repeatability Low Repeatability
資料來源：本研究整理
表 2.3 𝒅𝟐常數表
樣本 （m）
組數 （g） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
1 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18 3.27 3.35 2 1.28 1.81 2.15 2.40 2.60 2.77 2.91 3.02 3.13 3.22 3.30 3 1.23 1.77 2.12 2.38 2.58 2.75 2.89 3.01 3.11 3.21 3.29 4 1.21 1.75 2.11 2.37 2.57 2.74 2.88 3.00 3.10 3.20 3.28 5 1.19 1.74 2.10 2.36 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.28 6 1.18 1.73 2.09 2.35 2.56 2.73 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 7 1.17 1.73 2.09 2.35 2.55 2.72 2.87 2.99 3.10 3.19 3.27 8 1.17 1.72 2.08 2.35 2.55 2.72 2.87 2.98 3.09 3.19 3.27 9 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 10 1.16 1.72 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 11 1.16 1.71 2.08 2.34 2.55 2.72 2.86 2.98 3.09 3.18 3.27 12 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.72 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 13 1.15 1.71 2.07 2.34 2.55 2.71 2.85 2.98 3.09 3.18 3.27 14 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.27 15 1.15 1.71 2.07 2.34 2.54 2.71 2.85 2.98 3.08 3.18 3.26
>15 1.13 1.69 2.06 2.33 2.53 2.70 2.85 2.97 3.08 3.17 3.26
（資料來源：Duncan,A.J., 1986）
如圖2.4所示，MSA指導手冊 （2010）將同現度定義為：「由數位不同操作者使用同 樣的量器，對相同另件的相同特性多回的量測，算出多回量測數值中的數群讀值平均
（Observed Average），這些讀值平均之全距就代表系統的同現程度，全距越小者，代表量 測系統的精度越佳」。評價同現度，主要可獲知人員變異（Appraisers Variation, AV），且 估計同現標準差時，必須對再現標準差略做調整，𝜎𝑅𝑅𝑅 = �(𝐺𝑋�⁄ )𝑑2 2− 𝜎𝑅𝑅𝑅2 ⁄ ，各測手𝑛𝑟 測量數回各另件之平均再加以平均之後，這些數值之全距就為 𝐺𝑋� ，當中n 為另件數，r 為 量測次數，𝒅𝟐 為一常數，可由表2.3 得知，且量測同現度 RPD = 6 × 𝜎𝑅𝑅𝑅。
圖2.4 同現度 Reproducibility圖 資料來源：本研究整理
肆、評價雙現度
量測系統的精度變異 （Precision Variation）主要是由評價量測雙現獲知的。量測雙現 變異𝜎𝐺𝑅𝑅2 包含了設備變異（EV）及人員變異（AV），即𝜎𝐺𝑅𝑅2 = 𝜎𝑅𝑅𝑅2 + 𝜎𝑅𝑅𝑅2 ，其中𝜎𝐺𝑅𝑅2 為 量測雙現變異，𝜎𝑅𝑅𝑅2 為設備變異，𝜎𝑅𝑅𝑅2 為人員變異。雙現標準差為𝜎𝐺𝑅𝑅 = �𝜎𝑅𝑅𝑅2 + 𝜎𝑅𝑅𝑅2 ，𝜎𝐺𝑅𝑅 為雙現標準差。而量測雙現度（Gage Repeatability and Reproducibility, GRR）為 GRR = 6 × 𝜎𝐺𝑅𝑅 。其中
GRR 為量測雙現度。
High Reproducibility Low Reproducibility appraiser A
appraiser B
appraiser C
appraiser A
appraiser B
appraiser C
A B C A B C
High Reproducibility Low Reproducibility appraiser A
appraiser A appraiser B appraiser B
appraiser C appraiser C
appraiser A appraiser A
appraiser B appraiser B
appraiser C
A B C A B C