[논문]게이지 R&R과 성능지수를 이용한 측정시스템과 공정능력 평가 방법

주영돈; 이동주

doi:10.11627/jkise.2019.42.2.078

게이지 R&R과 성능지수를 이용한 측정시스템과 공정능력 평가 방법
Evaluation Method for Measurement System and Process Capability Using Gage R&R and Performance Indices 원문보기

Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering = 한국산업경영시스템학회지, v.42 no.2, 2019년, pp.78 - 85

주영돈 (공주대학교 산업시스템공학과) , 이동주 (공주대학교 산업시스템공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

High variance observed in the measurement system can cause high process variation that can affect process capability badly. Therefore, measurement system analysis is closely related to process capability analysis. Generally, the evaluation for measurement system and process variance is performed separately in the industry. That is, the measurement system analysis is implemented before process monitoring, process capability and process performance analysis even though these analyses are closely related. This paper presents the effective concurrent evaluation procedure for measurement system analysis and process capability analysis using the table that contains Process Performance (Pp), Gage Repeatability & Reproducibility (%R&R) and Number of Distinct Categories (NDC). Furthermore, the long-term process capability index (Pp), which takes into account both gage variance and process variance, is used instead of the short-term process capability (Cp) considering only process variance. The long-term capability index can reflect well the relationship between the measurement system and process capability. The quality measurement and improvement guidelines by region scale are also described in detail. In conclusion, this research proposes the procedure that can execute the measurement system analysis and process capability analysis at the same time. The proposed procedure can contribute to reduction of the measurement staff's effort and to improvement of accurate evaluation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

또한, 공정 분석은 측정 시스템 분석이 끝난 다음 제조공정 중에 실시한다. 본 논문에서는 Al-Refaie가 제시한 측정 시스템과 공정능력지수의 동시 평가 절차를 고찰하였고, 측정 시스템과 공정성능지수의 동시 평가 절차 안을 제안하였다. 기존평가안과 제안된 평가안은 Case Study를 통한 비교하여다음의 효과가 확인되었다.
본 연구에서는 Al-Refaie[1, 2]의 측정 시스템과 공정 능력의 동시 평가 절차에 대하여 변경이 필요한 부분들을 살펴보고, 수정된 동시 평가 절차를 제안하며 기존의 방법과 제안된 평가 절차 방법을 Case Study를 통해서 차이점을 살펴보고자 한다.
이번 장에서는 기존의 동시평가절차에 대해 간단히 소개하고, 변경이 필요한 부분들을 파악하여, 수정된 동시평가절차를 제안하고자 한다.

제안 방법

%PTR, %R&R, NDC, CP의 네 가지 평가 지표를 이용하였는데, 첫 번째는 %PTR, CP, %R&R를 결합하였고, 두 번째는 %PTR, CP, %R&R를 결합하고 관계식을 σProcess, σGage 두 종의 척도로 정리하였다.
Al-Refaie의 논문[1]에 수록된 3개의 Case Study를 통해 Al-Refaie의 두 평가안과 제안된 평가안의 비교 및 유효성을 검증해 보았다. 각 사례를 간단히 살펴보면 다음과 같다.
/Tol는 Y축으로 설정 후 Chart를 작성하고, 평가 지표의 합격, 불합격 경계선을 긋고 Region을 R1 ~ R12 로 [Figure 4]와 같이 구분하였다. R척도의 구분 방법은 좌측 하단 R1 영역(Best Region)을 시작으로 R12 로 구분하였다. R 숫자가 낮을수록 측정 시스템 평가 지표와 공정 성능 간의 품질 수준이 우수하다고 할 수 있다.
)이므로 측정 시스템과 공정을 동시 평가를 위해서는 변동의 계산 항목을 동일하게 맞출 필요가 있다. 그러므로, 평가기준의 일치화를 위해 총변동을 평가하는 P_P를 C_P 대신 사용하고자 한다. 또한, 본 연구에서는 P_P의 합격, 불합격 기준을 P_P ≥ 1.
제안하는 동시평가절차에서 사용하는 평가지표를 살펴보고, 이들 지표를 활용하여 새로운 도표와 Region을 구별한 후 이에 따른 품질 척도와 개선 지침 표를 제시한다. 그리고, 이들을 고려한 동시 평가 절차를 제안한다.
기존의 표인 [Table 3]과 [Table 4]에서는 줄여야 할 것(To be reduced)으로 σGage, σProcess에 대한 것만 살펴보았다.
%PTR, %R&R, NDC, C_P의 네 가지 평가 지표를 이용하였는데, 첫 번째는 %PTR, C_P, %R&R를 결합하였고, 두 번째는 %PTR, C_P, %R&R를 결합하고 관계식을 σ_Process, σ_Gage 두 종의 척도로 정리하였다. 두 종의 척도를 도식화하여 관리 영역을 14개 Region으로 구분 후 Region별 품질 척도(만족, 조건부 만족, 불만족) 및 개선지침이 포함된 표를 개발하였다.
또한, 본 연구에서는 PP의 합격, 불합격 기준을 PP ≥ 1.67 합격, PP < 1.00 불합격으로 설정하고자 한다.
에 대한 것만 살펴보았다. 본 연구에서는 Spec Review 와 전반적인 재평가인 Revaluation이라는 개선지침을 추가하였다.
Asplund and Lin[5]은 철길의 강건한 관리를 위해서는 데이터의 신뢰도가 중요하므로, 측정시스템을 평가하는 %PTR과 SNR을 이용한 도표를 제안하였다. 이 도표는 기존의 4분할로 평가하여 한 지표에서는 합격이나 다른 지표에서는 불합격되는 문제를 개선하여 양호(Good), 합격(Acceptable), 불합격(Unacceptable)의 3분할이 되는 도표를 제안하였다.
이상의 개선 내용을 토대로 공정능력지수(CP) 보다는 공정성능지수(PP)를 선택 및 기존 평가 지표 중 Tolerance의 영향이 없는 &R&R, NDC를 추가하여, 제안하는 평가지표로 PP, %R&R, NDC를 재설정하고자 한다.
제안하는 동시평가절차에서 사용하는 평가지표를 살펴보고, 이들 지표를 활용하여 새로운 도표와 Region을 구별한 후 이에 따른 품질 척도와 개선 지침 표를 제시한다. 그리고, 이들을 고려한 동시 평가 절차를 제안한다.
제안하는 평가의 개선 대책은 모두 “Revaluation”으로 확인되어, 5M+1E 원인 분석 후 재평가를 실시해야 한다.

성능/효과

본 논문에서는 Al-Refaie가 제시한 측정 시스템과 공정능력지수의 동시 평가 절차를 고찰하였고, 측정 시스템과 공정성능지수의 동시 평가 절차 안을 제안하였다. 기존평가안과 제안된 평가안은 Case Study를 통한 비교하여다음의 효과가 확인되었다. 기존 2개의 평가안이 1개의 평가안으로 단순화가 되었고, 기존 평가 지표인 PTR 항목을 제외하더라도 Chart X축 변경만으로 합부판정이 가능하였다.
따라서, 3개(%PTR, CP, %R&R)의 평가 지표 중 %PTR, CP 2개를 동시 평가 항목으로 지정하는 것은 적절하지 않다고 판단된다.
기존 2개의 평가안이 1개의 평가안으로 단순화가 되었고, 기존 평가 지표인 PTR 항목을 제외하더라도 Chart X축 변경만으로 합부판정이 가능하였다. 또한, 14개 영역이 12개 영역으로 2개 영역이감소되어 평가가 간편해졌고, 평가 지표의 불만족 시 개선 대책 항목별로 구체적인 방향을 기술함으로써 더욱 효과적이고 간편하게 사용할 수 있음을 확인하였다.
본 연구를 통해 측정 시스템과 공정성능지수의 복잡한 수식과 허용 범위를 총변동(σTotal), 측정 변동(σGage), Tolerance를 이용하여 품질 척도의 시각화 및 개선 지침을 구체적으로 제시 하였다는데 의의가 있다.
05까지만 설정을 하여도 문제가 없다. 위 결과로, 기존 Al-Refaie의 평가 방법에서 X축이 0.05~ 0.1범위에 속하는 Region 4~5개가 불필요하다는 것을 알 수 있다.
즉, 측정 변동의 2개 척도와 Tolerance만으로 측정 시스템의 주 평가 항목인 %R&R, %PTR , NDC과 공정성능 평가(PP)가 모두 가능하다.

후속연구

반면 %R&R 과 NDC 는 Gage 또는 Process 변동을 총변동과 비교를 한다. 측정 시스템의 목적은 측정 변동에 영향을 미치는 인자가 무엇인지를 찾고 개선하기 위함이므로 Gage, Process 변동이 함께 고려된 평가가 실시된다면 신뢰성 있는 평가가 가능할 것으로 판단된다. 따라서, 3개(%PTR, C_P, %R&R)의 평가 지표 중 %PTR, C_P 2개를 동시 평가 항목으로 지정하는 것은 적절하지 않다고 판단된다.
향후 현업의 측정 전문가들이 정확하고 편리하게 사용할 수 있도록 평가 결과의 도식적 표현, 품질 척도 및 개선 지침들이 포함된 소프트웨어 구축이 요구된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Repeatability(반복성)이란?	Repeatability(반복성)동일 평가자가 동일의 계측기를 갖고 동일한 부품을 측정하였을 때 파생되는 측정의 변동이다.Reproducibility(재현성)동일한 계측기로 동일한 부품을 측정하였을 때 평가자(측정자) 간에 나타나는 측정치의 변동이다.
	Asplund and Lin이 제시한 SNR을 이용한 도표는 기존의 문제를 어떻게 해결하였는가?	Asplund and Lin[5]은 철길의 강건한 관리를 위해서는 데이터의 신뢰도가 중요하므로, 측정시스템을 평가하는%PTR과 SNR을 이용한 도표를 제안하였다. 이 도표는 기존의 4분할로 평가하여 한 지표에서는 합격이나 다른 지표에서는 불합격되는 문제를 개선하여 양호(Good), 합격(Acceptable),불합격(Unacceptable)의 3분할이 되는 도표를 제안하였다.
	6sigma 경영혁신 전략이 추구하는 바는?	1980년 후반에서 시작된 6sigma 운동과 더불어서 IATF16949 : 2016(International Automotive Task Force) Core Tool로 사용되는 측정 시스템 분석 (Measurement System Analysis, 이하 MSA)은 자동차 업계에서 시작하여 현재는 전 산업 영역에 널리 적용되어지고 있다. 6sigma 경영혁신 전략은 데이터에 기반을 둔 의사결정을 추구하기 때문에 객관적이고 신뢰성 있는 데이터를 얻는 것은 중요하며, 이를 위해서는 측정 시스템 분석은 매우 중요하다고 할 수 있다[6].

참고문헌 (13)

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상세보기
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Jung, T.W., The research for validation of air pressure sensor automatic inspection facility by checking gage R&R, Department of Business administration Graduate School of Business Culture, Seokyeong University, 2015.
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Park, S.H. and Park, Y.H., Statistical quality control, 4th edition, Minyoungsa, 2013, pp. 100-250.
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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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