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1 过程能力分析培训教材 2011年5月12日 2 过程能力分析 第一课 课程内容 过程能力指数Ca与Cp过程能力指数CPK 3 所用术语 USL 规格上限 LSL 规格下限 u 平均值 M 规格中值 Ca 制程准确度 Cp 制程精密度 标准偏差 R d2 T 规格公差 T USL LSL K 偏移系数 R 全距极差 MAX MIN R 全距极差的平均值 d2 管制图系数 4 0 81 为什么 过程A 过程B 过程C 标准偏差 过程表现如何 什么是最佳的过程 什么是最差的过程 你是否想知道 哪一个过程最佳 过程C 0 41 0 41 0 11 5 概述 过程能力分析在产品制造过程中 过程是保证产品质量的最基本环节 所谓过程能力分析 就是考虑工序的设备 工艺 人的操作 材料 测量工具与方法以及环境对工序质量指标要求的适合程度 过程能力分析是质量管理的一项重要的技术基础工作 它有助于掌握各道工序的质量保证能力 为产品设计 工艺 工装设计 设备的维修 调整 更新 改造提供必要的资料和依据 6 概述 影响因素 1 人 与工序直接有关的操作人员 辅助人员的质量意识和操作技术水平 2 设备 包括设备的精度 工装的精度及其合理性 刀具参数的合理性等 3 材料 包括原材料 半成品 外协件的质量及其适用性 4 工艺 包括工艺方法及规范 操作规程的合理性 5 测具 测量方法及测量精度的适应性 6 环境 生产环境及劳动条件的适应性 7 概述 在着手过程能力分析时 必须明确如下要素 过程输出特性 这是项目工作从定义阶段就已经明确的 所谓过程能力 指的就是过程输出特性满足规定要求或标准的能力 对过程输出特性的要求 在进行过程能力分析时 必须识别并明确顾客对过程输出特性的要求 包括目标值和规范限或容限 抽样方案 不同的抽样方案反映了过程的不同情况和状态 过程是否稳定或具有可预测的分布 过程能力分析的假设前提是输出服从正态分布 因此 过程必须是稳定的或统计受控的 8 基本概念 过程固有波动 是仅由普通因素影响而产生的过程波动 这部分的波动可通过控制图的R d2来估计 过程的总波动 是由普通因素和特殊因素而产生的波动 它可由样本的标准差s估计 S xi x 2 n 1 过程能力Cp 是过程固有波动的6 范围 对统计受控的过程来说 R d2 i 1 n 9 使中心靠拢目标值 降低离散 从统计的角度看 只有两个问题 中心偏移 过程中心值不在目标值上 离散 过程偏差太大 过程能力 怎么做才可以减小DPMO 10 DPMO的含义 什么是DPMODPMO指百万机会缺陷数 DefectsPerMillionOpportunity 计算公式为 DPMO 缺陷数 机会数 1 000 000举例如下 假设100SH基板中 每SH板都含有10个缺陷机会 在生产这100SH基板时 共发现15个缺陷那么 DPMO 15 100 10 1000000 15000 11 看过程能力指数 比较客户要求的产品和我们生产的产品 两个指数 1 过程潜力 Cp2 实际过程表现 Cpk 那么 如何确定过程是否存在中心偏移或离散问题 我们生产的产品 LSL USL 目标 12 过程能力指数Ca 制程准确度Ca或 CapabilityofAccuracy 表示实际平均值相对于规格中心值之偏移程度 Ca反应的是位置关系 集中趋势 標準公式Ca 規格公差 T 規格上限 規格下限 USL LSL規格中心值 規格上限 規格下限 2 USL LSL 2單邊規格因沒有規格中心值故不能算Ca當Ca 0時 代表量測製程之實績平均值與規格中心值相同 無偏移 當Ca 1時 代表量測製程之實績平均值與規格上限或下限相同 偏移100 13 过程能力指数Ca 等級判定 Ca值愈小 表示品質愈佳 14 过程能力指数Cp 製程精密度Cp CapabilityofPrecision 表示製程特性的一致性程度 值越大越集中 越小越分散 Cp反应的是散布关系 离散趋势 15 过程能力指数Cp的意义与计算 过程输出落到 3 3 区间之外的概率仅为0 27 是小概率事件 因此 我们将6 的范围视为过程的自然波动范围 为了把过程的自然输出能力与要求的容差进行比较 著名的质量专家朱兰引入了能力比的概念 即过程能力Cp 若过程的输出Y服从正态分布 即y N 2 分别为y的均值和标准差 当过程处于统计控制状态时 则定义过程能力指数Cp为容差的宽度与过程波动范围之比 Cp 容差 过程波动 USL LSL 6 6 T 16 过程能力指数Cp的意义与计算 规范下限LSL 规范上限USL 规范中心 M M 6 17 过程能力指数Cp的意义与计算 注意 Cp的计算与过程输出的均值无关 它是假定过程输出的均值与规范中心是重合时的过程能力 因此 Cp只是反映了过程的潜在能力 当我们设法把过程输出的均值逐渐移向规范中心时 这种潜力便得到充分的体现 所以在一般的情况下 Cp指数称为潜在过程能力指数 当 M时 过程输出的不合格品率将增加 这就造成了尽管Cp很大 当不合格品率仍很高的情况 18 过程能力指数Cpk的意义与计算 规范下限LSL 规范上限USL 规范中心 M M 3 19 过程能力指数Cpk的意义与计算 从上图可看 若过程输出的均值 不与规范中心或目标值重合 因此 在进行过程能力分析时 应将 的影响考虑进来 引入过程能力指数Cpk就是为了解决这个问题 由于过程中心 通常在规范限 LSL USL 之间 因此用过程中心 与两个规范限最近的距离min USL LSL 与3 之比作为过程能力指数 记为Cpk 20 过程能力指数Cpk的意义与计算 Cpk的计算公式为 Cpk Cp 1 Ca T 6 1 Ca 式中 通过通过控制图的R d2来估计Cpu 为单侧上限过程能力指数Cpl 为单侧下限过程能力指数 21 过程能力指数Cpk的意义与计算 当M 时 Cpk Cp当M 时 Cpk Cp故Cpk也被称为实际能力指数 若是双侧规范都给定 Cp有意义 则应该同时考虑Cpk Cp两个指数 以便对整个过程有全面的了解 例如 当Cp及Cpk都较小而且差别不大时候 说明过程的主要问题是 太大 改进过程着眼于降低过程的波动 当Cp较大 而Cpk很小 两者差别较大 说明过程的主要问题是 偏离M太多 改进过程着眼于改善过程的 值 当Cp不好 Cpk更小 二者差别较大 说明过程的 和 都有问题 改善过程应先移动 再降低过程的波动 22 CP CPK 1 601 601 600 400 400 400