CPK(过程能力分析方法)

过程能力分析过程能力分析 过程能力也称工序能力 是指过程加工方面满足加工质量的能力 它是衡 量过程加工内在一致性的 最稳态下的最小波动 当过程处于稳态时 产品的 质量特性值有 99 73 散布在区间 3 3 其中 为产品特性值的 总体均值 为产品特性值总体标准差 也即几乎全部产品特性值都落在 6 的范围内 因此 通常用 6 表示过程能力 它的值越小越好 为什么要进行过程能力分析为什么要进行过程能力分析 进行过程能力分析 实质上就是通过系统地分析和研究来评定过程能力与 指定需求的一致性 之所以要进行过程能力分析 有两个主要原因 首先 我 们需要知道过程度量所能够提供的基线在数量上的受控性 其次 由于我们的度 量计划还相当 不成熟 因此需要对过程度量基线进行评估 来决定是否对其 进行改动以反映过程能力的改进情况 根据过程能力的数量指标 我们可以相 应地放宽或缩小基线的控制条件 工序过程能力分析工序过程能力分析 工序过程能力指该工序过程在 5M1E 正常的状态下 能稳定地生产合格品的 实际加工能力 过程能力取决于机器设备 材料 工艺 工艺装备的精度 工 人的工作质量以及其他技术条件 过程能力指数用 Cp Cpk 表示 非正态数据的过程能力分析方法非正态数据的过程能力分析方法 当需要进行过程能力分析的计量数据呈非正态分布时 直接按普通的计数 数据过程能力分析的方法处理会有很大的风险 一般解决方案的原则有两大类 一类是设法将非正态数据转换成正态数据 然后就可按正态数据的计算方法进 行分析 另一类是根据以非参数统计方法为基础 推导出一套新的计算方法进行 分析 遵循这两大类原则 在实际工作中成熟的实现方法主要有三种 现在简 要介绍每种方法的操作步骤 非正态数据的过程能力分析方法非正态数据的过程能力分析方法 1 Box Cox1 Box Cox 变换法变换法 非正态数据的过程能力分析方法非正态数据的过程能力分析方法 2 Johnson2 Johnson 变换法变换法 非正态数据的过程能力分析方法非正态数据的过程能力分析方法 3 3 非参数计算法非参数计算法 2 当第一种 第二种方法无法适用 即均无法找到合适的转换方法时 还有 第三种方法可供尝试 即以非参数方法为基数 不需对原始数据做任何转换 直接按以下数学公式就可进行过程能力指数 CP 和 CPK 的计算和分析 右侧公式中 Xa 是数据 X 分布的 a 分位数 例如 X0 005 表示随机变量 X 分布 的 0 005 即 0 5 分位数 过程能力分析过程能力分析 1 什么是过程能力指数 过程能力指数也称工序能力指数 是指工序在一定时间里 处于控制状态 稳定状态 下的实际加工能力 它是工序固有的能力 或者说它是工序保证质 量的能力 这里所指的工序 是指操作者 机器 原材料 工艺方法和生产环 境等五个基本质量因素综合作用的过程 也就是产品质量的生产过程 产品质 量就是工序中的各个质量因素所起作用的综合表现 对于任何生产过程 产品 质量总是分散地存在着 若工序能力越高 则产品质量特性值的分散就会越小 若工序能力越低 则产品质量特性值的分散就会越大 那么 应当用一个什么 样的量 来描述生产过程所造成的总分散呢 通常 都用 6 即 3 来表 示工序能力 工序能力 6 若用符号 P 来表示工序能力 则 P 6 式中 是处于稳定状态下的工序的标准偏差 工序能力是表示生产过程客观存在着分散的一个参数 但是这个参数能否 满足产品的技术要求 仅从它本身还难以看出 因此 还需要另一个参数来反 映工序能力满足产品技术要求 公差 规格等质量标准 的程度 这个参数就叫 做工序能力指数 它是技术要求和工序能力的比值 即 工序能力指数 技术要求 工序能力 Cp T 6 3 T 公差 总体标准差 或用样本标准差 S 当分布中心与公差中心重合时 工序能力指数记为 Cp 当分布中心与公差 中心有偏离时 工序能力指数记为 Cpk 运用工序能力指数 可以帮助我们掌 握生产过程的质量水平 2 过程能力指数的意义 制程能力是过程性能的允许最大变化范围与过程的正常偏差的比值 制程能力研究在於确认这些特性符合规格的程度 以保证制程成品不符规 格的不良率在要求的水准之上 作为制程持续改善的依据 当我们的产品通过了 GageR为零件间的方差 为测量系统的方差 真实的过程能力指数应该是 但在存在测量误差时计算的过程能力指数为 两者存在如下关系式 3 在测量系统经过标定 其分辨力 稳定性和线性已经达到可接受水平时 测 量系统的方差只由重复性方差和再现性方差两部分组成 这样 测量系统的总方 差由 3 部分组成 即 11 4 令 TV 5 15 T PV 5 15 p EV 5 15 r AV 5 15 o 则由式 4 得到 TV 2 PV 2 EV 2 AV 2 5 TV 为总变差 式 5 称为总变差平方的分解式 其中后两项的平方和 EV 2 AV 2 称为量具重复性和再现性 记为 R R 的平方 R R 是表征测量系统好坏的 特征数 它越小越好 它在总变差中所占百分比记为 R R 即 6 注 G 为 R R H 为 R R 将式 6 代人式 3 可得 7 注 G 为 R R 因此在存在测量误差时 过程能力指数较之真实的过程能力指数 Cp 偏低 从而会低估过程能力 为了减少测量误差对过程能力指数的影响 必须对测量系统的能力进行评价 当测量过程处于稳定状态时 在一定时间内选定标准件反复测量其标准样品 以 测量值做控制图 考察其稳定性 若测量过程处于稳态 可以利用极差法估计重 复性标准差 r 和再现性标准差 o 进而计算评价标准 R R 来评价测量系统