质量管理与可靠性第五章PPT课件

1、质量管理与可靠性第五章,1,第五章过程能力分析,通过过程能力分析，可以发现过程的质量瓶颈和过程中存在的问题，从而进一步明确质量改进方向。 本章将主要介绍Cp和Cpk的基本概念和计算，给出过程能力分析的流程，针对在过程能力计算与分析中出现的问题，提出如何合理地进行抽样、样本数据的正态性检验、稳定性检验、数据独立性以及对超常值数据的处理方法,质量管理与可靠性第五章,2,过程能力分析的基本概念,一、过程变异和过程能力 过程变异 在生产过程中采用同样的工艺方法，用同样的设备加工同一批材料所得到的产品的质量特征值并非完全相同，在质量控制中，称为质量波动也叫过程变异,质量管理与可靠性第五章,3,随机性变异

2、（正常波动）：由偶然性因素引起，会使产品的质量特征值发生微小的变化，这种变异是无法避免的。 难查明，属受控状态 非随机性变异（异常波动）：是由于生产过程中出现某种异常现象引起的，通常会使产品质量发生周期性或规律性的变化。 易查明，属失控状态,质量管理与可靠性第五章,4,过程能力（工序能力）,过程处于受制状态或稳定状态下在加工精度方面的实际能力。 过程能力体现了过程稳定地实现加工质量的范围。 在受控状态下，产品的质量特征也呈现出随机波动的状态，而工序能力就是描述加工过程客观存在的分散程度的一个量值,质量管理与可靠性第五章,5,不同的工序能力,一般情况下，工序能力和产品质量的实际波动成反比，即工序

3、能力越高，质量波动越小，工序质量越容易得到保证。 常用质量特征值波动的统计学规律来描述工序能力。如图表示了几种不同标准差时的工序能力,u,0.5,值越小，正态分布曲线形状高、瘦，过程质量波动的范围就越小,质量管理与可靠性第五章,6,是表征工序能力的一个关键的参数，越大，工序能力越低，越小，工序能力越高。 图中的三条曲线，代表了三个不同的生产过程状态，其中，加工精度以1代表的工序为最高，2次之，最差的是质量特征值标准差为3的工序,质量管理与可靠性第五章,7,工序能力的度量,根据工序质量的统计规律，一般采用“3”原则来描述工序能力的大小，即 B=6 B 工序能力 处于正态分布下的工序质量特征值的标

4、准偏差,质量管理与可靠性第五章,8,工序能力的定量表征,通常工艺参数服从正态分布 N(,2) 正态分布标准偏差的大小反映了参数的分散程度。绝大部分数值集中在3范围内，其比例为99.73% 通常将6称为工序能力。6范围越小，表示该工序加工的工艺参数越集中，则生产出成品率高、可靠性好的产品的能力越强，即固有能力越强,质量管理与可靠性第五章,9,在只有偶然因素影响的稳定状态下，质量数据近似地服从正态分布N（，2）。 由概率理论可知，当分布范围取为3时，产品质量合格的概率可达99.73%，废品率仅为0.27% 因此以3，即6为标准来衡量过程的能力是具有足够的精确度和良好的经济性的。 在实际计算中就用6

5、的变异范围来定量描述过程能力。记过程能力为B，则过程能力B=6。 6数值越小，说明质量特性值变异范围越小，过程能力越强；6数值越大，质量特性值变异范围越大，过程能力越弱,质量管理与可靠性第五章,10,提高工序能力的重要途径之一，就是尽量减小，使质量特征值得离散程度变小，在实际中也就是提高加工精度和产品质量的一致性,质量管理与可靠性第五章,11,影响工序能力的因素,1) 人(Man)：操作者的质量意识、技术水平、熟练程度、正确作业和身体素质的差别等。 2)机器(Machine)：机器设备、工夹具的精度和维护保养状况等。 3)材料(Material)：材料的化学成分、物理性能及外观质量的差别等,质

6、量管理与可靠性第五章,12,4)方法(Method)：生产工艺、操作规程以及工艺装备选择的差别等。 5)测量（Measure）：测量方法的差别。 6)环境(Environment)：工作地的温度、湿度、照明、噪声以及清洁条件的差别等,质量管理与可靠性第五章,13,二、过程能力分析的目的,预测过程质量特征值的变异对公差的符合程度 帮助产品开发和过程开发者选择和设计产品 对新设备的采购提出要求 为供应商评价和选择提供依据 为工艺规划制定提供依据 找出影响过程质量的瓶颈因素 减少制造过程的变异，从而进一步明确质量改进的方向,质量管理与可靠性第五章,14,三、过程能力分析的流程,单位产品缺陷数,百万缺

7、陷机会缺陷数,质量管理与可靠性第五章,15,多变异分析,一、多变异分析：用来分析过程质量特征值变异规律的一个重要方法。 变异分类 产品内变异：单位产品的特征值在不同位置上存在的差异 产品间变异 时间变异,质量管理与可靠性第五章,16,多变异分析方法： 方差分析和多变异图分析法 案例见书P121页的例 二、多变异分析的意义 进行过程能力分析，根据变异分析结果确定合理的抽样方案 进行过程控制时，确定变异来源 进行实验设计时，找出变异来源确定采用合理的试验设计方案提供依据,质量管理与可靠性第五章,17,过程能力指数的计算,一、工序能力指数的概念 表示工序能力对产品设计质量要求的保证程度。 质量技术要

8、求一般为产品的规格、工艺规范、公差范围等,质量管理与可靠性第五章,18,二、工序能力指数表达式 工序能力指数Cp可用下式表示： T 公差范围 = 规格上限TU - 规格下限TL 总体标准差 S 样本标准差,公式5,质量管理与可靠性第五章,19,三、工序能力与工序能力指数的区别 工序能力是工序具有的实际加工能力，而工序能力指数是指工序能力对规格要求满足的程 度，这是两个完全不同的概念。 工序能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相反，工序能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。 当质量特性服从正态分布，而且其分布中心 与规格中心Tm重合时，一定的工序能力指数将与一定的不合格品率相对应。 因此，工序

9、能力指数越大，说明工序能力的贮备越充足，质量保证能力越强，潜力越大，不合格品率越低。但这并不意味着加工精度和技术水平越高,质量管理与可靠性第五章,20,四、不同类型工序能力指数的计算,工序能力指数的计算，对于不同的情况应区别处理，主要有以下几种情况： 计量值 双侧规格界限 无偏 有偏 单侧规格界限 仅给出规格上限TU 仅给出规格上限TL 计数值 计件值 计点值,质量管理与可靠性第五章,21,过程能力指数计算的条件,过程处于受控状态，即影响过程能力指数的因素只有随机性变异，没有系统变异 质量特征值是相互独立的 产品的质量特征值服从正态分布,质量管理与可靠性第五章,22,计量值双侧规格界限,1)无

10、偏标准中心 M 与过程分布中心 重合 计算公式： 进一步，根据正态分布的规律，可以计算出超出公差上限TU的不合格品率PU和超出公差下限TL的不合格品率PL,质量管理与可靠性第五章,23,当受控过程的质量特征值y服从正态分布N(u,2)时，其不合格品率为P,其计算公式为,其中：标准正态分布的概率分布函数,公式5,质量管理与可靠性第五章,24,如果过程分布中心u位于公差中心M与公差上限TU之间，则,将上两式代入5得,公式5,质量管理与可靠性第五章,25,如果过程分布中心u位于公差中心M与公差下限TL之间，则,公式5,当k=0时,公式55,质量管理与可靠性第五章,26,例1-计量值双侧规格界限-无偏

11、,某零件内径尺寸公差为 ，加工数量为100件的一批零件以后，计算得 =20.0075, S=0.005，求该工序的工序能力指数及不合格品率。 解：公差中心 又已知 所以，工序分布中心与公差中心 M重合，则,质量管理与可靠性第五章,27,查正态分布表（见附录 P350页），可以准确计算该工序的不合格品率,质量管理与可靠性第五章,28,有偏规格中心 M 与分布中心 不重合 这种情况下需要对工序能力指数进行修正。为了区别于与M重合情况下的值 ，修正能力指数记作,质量管理与可靠性第五章,29,的近似计算公式为,k为修正系数，且,图中，称为绝对偏移量,公式5,质量管理与可靠性第五章,30,例2-计量值双

12、侧规格界限-有偏,例2 某零件内径尺寸公差为 ，加工100件以后，计算得 =20.011, S=0.005，求该工序的工序能力指数及不合格品率。 解 公差中心 又已知 所以， ，分布中心与公差中心M不重合，向右偏移，绝对偏移量为 故,质量管理与可靠性第五章,31,查正态分布表，见P350 附录标准正态分布函数表。可以准确计算该工序的不合格品率： 所以,质量管理与可靠性第五章,32,为了简化计算，常将偏移系数k, 工序能力指数 ,不合格品率 P 的关系制成表，见表5 该表可以由k, ,和P 由三个数值中的任意两个数值查到第三个数值，使用起来十分方便。 从表中也可以直观地看出，在同种条件下， 的值

13、越大，产品的不合格品率越小,质量管理与可靠性第五章,33,表5用Cp和k值估计不合格品率P,单位：,质量管理与可靠性第五章,34,计量值单侧规格界限,有些情况下，质量标准只规定单侧的界限: 有时只有下限要求，例如机电产品的机械强度、寿命、可靠性等，要求不低于某个下限值，而上限越大越好。 而有时又只有上限要求，例如机械工业产品的噪声，形位公差（如同心度、平行度、垂直度、径向跳动等），原材料所含杂质等，其下限越小越好，只要规定一个上限就可以,质量管理与可靠性第五章,35,计量值单侧规格界限,单侧公差情况下工序能力的计算公式是由双向公差要求的值的基本公式推导出来的： 仅有公差上限要求时， 的计算公式

14、为： 仅有公差下限要求时， 的计算公式为,公式5,公式58,质量管理与可靠性第五章,36,计量值单侧规格界限,仅有公差上限要求时,当TU 时，p50%，则规定Cp0,质量管理与可靠性第五章,37,计量值单侧规格界限,仅有公差下限要求时,当 TL 时，p50%，则规定Cp0,质量管理与可靠性第五章,38,计量值单侧规格界限,单侧公差时的工序能力指数所对应的不合格品率是双侧界限的一半 也可通过表51查得 查到的数值除以2,质量管理与可靠性第五章,39,小结：计量值数据工序能力指数的计算,Cp和Cpk的常规计算方法,质量管理与可靠性第五章,40,五、工序能力的评价与处置,既然工序能力指数客观而又定量

15、地反映了工序能力满足技术要求的程度，所以可以根据工序能力指数的大小来对工序加工的质量水平做出评价。 一般情况下，工序能力的判断，是根据表52工序能力指数评定分级表规定的判断标准来进行,质量管理与可靠性第五章,41,表52工序能力指数评定分级表,质量管理与可靠性第五章,42,质量管理与可靠性第五章,43,表52偏移系数k时，工序能力的判断准则和对平均值应采取的对策,质量管理与可靠性第五章,44,工序能力指数Cp客观地、定量地反映了工序能力对规格要求的适应程度，因此它是工序能力评价的基础。 根据工序能力指数的大小一般可将加工分为五类： 1Cp1.67 特级加工 2 1.67Cp1.33 一级加工

16、3 1.33 Cp1 二级加工 4 1Cp0.67 三级加工 5Cp0.67 四级加工,质量管理与可靠性第五章,45,1 Cp1.67 特级加工,当质量特性服从正态分布，且分布中心 与规格中心Tm重合时，T10S，不合格品率p0.00006%。（见图52） 措施： (1)合理，经济地降低工序能力。如改用低精度的设备、工艺、技术和原材料；放宽检验或放宽管理 (2)在保证产品质量和提高经济效益的前提下更改设计，加严规格要求； (3)合并或减少工序也是常用的方法之一,质量管理与可靠性第五章,46,2 1.67Cp1.33 一级加工,当 时，10ST8S，不合格品率 0.00006%p0.006%。（

17、见图52） 对精密加工而言，工序能力适宜；对一般加工 来说工序能力仍比较充裕，有一定贮备 。 措施： (1)允许小的外来波动； (2)非关键工序可放宽检验； (3)工序控制的抽样间隔可适当放宽,质量管理与可靠性第五章,47,3 1.33 Cp1 二级加工,当 时，8ST6S，不合格品率0.006%p0.27%。（见图5-2） 对一般加工而言，工序能力适宜。 措施： (1)对工序进行严格控制，使生产过程处于良好的稳定、正常状态，并保证不降低工序的质量水平， (2)一旦发现工序有异常状态出现，立即采取相应措施，调整工艺过程，使之回到稳定、正常状态。 (3)检查不能放宽,质量管理与可靠性第五章,48

18、,4 1Cp0.67 三级加工,当 时，6ST4S，不合格品率0.27%p4.55%。 工序能力不足，不合格品率较高。（见图5-2） 措施： (1)要通过提高设备精度、改进工艺方法、提高操作技术水平、改善原材料质量等措施提高工序能力。 (2)要加强检验，必要时实行全检,质量管理与可靠性第五章,49,5 Cp0.67 四级加工,当 时，T4S，不合格品率p4.55%。 工序能力严重不足，产品质量水平很低，不合格品率高。 措施: (1)必须立即分析原因，采取措施 ，提高工序能力； (2)为了保证产品的出厂质量，应通过全数检查； (3)若更改设计、放宽规格要求 不致影响产品质量或从经济性考虑更为合理

19、时，也可以用更改设计的方法予以解决，但要慎重处理,质量管理与可靠性第五章,50,图52加工分类,质量管理与可靠性第五章,51,六、工序能力调查,了解和掌握工序能力的活动称为工序能力调查。即：采用一定方法，对选定的调查对象，测量其质量特征值，判断工序能力是否充足，并制定相应改进措施的全部活动。 工序能力调查能及时掌握加工设备和工序过程的质量状态，是发现和解决质量问题的有效方法，也是确定和计算工序能力的重要准备。 企业建立必要合理的定期工序能力普查制度，是保证生产制造质量的重要措施。特别是对于关键工序和关键工位，要制定计划，分期进行工序能力调查，并对调查结果进行分析，加强工序质量控制。表52有偏移

20、系数k时，工序能力的判断准则和对平均值应采取的对策,质量管理与可靠性第五章,52,工序能力调查的步骤如下,明确调查目的：调查前首先必须明确调查目的。调查目的可以在掌握和分析资料的基础上确定。一般可从设计、生产制造以及检查、供应和销售等方面收集资料。在设计方面，收集技术设计、工艺设计的资料；在生产制造方面，收集工序6要素(5M1E)状况等资料；在检查、供应和销售等方面，收集检查方法、手段、标准等资料；材料供应、订货前的指导思想以及用户的意见反馈等资料。 选择调查对象：调查对象的选择直接影响到调查成果的大小。一般应选择产品生产的关键工序和关键工位作为对象，进行工序能力调查，加强工序控制管理,质量管

21、理与可靠性第五章,53,标准化处理：因为只有根据在受控状态下（即引起质量波动的5M1E六个要素处于标准状态）获得的质量特征数据计算得出的工序能力指数对工序控制才有指导意义，所以调查前必须在技术上、经济上尽可能使5M1E标准化，这是工序控制的前提。 选择调查方法：由于生产特点和产品特点不同，生产制造工序种类很多，因此需要根据调查目的选择合适的工序能力调查和测定方法,质量管理与可靠性第五章,54,收集数据、计算工序能力指数：根据调查的目的和所选用的调查方法，进行数据的收集、整理、分析，并定量计算工序能力指数，为工序能力评价和改进提供依据。 工序能力的评价与反馈：依照工序能力指数的判断标准，对工序能力进行评价。工序能力的评价结果有3种情况：工序能力过高、工序能力充分和工序能力不足，无论