工序(过程)能力涂绍华

1、 v过程能力以往也叫工序能力。过程能力是指过程加工质量方面的能力，它是衡量过程加工内在的一致性的，是稳态下的最小波动。v当过程处于稳态时，产品的计量特征值有99.73%落在 3的范围内，其中是质量特征值的总体均值， 是质量特征值的总体标准差。在 3范围内几乎包括全部产品。常用6表示过程能力。过程能力过程能力-基本概念基本概念v生产能力是指加工数量方面的能力，二者不可混淆。v过程能力决定于质量因素，而与公差无关。v一致性（分散程度）主要用标准差表示，标准差：（Standard Deviation） ，也称均方差（mean square error），是各数据偏离平均数的距离的平均数，它是离均差平

2、方和平均后的方根，用表示。标准差是方差的正算术平方根。标准差能反映一个数据集的离散程度。平均数相同的，标准差未必相同 。过程能力过程能力-基本概念基本概念v标准差公式：v如是总体，如是总体，标准差公式标准差公式根号内除以根号内除以n如是样本，标准差如是样本，标准差公式根号内除以（公式根号内除以（n-1）因为我们大量接触的是样本，所）因为我们大量接触的是样本，所以普遍使用根号内除以（以普遍使用根号内除以（n-1）。）。v在真实世界中,除非在某些特殊情况下，找到一个总体的真实的标准差是不现实的。大多数情况下，总体标准差是通过随机抽取一定量的样本并计算样本标准差估计的。v即/C4（修正系数）过程能力

3、过程能力公式及解释公式及解释通常工艺参数服从正态分布通常工艺参数服从正态分布过程能力过程能力正态分布正态分布v稳态：是指统计稳态，即某一过程的某一特性服从某种统计分布模型，其过程今后的生产质量是可以预测和科学评估的。v稳态是受控状态的结果。“受控”是指该过程的不良原因均已被识别并加以控制，异因本身被消除或异因对过程的影响已降至最低。过程能力过程能力-概念解释概念解释质量波动及其原因一：（根据来源的不同）质量波动及其原因一：（根据来源的不同）工序质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因工序质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为素归纳为“5M1E”5M1E”操作者man材料mat

4、erial机器设备machine工艺方法method测试手段measurement 环境条件environment基本概念基本概念基本概念基本概念机器设备如设备精度的稳定性,性能的可靠性,定位装置和传动装置的准确性,设备的冷却润滑的保护情况,动力供应的稳定程度等。工艺如工艺流程的安排,工序之间的衔接,工艺方法、工艺装备、工艺参数、测量方法的选择,工序加工的指导文件,工艺卡、操作规范、作业指导书、工序质量分析表等。材料如材料的成分,物理性能,化学性能处理方法,配套件元器件的质量等。操作者如操作人员的技术水平熟练程度,质量意识,责任心,管理程度等。环境如生产现场的温度、湿度、噪音干扰、振动、照明、

5、室内净化、现场污染程度等。测试手段检验工具是否合适、检验人员（包括操者）是否会计量等。v工序能力是上述工序能力是上述6个方面因素的综合反映个方面因素的综合反映,但是在实际生产中但是在实际生产中,这这6个因素对不同行业、不同企业、不同工序个因素对不同行业、不同企业、不同工序,及其对质量的及其对质量的影响程度有着明显的差别影响程度有着明显的差别,起主要作用的因素称为主导因素。起主要作用的因素称为主导因素。v如对化工企业来说如对化工企业来说,一般设备、装置、工艺是主导性因素。一般设备、装置、工艺是主导性因素。v又如机械加工的铸造工序则主要因素一般是工艺过程和操作又如机械加工的铸造工序则主要因素一般是

6、工艺过程和操作人员的技术水平人员的技术水平,v手工操作较多的冷加工、热处理及装配调试中的操作人员的手工操作较多的冷加工、热处理及装配调试中的操作人员的水平是主要影响因素。水平是主要影响因素。v精密设备和电子产品则环境条件的影响更为重要等等。精密设备和电子产品则环境条件的影响更为重要等等。v这些因素对产品质量都起着主导作用这些因素对产品质量都起着主导作用,因而是主导性因素。因而是主导性因素。基本概念基本概念v根据影响产品质量大小来分：偶然因素和异常因素根据影响产品质量大小来分：偶然因素和异常因素（系统性因素）（可查因素）。（系统性因素）（可查因素）。v偶然因素是过程固有的，始终存在的，对质量影响

7、偶然因素是过程固有的，始终存在的，对质量影响较小，但难以除去，例如机床开动时的轻微振动等。较小，但难以除去，例如机床开动时的轻微振动等。v异常因素则非过程固有的，有时存在，有时不存在，异常因素则非过程固有的，有时存在，有时不存在，对质量影响较大，但不难除去，例如车刀磨损等。对质量影响较大，但不难除去，例如车刀磨损等。质量波动及其原因二质量波动及其原因二基本概念基本概念质量波动及其原因质量波动及其原因偶然性波动偶然性波动异常性波动异常性波动偶然性波动偶然性波动异常性波动异常性波动转化相对的过程能力过程能力-概念解释概念解释质量波动的统计规律质量波动的统计规律质量特性值的波动具有统计规律性质量特性

8、值的波动具有统计规律性质量波动的个别观测结果具有随机性，但在受控状态下质量波动的个别观测结果具有随机性，但在受控状态下的大量观测结果必然是呈现某种统计意义上的规律性。的大量观测结果必然是呈现某种统计意义上的规律性。这种统计规律性是统计质量控制的必要前提和客观基础这种统计规律性是统计质量控制的必要前提和客观基础统计质量控制是统计质量管理中的一个重要问题统计质量控制是统计质量管理中的一个重要问题所谓统计质量控制，就是对生产过程中工序质量特性值所谓统计质量控制，就是对生产过程中工序质量特性值进行随机抽样，通过所得样本对总体作出统计推断，采进行随机抽样，通过所得样本对总体作出统计推断，采取相应对策，保

9、持或恢复工序质量的受控状态。取相应对策，保持或恢复工序质量的受控状态。过程能力过程能力-概念解释概念解释工序质量的两种状态工序质量的两种状态生产过程中，工序质量有两种状态：生产过程中，工序质量有两种状态：受控状态受控状态In controlIn control失控状态失控状态Out of controlOut of control过程能力过程能力-概念解释概念解释生产过程的受控状态生产过程的受控状态 0 X(X) 0上控制界限UCL下控制界限LCL t 控制图上的控制界限就是区分偶因波动和异因波动的控制图上的控制界限就是区分偶因波动和异因波动的科学界限科学界限。（控制图的。（控制图的8 8大判

10、异准则需在大判异准则需在SPCSPC课程中细课程中细讲）讲）基本概念基本概念过程能力过程能力-控制基本要求控制基本要求一旦发现工序质量失控，就应立即查明原因，一旦发现工序质量失控，就应立即查明原因，采取措施，使生产过程尽快恢复受控状态，采取措施，使生产过程尽快恢复受控状态，尽可能减少因过程失控所造成的质量损失。尽可能减少因过程失控所造成的质量损失。过程能力过程能力-控制基本过程控制基本过程发现发现反馈反馈纠正纠正分析分析生产过程中工序质量分析生产过程中工序质量分析平均值平均值 标准差标准差 样本总体极差极差 R R平均值平均值 X X推断检定检定反映质量水平过程能力过程能力过程质量分析过程质量

11、分析过程能力计算过程能力计算工序能力是指处于稳定状态下的工序实际加工能力。工序能力是指处于稳定状态下的工序实际加工能力。稳定生产状态下的工序应该具备以下几方面的条件：稳定生产状态下的工序应该具备以下几方面的条件：原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；本工序按作业标准实施，并应在影响工序质量各主要因素无异本工序按作业标准实施，并应在影响工序质量各主要因素无异常的条件下进行；常的条件下进行；工序完成后，产品检测按标准要求进行。工序完成后，产品检测按标准要求进行。在非稳定生产状态下的工序所测得的工序能力是没有意义的。在非稳定生产状态下的工序所测得的工序能

12、力是没有意义的。工序实施以及前后过程均应标准化工序实施以及前后过程均应标准化过程能力指数过程能力指数概念概念v过程能力指数是指过程能力满足产品质量标准要求（规格范围等）的程度。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。v一，双侧公差情况下的过程能力指数定义 CP=(TU-TL)/ 6=T/ 6 CP：process capability index TU:tolerance upper

13、limit Tl:tolerance lower limit :sigma（西格玛）v式中，T为技术公差的幅度， TU、TL 分别为上、下分别为上、下公差限，公差限， 为质量特性值分布的总体标准差。过程能力指数过程能力指数概念概念v当未知时，可采用= /d2 或= /c4估计。过程能力指数过程能力指数计算计算v其中R（平）为极差的平均值，S（平）为样本标准差的平均值， d2 、c4修正系数，当n大于25时可以通个公式计算。vT反映对产品的技术要求， 反映过程加工的一致性，所以从公式中可看出， CP就是反映加工过程满足产就是反映加工过程满足产品技术的程度（合格率）。品技术的程度（合格率）。v当某

14、个过程工艺参数给出规范（公差），同时这个过程也计算出过程能力，该过程就可以计算出他的产品合格率。过程能力指数过程能力指数计算计算过程能力指数过程能力指数计算计算P1P2TLTUTmf（x）TvCP 1.67时（级），过程能力过高（应视具体情况而定）v1.33 CP 1.67时（级），过程能力充分，表示技术管理能力已很好，应继续维持。v1.00 CP 1.33时（级），过程能力充足，但技术管理能力较勉强，应设法提高级。v0.67 CP 100时（级），过程能力不足，表示技术管理能力已很差，应采取措施立即改善。vCP 067时（级） ，过程能力严重不足，表示应采取紧急措施和全面检查，必要时可停工整

15、顿。过程能力指数过程能力指数指数值评价参考指数值评价参考过程能力指数过程能力指数概念概念v单侧规范值情况的工序能力指数单侧规范值情况的工序能力指数CPL和和CPU：v 如果要求参数大于某一下限值如果要求参数大于某一下限值TL ，无上限要求，工序，无上限要求，工序能力指数应按下式计算：能力指数应按下式计算：v CPL(TL)/3v 若若TL ，则取，则取CPL为零，说明该工序完全没有工序能为零，说明该工序完全没有工序能力。力。v 如果参数规范只规定了上限值如果参数规范只规定了上限值TU ，无下限要求，则工，无下限要求，则工序能力指数应按下式计算：序能力指数应按下式计算：v CPU(TU)/3v

16、若若TU ，则取，则取CPU为零，说明该工序完全没有工序为零，说明该工序完全没有工序能力能力。v当产品质量特性值分布的均值当产品质量特性值分布的均值与公差中心与公差中心M M重合时，用公重合时，用公式式CP计算其过程能力指数，即潜在过程能力指数。实际过程计算其过程能力指数，即潜在过程能力指数。实际过程中，产品质量特性值分布的均值中，产品质量特性值分布的均值与公差中心与公差中心M M是不重合的，是不重合的，即有偏移时，不合格率必然会增大，所以必须对即有偏移时，不合格率必然会增大，所以必须对CP计算进行计算进行修正。记为修正。记为CPK实际过程能力指数。实际过程能力指数。v工艺参数分工艺参数分 布

17、中心值布中心值与规范与规范 中心值偏移的程度一般为中心值偏移的程度一般为1.5 过程能力指数过程能力指数概念概念v公式vK（偏移度）= K = 2e/T，=v偏离为偏离为1.5 情况下情况下Cpk与与Cp的关系的关系：若工艺参数分布的中若工艺参数分布的中心值与规范中心值偏移的程度为心值与规范中心值偏移的程度为1.5，即：（，即：（-(TU+TL)/2）=1.5， 由上式可得：由上式可得：Cpk=Cp-0.5 即工艺参数分布的中心值即工艺参数分布的中心值与规范中心值偏移为与规范中心值偏移为1.5的情的情况下，况下，Cpk要比要比Cp小小0.5。如果。如果Cp2，Cpk只有只有1.5。因此，。因此

18、，有时将有时将Cp称为称为潜在工序能力指数潜在工序能力指数，将，将Cpk称为称为实际工序能实际工序能力指数力指数，简称为工序能力指数。，简称为工序能力指数。 实际过程能力指数实际过程能力指数概念概念实际过程能力指数实际过程能力指数例例v測試一批零件外徑尺寸的平均值 =19.0101，S=0.0143，規格要求為 ，試計算工序能力指數並估計不合格品率。v解：由題意：v計算Cpk .或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估計約為2.1%2.3%实际过程能力指数实际过程能力指数例例Cpk0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.4

19、80.25.0.5013.8613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.6

20、02.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.010.010.010.040.0

21、70.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.0

22、82.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.01用用Cp和和k值估計不合格品率值估計不合格品率v计件值过程能力指数过程能力指数过程能力指数概念概念v当以不合格率为P作为产品检验质量，Pu为标准标求时，过程能力指数为：过程能力指数过程能力指数概念概念v计点数过程能力指数的计算（泊松分布）过程能力指数过程能力指数概念概念Cp = (T )/ 3 = C = C Cp = C3 C - CvCmk:The capability Inder for a stable machine .v设备能力指数或设备初次运作能力是用来研究设备（机械）首次生产的成功率；一般记作Cmk；v特点v用于新增加设备验收、新产品试制、设备大修之后等情况；v稳定过程研究用；v 在收集数据时采用连续抽样，测试过程不能调整v只考虑短期离散，强调设备本身因素对产品质量的影响； 设备能力指数设备能力指数vCmk设备能力指数 测试要求 抽取数据是连续性的； 假定操作者、量具、原料都不受影响；只考虑设备单一的因素影响； v计算公式： 设备能力指数设备能力指数v一般在机器生产稳定后约一小时内抽样组样本v在过程稳定受控情况下适当频率抽组至少个样本 vcm