EC-工程能力教材

1工程(过程)能力分析

工程部教育资料

文件编号：TE-PC14

2目录§1基本概念§2工程能力指数的计算§3工程能力的评价与处置§4工程能力调查

3§1基本概念

在产品制造过程中，工程是保证产品质量的最基本环节。所谓工程能力分析，就是考虑工程的设备、工艺、人的操作、材料、测量工具与方法以及环境对工程质量指标要求的适合程度。工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程的质量保证能力，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。一工程能力二工程能力指数

41.1工程能力1.1.1概念：所谓工程能力，是指处于稳定、标准状态下，工程的实际加工所能达到的品质能力。

●工程处于稳定状态，是指工程的分布状态不随时间的变化而变化，或称工程处于受控状态；●工程处于标准状态，是指设备、材料、工艺、环境、测量均处于标准作业条件，人员的操作也是正确的。●工程的实际加工能力是指工程质量特性的分散(或波动)有多大。加工能力强或弱的区分关键是质量特性的分布范围大小，或集中程度。均方差σ是描述随机变量分散的数字特征，当产品质量特性服从正态分布N(μ，σ2)时，以3σ原则确定其分布范围(μ±3σ)，处于该范围外的产品仅占产品总数的0.27%，因此，人们常以6σ描述工程的实际加工能力。实践证明：用这样的分散范围表示工程能力既能保证产品的质量要求，又能具有较好的经济性。51.1工程能力1.1.2表达式：B=6σ

或B≈6S1.1.3影响因素：

(1)人——与工程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)测量——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。

61.2工程能力指数1.2.1概念：工程能力指数是衡量工程能力对产品规格要求满足程度的数量值，记为Cp。通常以规格范围T与工程能力B的比值来表示。即：

T=规格上限TU

-规格下限TL。

1.2.2工程能力与工程能力指数的区别：工程能力是工程具有的实际加工能力，而工程能力指数是指工程能力对规格要求满足的程度，这是两个完全不同的概念。工程能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相反，工程能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。1.2.3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，一定的工程能力指数将与一定的不合格品率相对应。因此，工序能力指数越大，说明工程能力的贮备越充足，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。7§2工程能力指数的计算一计量值

1双侧规格界限（1）无偏（2）有偏

2单侧规格界限（1）仅给出规格上限TU

（2）仅给出规格上限TL二记数值

1记件值

2记点值82.1计量值双侧规格界限

双侧规格界限是指既具有规格上限(TU)要求，又有规格下限(TL)要求的情况

(1)无偏——规格中心Tm与分布中心重合

●计算公式：

P1P2TLTUTmf（x）σμT92.1计量值双侧规格界限

●工程不合格品率p的估计：①直接根据规格上、下限TU、TL

以及工程分布的数字特征，估计和

进行计算②根据工程能力指数Cp计算。由式:

因此有P1P2TLTUTmf（x）σμT10例1根据某工程加工零件的测试数据计算得出，=6.5,=0.0055，规格要求为。试求该工程的工程能力指数及不良品率。解：∵∴

2.1计量值双侧规格界限11●计算算公公式式：：绝对对偏偏移移量量：(如右右图图曲曲线线1)偏移移系系数数k：工程程能能力力指指数数：：当k≥≥１，即即e≥≥T/2时，，CPK计算算值值为为负负数数，，表表示示该该特特性性的的中中心心值值亦亦在在规规格格外外。。(如右右图图曲曲线线2)F（x）e12eμTLTUP1P2TmxT(2)有偏偏———规格格中中心心Tm与分分布布中中心心不不重重合合2.1计量量值值双双侧侧规规格格界界限限12●不合合格格品品率率估估计计：：①②采采用用““用用Cp和k值估估计计不不良良率率””见下下页页表表格格““Cp和k值不不良良率率表表””f（x）e12eμTLTUP1P2TmxT(2)有偏偏———规格格中中心心Tm与分分布布中心心不不重重合合2.1计量量值值双双侧侧规规格格界界限限13Cp和k值不不良良率率表表Cpk0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25.0.5013.8613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.010.010.010.040.070.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.012.800.00单位位：：%14例2测试试一一批批零零件件外外径径尺尺寸寸的的平平均均值值=19.0101，=0.0143，规规格格要要求求为为，，试试计计算算工工程程能能力力指指数数并并估估计计不不良良率率。。解：：由由题题意意：：计算算Cpk或由由Cp=0.816，k=0.145查表表得得不不良良品品率率估估计计约约为为2.1%～2.3%2.1计量量值值双双侧侧规规格格界界限限15(1)仅给给出出规规格格上上限限TU●计算算公公式式：：●不合合格格品品率率估估计计：：●例某某零零件件质质量量要要求求加加工工后后不不得得大大于于71g，测测试试部部分分数数据后后得得＝＝70.2g，＝＝0.24g，试试计计算算工工程程能能力力指指数数Cp及不不合合格格品品率率p。解：：μf（x）TUσx2.2计量量值值—单侧侧规规格格界界限限162.2计量量值值—单侧侧规规格格界界限限(2)仅给给出出规规格格下下限限TL●计算算公公式式：：●不合合格格率率估估计计：：●例3要求求零零件件淬淬火火后后的的硬硬度度≥≥HRC71，实实测测数数据据后后计计算算得＝＝HRC73；＝1，试试计计算算工工程程能能力力指指数数Cp及不不良良率率p。解：：μf（x）TLσxμ-TL172.3计数数值值—计件件值值●计算算公公式式以不不合合格格品品率率上上限限pU作为规规格要要求：：(1)取k个样本本，每每个样样本的的样本本容量量分别别为n1，n2，…，nk，每个个样本本中的不合合格品品数数为d1，d2，…，dk。(2)计算平平均不不合格格品率率及平平均样样本量量(3)计算工工程能能力指指数Cp●例1某产品品规格格要求求pU＝0.1，现取取5个样本本，n1＝n2＝…＝n5＝100,各样本本中不合合格品品数为为：d1＝7，d2＝5，d3＝6，d4＝2，d5＝4，求工工程能能力指指数Cp。解：182.4计数值值—计点值值●计算公公式规格要要求是是单位位产品品平均均缺陷陷(或疵点点数)上限或或不合合格品品率很小时时的样样本中中不合合格品品数上上限CU(1)取k个样本本，每每个样样本的的样本本容量量分别别为n1,n2，…，nk，每个样样本的的疵点点数(或不合合格格品数数)为C1，C2，…，Ck。(2)计算平平均疵疵点数数(或平均均不合合格品品数)(3)计算工工程能能力指指数Cp●例2：设某产产品规规格要要求单单位产产品平平均缺缺陷上上限CU＝2，取容容量为为10的样本5个，各各样本本中产产品的的缺陷陷数分分别为为C1＝7；C2＝5；C3＝6；C4＝2；C5＝4，求工工程能能力指指数Cp。解：19§3工程能能力的的评价价工程能能力指指数CpK客观地地、定定量地地反映映了工工程能能力对对规格要求求的满满足度度，根根据工工程能能力指指数的的大小小，一一般可可将加工工工程分分为以以下几几个级级别：：1CpK＞2.0特级加加工工程能能力过过剩22.0≥CpK＞1.67特级加加工工程能能力优优31.67≥≥CpK＞1.33一级加加工工程能能力良良好41.33≥≥CpK＞1二级加加工工工程程能力力一般般51≥CpK＞0.67三级加加工工程能能力不不足6CpK≤0.67四级加加工工程能能力严严重不不足SDL的要求求：一一般般工程程CpK＞1.33工程能能力评评价合合格SPC控制工工程CpK＞1.67工程能能力评评价合合格客户要要求比比SDL要求严严格时时，依依据客客户指指定要要求203.1Cp＞2.0特级加加工●当质量量特性性服从从正态态分布布，且且分布布中心心与与规规格中中心Tm重合时时，T＞12，不良良率p＜0.002PPM。●零缺缺陷工工程。。用一一般工工艺方方法可可以加加工的的产品品，采采用了了特别别精密密的工工艺、、设备备或高高级操操作工工人进进行加加工。。这势势必影影响了了生产产效率率，提提高了了产品品成本本。●措施施：(1)合理，，经济济地降降低工工程能能力。。如改改用低低精度度的设设备、、工艺、、技术术和原原材料料；放放宽检检验或或放宽宽管理理(2)在保证证产品品质量量和提提高经经济效效益的的前提提下更更改设设计，，加严规规格要要求；；(3)合并或或减少少工程程也是是常用用的方方法之之一。。213.2Cp＞1.67特级加加工●当质量量特性性服从从正态态分布布，且且分布布中心心与与规规格中中心Tm重合时时，T＞10，不良良率p＜0.57PPM。●工程程能力力过分分充裕裕，有有很大大的贮贮备。。●措施施：(1)合理，，经济济地降降低工工程能能力。。如改改用低低精度度的设设备、、工艺、、技术术和原原材料料；放放宽检检验或或放宽宽管理理(2)在保证证产品品质量量和提提高经经济效效益的的前提提下更更改设设计，，加严规规格要要求；；(3)合并或或减少少工程程也是是常用用的方方法之之一。。223.31.67≥Cp＞1.33一级加加工●当时时，10≥≥T＞8不良率0.57PPM≤p＜63PPM。●对一般的的OA机器加工而而言，工程程能力适宜宜●措施：(1)允许小的外外来波动；；(2)非关键工程程可放宽检检验；(3)工程控制的的抽样间隔隔可适当放放宽。233.41.33≥Cp＞1二级加工●当时时，8≥≥T＞6不良率63PPM≤p＜2700PPM。●对粗加工工而言，工工程能力适适宜。●措施：(1)对工程进行行严格控制制，该特性性在工程内内要检讨追追加全数检检查工程，，以保证不不降低工程程的质量水水平(2)一旦发现工工程有异常常状态出现现，立即采采取相应应措施，调调整工艺过过程，使之之回到稳定定、正常状状态。(3)来料检查不不能放宽。。243.51≥Cp＞0.67三级加工●当时时，6≥T＞4，不良率2700PPM≤p＜45500PPM（4.55%）。●工程能力不足足，不良率较较高。●措施：(1)要通过提高设设备精度、改改进工艺方法法、提高操作作技术水平、改善原原材料质量等等措施提高工工程能力。(2)来料要加严检检查，在工程程内要实行全全检。253.6Cp≤0.67四级加工●当时时，T≤4不良率p≥4.55%（45500PPM）。●工程能力严重重不足，产品品质量水平很很低，不良率率高。●措施:(1)必须立即分析析原因，采取取措施，提提高工程能力力；(2)为保证产品质质量，必须通通过全数检查查；(3)检讨是否规格格过严，是否否可以放宽规规格；(4)检讨是否可以以更改设计以以提高加工性性。26加工分类f(x)1级1级2级2级3级3级4级4级特级特级μTmT5=4σT2=10σT3=8σT4=6σT1=12σ27§4工程能力调查查工程能力是保保证和提高产产品质量的重重要因素，了了解和掌握工工程能力是控控制产品质量量的必要手段段。了解和和掌握工程能能力的活动称称为工程能力力调查。一工程能力调查查程序二工程能力调查查的应用284.1工程能力调查查程序明确调查目的的简化检查方法法，确认工程程能力适宜时时，进行工程程控制工程能力充分分计算并分析Cp或Cpk作直方图、趋趋势图、控制制图、并判定定稳定性明确必要性与与目标、明确确担当部门、、完成期限、、责任者、