過程能力與測量系統(tǒng)二

過程能力與測量系統(tǒng)分析廈門TTE總經理室：賴炳和目錄一.過程能力分析二.測量系統(tǒng)分析一.過程能力分析一、基本概念就是對過程中影響產品質量的各類因素（５Ｍ１Ｅ：人．機．料．法．環(huán)．測）進行分析，找出主導因素，調查這些因素與產品質量特性之間的關系，然后建立過程因素管理標準（或質量控制計劃），根據(jù)標準（或質量控制計劃展開過程質量控制活動；1.過程能力分析:2.過程能力：是指構成過程的六大要素（５Ｍ１Ｅ：人．機．料．法．環(huán)．測）處于穩(wěn)定狀態(tài)時，產品質量波動程度的數(shù)量表示，它反映了過程的實際能力，通常用產品特性波動標準差σ來度量；3.過程能力指數(shù)：過程質量要求與過程能力的比值，常用Ｃp表示：Ｃp＝Ｔ／６σ過程能力只表示過程的實際加工能力，而與產品的技術要求無關，為了衡量過程能力滿足過程技術要求程度，因此引入了過程能力指數(shù)的概念；一、保證產品質量的基礎工作；二、提高過程能力的有效手段；三、找出產品質量改進的方向；四、向客戶證明加工過程能力。進行過程能力分析的意義過程能力有關的幾個統(tǒng)計量1.sigma(σ)-短期制程:長期制程:2.Cp(CpuCpl):--Pp3.Cpk:--Ppk二、過程能力指數(shù)的計算一計量值

1雙側規(guī)格界限（1）無偏（2）有偏

2單側規(guī)格界限（1）僅給出規(guī)格上限TU

（2）僅給出規(guī)格下限TL計量值P1P2LslUslμf（x）σT雙側規(guī)格界限是指既具有規(guī)格上限(TU)要求，又有規(guī)格下限(TL)要求的情況(1)無偏-規(guī)格中心μ與分布中心重合●計算公式：1.雙側規(guī)格界限①不合格品率估計：

注：查標準正態(tài)函數(shù)分布表可得

Cp與不良率P之間的關系根據(jù)某工序加工零件的測試數(shù)據(jù)計算得出，=6.5,σ=0.0055，規(guī)格要求為。試求該工序的過程能力指數(shù)及不良品率。例1解：xf（x）有偏時過程能力指數(shù)與不合格品率e12eLslUslP1P2μT(2)有偏——規(guī)格中心μ與分布中心不不重合(2)有偏——規(guī)格中心μ與分布中心不不重合●計算公式：：絕對偏移量：：偏移系數(shù)：：過程能力指數(shù)數(shù)：或：例2:測試一批零件件外徑尺寸的的平均值=19.0101s=0.0143，規(guī)格格要求求為，，試試計算算過程程能力力指數(shù)數(shù)并估估計不不合格格品率率解：由由題意意：計計算算cpk由Cp=0.816，k=0.145查表得得不良良品率率估計計約為為2.09%～2.46%μUslσx●計算算公式式：1.僅有規(guī)規(guī)格上上限（（Tu）說明：：當只只有單單側規(guī)規(guī)格時時，此此時的的單側側過程程能力力指即即為CPK例:某零件質質量要求求加工后后不得大大于71g，測試部部分數(shù)據(jù)據(jù)后得＝70.2g，S＝0.24g，試計算算過程能能力指數(shù)數(shù)CPK解：(2)僅有規(guī)格格下限（（Tl）●計算公公式：μf（x）TLσxμ-TL說明：當當只有單單側規(guī)格格時，此此時的單單側過程程能力指指即為CPK例3要求零件件淬火后后的硬度度≥HRC71，實測數(shù)數(shù)據(jù)后計計算得＝＝HRC73；S＝1，試計算算過程能能力指數(shù)數(shù)Cpk解：三、計數(shù)值1.從DPMO到Sigma(σ)水平DPMO是基于下面的的參數(shù)計算到到:(1)D=缺陷數(shù)(2)O=單位缺陷數(shù)(3)U=單位數(shù)(4)DPMO=D/(U*O)*10例:計算出過程DPMO=320PPM查正態(tài)分布表表可得Z=3.59及為3.59Sigma(σ)水平6四、制程不良良率PPM推算1.由計量型數(shù)據(jù)據(jù)的正態(tài)分布布性質,我們可以在Cpk的基礎上通過過查表標準正正態(tài)分布表右右邊機率查出出不良率%:XUSLxLSL正態(tài)分布(μ,σ)Z2=3Cpu—查標準正太分分布右邊機率率表及為單邊邊不良率P1%Z1=3Cpl—查標準正太分分布右邊機率率表及為單邊邊不良率P2%■不良率(總)=P1%+P2%例：某一產品品所計算得：：Cpu=0.82Cpl=1.21,試估計制程不不良率？不良率(總)=P1%+P2%Z1=3*Cpl=3*1.21=3.63(查正態(tài)分布常常數(shù)表0.0142%)Z2=3*Cpu=3*0.82=2.46(查正態(tài)分布常常數(shù)表0.6947%)總計不良率=0.0142%+0.6947%=0.7089%=7089PPM查《標準正態(tài)分布布常數(shù)表》2.產品特性的上上下規(guī)格(USL,LSL),在已知產品平平均值及標準準差時,可直接用EXCEL的計算功能算算出不良率:P%=(1-NORMDIST(USL,均值,標準差,1)+NORMDIST(LSL,均值,標準差,1))*100%PPM=(1-NORMDIST(USL,均值,標準差,1)+NORMDIST(LSL,均值,標準差,1))*1000000%例:通過SPC計量型控制圖圖已知某一產產品的USL=1.5mm,LSL=1.0,X=1.31,σσ=0.07,試估計制程不不良率？P%=(1-NORMDIST(1.5,1.31,0.07,1)+NORMDIST(1.0,1.31,0.07,1))*100%=(1-0.996679+0.00005)*100%=0.3326%=3326PPM五、長期過程程能力指數(shù)一、長期過程程能力(ProcessPerformance)1.前面的短期制制程能力研究究主要是用于于:驗證過程生產產的產品是否否符合客戶要要求;驗證一個新過過程或經過調調整的過程是是否已符合生生產要求;2.而長期過程能能力研究與短短期研究差異異:不要過程穩(wěn)定定;標準差的計算算方式不同;Pp=（USL-LSL）/6δLTPpk=min(USL-u,u-LSL)/3δLTPpu=(USL-u)/3δLTPpl=(u-LSL)/3δLT六、目標能力力指數(shù)CpmCpm是反映過程輸輸出μ與目標值m之間的偏差，，主要用于反反映過程的期期望損失：七、過程能力力的評價與處處理過程能力指數(shù)數(shù)Cp客觀地、定量量地反映了過過程能力對規(guī)規(guī)格要求的適適應程度，因因此它是工序序能力評價的的基礎。根據(jù)據(jù)過程能力指指數(shù)的大小一一般可將加工工分為五類：：特級加工:Cp＞1.67一級加工:1.67≥≥Cp＞1.33二級加工:1.33≥≥Cp＞1三級加工:1≥Cp＞0.67四級加工:Cp≤0.67工藝方面（method)：如工藝流程的的安排，過程程之間的銜接接，工藝方法法、工藝裝備備、工藝參數(shù)數(shù)、過程加工工的指導文件件、工藝卡、、操作規(guī)范、、作業(yè)指導書書等；測量方面(measure)：如測量儀器的的精度、穩(wěn)定定性、測量者者的讀數(shù)習慣慣、測量方法法等等都會對對結論的形成成產生一定的的影響；環(huán)境方面(environment)：如生產現(xiàn)場場的溫度、濕濕度、噪音干干擾、振動、、照明、室內內凈化、現(xiàn)場場污染程度等等等。影響過程能力力的因素KCPK不好,CP好K不好,CP不好K好,CP好K好,CP不好提高過程能力力指數(shù)的途徑徑調整加工過程程的分布中心心，減少偏移移量K，即:提高過程能力力Cp,即減少分散程程度σ;修訂標準,增大范圍,即T;應以制造單位位為主,技術為副,品管為輔應以技術單位位為主,制造為副,品管為輔以上均不能有有效解決時,為提高良品率率降低質量成成本時才加以以考慮二.測量系統(tǒng)統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析析的目的測量系統(tǒng)分析析的目的是確確定所使用的的數(shù)據(jù)是否可可靠測量系統(tǒng)分析析還可以：評估新的測量量儀器將兩種不同的的測量方法進進行比較對可能存在問問題的測量方方法進行評估估確定并解決測測量系統(tǒng)誤差差問題過程變差剖析析長期過程變差短期抽樣產生的變變差實際過程變差差穩(wěn)定性線性重復性準確度量具變差操作員造成的的變差測量誤差過程變差觀測測值“重復性”和和“再現(xiàn)現(xiàn)性”是測測量誤差的主主要來源再現(xiàn)性過程變差重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性精確性—描述了測量系系統(tǒng)的偏差可重復性—偏差由量具本本身造成；（（測量系統(tǒng)內內部變差）可再現(xiàn)性—偏差由測量者者的技巧造成成；（測量系系統(tǒng)之間或條條件之間的變變差）測量系統(tǒng)誤差差=重復性+再現(xiàn)性

重復性指同一人使用同一測量工具對同一對象（產品）的同一特性進行多次測量中產生的變差，用于估計短期的變差MasterValue精確度：重復復性重復性重復性重復性造成重復性的的可能原因零件內部（抽抽樣樣本）：：形狀、位置置、表面光度度、錐度、樣樣本的一致性性儀器內部：維維修、磨損、、設備或夾具具的失效、質質量或保養(yǎng)不不好標準內部：質質量、等級、、磨損方法內部：作作業(yè)準備、技技巧、歸零、、固定、夾持持、點密度的的變差評價人內部：：技巧、位置置、缺乏經驗驗、操作技能能或培訓、意意識、疲勞造成重復性的的可能原因（（續(xù)）環(huán)境內部：對對溫度、濕度度、振動、清清潔的小幅度度波動錯誤的假設—穩(wěn)定，適當?shù)牡牟僮魅狈Ψ€(wěn)健的儀儀器設計或方方法，一致性性不好量具誤用失真（量具或或零件）、缺缺乏堅固性應用—零件數(shù)量、位位置、觀測誤誤差（易讀性性、視差）準確確度度：：再再現(xiàn)現(xiàn)性性InspectorAMasterValueInspectorBInspectorCInspectorAInspectorBInspectorC再現(xiàn)性指不同的人在對同種特性進行測量時產生的變差例：：李李梅梅與與王王丹丹各各對對10個模模塊塊，，重重復復測測量量3次進進行行人人員員測測量量再再現(xiàn)現(xiàn)性性分分析析，，數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)如如下下：：造成成再再現(xiàn)現(xiàn)性性誤誤差差的的潛潛在在原原因因零件件之之間間（（抽抽樣樣樣樣本本））：：使使用用相相同同的的儀儀器器、、操操作作者者和和方方法法測測量量A、B、C零件件類類型型時時的的平平均均差差異異儀器器之之間間：：在在相相同同零零件件、、操操作作者者和和環(huán)環(huán)境境下下使使用用A、B、C儀器器測測量量的的平平均均值值差差異異。。注注意意：：在在這這種種情情況況下下，，再再現(xiàn)現(xiàn)性性誤誤差差通通常常還還混混有有方方法法和和/或操操作作者者的的誤誤差差。。標準準之之間間：：在在測測量量過過程程中中，，不不同同的的設設定定標標準準的的平平均均影影響響。。方法法之之間間：：由由于于改改變變測測量量點點密密度度、、手手動動或或自自動動系系統(tǒng)統(tǒng)、、歸歸零零、、固固定定或或夾夾緊緊方方法法等等所所造造成成的的平平均均值值差差異異。。評價人（操作作者）之間：：評價人A、、B、C之間間由于培訓、、技巧、技能能和經驗所造造成的平均值值差異。推薦薦在為產品和和過程鑒定和和使用手動測測量儀器時使使用這種研究究方法。造成再現(xiàn)性誤誤差的潛在原原因（續(xù)）環(huán)境之間：在在經過1、2、3等時段所進行行的測量，由由于環(huán)境周期期所造成的平平均值差異。。這種研究常常用在使用高高度自動化測測量系統(tǒng)對產產品和過程的的鑒定。研究中的假設設有誤缺乏穩(wěn)健的儀儀器設計或方方法。操作者培訓的的有效性。應用—零件數(shù)量、位位置、觀測誤誤差（易讀性性、視差）測量系統(tǒng)分析析的準備工作作確定要測量的的對象確定評價人的的人數(shù)，抽樣樣零件的數(shù)量量重復測量的次次數(shù)評價人的選擇擇樣件的選擇儀器有足夠的的分辨率確定測量程度度測量系統(tǒng)分析析的兩個階段段階段一：理解解測量過程，，確定它是否否滿足要求？？第一階段是驗驗證測量系統(tǒng)統(tǒng)是否滿足其其設計規(guī)范要要求。此外驗驗證是否存在在任何與測量量相互依賴的的重要環(huán)境問問題。第一階段驗證證的結果可能能說明操作環(huán)環(huán)境不會對整整個測量系統(tǒng)統(tǒng)變差產生重重大影響。另另外，與重復復性和再現(xiàn)性性要素相比較較，測量裝置置的偏倚和線線性影響應該該較小。測量系統(tǒng)分析析的兩個階段段（續(xù)）階段二：隨著著時間推移，，測量系統(tǒng)是是否能持續(xù)滿滿足要求？從階段一所得得到知識應該該被用于改進進第二階段的的測量。例如如，如果在整整個測量系統(tǒng)統(tǒng)變差中，重重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性的影響很很大，那么在在第二階段中中可能要周期期性簡單地進進行這兩個因因素的統(tǒng)計實實驗。第二階段是對對變差的主要要原因提供持持續(xù)的監(jiān)控，，從而說明測測量系統(tǒng)是持持續(xù)可信的，，或隨著時間間的推移，測測量系統(tǒng)是否否出現(xiàn)變壞的的信號。連續(xù)變理測量量系統(tǒng)分析極差法：短期期方法，快速速的近似值均值—極差法：長期期方法，將變變差分解為重重復性和再現(xiàn)現(xiàn)性、但不確確定兩者的相相互作用。ANOVA分析法：標準準的統(tǒng)計技術術，可將變差差分為四類：：零件、評價價人、零件與與評價人之間間的相互作用用，以及量具具造成的重復復誤差。%R&RResults<5%很好￡10%好10%––30%可以接受，，視被測量量特性的重重要程度和和測量成本等等因素而定定。>30%測量系統(tǒng)需需要改進GageR&R判斷原則如果重復性性大于再現(xiàn)現(xiàn)性，原因因可能是：：儀器需要維維修可能需要對對量具進行行重新設計計，以獲得得更好的嚴嚴格度需要對量具具的夾緊或或固定裝置置進行改進進零件內變差差太大如果再現(xiàn)性性大于重復復性，原因因可能是：：需要更好的的對評價人人進行如何何使用和判判讀該量具具儀器的培培訓量具校準，，刻度不清清晰某種夾具幫幫助評價人人更一致地地使用量具具。R&R對過程變差差計算的影影響觀測到的過過程變差實際的過程程變差測量系統(tǒng)的的變差P/T與%R&R將測量系統(tǒng)統(tǒng)的變差與與產品容差差比較是最最常用的方方法:P/T可以表達與與產品規(guī)范范比較時的的好壞程度度.產品規(guī)范的的制訂有時時會太緊，，有時又太太松。一般來說說，當測測量系統(tǒng)統(tǒng)只是用用來檢驗驗生產線線樣品是是否合格格時，P/T是很有效效的。因因為這時時候，即即使過程程能力(Cpk)不足，P/T也可以給給你足夠夠的信心心來判斷斷產品的的好壞測量系統(tǒng)統(tǒng)變差與與過程變變差的比比較（%R&R）更適合合于研究究過程的的能力與與過程改改進。PTTolerance（容差）測量系統(tǒng)/.*=515sTolerance=USL-LSL%&RR測量系統(tǒng)總過程變差=′ss100%R&R=20%%R&R=50%過程實際的變差%R&R=100%產品的容差LSLUSL測量系統(tǒng)統(tǒng)變差P/T=20%P/T=50%P/T=100%%R&R=25%%R&R=50%過程實際變差%R&R=100%產品容差（Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差差P/T=50%P/T=100%P/T=200%%R&R=20%%R&R=40%%R&R=100%產品容差（Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差差P/T=10%P/T=20%P/T=50%過程實際變差差破壞性試驗的的測量系統(tǒng)分分析在一些情況下下，在測量取取數(shù)據(jù)的同時時，樣件將遭遭到破壞；不不能進行多次次重復性試驗驗，因此需要要采取其它補補救方法進行行測量系統(tǒng)分分析。常用的的方法是認為為同批次內樣樣件間的差異異小到可以忽忽略不計，當當單個零件使使用。例例1：碳素網(wǎng)球拍拍進行平壓的的壓力測試，，我們選擇10個樣件，2個操作者，每每個操作者重重復測2次，來評價測測量系統(tǒng)的波波動。在這試試驗中，共進進行了40次測量操作。。那么在此情情況下，我們們選取10個批次，從每