工序過程能力概述

第十二章工序(過程)能力分析

§12.1基本概念

§12.2工序能力指數(shù)的計(jì)算§12.3工序能力的評(píng)價(jià)與處置§12.4工序能力調(diào)查

1§12.1基本概念在產(chǎn)品制造過程中，工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)。所謂工序能力分析，就是考慮工序的設(shè)備、工藝、人的操作、材料、測(cè)量工具與方法以及環(huán)境對(duì)工序質(zhì)量指標(biāo)要求的適合程度。工序能力分析是質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。一工序能力二工序能力指數(shù)

2一工序能力1概念：所謂工序能力，是指處于穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，工序的實(shí)際加工能力。

●工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，是指工序的分布狀態(tài)不隨時(shí)間的變化而變化，或稱工序處于受控狀態(tài)；

●工序處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是指設(shè)備、材料、工藝、環(huán)境、測(cè)量均處于標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)條件，人員的操作也是正確的。

●工序的實(shí)際加工能力是指工序質(zhì)量特性的分散(或波動(dòng))有多大。加工能力強(qiáng)或弱的區(qū)分關(guān)鍵是質(zhì)量特性的分布范圍大小，或集中程度。由于均方差σ是描述隨機(jī)變量分散的數(shù)字特征，而且，當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量特性服從正態(tài)分布N(μ，σ2)時(shí)，以3σ原則確定其分布范圍(μ±3σ)，處于該范圍外的產(chǎn)品僅占產(chǎn)品總數(shù)的0.27%，因此，人們常以6σ描述工序的實(shí)際加工能力。實(shí)踐證明：用這樣的分散范圍表示工序能力既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，又能具有較好的經(jīng)濟(jì)性。2表達(dá)式：B=6σ或B≈6S3影響因素：(1)人——與工序直接有關(guān)的操作人員、輔助人員的質(zhì)量意識(shí)和操作技術(shù)水平；(2)設(shè)備——包括設(shè)備的精度、工裝的精度及其合理性、刀具參數(shù)的合理性等；(3)材料——包括原材料、半成品、外協(xié)件的質(zhì)量及其適用性；(4)工藝——包括工藝方法及規(guī)范、操作規(guī)程的合理性；(5)測(cè)具——測(cè)量方法及測(cè)量精度的適應(yīng)性；(6)環(huán)境——生產(chǎn)環(huán)境及勞動(dòng)條件的適應(yīng)性。3二工序能力指數(shù)1概念：工序能力指數(shù)是衡量工序能力對(duì)產(chǎn)品規(guī)格要求滿足程度的數(shù)量值，記為Cp。通常以規(guī)格范圍T與工序能力B的比值來表示。即：

T=規(guī)格上限TU

-規(guī)格下限TL。

2工序能力與工序能力指數(shù)的區(qū)別：工序能力是工序具有的實(shí)際加工能力，而工序能力指數(shù)是指工序能力對(duì)規(guī)格要求滿足的程度，這是兩個(gè)完全不同的概念。工序能力強(qiáng)并不等于對(duì)規(guī)格要求的滿足程度高，相反，工序能力弱并不等于對(duì)規(guī)格要求的滿足程度低。當(dāng)質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，而且其分布中心與規(guī)格中心Tm重合時(shí)，一定的工序能力指數(shù)將與一定的不合格品率相對(duì)應(yīng)。因此，工序能力指數(shù)越大，說明工序能力的貯備越充足，質(zhì)量保證能力越強(qiáng)，潛力越大，不合格品率越低。但這并不意味著加工精度和技術(shù)水平越高。4§12.2工序能力指數(shù)的計(jì)算一計(jì)量值1雙側(cè)規(guī)格界限（1）無偏（2）有偏2單側(cè)規(guī)格界限（1）僅給出規(guī)格上限TU（2）僅給出規(guī)格上限TL二記數(shù)值1記件值2記點(diǎn)值51計(jì)量值雙側(cè)規(guī)格界限雙側(cè)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Tm與分布中心重合

●計(jì)算公式：

●工序不合格品率p的估計(jì)：①直接根據(jù)規(guī)格上、下限TU、TL

以及工序分布的數(shù)字特征，估計(jì)和S進(jìn)行計(jì)算②根據(jù)工序能力指數(shù)Cp計(jì)算。由式:

因此有●例1P1P2TLTUTmf（x）σμT6例1根據(jù)某工序加工零件的測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算得出，=6.5,S=0.0055，規(guī)格要求為。試求該工序的工序能力指數(shù)及不良品率。解：∵∴

7●計(jì)算公式：絕對(duì)偏移量：

(圖中曲線1)

偏移系數(shù)：

工序能力指數(shù)：

或：當(dāng)k≥１，即e≥T/2時(shí)，規(guī)定Cpk=0(圖中，曲線2)

●不合格品率估計(jì)：①

②采用“用Cp和k值估計(jì)不合格品率”●例2f（x）有偏時(shí)工序能力指數(shù)與不合格品率e12eμTLTUP1P2TmxT(2)有偏——規(guī)格中心Tm與分布中心不重合計(jì)量值—雙側(cè)規(guī)格界限8例2測(cè)試一批零件外徑尺寸的平均值=19.0101，S=0.0143，規(guī)格要求為，試計(jì)算工序能力指數(shù)并估計(jì)不合格品率。解：由題意：計(jì)算Cpk

或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估計(jì)約為2.1%～2.3%

9用Cp和k值估計(jì)不合格品率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單位：%10(1)僅給出規(guī)規(guī)格上限限TU●計(jì)算公式式：當(dāng)TU≤時(shí)時(shí)，p≥50%，則規(guī)規(guī)定Cp＝0●不合格品品率估計(jì)計(jì)：●例某某零件件質(zhì)量要要求加工工后不得得大于71g，，測(cè)試部部分?jǐn)?shù)據(jù)后得＝＝70.2g，S＝0.24g，，試計(jì)算算工序能能力指數(shù)數(shù)Cp及不合格格品率p。解：2計(jì)量量值—單單側(cè)規(guī)格格界限μf（x））TUσx11計(jì)量值——單側(cè)規(guī)規(guī)格界限限(2)僅僅給出規(guī)規(guī)格下限限TL●計(jì)算公式式：當(dāng)TL≥時(shí)時(shí)，p≤50%，則規(guī)規(guī)定Cp＝0●不合格率率估計(jì)：：●例3要求零件件淬火后后的硬度度≥HRC71，實(shí)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)據(jù)后計(jì)算算得＝＝HRC73；S＝1，試試計(jì)算工工序能力力指數(shù)Cp及不良品率p。解：μf（x））TLσxμ-TL12計(jì)數(shù)值——計(jì)件值值●計(jì)算公式式以不合格格品率上上限pU作為規(guī)格格要求：：(1)取取k個(gè)樣本，，每個(gè)樣樣本的樣樣本容量量分別為為n1，n2，…，nk，每個(gè)樣樣本中的不合格格品數(shù)數(shù)為d1，d2，…，dk。(2)計(jì)計(jì)算平均均不合格格品率及及平均樣樣本量(3)計(jì)計(jì)算工序序能力指指數(shù)Cp●例1某產(chǎn)品規(guī)格格要求pU＝0.1，，現(xiàn)取5個(gè)個(gè)樣本，n1＝n2＝…＝n5＝100,各樣本本中不合格品品數(shù)為：d1＝7，d2＝5，d3＝6，d4＝2，d5＝4，求工工序能力指指數(shù)Cp。解：13計(jì)數(shù)值—計(jì)計(jì)點(diǎn)值●計(jì)算公式規(guī)格要求是是單位產(chǎn)品品平均缺陷陷(或疵點(diǎn)點(diǎn)數(shù))上限限或不合格格品率很小小時(shí)時(shí)的的樣樣本本中中不不合合格格品品數(shù)數(shù)上上限限CU(1)取取k個(gè)樣樣本本，，每每個(gè)個(gè)樣樣本本的的樣樣本本容容量量分分別別為為n1,n2，……，，nk，每個(gè)個(gè)樣樣本本的的疵疵點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)(或或不不合合格格品品數(shù)數(shù))為為C1，C2，……，，Ck。(2)計(jì)計(jì)算算平平均均疵疵點(diǎn)點(diǎn)數(shù)數(shù)(或或平平均均不不合合格格品品數(shù)數(shù))(3)計(jì)計(jì)算算工工序序能能力力指指數(shù)數(shù)Cp●例2：設(shè)某某產(chǎn)產(chǎn)品品規(guī)規(guī)格格要要求求單單位位產(chǎn)產(chǎn)品品平平均均缺缺陷陷上上限限CU＝2，，取取容容量量為為10的的樣樣本5個(gè)個(gè)，，各各樣樣本本中中產(chǎn)產(chǎn)品品的的缺缺陷陷數(shù)數(shù)分分別別為為C1＝7；；C2＝5；；C3＝6；；C4＝2；；C5＝4，，求求工工序序能能力力指指數(shù)數(shù)Cp。解：：14§12.3工工序序能能力力的的評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)與與處處置置工序序能能力力指指數(shù)數(shù)Cp客觀觀地地、、定定量量地地反反映映了了工工序序能能力力對(duì)對(duì)規(guī)規(guī)格要要求求的的適適應(yīng)應(yīng)程程度度，，因因此此它它是是工工序序能能力力評(píng)評(píng)價(jià)價(jià)的的基基礎(chǔ)礎(chǔ)。。根據(jù)據(jù)工工序序能能力力指指數(shù)數(shù)的的大大小小一一般般可可將將加加工工分分為為五五類類：：1Cp＞1.67特特級(jí)級(jí)加加工工21.67≥≥Cp＞1.33一一級(jí)級(jí)加加工工31.33≥≥Cp＞1二二級(jí)級(jí)加加工工41≥≥Cp＞0.67三三級(jí)級(jí)加加工工5Cp≤0.67四四級(jí)級(jí)加加工工151Cp＞1.67特特級(jí)級(jí)加加工工●當(dāng)質(zhì)質(zhì)量量特特性性服服從從正正態(tài)態(tài)分分布布，，且且分分布布中中心心與與規(guī)規(guī)格格中中心心Tm重合合時(shí)時(shí)，，T＞10S，不不合合格格品品率率p＜0.00006%。。（（見圖圖）●工序序能能力力過過分分充充裕裕，，有有很很大大的的貯貯備備。。這這意意味味著著粗粗活活細(xì)細(xì)作作或用用一一般般工工藝藝方方法法可可以以加加工工的的產(chǎn)產(chǎn)品品，，采采用用了了特特別別精精密密的的工藝藝、、設(shè)設(shè)備備或或高高級(jí)級(jí)操操作作工工人人進(jìn)進(jìn)行行加加工工。。這這勢(shì)勢(shì)必必影影響響了了生生產(chǎn)效效率率，，提提高高了了產(chǎn)產(chǎn)品品成成本本。。●措施施：：(1)合合理理，，經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)地地降降低低工工序序能能力力。。如如改改用用低低精精度度的的設(shè)設(shè)備備、、工藝藝、、技技術(shù)術(shù)和和原原材材料料；；放放寬寬檢檢驗(yàn)驗(yàn)或或放放寬寬管管理理(2)在在保保證證產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量和和提提高高經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)效效益益的的前前提提下下更更改改設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，加嚴(yán)嚴(yán)規(guī)規(guī)格格要要求求；；(3)合合并并或或減減少少工工序序也也是是常常用用的的方方法法之之一一。。1621.67≥≥Cp＞1.33一一級(jí)級(jí)加加工工●當(dāng)時(shí)時(shí)，，10S≥T＞8S，不不合合格格品品率率0.00006%≤≤p＜0.006%。。（（見圖圖）●對(duì)精精密密加加工工而而言言，，工工序序能能力力適適宜宜；；對(duì)對(duì)一一般般加加工工來說說工工序序能能力力仍仍比比較較充充裕裕，，有有一一定定貯貯備備。。●措施施：：(1)允允許許小小的的外外來來波波動(dòng)動(dòng)；；(2)非非關(guān)關(guān)鍵鍵工工序序可可放放寬寬檢檢驗(yàn)驗(yàn)；；(3)工工序序控控制制的的抽抽樣樣間間隔隔可可適適當(dāng)當(dāng)放放寬寬。。1731.33≥≥Cp＞1二二級(jí)級(jí)加加工工●當(dāng)時(shí)時(shí)，，8S≥T＞6S，不不合合格格品品率率0.006%≤≤p＜0.27%。。（（見圖圖）●對(duì)一一般般加加工工而而言言，，工工序序能能力力適適宜宜。?！翊胧┦海?1)對(duì)對(duì)工工序序進(jìn)進(jìn)行行嚴(yán)嚴(yán)格格控控制制，，使使生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程處處于于良良好好的的穩(wěn)穩(wěn)定定、、正常常狀狀態(tài)態(tài)，，并并保保證證不不降降低低工工序序的的質(zhì)質(zhì)量量水水平平，，(2)一一旦旦發(fā)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)工工序序有有異異常常狀狀態(tài)態(tài)出出現(xiàn)現(xiàn)，，立立即即采采取取相相應(yīng)應(yīng)措措施施，，調(diào)整整工工藝藝過過程程，，使使之之回回到到穩(wěn)穩(wěn)定定、、正正常常狀狀態(tài)態(tài)。。(3)檢檢查查不不能能放放寬寬。。1841≥≥Cp＞0.67三三級(jí)級(jí)加加工工●當(dāng)時(shí)時(shí)，，6S≥T＞4S，不不合合格格品品率率0.27%≤≤p＜4.55%。?！窆ば蛐蚰苣芰αΣ徊蛔阕?，，不不合合格格品品率率較較高高。。（（見圖圖）●措施施：：(1)要要通通過過提提高高設(shè)設(shè)備備精精度度、、改改進(jìn)進(jìn)工工藝藝方方法法、、提提高高操操作作技技術(shù)術(shù)水平平、、改改善善原原材材料料質(zhì)質(zhì)量量等等措措施施提提高高工工序序能能力力。。(2)要要加加強(qiáng)強(qiáng)檢檢驗(yàn)驗(yàn)，，必必要要時(shí)時(shí)實(shí)實(shí)行行全全檢檢。。195Cp≤0.67四四級(jí)級(jí)加加工工●當(dāng)時(shí)時(shí)，，T≤4S，不不合合格格品品率率p≥4.55%。。（（見圖圖）●工序序能能力力嚴(yán)嚴(yán)重重不不足足，，產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量水水平平很很低低，，不不合合格格品品率率高高。。●措施施:(1)必必須須立立即即分分析析原原因因，，采采取取措措施施，，提提高高工工序序能能力力；；(2)為為了了保保證證產(chǎn)產(chǎn)品品的的出出廠廠質(zhì)質(zhì)量量，，應(yīng)應(yīng)通通過過全全數(shù)數(shù)檢檢查查；；(3)若若更更改改設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、放放寬寬規(guī)規(guī)格格要要求求不不致致影影響響產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量或或從從經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性考考慮慮更更為為合合理理時(shí)時(shí)，，也也可可以以用用更更改改設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的方方法法予以以解解決決，，但但要要慎慎重重處處理理。。20加工工分分類類f(x)1級(jí)級(jí)1級(jí)級(jí)2級(jí)級(jí)2級(jí)級(jí)3級(jí)級(jí)3級(jí)級(jí)4級(jí)級(jí)4級(jí)級(jí)特級(jí)級(jí)特級(jí)級(jí)μTmT3=4σT0=10σT1=8σT2=6σ21§12.4工工序序能能力力調(diào)調(diào)查查工序序能能力力是是保保證證和和提提高高產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量的的重重要要因因素素，，了了解解和和掌掌握握工工序序能能力力是是控控制制產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量的的必必要要手手段段。。了了解解和和掌掌握握工工序序能能力力的的活活動(dòng)動(dòng)稱稱為為工工序序能能力力調(diào)調(diào)查查。。一工序序能能力力調(diào)調(diào)查查程程序序二工序序能能力力調(diào)調(diào)查查的的應(yīng)應(yīng)用用22工序序能能力力調(diào)調(diào)查查程程序序明確確調(diào)調(diào)查查目目的的簡(jiǎn)化化檢檢查查方方法法，，確確認(rèn)認(rèn)工工序序能能力力適適宜宜時(shí)時(shí)，，進(jìn)進(jìn)行行工工序序控控制制工序序能能力力充充分分計(jì)算算并并分分析析Cp或Cpk作直直方方