工程能力分析

Tu - TL Cp =
6S
5200-4800
=
6*62
=1.075
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变6化=发展
SIX SIGMA 工序能力分析
2.分布中心和标准中心不重合时，当质量特性分布中心u和标准中心M不重合时，如下图所示， 虽然分布标准差б未变，Cp也没变，但却出现了工序能力不足的现象。
T/2 TL
T/2 TU
2. 1≤Cp≤1.33。当工序能力处于1.0～1.33之间时，表明工序能力满足要求，但不充分。当Cp值很接近1 时，则有产生超差的危险，应采取措施加强对工序的控制。
3. 0.67≤Cp＜1.0。当工序能力小于1时，表明工序能力不足，技术管理能力已很差，不能满足标准的需要， 应采取改进措施，改变工艺条件，修订标准或严格进行全数检查等。
的计算公式
T - 2ε
CpK=
6б
中看 出， 式中有三个影响工序能力指数的变量，即质量标准T，偏移量ε和工序质量特性分布的标准差б。那 么要提高工序能力指数就有三个途径：即减小偏移量，降低标准差和扩大精度范围。
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1. 调整工序加工的分布中心和技术标准中心偏移的绝对值即：
第二节：工序能力指数
2.1 工序能力指数的概念 过程能力指数(Process Capability Index),简称PCI或Cp，以往也成为工序能力指数。 质量标准是指工序加工产品必须达到的质量要求，通常用标准、公差（容差）、允许范围来衡量、 一般用符号“T”表示。 质量标准（T）与工序能力（B）之比值，称为工序能力指数记为“Cp”
1-1.
第一节：工序能力
工序能力概念：
工序能力又叫过程能力是指过程加工方面的能力，它是衡量过程加工内在一致性的，而生产能力则是指加工 数量方面的能力，过程能力决定于质量因素而与公差无关。
所谓工序能力是指处于稳定状态下的实际加工能力。所谓处于稳定生产状态下的工序应该具备以下
几个方面的条件：
1）.原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；
分布中心左侧的工序能力指数为：
Cp上=
T/2 - ε 3б
Cp下=
T/2 + ε 3б
我们知道，左侧工序能力的增加补偿不了右侧工序能力的损失，所以在有偏移值时，只能以两者中 的较小值来计算工序能力指数，这个工序能力指数称为修正后的工序能力指数，记作CPK：
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变8化=发展
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CpK =
T/2 - ε 3б
T
2ε
=
（1-
）
6б
T
2ε K=
T
CpK =
T （1-K）
6б
T =Cp
6б
∴ CpK=Cp（1-K）
当μ=M（即分布中心与规范中心重合无偏移)时,K=0，Cpk=Cp，即偏易量为0，修正工序能力指数就是一般 工序的工序能力指数。
当μ=Tu或μ=TL时，K=1，Cpk=0，
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变3化=发展
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1-2 影响工序能力的因素 在加工过程中影响工序能力的因素，主要有以下几个方面(5M1E)： 1) 设备方面。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，动力的供应稳定程度等。 2) 工艺方面。如工艺流程的安排，工序之间的衔接，工艺方法，工艺装配，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。 3) 材料方面。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。 4) 操作者方面。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。 5）环境方面。如生产线厂的温度、湿度、噪音干扰、振动、照明室内净化、现场污染程度等
变7化=发展
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1） 从公式①和②可知：
当μ恰好位于标准中心时，|м-μ|=0，则K=0，这就是分布中心与标准中心重合的理想状态。
2） 当μ恰好位于标准上限或下限时，即μ= Tu或μ= TL时，则K=1。
当μ恰好位于标准界限之外时，ε＞T/2，则K＞1。所以K值越小越好，K=0是理想状态。从上图可以看 出，因为分布中心μ和标准中心M不重合，所以实际有效的标准范围就不能完全利用。若偏移量为ε， 则分布中心右侧的工序能力指数为：
5）加强现场质量控制，设置关键、重点工序的管理点，开展QC小组活动，使工序处于控制状态。
1.3 进行工序能力分析的意义
首先，工序能力的测定和分析是保证产品质量的基础工作。因为只有掌握了工序能力，才能控制 制造过程的符合性质量。如果工序能力不能满足产品设计的要求，那么质量控制就无从谈起，所以说 工序能力调查、测试分析是现场质量管理的基础工作，是保证产品质量的基础。
第二，工序能力的测试分析是提高工序能力的有效手段。因为工序能力是有各种因素造成的，所 以通过工序能力的测试分析，可以找到影响 工序能力的 主导性因素。从而通过改进工艺，改进设备， 提高操作水平，改善环境条件，制定有效的工艺方法和操作规程，严格工艺纪律等来提高工序能力。
10б≥T＞8б 8б≥T＞6б 6б≥T＞4б
T≤4б
不合格品率P P＜0.00006% 0.00006%≤P≤0.006% 0.006%≤P≤0.27% 0.27%≤P≤4.45%
P≥4.45%
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工序能力分析 过于充分 充分 尚可 不足 严重不足
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3.2 提高工序能力的对策
1. Cp≥1.33 。当Cp＞1.33时表明工序能力充分，技术管理能力已很好，这时就需要控制工序的稳定性， 以保持工序能力不发生显著变化。如果认为工序能力过大时，应对标准要求和工艺条件加以分析，一方面 可以降低要求，以避免设备精度的浪费，另一方面也可以考虑修订标准，提高产品质量水平。
4、Cp ＜0.67 工序能力＜0.67时，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 顿。
3.3 提高工序能力指数的途径
工序能力的调查中，工序能力分布中心与标准中心完全重合的情况是少的，大多数情况下都存在一定
量的偏差，所以工序能力分析时，计算的工序能力指数一般都是修正工序能力指数。从修正工序能力指数
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工序能力分析
◆课程要求： ■了解工序能力和工序能力指数的涵义 ■掌握工序能力指数在各种情况下的计算方法 ■掌握工序不合格品率计算方法 ■掌握工序能力指数的判断和提高工序能力指数的途径 ■学会用Minitab软件计算过程能力指数
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规定的公差
T
T
Cp=
=
=
过程变异度
B
6б
式中，公差T=Tu-TL，Tu为公差上限，TL为公差下限，б为质量特性值总体的标准差。
工序能力指数Cp值，是衡量工序能力大小的数值。对于技术要求满足程度的指标，工序能力指数越 大，说明工序能力越能满足技术要求，甚至有一定的能力储备。但是不能认为工序能力指数越大， 加工精度越高或者说技术要求越底。
2.如果标准界限范围是±4б（即8б）时，K=0，则工序能力指数Cp=1.33。这时工序能力不仅 能满足设计质量要求，而且有一定的富裕能力，这种能力状态是理想的状态。
3.如果标准界限范围是±5б（即10б）时，K=0，则工序能力指数Cp=1.67。这时工序能力有 更多的富裕，也即是说工序能力非常充分。
第三，工序能力的测试分析为质量改进找出方向。因为工序能力加工的实际质量状态，它是产品 质量保证的客观依据，通过工序能力的测试，为设计人员和工艺提供关键的工序能力数据，可以为产 品设计签定合同的参考。同时通过工序能力的主要问题，为提高加工能力改进产品质量找到改进方向。
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ε
M
U
令ε=|м-μ|，这里ε为分布中心对标准中心M的绝对偏移量。把ε对T/2的比值称为相对偏 移量或偏移系数，记作K则：
ε
│м-μ│
K=
=
T/2
T/2
（1）
Tu + TL M=
2
T= Tu - TL
│1/2（Tu + TL）-μ│ K=
1/2（Tu - TL）
（2）
ε （ K=
2ε
=
）
Hale Waihona Puke BaiduT/2
T
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产品质量是否稳定
2)
产品质量精度是否足够
因此，当确认工序能力可以满足精度要求的条件下，工序能力是以该工序产品质量特性值的变异或 波动来表示。产品质量的变异可以用频数分布表、直方图、分布的定量值以及分布曲线来表示。在 稳定生产状态下，影响工序能力的偶然因素的综合结果近似的服从正态分布。为了便于工序能力的 量 化 ， 可 以 用 3б 原 理 来 确 定 其 分 布 范 围 ： 当 分 布 范 围 取 ц±3б 时 ， 产 品 质 量 合 格 的 概 率 可 达 99.73%接近于1。因此以±3б，即6б为标准来衡量工序的能力是具有足够的精确度和良好的经济特 性的。所以在实际计算中就用6б的波动范围来定量描述工序能力。记工序能力为B，则B=6б。
1）修订工序改进工艺方法；修订操作规程优化工艺参数；补充增添中间工序，推广应用新工艺、新技术。
2）改造更新与产品质量标准要求相适应的设备，对设备进行周期点检，按计划进行维护，从而保证设备 的精度。
3）提高工具、工艺装配的精度，对大型的工艺装配进行周期点检，加强维护保养，以保护工装的精度。
4）按产品人员培训，提高操作者的技术水平和质量意识。
2）.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；
3）.工序完成后，产品检测按标准进行。
总之，工序实施以及前后过程均应标准化。在非稳定生产状态下的工序所测的工序能力是没意义的。
工序能力的测定一般是在成批生产状态下进行的。工序满足产品质量要求的能力主要表现在以下两
个方面： 1)
目录
第一节. 工序能力 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 3 第二节. 工序能力指数 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 5
第三节. 工序能力分析 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 10
第四节. 工序能力调查 ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 13
第五节. ┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 14
附加教材
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ε=|м-μ|。当工序存在偏移量时，会严重影响工序能力指数。假设在两个中心重合时工序能力指数是充 足的，但由于存在偏移量，使工序能力指数下降，造成工序能力严重不足。
2. 提高工序能力减少分散程度：
由公式B=6б可知，工序能力B=6б，是由人、机、物、方法、和环境五个因素所决定的，这是工序固有的 分布宽度，当技术标准固定，工序能力对工序能力指数的影响是十分显著的，由此看出，减少标准差б， 就可以减少分散程度，从而提高工序能力，以满足技术标准的要求程度，一般来说可以通过以下措施减小 分散程度：
K≥1时，Cpk=0，这时Cp实际上也是为0。
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第三节：工序能力分析
3.1 工序能力的判定
当工序能力指数求出后，就可以对工序能力是否充分作出分析和判定。即判断Cp值在多少，才 能满足设计要求。
1.根据工序能力的计算公式，如果质量特性分布中心与标准中心重合，这时K=0，则标准界限 范围是±3б（即6б）时，这时工序能力指数Cp=1，可能出现的不良率为0.27%，工序能力基本满足设 计质量要求。
4.当工序能力指数Cp＜1时 ，我们就认为工序能力不足应采去措施提高工序能力。
根据以上分析，对工序能力指数Cp值（或CpK）的判断标准
级别
特级 一级 二级 三级 四级
工序能力指数 Cp或CpK
Cp＞1.67
1.67≥Cp＞1.33
1.33≥Cp＞1 1≥Cp＞0.67
Cp≤0.67
对应关系T与б T＞10б
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2.2 工序能力指数的计算 1.计量值为双公差而且分布中心和标准中心重合的情况（如图）“Cp”值的计算：
T
TL
TU
6б
T
Tu - TL
Cp=
=
6б
6б
U（M）
T
Tu - TL
Cp=
=
6S
6S
б可以用样本的实测值计算出样本标准偏差“S”来估计。这时， 式中的“Tu”为质量标准上限，“TL” 为质量标准下限。即T= Tu- TL 。 例：某零件的强度的屈服界设计要求为4800-5200Kg/cm2，从100个 样品中测的样本标准偏差 （S）为62 Kg/cm2，求工序能力指数？ 解；当工序过程处于稳定状态，而样本的大小N=100也足够大，可以用S估计б：