工序能力分析

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SIX SIGMA GB 工序能力分析
第四节:工序能力调查
4.1 工序能力调查的目的 工序能力的调查首先要丛收集数据开始,并丛频数分布表、直方图以及工序能力图、控制图等作为
依据来判断工序是否处于稳定状态。如果处于稳定状态,则可由其分布的统计量 X S等来计算工序能力 指数,从而达到工序进行科学调查的目的。一般来说有以下目的: 1. 为改善生产过程各道工序的能力提供依据,从而取得较好的经济效果,保证了产品质量的不断提高。 2. 为设计工作中确定产品标准提供重要资料,使产品设计减少盲目性。 3. 为工艺规程设计和修订、工艺装配的设计和修改、设备的选用以及对环境的要求等提供可靠资料,从
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:
Tu - TL Cp =
6S
5200-4800
=
6*62
=1.075
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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

T
Tu - TL
Cp=
=


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 。
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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
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SIX SIGMA GB 工序能力分析 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
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=

=

T/2
T
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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。
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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CpK =
T/2 - ε 3б
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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: 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。如才料的成分,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
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1-1.
第一节:工序能力
工序能力概念:
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;
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;
计算公式
T - 2ε
CpK=

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: 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: 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。 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。 3. 修订标准范围: 标准范围的大小直接影响对工序能力的要求,当确信若降低标准要求或放宽公差范围不致影响产品质量时, 就可以修订不切实际的现有公差的要求。这样即可以提高工序能力指数,又可以提高劳动生产率,但必须 以切实际不影响产品质量,不影响用户使用效果为依据。
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第二节:工序能力指数
2.1 工序能力指数的概念 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”
T
T
Cp=
=
B

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。
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%
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. Cp<1.0。当工序能力小于1时,表明工序能力不足,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。
3.3 提高工序能力指数的途径
的工序能力调查中,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的
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。 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。
T

=
(1-


T
2ε K=
T
CpK =
T (1-K)

T =Cp

∴ CpK=Cp(1-K)
当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
3.2 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,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。
2. 0≤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。
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
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:
分布中心左侧的工序能力指数为:
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。
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。
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) 产品质量是否稳定
2) 产品质量精度是否足够
3) 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。
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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
εቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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:
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