工序能力

工序能力
所谓工序能力是指处于稳定状态下的实际加工能力，工序能够稳定地生产出产品的能力，也就是说在操作者、机器设备、原材料、操作方法、测量方法和环境等标准条件下，工序呈稳定状态时所具有的加工精度。

常用标准偏差δ的6倍来表示工序能力的大小。

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；
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。

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。

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。

因为工序能力是指加工过程的实际质量状态，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。

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。

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。

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。

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. 1.0<Cp≤1.33。

当工序能力指数处于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。

当工序能力指数处于0.67~1.0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。

4.Cp≤0.67。

当工序能力指数小于0.67，表明工序能力严重不足，必要时要停工整顿。

提高工序能力指数的途径在工序能力调查中，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计算公式
Cpk=（T-2ε）/ 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。

工序能力调查/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，从而为更经济地使产品符合标准规格的要求打下基础。

4.为制定产品检验方法、编制产品说明书等检验和供销工作提供情报资料；为确定质量管理点提供依据。

工序能力调查的方法和步骤
工序能力调查的基本方法是直方图。

根据所收集来的数据画出直方图后，把工序质量标准的要求。

还可以直观地分析质量分布中心μ和标准中心M 是否重合，若发生较大的偏移，就是说明工序生产中有较大的系统误差，这时应调查原因，消除由于系统误差而引起的中心偏差。

名词介绍:
Ca──Capability of Accuracy制程准确度
从生产过程中所获得的资料其实绩平均值( X )与规格中心(μ )之间偏差的程度
Cp──Capability of Precision 制程精密度
从制程中全数抽样或随机抽样(一般样本大小n须在50个以上)所计算出来的样本标准差再乘以√N/N-1 以推定实绩群体的标准差(ζ), 用3ζ与规格容许差比较或是以6ζ与规格公差比较Cpk──制程能力指数
指修正后的制程精密度
计算公式与例题讲解
实绩中心值 - 规格中心值
Ca = ──────────── (%)
规格容许差
( X - μ)
= ───── (%)
T/2
规格容许差
Cp = ──────
3 ζ
规格公差
= ─────
6 ζ
T
= ───
6 ζ
CPK = (1 - │Ca│)．Cp
【例】某产品外径要求之规格为550±10(mm),经实绩求出后X ±3ζ为551 ±9(mm),试求其Ca/ Cp/ CPK值?
( X - μ) 551 - 550
Ca = ──── = ───── (%)
T/2 20/2
= 10%
T 20
Cp = ──── = ──── = 1.11
6 ζ 9 × 2
CPK = (1 - │Ca│)．Cp
= (1 - 10%) × 1.11
= 1.00
工序能力指数工序能力指数是表示工序能力满足产品技术标准（产品规格、公差）的程度，以Cp表示，其数学表达式为：Cp=T/6♭
其中，T为公差幅度，♭为总体标准差。

工序能力指数的计算方法：
(1)双侧偏差：（Tu、Tl）a，公差中心与分布中心重合：Cp b 不重合Cpk
(2)单侧偏差：（Tu或Tl）a，只有上侧偏差:CpTu=（Tu-x）/3q
Cpk的评级标准：（可据此标准对计算出之制程能力指数做相应对策）
A++级Cpk≥2。

0 特优可考虑成本的降低
A+ 级2。

0 > Cpk ≥ 1。

67 优应当保持之
A 级 1。

67 > Cpk ≥ 1。

33 良能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级
B 级 1。

33 > Cpk ≥ 1。

0 一般状态一般，制程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为A级
C 级 1。

0 > Cpk ≥ 0。

67 差制程不良较多，必须提升其能力
D 级 0。

67 > Cpk 不可接受其能力太差，应考虑重新整改设计制程。

一般来说，我们采取的判定基准值为Cpk ≥ 1.33
什么是CP和CPK（工序能力指数）
CP(或Cpk)是英文Process Capability index缩写，汉语译作工序能力指数，也有译作工艺能力指数过程能力指数。

工序能力指数，是指工序在一定时间里，处于控制状态(稳定状态)下的实际加工能力。

它是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力。

这里所指的工序，是指操作者、机器、原材料、工艺方法和生产环境等五个基本质量因素综合作用的过程，也就是产品质量的生产过程。

产品质量就是工序中的各个质量因素所起作用的综合表现。

对于任何生产过程，产品质量总是分散地存在着。

若工序能力越高，则产品质量特性值的分散就会越小；若工序能力越低，则产品质量特性值的分散就会越大。

那么，应当用一个什么样的量，来描述生产过程所造成的总分散呢?通常，都用6ζ(即μ＋3ζ)来表示工序能力：
工序能力＝6ζ若用符号P来表示工序能力，则：P＝6ζ式中：ζ是处于稳定状态下的工序的标准偏差
工序能力是表示生产过程客观存在着分散的一个参数。

但是这个参数能否满足产品的技术要求，仅从它本身还难以看出。

因此，还需要另一个参数来反映工序能力满足产品技术要求(公差、规格等质量标准)的程度。

这个参数就叫做工序能力指数。

它是技术要求和工序能力的比值，即工序能力指数=技术要求／工序能力
当分布中心与公差中心重合时，工序能力指数记为Cp。

当分布中心与公差中心有偏离时，工序能力指数记为Cpk。

运用工序能力指数，可以帮助我们掌握生产过程的质量水平。

工序的质量水平按Cp值可划分为五个等级。

按其等级的高低，在管理上可以作出相应的判断和处置(见表1)。

该表中的分级、判断和处置对于Cpk也同样适用。

表1 工序能力指数的分级判断和处置参考表
Cp值级别判断处置
Cp>1.67 特级能力过高(1)可将公差缩小到约土46的范围
(2)允许较大的外来波动，以提高效率
(3)改用精度差些的设备，以降低成本
(4)简略检验
1.67≥Cp>1.33 一级能力充分(1)若加工件不是关键零件，允许一定程度的外来波动
(2)简化检验
(3)用控制图进行控制
1.33≥Cp>1.0 二级能力尚可(1)用控制图控制，防止外来波动
(2)对产品抽样检验，注意抽样方式和间隔
(3)Cp—1．0时，应检查设备等方面的情示器
1.0≥Cp>0.67 三级能力不足1)分析极差R过大的原因，并采取措施
(2)若不影响产品最终质量和装配工作，可考虑放大公差范围
(3)对产品全数检查，或进行分级筛选
0.67>Cp 四级能力严重不足(1)必须追查各方面原因，对工艺进行改革
(2)对产品进行全数检查。