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1、過程能力與測(cè)量系統(tǒng)分析過程能力與測(cè)量系統(tǒng)分析廈門廈門TTETTE總經(jīng)理室:賴炳和總經(jīng)理室:賴炳和目錄目錄一一.過程能力分析過程能力分析二二.測(cè)量系統(tǒng)分析測(cè)量系統(tǒng)分析一、基本概念一、保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)工作;二、提高過程能力的有效手段;三、找出產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)的方向;四、向客戶證明加工過程能力。進(jìn)行過程能力分析的意義過程能力有關(guān)的幾個(gè)統(tǒng)計(jì)量42STc/S,d/R1.sigma()-短期制程:長(zhǎng)期制程:2.Cp(Cpu Cpl ):- Pp3.Cpk:-Ppk2121)(11(NiiLTN,6LslUslPp,6LslUslCpLTSTLslUslT,2/Tk),k1 (*CpCpkLslUslT,2/

2、Tk),k1 (*PpPpkSTST3LslCpl,3UslCpu二、過程能力指數(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)格下限TL計(jì)量值6TCpP1P2LslUslfx)T 不合格品率估計(jì): 注:查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)分布表可得 )(NORMSDIST)(NORMSDIST2LslUslp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,=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。015.0015.05.6)909. 03(NORMSDIST2)C3(NORMSDIST2p909. 00055. 06030.

3、 06TC5 . 6pp006394. 0003197. 02)727. 2(NORMSDIST2xfx)有偏時(shí)過程能力指數(shù)與不合格品率有偏時(shí)過程能力指數(shù)與不合格品率e12eLslUslP1P2T(2)(2)有偏有偏規(guī)格中心規(guī)格中心與分布中心與分布中心 不重合不重合xeTe22Tek6T)k1 (C)k1 (Cppk6e2T6TeT26TCpk(2)(2)有偏有偏規(guī)格中心規(guī)格中心與分布中心不重合與分布中心不重合)3LSL,3USL(MinCpk04.003.0190101.19x005.192LslUsl04.19Usl97.18Lsl 07. 0T7.0816.0)145.01(C)k1(C

4、816.00143.0607.0C145.007.00101.19005.192k70.00143.060051.0207.0S6e2TC0051.00101.19005.19xeppkppk由由Cp=0.816Cp=0.816,k=0.145k=0.145查表得不良品率估計(jì)約為查表得不良品率估計(jì)約為2.09%2.09%2.46% 2.46% 3UslCpuUslUslx1.僅有規(guī)格上限僅有規(guī)格上限Tu) 11.124.032.70713USLCpu(2)(2)僅有規(guī)格下限僅有規(guī)格下限TlTl) 計(jì)算公式:計(jì)算公式: 3LslCplfx)TLx-TL例3 要求零件淬火后的硬度HRC 71,實(shí)測(cè)

5、數(shù)據(jù)后計(jì)算得 HRC 73;S1,試計(jì)算過程能力指數(shù)Cpk 解:67.01371733LslCplx三、計(jì)數(shù)值1.從從DPMO到到Sigma ()程度程度DPMO是基于下面的參數(shù)計(jì)算到:(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(jì)算出過程DPMO=320PPM查正態(tài)分布表可得Z=3.59及為3.59 Sigma ()程度6四、制程不良率PPM推算XUSLxLSL正態(tài)分布(,)Z2=3Cpu查標(biāo)準(zhǔn)正太分布右邊機(jī)率表及為單邊不良率P1%Z1=3Cpl查標(biāo)準(zhǔn)正太分布右邊機(jī)率表及為單邊不良率P2%不良率不良率(總總)=P1%+P2%不良率不良率(總總

6、)=P1%+P2%Z1=3* Cpl =3*1.21=3.63(查正態(tài)分布常數(shù)表查正態(tài)分布常數(shù)表0.0142%)Z2=3* Cpu=3*0.82 =2.46(查正態(tài)分布常數(shù)表查正態(tài)分布常數(shù)表0.6947%)總計(jì)不良率總計(jì)不良率=0.0142%+0.6947%=0.7089%=7089PPM五、長(zhǎng)期過程能力指數(shù)一、長(zhǎng)期過程能力(Process Performance ) 1.前面的短期制程能力研究主要是用于: 驗(yàn)證過程生產(chǎn)的產(chǎn)品是否符合客戶要求; 驗(yàn)證一個(gè)新過程或經(jīng)過調(diào)整的過程是否已符合生產(chǎn)要求; 2.而長(zhǎng)期過程能力研究與短期研究差異: 不要過程穩(wěn)定; 標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算方式不同; Pp=(USL-L

7、SL)/6LT Ppk=min(USL-u,u-LSL)/3LT Ppu=(USL-u)/3LT Ppl=(u-LSL)/3LT 六、目標(biāo)能力指數(shù)Cpm2m26LSLUSLCPm 七、過程能力的評(píng)價(jià)與處理工藝方面method): 如工藝流程的安排,過程之間的銜接,工藝方法、工藝裝備、工藝參數(shù)、過程加工的指導(dǎo)文件、工藝卡、操作規(guī)范、作業(yè)指導(dǎo)書等;測(cè)量方面(measure): 如測(cè)量?jī)x器的精度、穩(wěn)定性、測(cè)量者的讀數(shù)習(xí)慣、測(cè)量方法等等都會(huì)對(duì)結(jié)論的形成產(chǎn)生一定的影響;環(huán)境方面(environment):如生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、濕度、噪音干擾、振動(dòng)、照明、室內(nèi)凈化、現(xiàn)場(chǎng)污染程度等等。影響過程能力的因素K CP

8、提高過程能力指數(shù)的途徑)2/TX1(6T)k1(*CpCpkX應(yīng)以制造單位為主,技術(shù)為副,品管為輔應(yīng)以技術(shù)單位為主,制造為副,品管為輔以上均不能有效解決時(shí),為提高良品率降低質(zhì)量成本時(shí)才加以考慮測(cè)量系統(tǒng)分析的目的 測(cè)量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠 測(cè)量系統(tǒng)分析還可以: 評(píng)估新的測(cè)量?jī)x器 將兩種不同的測(cè)量方法進(jìn)行比較 對(duì)可能存在問題的測(cè)量方法進(jìn)行評(píng)估 確定并解決測(cè)量系統(tǒng)誤差問題過程變差剖析長(zhǎng)期過程變差短期抽樣產(chǎn)生的變差實(shí)際過程變差穩(wěn)定性線性重復(fù)性重復(fù)性 準(zhǔn)確度 量具變差操作員造成的變差測(cè)量誤差過程變差觀測(cè)值“重復(fù)性” 和 “再現(xiàn)性” 是測(cè)量誤差的主要來源再現(xiàn)性再現(xiàn)性過程變差重復(fù)性和再現(xiàn)

9、性重復(fù)性和再現(xiàn)性 精確性描述了測(cè)量系統(tǒng)的偏差 可重復(fù)性偏差由量具本身造成;(測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)部變差) 可再現(xiàn)性偏差由測(cè)量者的技巧造成;(測(cè)量系統(tǒng)之間或條件之間的變差) 測(cè)量系統(tǒng)誤差=重復(fù)性+再現(xiàn)性 重復(fù)性指同一重復(fù)性指同一 人使用同一測(cè)量工具對(duì)同一對(duì)象人使用同一測(cè)量工具對(duì)同一對(duì)象產(chǎn)品的同一特性進(jìn)行多次測(cè)量中產(chǎn)生的變差,產(chǎn)品的同一特性進(jìn)行多次測(cè)量中產(chǎn)生的變差,用于估計(jì)短期的變差用于估計(jì)短期的變差Master Value精確度:重復(fù)性精確度:重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性重復(fù)性造成重復(fù)性的可能原因 零件內(nèi)部抽樣樣本):外形、位置、表面光度、錐度、樣本的一致性 儀器內(nèi)部:維修、磨損、設(shè)備

10、或夾具的失效、質(zhì)量或保養(yǎng)不好 標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)部:質(zhì)量、等級(jí)、磨損 方法內(nèi)部:作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定、夾持、點(diǎn)密度的變差 評(píng)價(jià)人內(nèi)部:技巧、位置、缺乏經(jīng)驗(yàn)、操作技能或培訓(xùn)、認(rèn)識(shí)、疲勞造成重復(fù)性的可能原因續(xù)) 環(huán)境內(nèi)部:對(duì)溫度、濕度、振動(dòng)、清潔的小幅度波動(dòng) 錯(cuò)誤的假設(shè)穩(wěn)定,適當(dāng)?shù)牟僮?缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法,一致性不好 量具誤用 失真量具或零件)、缺乏堅(jiān)固性 運(yùn)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差易讀性、視差)準(zhǔn)確度:再現(xiàn)性準(zhǔn)確度:再現(xiàn)性O(shè)Inspector AMaster ValueInspector BInspector CInspector AInspector BInspector C再現(xiàn)性指不同的人

11、在對(duì)同種特性再現(xiàn)性指不同的人在對(duì)同種特性進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的變差進(jìn)行測(cè)量時(shí)產(chǎn)生的變差評(píng)價(jià)人A評(píng)價(jià)人C評(píng)價(jià)人B例:李梅與王丹各對(duì)10個(gè)模塊 ,重復(fù)測(cè)量3次進(jìn)行人員測(cè)量再現(xiàn)性分析,數(shù)據(jù)如下:造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因 零件之間抽樣樣本):使用相同的儀器、操作者和方法測(cè)量A、B、C零件類型時(shí)的平均差異 儀器之間:在相同零件、操作者和環(huán)境下使用A、B、C儀器測(cè)量的平均值差異。留意:在這種情況下,再現(xiàn)性誤差通常還混有方法和/或操作者的誤差。 標(biāo)準(zhǔn)之間:在測(cè)量過程中,不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。 方法之間:由于改變測(cè)量點(diǎn)密度、手動(dòng)或自動(dòng)系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。 評(píng)價(jià)人操作者之間:評(píng)價(jià)人A、

12、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗(yàn)所造成的平均值差異。推薦在為產(chǎn)品和過程鑒定和使用手動(dòng)測(cè)量?jī)x器時(shí)使用這種研究方法。造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因續(xù)) 環(huán)境之間:在經(jīng)過1、2、3等時(shí)段所進(jìn)行的測(cè)量,由于環(huán)境周期所造成的平均值差異。這種研究常用在使用高度自動(dòng)化測(cè)量系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品和過程的鑒定。 研究中的假設(shè)有誤 缺乏穩(wěn)健的儀器設(shè)計(jì)或方法。 操作者培訓(xùn)的有效性。 運(yùn)用零件數(shù)量、位置、觀測(cè)誤差易讀性、視差)測(cè)量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備工作 確定要測(cè)量的對(duì)象 確定評(píng)價(jià)人的人數(shù),抽樣零件的數(shù)量 重復(fù)測(cè)量的次數(shù) 評(píng)價(jià)人的選擇 樣件的選擇 儀器有足夠的分辨率 確定測(cè)量程度測(cè)量系統(tǒng)分析的兩個(gè)階段 階段一:理解測(cè)量過程,確定它是否滿

13、足要求? 第一階段是驗(yàn)證測(cè)量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計(jì)規(guī)范要求。此外驗(yàn)證是否存在任何與測(cè)量相互依賴的重要環(huán)境問題。 第一階段驗(yàn)證的結(jié)果可能說明操作環(huán)境不會(huì)對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)變差產(chǎn)生重大影響。另外,與重復(fù)性和再現(xiàn)性要素相比較,測(cè)量裝置的偏倚和線性影響應(yīng)該較小。測(cè)量系統(tǒng)分析的兩個(gè)階段續(xù)) 階段二:隨著時(shí)間推移,測(cè)量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求? 從階段一所得到知識(shí)應(yīng)該被用于改進(jìn)第二階段的測(cè)量。例如,如果在整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)變差中,重復(fù)性和再現(xiàn)性的影響很大,那么在第二階段中可能要周期性簡(jiǎn)單地進(jìn)行這兩個(gè)因素的統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)。 第二階段是對(duì)變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控,從而說明測(cè)量系統(tǒng)是持續(xù)可信的,或隨著時(shí)間的推移,測(cè)量系統(tǒng)是否出現(xiàn)

14、變壞的信號(hào)。連續(xù)變理測(cè)量系統(tǒng)分析 極差法:短期方法,快速的近似值 均值極差法:長(zhǎng)期方法,將變差分解為重復(fù)性和再現(xiàn)性、但不確定兩者的相互作用。 ANOVA分析法:標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù),可將變差分為四類:零件、評(píng)價(jià)人、零件與評(píng)價(jià)人之間的相互作用,以及量具造成的重復(fù)誤差。% R&RResults 30%測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn)測(cè)量系統(tǒng)需要改進(jìn)Gage R&R 判斷原則判斷原則如果重復(fù)性大于再現(xiàn)性,原因可能是: 儀器需要維修 可能需要對(duì)量具進(jìn)行重新設(shè)計(jì),以獲得更好的嚴(yán)格度 需要對(duì)量具的夾緊或固定裝置進(jìn)行改進(jìn) 零件內(nèi)變差太大如果再現(xiàn)性大于重復(fù)性,原因可能是: 需要更好的對(duì)評(píng)價(jià)人進(jìn)行如何使用和判讀該量具

15、儀器的培訓(xùn) 量具校準(zhǔn),刻度不清晰 某種夾具幫助評(píng)價(jià)人更一致地使用量具。R&R 對(duì)過程變差計(jì)算的影響觀測(cè)到的過程變差實(shí)際的過程變差測(cè)量系統(tǒng)的變差P/T 與 %R&R將測(cè)量系統(tǒng)的變差與產(chǎn)品容差比較是最常用的方法:P/T 可以表達(dá)與產(chǎn)品規(guī)范比較時(shí)的好壞程度. 產(chǎn)品規(guī)范的制訂有時(shí)會(huì)太緊,有時(shí)又太松。 一般來說,當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)只是用來檢驗(yàn)生產(chǎn)線樣品是否合格時(shí), P/T 是很有效的。因?yàn)檫@時(shí)候,即使過程能力(Cpk)缺乏, P/T 也可以給你足夠的信心來判斷產(chǎn)品的好壞測(cè)量系統(tǒng)變差與過程變差的比較(%R&R更適合于研究過程的能力與過程改進(jìn)。PTTolerance容差)測(cè)量系統(tǒng)/.*515

16、Tolerance = USL - LSL% &RR測(cè)量系統(tǒng)總過程變差100%R&R = 20%R&R = 50%過程實(shí)際的變差%R&R = 100%產(chǎn)品的容差LSLUSL測(cè)量系統(tǒng)變差P/T = 20%P/T = 50%P/T = 100%R&R = 25%R&R = 50%過程實(shí)際變差%R&R = 100%產(chǎn)品容差Tolerance)LSLUSL測(cè)量系統(tǒng)變差P/T = 50%P/T = 100%P/T = 200%R&R = 20%R&R = 40%R&R = 100%產(chǎn)品容差( Tolerance)LSLUSL

17、測(cè)量系統(tǒng)變差P/T = 10%P/T = 20%P/T = 50%過程實(shí)際變差破壞性試驗(yàn)的測(cè)量系統(tǒng)分析破壞性試驗(yàn)的測(cè)量系統(tǒng)分析在一些情況下,在測(cè)量取數(shù)據(jù)的同時(shí),樣件將遭在一些情況下,在測(cè)量取數(shù)據(jù)的同時(shí),樣件將遭到破壞;不能進(jìn)行多次重復(fù)性試驗(yàn),因此需要采到破壞;不能進(jìn)行多次重復(fù)性試驗(yàn),因此需要采取其它補(bǔ)救方法進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。常用的方法取其它補(bǔ)救方法進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析。常用的方法是認(rèn)為同批次內(nèi)樣件間的差異小到可以忽略不計(jì)是認(rèn)為同批次內(nèi)樣件間的差異小到可以忽略不計(jì),當(dāng)單個(gè)零件使用。,當(dāng)單個(gè)零件使用。 例例1 1:碳素網(wǎng)球拍進(jìn)行平壓的壓力測(cè)試,我們:碳素網(wǎng)球拍進(jìn)行平壓的壓力測(cè)試,我們選擇選擇1010個(gè)樣件,個(gè)樣件,2 2個(gè)操作者,每個(gè)操作者重復(fù)測(cè)個(gè)操作者,每個(gè)操作者重復(fù)測(cè)2 2次,來評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)。在這試驗(yàn)中,共進(jìn)次,來評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)的波動(dòng)。在這試驗(yàn)中,共進(jìn)行了行了4040次測(cè)量操作。那么在此情況下,我們選取次測(cè)量操作。那么在此情況下,我們選取1010個(gè)批次,從每個(gè)批次選取個(gè)批次,從每個(gè)批次選取4 4個(gè)球拍,來完成該個(gè)球拍,來完成該分析。分析。 例例2 2:一拉力機(jī)進(jìn)行粘度拉力試驗(yàn),考慮到粘:一拉力機(jī)進(jìn)行粘度拉力試驗(yàn),考慮到粘度樣本無法進(jìn)

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