過程能力與測量系統(tǒng)分析

過程能力與測量系統(tǒng)分析第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日目錄一.過程能力分析二.測量系統(tǒng)分析第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日一.過程能力分析第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日一、基本概念就是對過程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的各類因素（５Ｍ１Ｅ：人．機．料．法．環(huán)．測）進(jìn)行分析，找出主導(dǎo)因素，調(diào)查這些因素與產(chǎn)品質(zhì)量特性之間的關(guān)系，然后建立過程因素管理標(biāo)準(zhǔn)（或質(zhì)量控制計劃），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（或質(zhì)量控制計劃展開過程質(zhì)量控制活動；1.過程能力分析:2.過程能力：是指構(gòu)成過程的六大要素（５Ｍ１Ｅ：人．機．料．法．環(huán)．測）處于穩(wěn)定狀態(tài)時，產(chǎn)品質(zhì)量波動程度的數(shù)量表示，它反映了過程的實際能力，通常用產(chǎn)品特性波動標(biāo)準(zhǔn)差σ來度量；3.過程能力指數(shù)：過程質(zhì)量要求與過程能力的比值，常用Ｃp表示：Ｃp＝Ｔ／６σ過程能力只表示過程的實際加工能力，而與產(chǎn)品的技術(shù)要求無關(guān)，為了衡量過程能力滿足過程技術(shù)要求程度，因此引入了過程能力指數(shù)的概念；第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日一、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第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日過程能力有關(guān)的幾個統(tǒng)計量1.sigma(σ)-短期制程:長期制程:2.Cp(CpuCpl):--Pp3.Cpk:--Ppk第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、過程能力指數(shù)的計算一計量值

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第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日計量值P1P2LslUslμf（x）σT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μ與分布中心重合●計算公式：1.雙側(cè)規(guī)格界限第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日①不合格品率估計：

注：查標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)函數(shù)分布表可得

Cp與不良率P之間的關(guān)系第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日根據(jù)某工序加工零件的測試數(shù)據(jù)計算得出，=6.5,σ=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。例1解：第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日xf（x）有偏時過程能力指數(shù)與不合格品率e12eLslUslP1P2μT(2)有偏——規(guī)格中心μ與分布中心不重合第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日(2)有偏——規(guī)格中心μ與分布中心不重合●計算公式：絕對偏移量：

偏移系數(shù)：過程能力指數(shù)：或：第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日例2:測試一批零件外徑尺寸的平均值=19.0101s=0.0143，規(guī)格要求為，試計算過程能力指數(shù)并估計不合格品率解：由題意：計算cpk

由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估計約為2.09%～2.46%

第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日μUslσx●計算公式：1.僅有規(guī)格上限（Tu）說明：當(dāng)只有單側(cè)規(guī)格時，此時的單側(cè)過程能力指即為CPK第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日例:某零件質(zhì)量要求加工后不得大于71g，測試部分?jǐn)?shù)據(jù)后得＝70.2g，S＝0.24g，試計算過程能力指數(shù)CPK

解：第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日(2)僅有規(guī)格下限（Tl）●計算公式：

μf（x）TLσxμ-TL說明：當(dāng)只有單側(cè)規(guī)格時，此時的單側(cè)過程能力指即為CPK第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日例3要求零件淬火后的硬度≥HRC71，實測數(shù)據(jù)后計算得＝HRC73；S＝1，試計算過程能力指數(shù)Cpk

解：第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日三、計數(shù)值1.從DPMO到Sigma(σ)水平DPMO是基于下面的參數(shù)計算到:(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:計算出過程DPMO=320PPM查正態(tài)分布表可得Z=3.59及為3.59Sigma(σ)水平6第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日四、制程不良率PPM推算1.由計量型數(shù)據(jù)的正態(tài)分布性質(zhì),我們可以在Cpk的基礎(chǔ)上通過查表標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布表右邊機率查出不良率%:XUSLxLSL正態(tài)分布(μ,σ)Z2=3Cpu—查標(biāo)準(zhǔn)正太分布右邊機率表及為單邊不良率P1%Z1=3Cpl—查標(biāo)準(zhǔn)正太分布右邊機率表及為單邊不良率P2%■不良率(總)=P1%+P2%第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日例：某一產(chǎn)品所計算得：Cpu=0.82Cpl=1.21,試估計制程不良率？不良率(總)=P1%+P2%Z1=3*Cpl

=3*1.21=3.63(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0.6947%)總計不良率=0.0142%+0.6947%=0.7089%=7089PPM查《標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布常數(shù)表》第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日2.產(chǎn)品特性的上下規(guī)格(USL,LSL),在已知產(chǎn)品平均值及標(biāo)準(zhǔn)差時,可直接用EXCEL的計算功能算出不良率:P%=(1-NORMDIST(USL,均值,標(biāo)準(zhǔn)差,1)+NORMDIST(LSL,均值,標(biāo)準(zhǔn)差,1))*100%PPM=(1-NORMDIST(USL,均值,標(biāo)準(zhǔn)差,1)+NORMDIST(LSL,均值,標(biāo)準(zhǔn)差,1))*1000000%第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日例:通過SPC計量型控制圖已知某一產(chǎn)品的USL=1.5mm,LSL=1.0,X=1.31,σ=0.07,試估計制程不良率？P%=(1-NORMDIST(1.5,1.31,0.07,1)+NORMDIST(1.0,1.31,0.07,1))*100%=(1-0.996679+0.00005)*100%=0.3326%=3326PPM第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日五、長期過程能力指數(shù)一、長期過程能力(ProcessPerformance)1.前面的短期制程能力研究主要是用于:

驗證過程生產(chǎn)的產(chǎn)品是否符合客戶要求;

驗證一個新過程或經(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)差的計算方式不同;Pp=（USL-LSL）/6δLTPpk=min(USL-u,u-LSL)/3δLTPpu=(USL-u)/3δLTPpl=(u-LSL)/3δLT

第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日六、目標(biāo)能力指數(shù)CpmCpm是反映過程輸出μ與目標(biāo)值m之間的偏差，主要用于反映過程的期望損失：第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日七、過程能力的評價與處理過程能力指數(shù)Cp客觀地、定量地反映了過程能力對規(guī)格要求的適應(yīng)程度，因此它是工序能力評價的基礎(chǔ)。根據(jù)過程能力指數(shù)的大小一般可將加工分為五類：特級加工:Cp＞1.67一級加工:1.67≥Cp＞1.33二級加工:1.33≥Cp＞1三級加工:1≥Cp＞0.67四級加工:Cp≤0.67第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日工藝方面（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；測量方面(measure)：如測量儀器的精度、穩(wěn)定性、測量者的讀數(shù)習(xí)慣、測量方法等等都會對結(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)場的溫度、濕度、噪音干擾、振動、照明、室內(nèi)凈化、現(xiàn)場污染程度等等。影響過程能力的因素第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日KCPK不好,CP好K不好,CP不好K好,CP好K好,CP不好第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日提高過程能力指數(shù)的途徑調(diào)整加工過程的分布中心，減少偏移量K，即:提高過程能力Cp,即減少分散程度σ;修訂標(biāo)準(zhǔn),增大范圍,即T;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,為提高良品率降低質(zhì)量成本時才加以考慮第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日二.測量系統(tǒng)分析第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日測量系統(tǒng)分析的目的測量系統(tǒng)分析的目的是確定所使用的數(shù)據(jù)是否可靠測量系統(tǒng)分析還可以：評估新的測量儀器將兩種不同的測量方法進(jìn)行比較對可能存在問題的測量方法進(jìn)行評估確定并解決測量系統(tǒng)誤差問題第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日過程變差剖析長期過程變差短期抽樣產(chǎn)生的變差實際過程變差穩(wěn)定性線性重復(fù)性準(zhǔn)確度量具變差操作員造成的變差測量誤差過程變差觀測值“重復(fù)性”和“再現(xiàn)性”是測量誤差的主要來源再現(xiàn)性過程變差第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日重復(fù)性和再現(xiàn)性精確性—描述了測量系統(tǒng)的偏差可重復(fù)性—偏差由量具本身造成；（測量系統(tǒng)內(nèi)部變差）可再現(xiàn)性—偏差由測量者的技巧造成；（測量系統(tǒng)之間或條件之間的變差）

測量系統(tǒng)誤差=重復(fù)性+再現(xiàn)性第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日

重復(fù)性指同一人使用同一測量工具對同一對象（產(chǎn)品）的同一特性進(jìn)行多次測量中產(chǎn)生的變差，用于估計短期的變差MasterValue精確度：重復(fù)性第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日重復(fù)性第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日重復(fù)性第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日重復(fù)性第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日造成重復(fù)性的可能原因零件內(nèi)部（抽樣樣本）：形狀、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、磨損方法內(nèi)部：作業(yè)準(zhǔn)備、技巧、歸零、固定、夾持、點密度的變差評價人內(nèi)部：技巧、位置、缺乏經(jīng)驗、操作技能或培訓(xùn)、意識、疲勞第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日造成重復(fù)性的可能原因（續(xù)）環(huán)境內(nèi)部：對溫度、濕度、振動、清潔的小幅度波動錯誤的假設(shè)—穩(wěn)定，適當(dāng)?shù)牟僮魅狈Ψ€(wěn)健的儀器設(shè)計或方法，一致性不好量具誤用失真（量具或零件）、缺乏堅固性應(yīng)用—零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日準(zhǔn)確度：再現(xiàn)性InspectorAMasterValueInspectorBInspectorCInspectorAInspectorBInspectorC再現(xiàn)性指不同的人在對同種特性進(jìn)行測量時產(chǎn)生的變差第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日例：李梅與王丹各對10個模塊，重復(fù)測量3次進(jìn)行人員測量再現(xiàn)性分析，數(shù)據(jù)如下：第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因零件之間（抽樣樣本）：使用相同的儀器、操作者和方法測量A、B、C零件類型時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儀器測量的平均值差異。注意：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：在測量過程中，不同的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)的平均影響。第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日方法之間：由于改變測量點密度、手動或自動系統(tǒng)、歸零、固定或夾緊方法等所造成的平均值差異。評價人（操作者）之間：評價人A、B、C之間由于培訓(xùn)、技巧、技能和經(jīng)驗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測量儀器時使用這種研究方法。第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日造成再現(xiàn)性誤差的潛在原因（續(xù)）環(huán)境之間：在經(jīng)過1、2、3等時段所進(jìn)行的測量，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化測量系統(tǒng)對產(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)計或方法。操作者培訓(xùn)的有效性。應(yīng)用—零件數(shù)量、位置、觀測誤差（易讀性、視差）第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日測量系統(tǒng)分析的準(zhǔn)備工作確定要測量的對象確定評價人的人數(shù)，抽樣零件的數(shù)量重復(fù)測量的次數(shù)評價人的選擇樣件的選擇儀器有足夠的分辨率確定測量程度第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日測量系統(tǒng)分析的兩個階段階段一：理解測量過程，確定它是否滿足要求？第一階段是驗證測量系統(tǒng)是否滿足其設(shè)計規(guī)范要求。此外驗證是否存在任何與測量相互依賴的重要環(huán)境問題。第一階段驗證的結(jié)果可能說明操作環(huán)境不會對整個測量系統(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，測量裝置的偏倚和線性影響應(yīng)該較小。第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日測量系統(tǒng)分析的兩個階段（續(xù)）階段二：隨著時間推移，測量系統(tǒng)是否能持續(xù)滿足要求？從階段一所得到知識應(yīng)該被用于改進(jìn)第二階段的測量。例如，如果在整個測量系統(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單地進(jìn)行這兩個因素的統(tǒng)計實驗。第二階段是對變差的主要原因提供持續(xù)的監(jiān)控，從而說明測量系統(tǒng)是持續(xù)可信的，或隨著時間的推移，測量系統(tǒng)是否出現(xiàn)變壞的信號。第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日連續(xù)變理測量系統(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)計技術(shù)，可將變差分為四類：零件、評價人、零件與評價人之間的相互作用，以及量具造成的重復(fù)誤差。第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日

%R&R

Results<5% 很好￡10% 好10%–30% 可以接受，視被測量特性的重要程度和 測量成本等因素而定。>30% 測量系統(tǒng)需要改進(jìn)GageR&R判斷原則第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日如果重復(fù)性大于再現(xiàn)性，原因可能是：儀器需要維修可能需要對量具進(jìn)行重新設(shè)計，以獲得更好的嚴(yán)格度需要對量具的夾緊或固定裝置進(jìn)行改進(jìn)零件內(nèi)變差太大第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日如果再現(xiàn)性大于重復(fù)性，原因可能是：需要更好的對評價人進(jìn)行如何使用和判讀該量具儀器的培訓(xùn)量具校準(zhǔn)，刻度不清晰某種夾具幫助評價人更一致地使用量具。第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日R&R對過程變差計算的影響觀測到的過程變差實際的過程變差測量系統(tǒng)的變差第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日P/T與%R&R將測量系統(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)范比較時的好壞程度.產(chǎn)品規(guī)范的制訂有時會太緊，有時又太松。一般來說，當(dāng)測量系統(tǒng)只是用來檢驗生產(chǎn)線樣品是否合格時，P/T是很有效的。因為這時候，即使過程能力(Cpk)不足，P/T也可以給你足夠的信心來判斷產(chǎn)品的好壞測量系統(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）測量系統(tǒng)/.*=515sTolerance=USL-LSL%&RR測量系統(tǒng)總過程變差=′ss100第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日%R&R=20%%R&R=50%過程實際的變差%R&R=100%產(chǎn)品的容差LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T=20%P/T=50%P/T=100%第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日%R&R=25%%R&R=50%過程實際變差%R&R=100%產(chǎn)品容差（Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T=50%P/T=100%P/T=200%第六十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日%R&R=20%%R&R=40%%R&R=100%產(chǎn)品容差（Tolerance）LSLUSL測量系統(tǒng)變差P/T=10%P/T=20%P/T=50%過程實際變差第六十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日第六十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日破壞性試驗的測量系統(tǒng)分