質(zhì)量管理04-工序(過程)能力分析

第四章工序(過程)能力分析6/12/20241主要內(nèi)容

基本概念

工序能力指數(shù)的計(jì)算工序能力的評價(jià)與處置工序能力調(diào)查

6/12/20242工序能力分析的意義在產(chǎn)品制造過程中，工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)。所謂工序能力分析，就是考慮工序的設(shè)備、工藝、人的操作、材料、測量工具與方法以及環(huán)境對工序質(zhì)量指標(biāo)要求的適合程度。工序能力分析是質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要的技術(shù)基礎(chǔ)工作。它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。6/12/20243什么是工序能力所謂工序能力，是指處于穩(wěn)定、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，工序的實(shí)際加工能力。

工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，是指工序的分布狀態(tài)不隨時(shí)間的變化而變化，或稱工序處于受控狀態(tài)；工序處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，是指設(shè)備、材料、工藝、環(huán)境、測量均處于標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)條件，人員的操作也是正確的。工序的實(shí)際加工能力是指工序質(zhì)量特性的分散(或波動)有多大。以3σ原則這樣的分散范圍表示工序能力既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，又能具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

工序能力:B=6σ或B≈6S6/12/20244誰影響工序能力人——與工序直接有關(guān)的操作人員、輔助人員的質(zhì)量意識和操作技術(shù)水平；設(shè)備——包括設(shè)備的精度、工裝的精度及其合理性、刀具參數(shù)的合理性等；材料——包括原材料、半成品、外協(xié)件的質(zhì)量及其適用性；工藝——包括工藝方法及規(guī)范、操作規(guī)程的合理性；測具——測量方法及測量精度的適應(yīng)性；環(huán)境——生產(chǎn)環(huán)境及勞動條件的適應(yīng)性。6/12/20245什么是工序能力指數(shù)工序能力指數(shù)是衡量工序能力對產(chǎn)品規(guī)格要求滿足程度的數(shù)量值，記為Cp。通常以規(guī)格范圍T與工序能力B的比值來表示。即：

其中T=規(guī)格上限TU-規(guī)格下限TL

6/12/20246工序能力與工序能力指數(shù)的區(qū)別工序能力是工序的實(shí)際加工能力，而工序能力指數(shù)是指工序能力對規(guī)格要求的滿足程度。工序能力的強(qiáng)弱并不等同于滿足規(guī)格要求的能力的高低。工序能力指數(shù)的高低（在分布中心與規(guī)格中心Tm重合時(shí)）對應(yīng)合格品率的高低，即：工序能力的貯備越充足，質(zhì)量保證能力越強(qiáng)，不合格品率越低。但這并不意味著加工精度和技術(shù)水平越高。6/12/20247工序能力指數(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)格上限TL二計(jì)數(shù)值1計(jì)件值2計(jì)點(diǎn)值6/12/202481計(jì)量值－雙側(cè)規(guī)格界限雙側(cè)規(guī)格界限: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Tm與分布中心重合

P1P2TLTUTmf（x）σμT6/12/202491計(jì)量值－雙側(cè)規(guī)格界限工序不合格品率p的估計(jì)：

6/12/2024101計(jì)量值－雙側(cè)規(guī)格界限例1根據(jù)某工序加工零件的測試數(shù)據(jù)計(jì)算得出，=6.5,S=0.0055，規(guī)格要求為。試求該工序的工序能力指數(shù)及不良品率。解：∵∴

6/12/2024112計(jì)量值—雙側(cè)規(guī)格界限

(2)有偏——規(guī)格中心Tm與分布中心不重合絕對偏移量：偏移系數(shù)：

工序能力指數(shù)：

或：當(dāng)k≥１，即e≥T/2時(shí)，規(guī)定Cpk=0(圖中，曲線2)不合格品率估計(jì)：f（x）e12eμTLTUP1P2TmxT6/12/2024122計(jì)量值—雙側(cè)規(guī)格界限例2測試一批零件外徑尺寸的平均值=19.0101，S=0.0143，規(guī)格要求為，試計(jì)算工序能力指數(shù)并估計(jì)不合格品率。解：由題意：或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估計(jì)約為2.1%～2.3%

6/12/202413單位：%用Cp和k值估計(jì)不合格品率6/12/2024142計(jì)量值—單側(cè)規(guī)格界限(1)僅給出規(guī)格上限TU

計(jì)算公式：

當(dāng)TU≤時(shí)，p≥50%，則規(guī)定Cp＝0。不合格品率估計(jì)：f（x）μTUσx6/12/2024152計(jì)量值—單側(cè)規(guī)格界限例3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(jì)算工序能力指數(shù)Cp及不合格品率p。解：

6/12/2024162計(jì)量值—單側(cè)規(guī)格界限(2)僅給出規(guī)格下限TL計(jì)算公式：

當(dāng)TL≥時(shí)，p≤50%，則規(guī)定Cp＝0。

不合格率估計(jì)：

μf（x）TLσxμ-TL6/12/2024172計(jì)量值—單側(cè)規(guī)格界限例4要求零件淬火后的硬度≥HRC71，實(shí)測數(shù)據(jù)后計(jì)算得＝HRC73；S＝1，試計(jì)算工序能力指數(shù)Cp及不良品率p。

解：6/12/2024183計(jì)數(shù)值—計(jì)件值計(jì)算公式以不合格品率上限pU作為規(guī)格要求：(1)取k個(gè)樣本，每個(gè)樣本的樣本容量分別為n1，n2，…，nk，每個(gè)樣本中的不合格品數(shù)為d1，d2，…，dk。(2)計(jì)算平均不合格品率及平均樣本量(3)計(jì)算工序能力指數(shù)Cp6/12/2024193計(jì)數(shù)值—計(jì)件值例5某產(chǎn)品規(guī)格要求pU＝0.1，現(xiàn)取5個(gè)樣本，n1＝n2＝…＝n5＝100,各樣本中不合格品數(shù)為：d1＝7，d2＝5，d3＝6，d4＝2，d5＝4，求工序能力指數(shù)Cp。解：6/12/2024204計(jì)數(shù)值—計(jì)點(diǎn)值

規(guī)格要求是單位產(chǎn)品平均缺陷(或疵點(diǎn)數(shù))上限或不合格品率很小時(shí)的樣本中不合格品數(shù)上限CU(1)取k個(gè)樣本，每個(gè)樣本的樣本容量分別為n1,n2，…，nk，每個(gè)樣本的疵點(diǎn)數(shù)(或不合格品數(shù))為C1，C2，…，Ck。(2)計(jì)算平均疵點(diǎn)數(shù)(或平均不合格品數(shù))(3)計(jì)算工序能力指數(shù)Cp

6/12/2024214計(jì)數(shù)值—計(jì)點(diǎn)值

例6：設(shè)某產(chǎn)品規(guī)格要求單位產(chǎn)品平均缺陷上限CU＝2，取容量為10的樣本5個(gè)，各樣本中產(chǎn)品的缺陷數(shù)分別為C1＝7；C2＝5；C3＝6；C4＝2；C5＝4，求工序能力指數(shù)Cp。

解：6/12/202422工序能力的評價(jià)與處置

工序能力指數(shù)Cp客觀地、定量地反映了工序能力對規(guī)格要求的適應(yīng)程度，因此它是工序能力評價(jià)的基礎(chǔ)。根據(jù)工序能力指數(shù)的大小一般可將加工分為五類：1Cp＞1.67特級加工21.67≥Cp＞1.33一級加工31.33≥Cp＞1二級加工41≥Cp＞0.67三級加工5Cp≤0.67四級加工

6/12/202423加工分類f(x)1級1級2級2級3級3級4級4級特級特級μTmT3=4σT0=10σT1=8σT2=6σ6/12/2024241Cp＞1.67特級加工當(dāng)質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，且分布中心與規(guī)格中心Tm重合時(shí)，T＞10S，不合格品率p＜0.00006%。（見圖）工序能力過分充裕，有很大的貯備。這意味著粗活細(xì)作或用一般工藝方法可以加工的產(chǎn)品，采用了特別精密的工藝、設(shè)備或高級操作工人進(jìn)行加工。這勢必影響了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品成本。措施：(1)合理，經(jīng)濟(jì)地降低工序能力。如改用低精度的設(shè)備、工藝、技術(shù)和原材料；放寬檢驗(yàn)或放寬管理(2)在保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益的前提下更改設(shè)計(jì)，加嚴(yán)規(guī)格要求；(3)合并或減少工序也是常用的方法之一。6/12/20242521.67≥Cp＞1.33一級加工當(dāng)時(shí)，10S≥T＞8S，不合格品率0.00006%≤p＜0.006%。（見圖）對精密加工而言，工序能力適宜；對一般加工來說工序能力仍比較充裕，有一定貯備。措施：(1)允許小的外來波動；(2)非關(guān)鍵工序可放寬檢驗(yàn)；(3)工序控制的抽樣間隔可適當(dāng)放寬。

6/12/20242631.33≥Cp＞1二級加工當(dāng)時(shí)，8S≥T＞6S，不合格品率0.006%≤p＜0.27%。（見圖）對一般加工而言，工序能力適宜。措施：(1)對工序進(jìn)行嚴(yán)格控制，使生產(chǎn)過程處于良好的穩(wěn)定、正常狀態(tài)，并保證不降低工序的質(zhì)量水平；(2)一旦發(fā)現(xiàn)工序有異常狀態(tài)出現(xiàn)，立即采取相應(yīng)措施，調(diào)整工藝過程，使之回到穩(wěn)定、正常狀態(tài)。(3)檢查不能放寬。

6/12/20242741≥Cp＞0.67三級加工當(dāng)時(shí)，6S≥T＞4S，不合格品率0.27%≤p＜4.55%。工序能力不足，不合格品率較高。（見圖）措施：(1)要通過提高設(shè)備精度、改進(jìn)工藝方法、提高操作技術(shù)水平、改善原材料質(zhì)量等措施提高工序能力。(2)要加強(qiáng)檢驗(yàn)，必要時(shí)實(shí)行全檢。

6/12/2024285Cp≤0.67四級加工當(dāng)時(shí)，T≤4S，不合格品率p≥4.55%。（見圖）工序能力嚴(yán)重不足，產(chǎn)品質(zhì)量水平很低，不合格品率高。措施:(1)必須立即分析原因，采取措施，提高工序能力；(2)為了保證產(chǎn)品的出廠質(zhì)量，應(yīng)通過全數(shù)檢查；(3)若更改設(shè)計(jì)、放寬規(guī)格要求不致影響產(chǎn)品質(zhì)量或從經(jīng)濟(jì)性考慮更為合理時(shí)，也可以用更改設(shè)計(jì)的方法予以解決，但要慎重處理。6/12/202429提高工序能力指數(shù)的途徑6/12/202430提高工序能力指數(shù)的途徑6/12/202431提高工序能力指數(shù)的途徑6/12/202432提高工序能力指數(shù)的途徑6/12/202433第4節(jié)工序能力調(diào)查的目的6/12/202434工序能力調(diào)查的程序明確調(diào)查目的簡化檢查方法，確認(rèn)工序能力適宜時(shí)，進(jìn)行工序控制工序能力充分計(jì)算并分析Cp或Cpk作直方圖、趨勢圖、控制圖、并判定穩(wěn)定性明確必要性與目標(biāo)、落實(shí)負(fù)責(zé)單位、完成期限、責(zé)任者、方法按調(diào)查計(jì)劃規(guī)定作業(yè)，記錄數(shù)據(jù)及其背景充分利用質(zhì)量情報(bào)選定調(diào)查對象（工序特性值）檢查工序標(biāo)準(zhǔn)條件確定測試與抽樣檢查方法制定調(diào)查計(jì)劃收集數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)工序能力分析追查不穩(wěn)定原因工序能力過強(qiáng)工序能力不足設(shè)法降低成本追查原因修改標(biāo)準(zhǔn)采取措施采取有效的管理措施6/12/202435工序能力調(diào)查的應(yīng)用1工藝驗(yàn)證工藝驗(yàn)證就是通過工藝實(shí)施，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性和合理性。它是聯(lián)系設(shè)計(jì)和制造的紐帶。在工藝驗(yàn)證中，通過工序能力調(diào)查，可以達(dá)到：(1)選擇既可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)質(zhì)量、又可采用經(jīng)濟(jì)又合理的設(shè)備、工藝、原料與技術(shù)；(2)確認(rèn)適宜的工序能力，并確定與之相適應(yīng)的工藝規(guī)程、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)指導(dǎo)書及管理對象與方法等；(3)對設(shè)計(jì)的合理性進(jìn)行驗(yàn)證，并提出修改設(shè)計(jì)的依據(jù)。2工藝診斷工序質(zhì)量水平需要提高、生產(chǎn)過程不穩(wěn)定以及工序質(zhì)量水平顯著下降等場合，都必須進(jìn)行工序能力調(diào)查。它可為工藝診斷提供可靠的資料和依據(jù)。6/12/202436工序能力調(diào)查的應(yīng)用3技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析如對比不同加工過程