生产与运作管理12ppt课件

第十二章 工序 (过程 )能力分析 12.1 基本概念 12.2 工序能力指数的计算 12.3 工序能力的评价与处置 12.4 工序能力调查 1 12.1 基本概念 在产品制造过程中，工序是保证产品质量的最基本 环 节。 所谓工序能力分析，就是考虑 工序的设备、工艺 、 人的操作、材料、测量工具与方法以及环境对工序质量 指标要求的适合 程度。工序能力分析是质量管理的一 项 重要的技术基础工作。它有助于掌握各道工序的质量保 证 能力，为产品设计、工艺、工装设计、设备的维修 、 调整、更新、改造提供必要的资料和依据。 一 工序能力 二 工序能力指数 2 一 工序能力 1 概念： 所谓工序能力，是指处于稳定、标准状态下，工序的实际加工能力。 工序处于稳定状态，是指工序的分布状态不随时间的变化而变化，或称工序处 于 受控状态 ； 工序处于标准状态，是指设备、材料、工艺、环境、测量均处于标准作业条件 ， 人员的操作 也是正确的。 工序的实际加工能力是指工序质量特性的分散 (或波动 )有多大。加工能力强或 弱 的区分关键是质量特性的分布范围大小，或集中程度。由于均方差 是描述随 机 变量分散的数字特征 ，而且，当产品质量特性服从正态分布 N(， 2)时，以 3原则确定其分布范围 (3 )， 处于该范围外的产品仅占产品总数的 0.27% ， 因此，人们常以 6描述工序的实际加工能力。实践证明：用这样的分散范围 表 示工序能力既能保证产品的质量要求，又能具有较好的经济性。 2 表达式： B=6 或 B6S 3 影响因素： (1)人 与工序直接有关的操作人员、辅助人员的质量意识和操作技术水平； (2)设备 包括设备的精度、工装的精度及其合理性、刀具参数的合理性等； (3)材料 包括原材料、半成品、外协件的质量及其适用性； (4)工艺 包括工艺方法及规范、操作规程的合理性； (5)测具 测量方法及测量精度的适应性； (6)环境 生产环境及劳动条件的适应性。 3 二 工序能力指数 1 概念 ： 工序能力指数是衡量工序能力对产品规格要求满足程 度的数量值，记为 Cp。 通常以规格范围 T与工序能力 B的比 值来表示。即： T=规格上限 TU - 规格下限 TL。 2 工序能力与工序能力指数的区别 ： 工序能力是工序具有的实 际加工能力，而工序能力指数是指工序能力对规格要求满 足 的程 度，这是两个完全不同的概念。工序能力强并不等于 对规格要求的满足程度高，相反，工序 能力弱并不等于对 规格要求的满足程度低。当质量特性服从正态分布，而且 其 分布中心 与规格中心 Tm重合时，一定的工序能力指数 将与一定的不合格品率相对应。因此，工 序能力指数越大 ， 说明工序能力的贮备越充足，质量保证能力越强，潜力越 大， 不合格品率 越低。但这并不意味着加工精度和技术水平越 高。 4 12.2 工序能力指数的计算 一 计量值 1 双侧规格界限 （ 1） 无偏 （ 2） 有偏 2 单侧规格界限 （ 1） 仅给出规格上限 TU （ 2） 仅给出规格上限 TL 二 记数值 1 记件值 2 记点值 5 1 计量值双侧规格界限 双侧规格界限是指既具有规格上限 (TU)要求，又有规格下限 (TL)要求的情 况 (1)无偏 规格中心 Tm与分布中心 重合 计算公式： 工序不合格品率 p 的 估计： 直接根据规格上、下限 TU、 TL 以及工序分布的数字特征，估 计 和 S 进行计算 根据工序能力指数 Cp计算。 由式 : 因此有 例 1 P1 P2 TL TU Tm f（ x ） T 6 例 1 根据某工序加工零件的测试数据计算得出 ， =6.5,S=0.0055， 规格要求为 。 试求该工序的工序能力指数及不良品率。 解： 7 计算公式： 绝对偏移量 ： (图中曲线 1) 偏移系数 ： 工序能力指数： 或： 当 k ， 即 eT/2时， 规定 Cpk=0 (图中，曲线 2) 不合格品率估计： 采用 “用 Cp和 k值估计不合格品 率 ” 例 2 f（ x ） 有偏时工序能力指数与不合格品率 e 1 2 e TL TU P1 P2 Tm x T (2)有偏 规格中心 Tm与分布 中心 不重合 计量值 双侧规格界限 8 例 2 测试一批零件外径尺寸的平均值 =19.0101， S=0.0143， 规 格要求为 ， 试计算工序能力指数并估计不合格品率。 解：由题意： 计算 Cpk 或由 Cp=0.816， k=0.145查表得不良品率估计约为 2.1% 2.3% 9 用 Cp和 k值估计不合格品率 Cp k 0.03 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0.24 0.28 0.32 0.36 0.40 0.44 0.48 0.25 .0.50 13.86 13.34 13.64 13.99 14.48 15.10 15.86 16.75 17.77 18.92 20.19 21.58 23.09 24.71 0.60 7.19 7.26 7.48 7.85 8.37 9.03 9.85 10.81 11.92 13.18 14.59 16.51 17.85 19.69 0.70 3.57 3.64 3.83 4.16 4.63 5.24 5.99 6.89 7.94 9.16 10.55 12.10 13.84 15.74 0.80 1.64 1.69 1.89 2.09 2.46 2.94 3.55 4.31 5.21 6.28 7.53 8.98 10.62 12.48 0.90 0.69 0.73 0.83 1.00 1.25 1.60 2.05 2.62 3.34 4.21 5.27 6.53 8.02 9.75 1.00 0.27 0.29 0.35 0.45 0.61 0.84 1.14 1.55 2.07 2.75 3.59 4.65 5.94 7.49 1.10 0.10 0.11 0.14 0.20 0.29 0.42 0.61 0.88 1.24 1.40 2.39 3.23 4.31 5.66 1.20 0.03 0.04 0.05 0.08 0.13 0.20 0.31 0.48 0.72 1.06 1.54 2.19 3.06 4.20 1.30 0.01 0.01 0.02 0.03 0.05 0.09 0.15 0.25 0.40 0.63 0.96 1.45 2.13 3.06 1.40 0.00 0.01 0.01 0.01 0.04 0.07 0.13 0.22 0.36 0.59 0.93 1.45 2.19 1.50 0.00 0.01 0.02 0.03 0.06 0.11 0.20 0.35 0.59 0.96 1.54 1.60 0.00 0.01 0.01 0.03 0.06 0.11 0.20 0.36 0.63 1.07 1.70 0.00 0.01 0.01 0.03 0.06 0.11 0.22 0.40 0.72 1.80 0.00 0.01 0.01 0.03 0.06 0.13 0.25 0.48 1.90 0.00 0.01 0.01 0.03 0.07 0.15 0.31 2.00 0.00 0.01 0.02 0.04 0.09 0.20 2.10 0.00 0.01 0.02 0.05 0.13 2.20 0.00 0.01 0.03 0.08 2.30 0.01 0.02 0.05 2.40 0.00 0.01 0.03 2.50 0.10 0.02 2.60 0.00 0.01 2.70 0.01 2.80 0.00 单位： % 10 (1)仅给出规格上限 TU 计算公式： 当 TU 时， p50%， 则规定 Cp 0 不合格品率估计： 例 某零件质量要求加工后不得大于 71g， 测试部分 数 据后得 70.2g， S 0.24g， 试计算工序能力 指数 Cp及不合格品率 p。 解： 2 计量值 单侧规格界限 f（ x） TU x 11 计量值 单侧规格界限 (2)仅给出规格下限 TL 计算公式： 当 TL 时， p50%， 则规定 Cp 0 不合格率估计： 例 3 要求零件淬火后的硬度 HRC71， 实测数据后计 算 得 HRC73； S 1， 试计算工序能力指数 Cp 及不 良品率 p。 解： f（ x） TL x -TL 12 计数值 计件值 计算公式 以不合格品率上限 pU作为规格要求： (1)取 k个样本，每个样本的样本容量分别为 n1， n2， ， nk， 每个样本 中 的不合格品 数为 d1， d2， ， dk。 (2)计算平均不合格品率及平均样本量 (3)计算工序能力指数 Cp 例 1 某产品规格要求 pU 0.1， 现取 5个样本， n1 n2 n5 100, 各 样本 中不合格品数为： d1 7， d2 5， d3 6， d4 2， d5 4， 求工序 能力指 数 Cp。 解： 13 计数值 计点值 计算公式 规格要求是单位产品平均缺陷 (或疵点数 )上限或不合格品 率 很小时的样本中不合格品数上限 CU (1)取 k个样本，每个样本的样本容量分别为 n1,n2， ， nk， 每个样本的疵点数 (或不 合格品数 )为 C1， C2， ， Ck。 (2)计算平均疵点数 (或平均不合格品数 ) (3 )计算工序能力指数 Cp 例 2： 设某产品规格要求单位产品平均缺陷上限 CU 2， 取容量为 10的 样 本 5个，各样本中产品的缺陷数分别为 C1 7； C2 5； C3 6 ； C4 2； C5 4， 求工序能力指数 Cp。 解： 14 12.3 工序能力的评价与处置 工序能力指数 Cp客观地、定量地反映了工序能力对 规 格要求的适应程度，因此它是工序能 力评价的基 础。 根据工序能力指数的大小一般可将加工分为 五类 ： 1 Cp 1.67 特级加工 2 1.67Cp 1.33 一级加工 3 1.33 Cp 1 二级加工 4 1Cp 0.67 三级加工 5 Cp0.67 四级加工 15 1 Cp 1.67 特级加工 当质量特性服从正态分布，且分布中心 与规格中心 Tm 重合时， T 10S， 不合格品率 p 0.00006%。（ 见图） 工序能力过分充裕，有很大的贮备。这意味 着粗活细 作 或用一般工艺方法可以加工的产品，采用了特别精密 的 工艺、设备或高级操作工人进行加工。这势必影响了 生 产效率，提高了产品成本。 措施： (1)合理，经济地降低工序能力。如改用低精度的设备 、 工艺、技术和原材料；放宽检验或放宽管理 (2)在保证产品质量和提高经济效益的前提下更改设计 ， 加严规格要求； (3)合并或减少工序也是常用的方法之一。 16 2 1.67Cp 1.33 一级加工 当 时， 10ST 8S， 不合格品率 0.00006%p 0.006%。（ 见图 ） 对精密加工而言，工序能力适宜；对一般加工 来说工序能力仍比较充裕，有一定贮备 。 措施： (1)允许小的外来波动； (2)非关键工序可放宽检验； (3)工序控制的抽样间隔可适当放宽。 17 3 1.33 Cp 1 二级加工 当 时， 8ST 6S， 不合格品率 0.006%p 0.27%。（ 见图 ） 对一般加工而言，工序能力适宜。 措施： (1)对工序进行严格控制，使生产过程处 于良好 的稳 定、 正常状态，并保证不降低工序的质量水平， (2)一旦发现工序有异常状态出现，立即采 取相应措施 ， 调整工艺过程，使之回到稳定、正常状态。 (3)检查不能放宽。 18 4 1Cp 0.67 三级加工 当 时， 6ST 4S， 不合格品率 0.27%p 4.55%。 工序能力不足，不合格品率较高。（ 见图 ） 措施： (1)要通过提高设备精度、改进工艺方法、提高操作技 术 水平、改善原材料质量等措施提高工序能力。 (2)要加强检验，必要时实行全检。 19 5 Cp0.67 四级加工 当 时， T4S， 不合格品率 p4.55%。（ 见图 ） 工序能力严重不足，产品质量水平很低，不合格品率 高。 措施 : (1)必须立即分析原因，采取措施 ，提高工序能力； (2)为了保证产品的出厂质量，应通过全数检查； (3)若更改设计、放宽规格要求 不致影响产品质量或从 经济性考虑更为合理时，也可以用更改设计的方法 予以解决，但要慎重处理。 20 加工分类 f(x) 1级 1级 2级 2级 3级 3级4级 4级 特级特级 Tm T3=4 T0=10 T1=8 T2=6 21 12.4 工序能力调查 工序能力是保证和提高产品质量的重要 因素，了解和掌握工序能力是控制产品 质量的必要手 段。了解和掌握工序能 力的活动称为工序能力调查。 一 工序能力调查程序 二 工序能力调查的应用 22 工序能力调查程序 明确调查目的 简化检查方法，确认工序能 力适宜时，进行工序控制 工序能力充分 计算并分析 Cp或 Cpk 作 直方图、趋势图、控制 图、并判定稳定性 明确必要性与目标、 落实负责单位、完成 期