第二章过程控制

1、过程控制过程控制 第二章第二章 过程概念过程概念 一一 过程的定义过程的定义 ISO 9000：2000质量管理体系，基础与术语标准质量管理体系，基础与术语标准 3.4.1条款是这样定义的：过程：条款是这样定义的：过程：“一组将输入转化为一组将输入转化为输出的相互关输出的相互关 联或相互作用的活动。联或相互作用的活动。” 注注1：一个过程的输入通常是其他过程的输出。：一个过程的输入通常是其他过程的输出。 注注2：组织为了增值通常对过程进行策划并使其在：组织为了增值通常对过程进行策划并使其在受控条件下受控条件下 运行。运行。 注注3：对形成的产品是否合格不易或不能经济地进：对形成的产品是否合格不

2、易或不能经济地进行验证的过行验证的过 程，通常称之为程，通常称之为“特殊过程特殊过程”。 过程是质量管理体系建立实施改进的基础，因此过程是质量管理体系建立实施改进的基础，因此组织为了增值，通常对过程进行策划，并使其在受控组织为了增值，通常对过程进行策划，并使其在受控条件运行。策划过程的三个要素即输入、输出和活动。条件运行。策划过程的三个要素即输入、输出和活动。 ISO 9000：2000 标准中提出的：标准中提出的：“八项质量管理八项质量管理管则其中管则其中过程方法过程方法是是“八项质量管理原则八项质量管理原则”和和“十二项质量管理体系基础十二项质量管理体系基础”之一。为使组织的质量之一。为使

3、组织的质量管理体系有效运行，必须识别和管理众多相互关联的管理体系有效运行，必须识别和管理众多相互关联的过程。系统地识别和管理组织所采用的过程，特别是过程。系统地识别和管理组织所采用的过程，特别是这些过程之间的相互作用，这种模式我们称为这些过程之间的相互作用，这种模式我们称为“过程过程方法方法”。 采用过程的过程方法比采用采用过程的过程方法比采用20个要素管理模式更个要素管理模式更加符合组织的实际。采用过程方法的好处是由于基于加符合组织的实际。采用过程方法的好处是由于基于每个过程考虑其具体的要求，所以资源的投入、管理每个过程考虑其具体的要求，所以资源的投入、管理方式的要求、测量方式和改进活动都能

4、互相有机的结方式的要求、测量方式和改进活动都能互相有机的结合并做出有效的控制，从而有助于有效地使用资源，合并做出有效的控制，从而有助于有效地使用资源，降低成本、缩短周期，向着高质量、高效益方向迈进。降低成本、缩短周期，向着高质量、高效益方向迈进。 但在理解过程方法应与管理的系统方法（八项质量但在理解过程方法应与管理的系统方法（八项质量管理原则之一）管理原则之一）是有所区别的。是有所区别的。“过程方法过程方法”侧重于研究单个的过程，即过侧重于研究单个的过程，即过程的输入、输出，活动及所需的资源，以及该过程与其程的输入、输出，活动及所需的资源，以及该过程与其相关过程的关系。而相关过程的关系。而“管

5、理的系统方法管理的系统方法”侧重于研究若干个侧重于研究若干个过程乃至过程网络组成的体系，以及体系运作时如何完过程乃至过程网络组成的体系，以及体系运作时如何完成组织的质量目标。当然应这样理解成组织的质量目标。当然应这样理解“过程方法过程方法”是是“管理管理的系统方法的系统方法”的基础。的基础。为了有效的对过程控制，在为了有效的对过程控制，在ISO9001：2000质量管理体系质量管理体系要求的标准要求的标准8.2.3条款中提出了对条款中提出了对“过程的监视和测量过程的监视和测量”。 8.2.3条款要求组织应采取适宜的方法对质量管理体系过条款要求组织应采取适宜的方法对质量管理体系过程进行监视，并在

6、适用时进行测量。这些方法证实过程程进行监视，并在适用时进行测量。这些方法证实过程实现所策划的结果的能力。当未能达到所策划的结果时实现所策划的结果的能力。当未能达到所策划的结果时，应采取适当的纠正和纠正措施，以确保产品的符合性。，应采取适当的纠正和纠正措施，以确保产品的符合性。 所以所以ISO9001：2000标准对过程要求，这里是指所标准对过程要求，这里是指所有的过程，而不能理解只是产品实现过程。能用适用有的过程，而不能理解只是产品实现过程。能用适用的方法对过程能力进行测量和控制，就用量化进行测的方法对过程能力进行测量和控制，就用量化进行测量，如测量过程能力指数、过程能力的合格率、流动量，如测

7、量过程能力指数、过程能力的合格率、流动合格率。不适用测量的，可用适当的方法进行监视、合格率。不适用测量的，可用适当的方法进行监视、控制过程能力如控制图法、过程审核、自我评价等方控制过程能力如控制图法、过程审核、自我评价等方法都可用作监视控制过程能力。法都可用作监视控制过程能力。 对过程的监视和测量，都是指过程能力而言。而对过程的监视和测量，都是指过程能力而言。而不是过程的结果，过程的结果是产品。在标准不是过程的结果，过程的结果是产品。在标准ISO9001：2000的的8.2.4条款中专门规定了条款中专门规定了“产品的监产品的监视和测量。视和测量。”下面我们主要介绍的是过程控制。就是下面我们主要

8、介绍的是过程控制。就是对过程能力运行中的控制。控制应包括对过程能力的对过程能力运行中的控制。控制应包括对过程能力的数据收集、测量、分析和改进等。数据收集、测量、分析和改进等。二、过程能力二、过程能力 过程能力指过程能力指“处于稳定生产状态下的过程的实际加处于稳定生产状态下的过程的实际加工能力工能力”。 什么是处于稳定生产状态下的过程？什么是处于稳定生产状态下的过程？ 稳定生产状态下的过程应是：稳定生产状态下的过程应是： a、原材料或上一过程半成品按照标准要求供应；、原材料或上一过程半成品按照标准要求供应； b、本过程按作业标准实施，并应在影响过程质量各、本过程按作业标准实施，并应在影响过程质量

9、各主要因素无异常的条主要因素无异常的条 件下进行；件下进行； c、过程完成后，产品检验、试验或验证按标准要求、过程完成后，产品检验、试验或验证按标准要求进行。进行。 总之，过程实施及前后过程符合标准要求。在非稳定总之，过程实施及前后过程符合标准要求。在非稳定生产状态下的过程所测得的过程能力是没有任何意义生产状态下的过程所测得的过程能力是没有任何意义的。显然，过程能力的测定一般是在成批生产状况下的。显然，过程能力的测定一般是在成批生产状况下进行的。过程满足产品质量要求的能力主要表现在两进行的。过程满足产品质量要求的能力主要表现在两个方面：个方面： a、产品质量是否稳定；、产品质量是否稳定； b、

10、产品质量精度是否足够。、产品质量精度是否足够。因此，当确认过程能力可以满足精度要求的条件下，过因此，当确认过程能力可以满足精度要求的条件下，过程能力是以该过程产品质量特性值的变异或波动来表示。程能力是以该过程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描述。在稳定生产状态下，影响过量值以及分布曲线来描述。在稳定生产状态下，影响过程能力的偶然因素的总合结果近似地服从正态分布，为程能力的偶然因素的总合结果近似地服从正态分布，为了便于过程能力的量化，可以了便于过程能力的量化，可以3 时（时（分布中

11、心）产品分布中心）产品质量合格的概率可达质量合格的概率可达99.73%，因此以，因此以 3 即绝对值即绝对值6 为标准来衡量过程的能力是具有足够的精确度和较好的为标准来衡量过程的能力是具有足够的精确度和较好的经济性的。经济性的。 于是，取过程能力为：于是，取过程能力为： B=6 B过程能力过程能力生产过程中，主要影响过程能力的因素有：生产过程中，主要影响过程能力的因素有：a、过程的操作人员、辅助人员的思想状况和技、过程的操作人员、辅助人员的思想状况和技术水平；术水平；人人b、过程中使用的设备、工装、辅助工具、刀具、过程中使用的设备、工装、辅助工具、刀具、量具的精度、适用性和可靠性等；量具的精度

12、、适用性和可靠性等；机机c、过程中使用的原材料、辅料、半成品合理性、过程中使用的原材料、辅料、半成品合理性和适用性和适用性料料 d 过程中选择的工艺方法，工艺准则、操作方过程中选择的工艺方法，工艺准则、操作方法等正确性和严格性法等正确性和严格性 等等 法法 e 过程实施的环境是否适宜等过程实施的环境是否适宜等 环环 五大因素：人、机、料、法、环称为五大因素：人、机、料、法、环称为“4M1E” 过程能力是以上五种因素的综合反映，控制过程能力是以上五种因素的综合反映，控制过程能力，提高过程能力均应从这些方面着手。过程能力，提高过程能力均应从这些方面着手。对过程能力进行分析，就是要在生产过程中各对过

13、程能力进行分析，就是要在生产过程中各个过程，考察为使产品制造质量达到设计质量个过程，考察为使产品制造质量达到设计质量要求而提出的设备、材料、人员、方法和环境要求而提出的设备、材料、人员、方法和环境等对各个过程产品质量的适应程度。等对各个过程产品质量的适应程度。 三三 过程能力指数过程能力指数 过程能力指数：指产品质量的规格要求与过程能力指数：指产品质量的规格要求与制造时过程所具有满足要求能力的比值。有也制造时过程所具有满足要求能力的比值。有也称过程能力指数为工序能力指数或工程能力指称过程能力指数为工序能力指数或工程能力指数。数。 过程能力指数：过程能力指数：Cp= T/B=TU-TL/6 TU

14、-TL/6S 过程能力（过程能力（B）满足质量规格（）满足质量规格（T）要求的程度。）要求的程度。 T 质量规格要求（公差范围）；质量规格要求（公差范围）； TU 为上限质量规格（上公差）；为上限质量规格（上公差）； TL 为下限质量规格（下公差）；为下限质量规格（下公差）； 为质量特性值总体分布的标准偏差；为质量特性值总体分布的标准偏差； S 为质量特性值样本分布的标准偏差；为质量特性值样本分布的标准偏差；（1）计量值数据过程能力指数计算）计量值数据过程能力指数计算 当质量特性值分布有偏移的情况：当质量特性值分布有偏移的情况： M 质量特性的目标值：质量特性的目标值：M=TU+TL/2 X

15、质量特性值的总体平均分布质量特性值的总体平均分布 质量特性值偏移量：质量特性值偏移量： = X-M 有偏移的过程能力指数：有偏移的过程能力指数： CPk=(1-k) CP=(T-2 ) /6S k为偏移系数为偏移系数k= /(T/2) 所以所以 CPk =(T-2 ) /6S 此公式是计算有偏移过此公式是计算有偏移过程能力指数，因为大多数情况程能力指数，因为大多数情况XM（有偏移）（有偏移） 从上述公式中我们可看出，要想提高过程能从上述公式中我们可看出，要想提高过程能力指数，其办法是：减少偏移量力指数，其办法是：减少偏移量；减少标准；减少标准偏差偏差S；放宽公差范围；放宽公差范围T。 a 减少

16、偏移量减少偏移量 在实际生产过程中采取调整工艺参数手段，在实际生产过程中采取调整工艺参数手段，尽可能尽可能 使质量特性值的分布中心（样本分布的使质量特性值的分布中心（样本分布的平均值平均值X） 接近于接近于M （质量特性目标值）。（质量特性目标值）。 b 减小质量特性值的标准偏差减小质量特性值的标准偏差 （样本标准偏（样本标准偏差差S） 样本标准偏差样本标准偏差S表征质量特性值的离散程度。表征质量特性值的离散程度。在实在实 际生产过程中减小际生产过程中减小S往往是很困难的，涉及往往是很困难的，涉及到人、到人、 机、料、法、环诸多因素，需要通过质机、料、法、环诸多因素，需要通过质量改进，持量改进

17、，持 续改进等措施来实现。续改进等措施来实现。 c 放宽公差范围放宽公差范围 产品的公差范围是设计过程中，依据顾客的产品的公差范围是设计过程中，依据顾客的要求而确定的。要求而确定的。 从满足顾客各种要求为原则，不能轻易放从满足顾客各种要求为原则，不能轻易放宽公差，在科学论证顾客满意、严格验证的情宽公差，在科学论证顾客满意、严格验证的情况下，取得适宜的公差范围。其更改程序应按况下，取得适宜的公差范围。其更改程序应按“设计、开发、过程的程序文件设计、开发、过程的程序文件”实施。实施。 在实际生产产品过程中往往单侧公差较多，在实际生产产品过程中往往单侧公差较多，我们称计量值的单侧上公差为望小值，望小

18、值我们称计量值的单侧上公差为望小值，望小值质量特性值的过程能力指数计算为：质量特性值的过程能力指数计算为： 望小值：望小值：CPU=（TU-X）/3S （无偏差时）（无偏差时） 其下公差为望大值，其过程能力指数计算为：其下公差为望大值，其过程能力指数计算为： 望大值：望大值：CPL=（X-TL）/3S 望小值时的过程能力指数，给定单侧公差望小值时的过程能力指数，给定单侧公差TU 要求产品质量特性值要求产品质量特性值X TU，应越小越好。如啤应越小越好。如啤酒、食油等溢出量、产品表面平面度，产品的酒、食油等溢出量、产品表面平面度，产品的不合格品率等。不合格品率等。 望大值时的过程能力指数，给定单

19、侧公差望大值时的过程能力指数，给定单侧公差TL，要求要求XTL，越大越好。如金属材料的强度，化，越大越好。如金属材料的强度，化工产品出率、产品合格率等。工产品出率、产品合格率等。图示公式示例目标值 = xxMxTuTuTLTLMx （2）计数值数据过程能力指数计算）计数值数据过程能力指数计算 计数值数据包括计件值数据和计点值数计数值数据包括计件值数据和计点值数据。我们前面讲过计件值数据的质量水平指标据。我们前面讲过计件值数据的质量水平指标为不合格品率为不合格品率P，它是服从二项分布；计点值，它是服从二项分布；计点值数据的质量水平为缺陷数数据的质量水平为缺陷数C，它是服从泊松分，它是服从泊松分布

20、。布。 不合格品率不合格品率P和缺陷数和缺陷数C都属单侧过程能都属单侧过程能力指数，即望小值质量特性。在计算计量值的力指数，即望小值质量特性。在计算计量值的过程能力指数计算中，望小值过程能力指数计算中，望小值CPU的计算公式的计算公式为：为： CPU= TU-X/3S c在计数值数据计算中，只需将二项分布、泊松分布的相关特征在计数值数据计算中，只需将二项分布、泊松分布的相关特征值代入即可转换为计数值过程能力指数的计算公式如下：值代入即可转换为计数值过程能力指数的计算公式如下： CPU=： 为允许的过程不合格品率上限；为允许的过程不合格品率上限； ： 为过程不合格品率平均值；为过程不合格品率平均

21、值； n： 为样本数；为样本数； PU为允许的过程不合格品率为允许的过程不合格品率 上限。上限。nPPPPU13pnpp1为不合格品率二项分布的标准偏差。为不合格品率二项分布的标准偏差。计点值数据的过程能力指数。计点值数据的过程能力指数。ccccupu3CU为允许的缺陷数上限；为允许的缺陷数上限； 为产品的平均缺陷数为产品的平均缺陷数 为缺陷数泊松分布的标准偏差。为缺陷数泊松分布的标准偏差。cc三三 过程能力分析过程能力分析 求出过程能力指数后，作为依据就对过程求出过程能力指数后，作为依据就对过程能力进行分析和判定。过程能能力进行分析和判定。过程能 力指数规定了力指数规定了评定等级共分为五级见

22、下表：评定等级共分为五级见下表：等等级级CP（CPK）分析分析 判断判断措施措施特特级级CP1.67过程能力过剩过程能力过剩更换机器设备、工装、模具；降低更换机器设备、工装、模具；降低机床精度；降低技术工人等级，降机床精度；降低技术工人等级，降低生产成本。低生产成本。级级1.67 CP1.33过程能力充分过程能力充分减少抽样检验频次，可放宽检验。减少抽样检验频次，可放宽检验。可以考虑降设备精度等级。可以考虑降设备精度等级。级级1.33 CP1过程能力尚可过程能力尚可过程实施按标准、工艺准则进行。过程实施按标准、工艺准则进行。级级1 CP0.67过程能力不足过程能力不足在确认不影响最终产品质量的

23、情况在确认不影响最终产品质量的情况下，审定、经验证可考虑放宽公差下，审定、经验证可考虑放宽公差范围。范围。级级CP0.67过程能力严重过程能力严重不足不足增加检验频次，加严检验；分析原增加检验频次，加严检验；分析原因采取纠正措施，改进质量。因采取纠正措施，改进质量。 过程流动合格率、过程的最终合格率、产品的过程流动合格率、过程的最终合格率、产品的失效率、质量损失等，都与过程能力有关，所失效率、质量损失等，都与过程能力有关，所以应不断改进，稳态下的过程能力，提高过程以应不断改进，稳态下的过程能力，提高过程的结果的结果产品的质量和减低成本获得顾客的产品的质量和减低成本获得顾客的满意和忠诚。满意和忠

24、诚。 在教材中第在教材中第915页有：页有： 产品过程能力等级评价表产品过程能力等级评价表1-3 产品过程综合特性能力等级评定及措施表表产品过程综合特性能力等级评定及措施表表1-4（一）、（二）、（三）。（一）、（二）、（三）。 过程能力与不合格品率对应表过程能力与不合格品率对应表1-5 失效率等级划分表失效率等级划分表1-6 过程能力与产品失效率关系过程能力与产品失效率关系1-7 过程能力与质量损失表过程能力与质量损失表1-8 四、过程性能与过程性能指数 前面所说的过程能力与过程能力指数用的都是短期数据计算的，并要求过程稳定。这样计算出的过程能力指数是短期过程能力指数，只不过把短期两字省略。 短期过程能力和短期过程能力指数主要用于： 1、验证过程生产出来的产品是否能符合顾客的要求； 2、验证一个新过程或经过改进的过