过程能力指数cp与cpk及cmk培训教材

1、过程能力指数培训过程能力指数培训2一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识二、过程（设备二、过程（设备/ /性能）能力指数应用性能）能力指数应用目录目录3一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识3)(xUSLCp3)(CpLSLx 66CpTLSLUSL标准差标准差 4(7)(1)(3)(5)A枪手B枪手1 1、什么是标准差（、什么是标准差（ ）7531107531C枪手飞镖图解一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识5ABC1 1、什么是标准差（、什么是标准差（ ）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识6A 枪手MxLCLUCLB 枪手MxLCLUCLC枪手MxLCLUCL1 1、什么是标

2、准差（、什么是标准差（ ）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识791110Sigma ()表示数据的离散程度 ( X - X )i-1n1 2n依照射手射中环次的频率进行排列依照射手射中环次的频率进行排列, ,可得以下的图表可得以下的图表: :X1 1、什么是标准差（、什么是标准差（ ）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识8母体母体样本样本( X - X ) S=S=样本标准差样本标准差S =S =n-11 2ni-1 因因为标准差为标准差是用是用数据数据整整体计体计算，所以算，所以当数据当数据量大太量大太时时，就不便，就不便以操作以操作, ,而且不符合而且不符合现场现场需要。所以一般

3、情況下需要。所以一般情況下, , 会会用用样本标准差样本标准差S S来来代替代替 样本标准样本标准差差 S S样本样本: :从总体从总体中中随机随机抽取的若干抽取的若干个个体个个体的的总和称为样本总和称为样本。 组组成成样本样本的每的每个个体称为样品个个体称为样品。 1 1、什么是标准差（、什么是标准差（ ）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识9A: 每件产品的尺寸与别的都不同 数据的分布B:但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布C:数据会有不同的分布形态，正态分布为钟型1 1、什么是标准差（、什么是标准差（ ）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识102、过程能力（加工精度）、

4、过程能力（加工精度）过程能力过程能力是指生产过程在一定时间内处于统计控制状态下制造产品的质量特性值的经济波动幅度，它又叫加工加工精度精度。用“B”表示。 从兼顾全面性和经济性的角度，一般取：从兼顾全面性和经济性的角度，一般取： B6 （99.73%）过程能力是描述加工过程客观存在着分散的一个参数。一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识11精度：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 6* 的比值来表示。即： 不精不精确确精精确确2、过程能力（加工精度）、过程能力（加工精度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识12过程能力指数是反映过程能力满足产

5、品质量标准（规范、公差等）能力的参数。一般记做CP。过程能力指数是技术要求和过程能力的比值。过程能力指数是技术要求和过程能力的比值。CP技术要求过程能力TTUTLMM：公差分布中心：样本分布中心 T ：公差范围TU ：上偏差TL ：下偏差2、过程能力（加工精度）、过程能力（加工精度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识13精度表示精度表示什么什么1.1.制程制程精度，其值越高表示精度，其值越高表示制程实际制程实际值值间间的的离散离散程度越小，亦即表示程度越小，亦即表示制程制程稳定稳定而而变差变差小（小（离离中中趋势趋势，与与有有关关）。）。2. 2. 当当公差公差范围内能纳入越范围内能纳入

6、越多的多的个数个数，则此制程表现越好则此制程表现越好，其本身是一，其本身是一中制程中制程固有的（已固有的（已决决定的）特性值，代表一定的）特性值，代表一种潜在种潜在的能力的能力 Cp=T/6 Cp=T/6 = =规格公差规格公差/6/6* *标准差标准差规格规格公差公差=UCL-LCL=UCL-LCL=规格上线规格上线- -规格下线规格下线2、过程能力（加工精度）、过程能力（加工精度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识14准确度准确度: : 代表制程平均值偏离规格中心值之程度。若其值越小，表示制程平均值越接近规格中心值，亦即品质越接近规格要求之水准（集中趋势，与 有关），值越大，表示制程

7、平均值越偏离规格中心值，所造成的不良率将越大） _ x准确度好准确度差TL TuMMTL TuMMTu= 规格规格上限上限 TL= 规格规格下限下限 = 规格规格中心中心3 3、过程能力（准确度）、过程能力（准确度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识153 3、过程能力（准确度）、过程能力（准确度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识16偏移系数T Tu=u=規格上限規格上限 T TL=L=規格下限規格下限 T= T= 規格允差規格允差. . T =T =T Tu u - - T TL LTuTLT =Tu TLK偏移量=_ xM=T/2M - _ x偏移系数 K M - _ x3

8、3、过程能力（准确度）、过程能力（准确度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识17K K 等级评定等级评定后后处理原则处理原则: :A: 操作者依据作业标准.继续操作.B: 有必要时.尽可能改为A级C: 操作者可能看错规格或未照作业标准操作,应加强训练, 关注规格及作业标准.D: 应采取紧急措施.全面关注可能影响因素.必要时停产.（实绩）（实绩）（实绩）XXXA级B级C级D级规格中心值规格上限（下限）12.5%25%50%100%等级的解说3 3、过程能力（准确度）、过程能力（准确度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识18注： K为给出双侧公差且分布中心与公差中心偏离时的平均值偏离度

9、，它是平均值偏离量 与公差一半的比值，即：K /（T / 2）。当K 1时，认为CPK0。分布中心的偏离，会影响工序的加工精度。针对不同情况，其处理方法如下表：过程能力指数过程能力指数CP偏离度偏离度K（）（）对分布中心是否采取措施对分布中心是否采取措施1.33 CP 12.5不必要不必要1.00CP1.3312.5 K 25注意观察其变化，必要时采取措施注意观察其变化，必要时采取措施0.67CP1.0025 K 50要采取措施要采取措施CP0.6750 K 要采取纠正措施，或停止作业要采取纠正措施，或停止作业K3 3、过程能力（准确度）、过程能力（准确度）一、过程能力基础知识一、过程能力基础

10、知识19让我们回忆让我们回忆下下 CpCp与与K K 的的关系关系不精确 精确准确 不准确 4 4、过程能力、过程能力一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识205 5、过程能力、过程能力过程能力指数双侧公差过程能力指数双侧公差图例图例计算公式计算公式例题例题与与M重重合合某零件质量要求为某零件质量要求为20 0.15，抽样，抽样100件，件，测得：测得： 20.00mm 0.05mm 1与与M不不重重合合某零件质量要求为某零件质量要求为20 0.15，抽样，抽样100件，件，测得：测得： 20.05mm， 0.05mm则：则：M20.00 0.05 0.67xxMTTUTLxMxT TUTL

11、CP T 6 TU TL6 CPK T 2 6 M xxCPTU TL6 x M xCPK T 2 6 一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识215 5、过程能力、过程能力图例图例计算公式计算公式例题例题给给定定公公差差上上限限某部件清洁度的要求不大于某部件清洁度的要求不大于95mg，抽样结，抽样结果得：果得： 48mg 12mg 1.33给给定定公公差差下下限限某 金 属 材 料 抗 拉 强 度 的 要 求 不 得 少 于某 金 属 材 料 抗 拉 强 度 的 要 求 不 得 少 于32kg/cm2，抽样后测得：，抽样后测得： 38 kg/cm2 1.8 kg/cm2 1.11xTUxCP

12、U TU3 xTLxCPL TL3 xCPU TU3 xxCPL TL3 x过程能力指数单侧公差过程能力指数单侧公差一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识226 6、提高过程能力指数的途径、提高过程能力指数的途径根据公式 可知，影响过程能力指数有3个变量：1、产品质量规范（公差范围T）;2、过程加工的分布中心与公差中心的偏移量 ；3、过程加工的质量特性分散程度，即标准偏差 。CPKT 2 6 一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识C C 系列过程能力指数系列过程能力指数 Cp无偏移短期过程能力指数CpU无偏移上单侧短期过程能力指数CpL无偏移下单侧短期过程能力指数CpK有偏移短期过程能力指

13、数231、通过收集数据，进行统计分析，找出大量连续生产过程中由于工具磨损、加工条件随时间逐渐变化而产生偏移的规律，及时进行中心调整，或采取设备自动补偿偏移或刀具自动调整和补偿等；2、根据中心偏移量，通过首件检验，可调整设备、刀具等的加工定位装置；3、改变操作者的孔加工偏向下差及轴加工偏向上差大那大倾向性加工习惯，以公差中心值为加工依据；4、配置更为精确的量规，由量规检验改为量值检验，或采用高一等级的量具检测。6 6、提高过程能力指数的途径、提高过程能力指数的途径一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识241、修订工序，改进工艺方法，修订操作规程，优化工艺参数，补充增添中间工序，推广应用新材料、

14、新工艺、新技术；2、检修、改造或更新设备，改造、增添与公差要求相适应的精度较高的设备；3、增添工具工装，提高工具工装的精度；4、改变材料的进货周期，尽可能减少由于材料进货批次的不同而造成的质量波动；5、改造现有的现场条件，以满足产品对现场环境的特殊要求；6、对关键工序、特种工艺的操作者进行技术培训；7、加强现场的质量控制，设置过程质量控制点或推行控制图管理，开展QC小组活动；加强质检工作。6 6、提高过程能力指数的途径、提高过程能力指数的途径一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识253 3、修订公差范围、修订公差范围修订公差范围，其前提条件是必须保证放宽公差范围不会影响产品质量。在这个前提条

15、件下，可以对不切实际的过高的公差要求进行修订，以提高过程能力指数。在工序加工分析时，减少中心偏移量的防误措施，在技术上、操作上比较容易实现，同时也不必为此花费太多的人力、物力和财力，因此把它作为提高过程能力指数的首要措施。只有当中心偏移量0，而CP值仍然小于1时，才考虑提高过程能力，减少过程加工的分散程度或考虑是否有可能放宽公差范围。放宽公差范围必须不影响产品质量，不影响用户使用效果。6 6、提高过程能力指数的途径、提高过程能力指数的途径一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识261 1、过程能力调查的意义、过程能力调查的意义 过程能力调查了解和掌握过程能力的活动过程能力调查了解和掌握过程能力

16、的活动。 通过工序标准化，消除工序中的异常因素，发现和解决质量问题，经济合理地选择和确定工艺标准和操作标准。一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识272、过程能力调查的方法、过程能力调查的方法 直方图法：直方图法：可以通过直方图的分散范围同公差范围比较，简单而直观地判断过程能力能否满足质量要求；简便计算出过程能力指数CPK ，为分析过程中系统因素的影响提供依据。但直方图不能看出质量特性值随时间变化的情况，有时因为在样本中包含特性值特大和特小的样本，使 较大，过程能力指数偏低。 控制图法：控制图法：可反映较长时间内过程处于稳定状态的质量波动状况，排除了系统因素的影响，因而其分布的较小，比较准确

17、可靠。 一般情况，一般情况，多用直方图法进行过程能力调查，并辅以控制图法。一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识283、过程能力调查的程序、过程能力调查的程序明确调查目的；选择调查对象；确定调查方法；工序的标准化；严格按照各项标准进行作业；收集数据；画直方图或分析用的控制图；判断过程是否处于控制状态；计算过程能力指数；处理。一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识29明确调查目的质量信息（设计、市场质量、检查）的收集确定调查方法工序标准化确定测试与抽样检查方法确定调查计划运作并收集数据分析数据稳定状态过程能力分析过程能力非常充裕设法降低成本采取措施决定调查范围、分层方法、调查方法、调查期间取

18、样方法、样本含量等5M1E标准的确定明确必要性与目标落实：负责单位、完成期限、责任者、方法按计划作业，防止差错，记录条件变化作直方图、控制图并判定稳定性不稳定状态追查不稳定原因计算并分析CP过程能力不足过程能力充分追查原因原因不明或因技术、经济原因无法采取措施研究修改标准（公差）或确定全检考虑简化检查方法，确认过程能力，进行过程控制确定报告书PDCA一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识30一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识PpPp、PpK PpK 过程性能指数过程性能指数 1 1、在、在 IATF16949IATF16949中提出中提出 PpPp、PpK PpK 的新概念，称之为过程

19、性能指数。的新概念，称之为过程性能指数。(ProcessPerformance Index)，又称为长期过程能力指数。 2 2、 P 系列过程性能指数系列过程性能指数 Pp无偏移过程性能指数 PpU无偏移上单侧过程性能指数PpL无偏移下单侧过程性能指数PpK有偏移过程指数IATF16949对于 PpK 给出下列定义： PpK=min(PpU，PpL)IATF16949提出 Pp、PpK 的好处是:可以反映出系统当前的实际状态，而不要求在稳态的条件下进行计算。长期标准差估算值大于短期标准差估算值长期标准差估算值大于短期标准差估算值31一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识（CmkCmk）1、C

20、mk 是德国汽车行业常采用的参数，称为临界机器能力指数。是德国汽车行业常采用的参数，称为临界机器能力指数。它仅考虑设备本身的影响，同时考虑分布的平均值与规范中心值的偏移；由于仅考虑设备本身的影响，因此在采样时对其他因素要严加控制，尽量避免其他因素的干扰，计算公式与 Ppk 相同，只是取样不同。2 2、 Cmk Cmk 计算计算在目前，比较通行且实用的调查、计算设备能力的办法和过程（工序）能力调查方法一样，都是通过其产品质量特性值的分布来衡量的，设备能力值可以用 6m 来表示，而由于设备能力仅与设备本身有关，其产品质量的散差分布较小，即m,一般取m=3/4，对此我们可以导出设备能力指数公式为：C

21、mk=T/8m(T 为公差值），也可同过程能力指数计算一样。32一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识（Cmk）2 2、 Cmk Cmk 计算计算标准偏差标准偏差S 算术平均值X和标准偏差S,在这组数据组成的分布中,X为位置度,S为分散度。把分布的宽度定为8S。 把公差宽度与分布宽度做比较会出现三种情况: 分布的宽度刚好等于公差的宽度,说明零件的加工尺寸刚好落在公差范围内，没有尺寸超差。分布的宽度小于公差宽度，说明零件的加工尺寸完全落在公差范围内，没有尺寸超差。分布的宽度大于公差的宽度，说明有一部分零件的尺寸已经超差。niinXXS121)(33一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识（Cm

22、k）2 2、 Cmk Cmk 计算计算基于这种道理，可以用公差宽度等于分布宽度的多少倍来评价机器是否有能力,由此可以引出机器能力系数的表达式如下: 上式中：USL 上公差 LSL 下公差在Cmk中，K表示“临界”，Cmk的表达式如下： 上式中：与最近的公差边界的临界距离 二者取较小的。单项公差边界的情况 SLSLUSLCm8分布的宽度公差的宽度）或（LSLXXUSLSLSLXSXUSLSXCmk444或的宽度界距离与最近的公差边界的临SLSLXSXUSLSXCmk444或到公差边界的临界距离34一、过程能力基础知识一、过程能力基础知识CPKCPK、PPKPPK、CMKCMK的区别于联系的区别于

23、联系CPK是过程能力指数。PPK是性能指数。CMK是设备能力指数。niinXXS121)(niinXXS121)(分类分类CpkCpkPpkPpkCmkCmk属性属性强调的是过程固有变差和实强调的是过程固有变差和实际固有的能力际固有的能力包含引起变差的普通原因包含引起变差的普通原因和特殊原因的过程和特殊原因的过程考虑短期离散，强调设备本身考虑短期离散，强调设备本身因素对质量的影响因素对质量的影响状态状态分析前提是数据服从正态分分析前提是数据服从正态分布，且过程受控布，且过程受控反映出系统当前的实际状反映出系统当前的实际状态，而不要求在稳态态，而不要求在稳态用于新机验收时、新产品试制用于新机验收

24、时、新产品试制时、设备大修后等情况时、设备大修后等情况指数要求指数要求1.331.331.671.671.671.67取样取样在过程稳定受控情况下适当在过程稳定受控情况下适当频率抽组至少个频率抽组至少个样本样本长期组间差异（一般在长期组间差异（一般在3 3个月或者更长）收集的数个月或者更长）收集的数据据一般在机器生产稳定后约一小一般在机器生产稳定后约一小时内连续抽样组样本时内连续抽样组样本指标指标有偏移短期过程能力指数有偏移短期过程能力指数有偏移过程指数有偏移过程指数设备能力指数设备能力指数标准差计标准差计算方式算方式利用极差来估算：利用极差来估算： 1 = R /d 2 1 = R /d 2 或或 2 = s/ c4 2 = s/ c4使用所有的数据来估算：使用所有的数据来估算：使用所有的数据来估算：使用所有的数据来估算：35二、过程（设备二、过程（设备/ /性能）能力指数应用性能）能力指数应用过程能力指数（过程能力指数（CpkCpk）范围范围等级等级判断判断措施措施C CPkPk 1.67 1.67特级特级过程能力过程能力过剩过剩为提高产品质