SPC中有关过程能力的分析机理

1、SPC中有关过程能力的分析 1.基本概念 2.过程能力指数的计算3.过程能力的评价与处置 4.过程能力调查 11.基本概念念在产品制制造过程程中，工工序是保保证产品品质量的的最基本本环节。 所谓谓工序能能力分析析，就是是考虑工工序的的设备、工艺、人的操操作、材材料、测测量工具具与方法法以及环环境对工工序质量量指标要要求的适适合程程度。工工序能力力分析是是质量管管理的一一项重要要的技术术基础工工作。它它有助于于掌握各各道工序序的质量量保证能能力，为产品品设计、工艺、工装设设计、设设备的维维修、调调整、更更新、改改造提供供必要的的资料和和依据。一过程能力力二过程能力力指数2一过过程能力力1概念：所

2、谓过程程能力，是指处处于稳定定、标准准状态下下，工序序的实际际加工能能力。工序处处于稳定定状态，是指工工序的分分布状态态不随时时间的变变化而变变化，或或称工序序处于受受控状态态 ； 工序序处于标标准状态态，是指指设备、材料、工艺、环境、测量均均处于标标准作业业条件，人员的的操作也也是正确确的。工序的的实际加加工能力力是指工工序质量量特性的的分散(或波动)有多大。加工能能力强或或弱的区区分关键键是质量量特性的的分布范范围大小小，或集集中程度度。由于于均方差差是描述随随机变量量分散的的数字特特征，而且，当产品品质量特特性服从从正态分分布N(，2)时，以3原则确定定其分布布范围(3)，处于该该范围外

3、外的产品品仅占产产品总数数的0.27%，因此，人们常常以6描述工序序的实际际加工能能力。实实践证明明：用这这样的分分散范围围表示过过程能力力既能保保证产品品的质量量要求，又能具具有较好好的经济济性。3注意：过程能力力与生产产能力不不同过程能力力是衡量量过程加加工质量量内在一一致性的的量值。生产能力力则是指指工序加加工最大大数量的的能力。42表达式：B=6或B6S3影响因素素：(1)人与工序直直接有关关的操作作人员、辅助人人员的质质量意识识和操作作技术水水平；(2)设备包括设备备的精度度、工装装的精度度及其合合理性、刀具参参数的合合理性等等；(3)材料包括原材材料、半半成品、外协件件的质量量及其

4、适适用性；(4)工艺包括工艺艺方法及及规范、操作规规程的合合理性；(5)测具测量方法法及测量量精度的的适应性性；(6)环境生产环境境及劳动动条件的的适应性性。54过程能力力分类：短期过过程能力力和长期期过程能能力短期过程程能力：仅由偶因因引起的的变异所所形成的的过程能能力，既既是指过过程处于于稳定的的过程能能力，反反映短期期变异。此变异异可由控控制图的的有关参参数估计计：6长期过程程能力：是指由偶偶因和异异因之和和引起的的总变异异所形成成的过程程能力，反映长长期变异异，也称称实绩变变异S。此变异异可由控控制图的的有关参参数估计计：7二过过程能力力指数1概念：过程能力力指数是是衡量过过程能力力对

5、产品品规格要要求满足足程度的的数量值值，记为为Cp。通常以以规格范范围T与工序能能力B的比值来来表示。即：T=规格上限限TU-规格下限限TL。2过程能力与过程能力指数数的区别别：82过程能力力与过程程能力指指数的区区别：过程能力力是工序具有有的实际际加工能能力，而过程能能力指数数是指过程能力力对规格格要求满满足的程程度，这是两个个完全不不同的概概念。过过程能力力强并不不等于对对规格要要求的满满足程度度高，相相反，过过程能力力弱并不不等于对对规格要要求的满满足程度度低。当当质量特特性服从从正态分分布，而而且其分分布中心心与与规格格中心Tm重合时，一定的的过程能能力指数数将与一一定的不不合格品品率

6、相对对应。因因此，过过程能力力指数越越大，说说明过程程能力的的贮备越越充足，质量保保证能力力越强，潜力越越大，不不合格品品率越低低。但这这并不意意味着加加工精度度和技术术水平越越高。92.过程能力指数数的计算算一 计量量值1双侧规格格界限（1）无偏（2）有偏2单侧规格格界限（1）仅给出规规格上限限TU（2）仅给出规规格上限限TL10二 计数数值1计件值2计点值三SCAT（快速简简易判断断）法1)计量值双双侧规格格界限双侧规格格界限是是指既具具有规格格上限(TU)要求，又又有规格格下限(TL)要求的情情况(1)无偏规格中心心与与分布中中心重重合计算公公式：11P1P2TLTUTmf（x）T例1因

7、此有由式:根据工序序能力指指数Cp计算。工序不合合格品率率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 进行计算 例1根据某工工序加工工零件的的测试数数据计算算得出，=6.5,S=0.0055，规格要要求为。试求该工工序的过过程能力力指数及及不良品品率。12解：13当k，即eT/2时，规定定Cpk=0(图中，曲曲线2)(2)有偏规格中心心与与分分布中心心不不重合有偏时工工序能力力指数与与不合格格品率xF(x)e1eTLTUP1P2TmT计量值双侧规格格界限采用“用用Cp和k值估计不不合格品品率”不合格品品率估计计：讨论或工序能力指数：偏移系数 ：计算公式：(图

8、中曲线1)绝对偏移量 ：14当位于于公差界界限之外外时，。此时，则。此此时的Cpk为“0 ”当恰好位于于公差中中心时，从而K=0，则，这这是“无无偏”的的情况，即理想想状态。当恰好位于于公差上上限或下下限时，从而K =1；即：当时时，工序序加工过过程中的的不合格格品率大大于或或等于50%。对不合合格品率率这样大大的工序序，已远远远不能能满足加加工的质质量要求求，故认认为此时时的工序序能力指指数为“0”。因此时时此公式式使用合合理.讨论例215测试一批批零件外外径尺寸寸的平均均值=19.0101，S=0.0143，规格要要求为，试计计算过程程能力指指数并估估计不合合格品率率。解：由题意：或由Cp

9、K=0.816，k=0.145查下表得得不良品品率估计计约为2.1%2.3%计算Cpk不合格品品率计算算：2)计量值单侧规格格界限(1)仅给出规规格上限限TU16f（x）TUx计算公式式：不合格品率估计：解：不合格品品率：当TU 时，p50%，则规定CpU0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，S0.24g，试计算过程能力指数CpU及不合格品率pU。计量值单侧规格格界限(2)仅给出规规格下限限TL17f（x）TLx-TL 计算公式： 不合格率估计：当TL时，p50%，则规定定Cp0例3 要求零件淬火后的硬度HRC71，实测数据后计算得 HRC73；S1，试计算过

10、程能力指数Cp及不良品率p。解：不良品率率：计数值计件值(1)取k个样本，每个样样本的样样本容量量分别为为n1，n2，nk，每个样样本中的的不合格格品数为为d1，d2，dk。18(3)计算过程程能力指指数Cp(2)计算平均均不合格格品率及及平均样样本量计算公式式以以不不合格品品率上限限pU作为规格格要求：例1某产品规规格要求求pU0.1，现取5个样本，n1n2n5100,各样本中中不合格格品数为为：d17，d25，d36，d42，d54，求过程程能力指指数Cp。19解：计数值计点值计算公式式规格要求求是单位位产品平平均缺陷陷(或疵点数数)上限或不不合格品品率很小小时的样样本中不不合格品品数上限

11、限CU20(3 )计算过程能力指数Cp (2)计算平均疵点数(或平均不合格品数)(1)取k个样本，每个样样本的样样本容量量分别为为n1,n2，nk，每个样样本的疵疵点数(或不合合格品数数)为C1，C2，Ck。解：例2：设某产品品规格要要求单位位产品平平均缺陷陷上限CU2，取容量量为10的样本5个，各样样本中产产品的缺缺陷数分分别为C17；C25；C36；C42；C54，求过程程能力指指数Cp。214.22QS9000标标准提出出新新概念念实实绩指数数长长期过程程能力指指数。表1.短短期过程程能力指指数与长长期过程程能力指指数表1.短期与长长期过程程能力指指数代号过程能力指数计算公式式中无偏移短

12、期无偏上侧短期无偏下侧短期有偏移短期23续表1.短期与长长期过程程能力指指数代号过程能力指数计算公式式中无偏移长期无偏上侧长期无偏下侧长期有偏移长期24无偏的情情况的表表示示过程加加工的一一致性，即“质质量能力力”越越大，则质量量特性值值的分布布越“苗苗条”，质量能能力越强强；而有有偏移情情况的表表示过程程中心与与规规范中心心的的偏移移情况，越越大，则二者者偏离越越小，也也即过程程中心对对规范中中心越“瞄准”，这是是过程的的“质量量能力”与“管管理能力力”二者者综合的的结果。故与与二二者的的重点不不同，需需要同时时加以考考虑。25的比较与与说明用Cp和k值估计不不合格品品率P单位：%Cp k0

13、.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25.0.5013.3613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.2

14、16.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250

15、.400.630.961.452.133.061.400.000.010.010.010.040.070.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040

16、.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.012.800.00也要联合合考虑K不合格品率说明值11 水平的合格品率为68%0.3322 水平的合格品率为95.4%0.6733 水平的合格品率为99.73%1.044 水平的合格品率为99.994%1.3355 水平的合格品率为99.9999%1.6766 水平的合格品率为100%2.027表2.控制原则则的不合合格品率率联合应用用Cp与Cpk所代表的的合格品品率（

17、%）0.330.6811.331.672.000.3367.36884.0084.13484.13484.1344784.134470.6895.4597.72297.72597.72497.724991.0099.7399.86599.8650199.865011.3399.99499.9968399.996831.6799.9999499.999972.0099.999999283SCAT（快速简简易判断断）法问题的提提出：在实际中中，经常常需要在在短时间间内判断断工序能能力的满满足程度度。如：新设备备的验收收要很快出出结果；破坏性性检验不不可能做做大量的的切削而而得到结结果成本加大大。2

18、9SCAT法：是把预先先规定的的过程能能力是否否合格的的判断值值同样本本得到的的极差R进行比较较，以判判断过程程能力是是否满足足要求。SCAT（快速简简易判断断）法步步骤30决定SCAT法的适用特性用公差T（表5.3.6）决定合格与不合格判断值加工8件（或4件）样品，按加工顺序测量记录计算极差计算累计极差 R将 R与合格及不合格判断值进行比较作出判断能判断不能判断核实抽样次数：每加工8件时抽4次，每加工4件时抽8次一般机械能力调查的替换表3.SCAT法的判断断基准抽样批次样品数4个样品数8个合格判断值不合格判断值合格判断值不合格判断值1234567831例:假设需要要快速检检定一台台用来加加工

19、轴径径为的某种零零件的机机床，是是否满足足过程能能力的要要求。解：1）选择n=8的抽样方方案，取取n1=8，随机样样本n1经检验后后其质量量特性值值为：9.98，9.99，10.02，10.01，9.99，10.00，10.01，10.01。322）计算判断值表 根据公差界限 知，T=TU-TL=10.05-9.95=0.1根据SCAT法判断基基准表计计算得判判断值表表如下：判断值表表33判断值次数合格判断值不合格判断值12343）计算样样本n1的极差R134将R1与表5.3.7中的判断断值进行行比较，因为0.0190.040.054，所以不不能对过过程能力力作出判判断R1=Xmax Xmin

20、= 10.02-9.98=0.044）随机抽抽取第二二个样本本n2=8，经检验验后其质质量特性性值为：9.99，9.99，10.00，10.01，10.00，10.01，10.00，10.01。得R2=Xmax Xmin= 10.01-9.99=0.02，R1+R2=0.06将R1+R2与表5.3.7中的判断断值进行行比较，因为0.0550.060.090，所以不不能对过过程能力力作出判判断355）随机抽抽取第三三个样本本n3=8，经检验验后其质质量特性性值为：9.99，10.00，10.01，10.00，9.98，10.01，10.01，9.99。得R3=Xmax Xmin= 10.01-9

21、.98=0.03，R1+R2+R3=0.09将R1+R2+R3与表5.3.7中的判断断值进行行比较，因为0.090.092，所以此此时对过过程能力力作出合合格的判判断即该机床能够够满足过程能力力要求4.过程能力力的评价价与处置置过程能力力指数Cp客观地、定量地地反映了了过程能能力对规规格要求的的适应程程度，因因此它是是过程能能力评价价的基础础。根据过程程能力指指数的大大小一般般可将加加工分为为五类：见P132表3.8.2-1过程能力力指数Cp值评价参考考1Cp1.67级加工21.67Cp1.33级加工31.33Cp1级加工41Cp0.67级加工5Cp 0.67级加工36转过程能能力调查查1、C

22、p1.67级加工当质量特特性服从从正态分分布，且且分布中中心与与规格中中心重合时，T10S，不合格格品率p0.00006%。（见图）过程能力力过分充充裕，有有很大的的贮备。这意味味 着粗粗活细作作或用一一般工艺艺方法可可以加工工的产品品，采用用了特别别精密的的工艺、设备或或高级操操作工人人进行加加工。这这势必影影响了生生产效率率，提高高了产品品成本。措施：(1)合理，经经济地降降低工序序能力。如改用用低精度度的设备备、工艺艺、技术术和原材材料；放放宽检验验或放宽宽管理(2)在保证产产品质量量和提高高经济效效益的前前提下更更改设计计，加严严规格要要求；(3)合并或减减少工序序也是常常用的方方法之

23、一一。372、1.67Cp1.33级加工当时时，10ST 8S，不合格格品率0.00006%p 0.006%。（见图）对精密密加工而而言，工工序能力力适宜；对一般般加工来来说工序序能力仍仍比较充充裕，有有一定贮贮备。措施：(1)允许小的的外来波波动；(2)非关键工工序可放放宽检验验；(3)工序控制制的抽样样间隔可可适当放放宽。383、1.33Cp 1级加工当时时，8ST6S，不合格格品率0.006%p 0.27%（见图）对一般般加工而而言，过过程能力力适宜。措施：(1)对工序进进行严格格控制，使生产产过程处处于良好好的稳定定、正常常状态，并保证证不降低低工序的的质量水水平;(2)一旦发现现工序

24、有有异常状状态出现现，立即即采取相相应措施施，调整整工艺过过程，使使之回到到稳定、正常状状态。(3)检查不能能放宽。394、1Cp0.67级加工当时时，6ST4S，不合格格品率0.27%p 4.55%。过程能能力不足足，不合合格品率率较高。（见图）措施：(1)要通过提提高设备备精度、改进工工艺方法法、提高高操作技技术水平平、改善善原材料料质量等等措施提提高过程程能力。(2)要加强检检验，必必要时实实行全检检。405、Cp0.67级加工当时时，T4S，不合格格品率p4.55%。（见图）工序能力力严重不不足，产产品质量量水平很很低，不不合格品品率高。措施:(1)必须立即即分析原原因，采采取措施施

25、，提提高工序序能力；(2)为了保证证产品的的出厂质质量，应应通过全全数检查查；(3)若更改设设计、放放宽规格格要求不不致影影响产品品质量或或从经济济性考虑虑更为合合理时，也可以以用更改改设计的的方法予予以解决决，但要要慎重处处理。41加工分类类42f(x)级级级级级TmT3=4T0=10T1=8T2=6级级级级5.过程能力力调查过程能力力是保证证和提高高产品质质量的重重要因素素，了解解和掌握握过程能能力是控控制产品品质量的的必要手手段。了了解和掌掌握过程程能力的的活动称称为过程程能力调调查。一过程能力力调查程程序二过程能力力调查的的应用43过程能力力调查程程序44明确调查查目的简化检查查方法，

26、确认工工序能力力适宜时时，进行行工序控控制过程能力力充分计算并分分析Cp或Cpk作直方图图、趋势势图、控控制图、并判定定稳定性性明确必要要性与目目标、落落实负责责单位、完成期期限、责责任者、方法按调查计计划规定定作业，记录数数据及其其背景充分利用用质量情情报选定调查查对象（工序特特性值）检查工序序标准条条件确定测试试与抽样样检查方方法制定调查查计划收集数据据分析数据据稳定状态态不稳定状状态过程能力力分析追查不稳稳定原因因过程能力力过强过程能力力不足设法降低低成本追查原因因修改标准准采取措施施采取有效效的管理理措施二、过程程能力调调查的应应用1.工艺验证证工艺验证证就是通通过工艺艺实施，验证设设计的可可行性和和合理性性。它是是联系设设计和制制造的纽纽带。在在工艺验验证中，通过过过程能力力调查，可以达达到：(1)选择既可可实现设设计质量量、又可可采用经经济又合合理的设设备