全面质量管理6-工序能力课件

过程能力

过程能力武汉理工大学机电工程学院工业工程系李存荣（）1过程的概念：过程的定义过程--使用资源将输入转化为输出的活动的系统。过程输入输出控制资源2过程的概念：过程的定义在质量管理体系中，任何一个过程都不会孤立地存在，若干过程之间的相互关系构成过程网络。过程A输入过程B过程D过程C输入输入输出输出输出控制控制资源输入输出在质量管理体系中，过程网络的有效运作是体系有效运行的重要条件。3过程的概念：过程的定义组织内所采用的过程以及这些过程之间的相互作用的系统性识别和管理可称之为“过程方法"。过程A输入过程B过程D过程C输入输入输出输出输出控制控制资源输入输出4“过程方法”作为质量管理的八项原则之一ISO9000标准对过程控制的要求过程方法；管理的系统方法；基于事实的决策；领导作用全员参与互利的供方关系持续改进以顾客为中心5基于过程的质量管理体系模式顾客顾客要求满意质量管理体系的持续改进管理职责资源管理测量、分析、改进产品实现产品输出输入6组织内诸过程组成系统的应用，以及这些过程的识别和相互作用及其管理，可称之为过程方法。过程方法的优点是对诸过程组成的系统中单个过程之间联系以及过程的组合和相互作用进行连续的控制。ISO9000标准对过程控制的要求标准鼓励组织在建立、实施质量管理体系以及改进其有效性时，采用过程方法。通常将输入转化为输出的活动可视为过程。通常一个过程的输出可直接形成下一过程的输入。7ISO9000:2001质量管理原则过程方法：将活动和相关的资源作为过程进行管理，可以更高效地得到期望的效果；

过程是指使用资源将输入转化为输出的活动的系统。任何一项活动都可以作为过程进行管理。

过程方法的原则，不仅适用于组织质量管理中某些较为独立和单纯的过程，也适用于由许多过程所构成的过程网络；要点：

信息论：各种通路中信息的加工、传递和储存的统计理论；自动控制的理论，主要是反馈论，系统的调节和控制的一般规律的研究；自动快速电子计算机理论：与人类思维过程相似的自动组织逻辑过程的理论；

过程方法原则，是控制论在质量管理中的具体体现和应用；控制论是一门研究机器、生命和社会中控制和通讯的一般规律的科学，是研究动态系统和变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态的科学，三个组成部分：8ISO9000标准对过程控制的要求

过程方法在质量管理体系中应用时，强调以下方面的重要性。理解和满足要求；需要考虑过程的增值；

获得过程业绩和有效性的结果；基于客观的测量，持续改进过程；受控、增值和持续改进9过程能力：概念过程能力指过程处于正常状态(稳定受控状态)时，加工产品的能力。通常以产品质量特性数据分布的6倍标准偏差表示。B=6σ10过程能力3σ准则

在生产过程中，仅有偶然性误差存在时，质量特性X服从正态分布N(µ，)，则据正态分布的概率性质，有也即（µ－3σ，µ＋3σ）是Ｘ的实际取值范围。P｛µ－3σ＜Ｘ＜µ＋3σ｝＝99.73%11过程能力控制图之所以规定3σ界限，主要是出于经济上的考虑。第一类错误：将正常判为异常，虚发警报；概率为第二类错误：将异常判为正常，漏发警报；概率为和不能同时减少，只能将它们控制在一定范围内。12过程能力13过程能力控制图之所以规定3σ界限，主要是出于经济上的考虑。造成的损失造成的损失σ2σ3σ4σ5σ14过程能力正态概率密度曲线99.73%95.5%68.3%15质量体系的组织目标过程能力即实现过程目标的能力。质量管理体系可视为一个大过程，那么建立质量管理体系的组织目标是什么？建立质量管理体系应具备的过程能力，应能保证组织目标:“减少和消除不合格，尤其是预防不合格”的实现。为了达到组织目标，组织应确保影响其质量的技术、管理和人的因素处于受控状态，无论是硬件、软件、流程性材料还是服务，所有的控制都应针对减少和消除不合格，尤其是预防不合格。16质量体系的组织目标实现组织目标的保证手段是:组织应确保影响其质量的技术、管理和人的因素处于受控状态。

技术受控的标识是企业应采用最先进的工艺技术生产产品，使企业具备保证不生产不合格产品的能力。

管理受控的标识是企业应采用科学方法(如统计技术)对过程实施有效控制，使企业具备保持不出不合格品的能力。人的因素受控是技术受控和管理受控的基础条件。人的因素受控的标识是企业职工具有高的素质(如文化素质、专业和管理技能素质及工作经验等)。17质量体系的组织目标对任何过程而言，能否长期、稳定地生产合格产品或优质产品必须满足两个基本条件:①有足够的过程能力;②过程保持稳定受控；18过程能力指数过程能力指数(特殊情况下也可称为工序能力指数、工程能力指数)指过程能力满足质量要求的程度。符号记为cpCp=——=————=————TTU–TLTU-TLB6σ6s

技术要求工序能力

T为产品质量特性值的质量要求，即公差(规格)范围;

Tu为上公差(规格)界限;TL为下公差(规格)界限;σ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;Cp为产品质量特性的过程能力指数;B为过程能力。19进行工序能力分析的意义质量标准是指工序加工产品必须达到的质量要求，通常用标准、公差、允许范围等来衡量，一般用符号T表示。质量标准(T)与工序能力(B)之比值，称为工序能力指数，记为Cp。工序能力指数Cp值，是衡量工序能力大小的数值,工序对技术要求满足程度的指标，工序能力指数越大，说明工序能力越能满足技术要求，甚至有一定的能力贮备。但是不能认为工序能力指数越大，加工精度就越高或者说技术要求越低。Cp=——=——TTB6σ

技术要求工序能力20工序能力指数的计算计量值为双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况

分布中心和标准中心不重合的情况

计量值为单侧公差情况

计件值情况下

计点值情况下

工序能力指数的计算21工序能力指数的计算计量值为双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况

6σTTuTLμ(M)Cp=——=——TTB6σ

Cp=——=——————TTu-TL6S6S22工序能力指数的计算计量值为双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况

6σTTuTLμ(M)某零件尺寸规格为20±0.25，抽样100，计算X=20，s=0.0523工序能力指数的计算分布中心和标准中心不重合的情况

ε

T/2TuTLMT/2μCp上=————T/2-ε3σ

Cp下=————T/2+ε3σ

Cpk=Cp(1-K)=(T-2ε)/6σ其中K=2ε/T某零件尺寸规格为20±0.15，抽样100，计算X=20.05，s=0.050.6724提高过程能力的方法Cpk=Cp(1-K)=(T-2ε)/6s1、减小偏移量ε2、减少质量特性值分布的标准偏差s3、放宽公差范围；25工序能力指数的计算μ6σTTu计量值为单侧公差情况

6σTTLμ26工序能力指数的计算μ6σTTu计量值为单侧公差情况

某部件表面清洁度要求≦96mg，抽样测得X=48mg，s=12mg，1.3327工序能力指数：望小值质量特性μ6σTTu给定单向公差Tu，要求产品质量特性值小于等于Tu，越小越好。如：产品中某些杂质成分；产品表面清洁度；汽车行驶的油耗；产品的不合格品率等。28工序能力指数的计算计量值为单侧公差情况

6σTTLμ某金属材料抗拉强度要求≧32kg/cm2，抽样测得X=38kg/cm2，s=1.8kg/cm2，1.1129工序能力指数：望大值质量特性给定单向公差TL，要求产品质量特性值大于等于TL，越大越好。如：金属材料的强度；化工产品的产出率；产品的合格品率等；6σTTLμ30工序能力指数的计算计件值情况下

Cp=(Tμ–μ)/3σμ=nPσ=P(1-P)/nCp=P(1-P)/n3Pμ-P31工序能力指数的计算Cp=(Tμ–μ)/3σμ=Cσ=CCp=C3Cμ-C计件值情况下

32过程能力的等级评定：传统等级特级一级二级三级四级Cp≧1.67≧1.33~1.67≧1~1.33≧0.67~1<0.67评价过高充分尚可不充分不足传统认为：1.33是最理想、最佳水平33产品—过程综合能力等级评定Cp≧1.67≧1.33~1.67≧1~1.33≧0.67~1<0.67关键质量特性*重要质量特性*一般质量特性*34概念生产制造过程控制的核心是工序质量控制，其质量职能具体表现在以下三方面：（1）严格执行制造质量计划；（2）保证工序质量处于受控状态；（3）有效控制生产节拍，及时处理质量问题，保证均衡生产、文明生产。35质量波动及其原因质量差异是生产制造过程的固有本质，质量的波动具有客观必然性。工序质量控制的任务，是要把质量特性值控制在规定的波动范围内，使工序处于受控状态，能稳定地生产合格品。从引起质量波动的原因的性质来看，可分为：1、偶然性波动（chanceofcauseofvariation）2、系统性波动（assignableofcauseofvariation）36质量波动及其原因从引起质量波动的原因的性质来看，可分为：偶然性波动系统性波动偶然性波动由大量的、微小的不可控因素的作用而引起，这种波动具有随机性。偶然性的波动称为正常波动。工序质量控制的任务是使正常波动维持在适度的范围内。系统性波动由少量的、但较显著的可控因素的作用而引起，这种波动不具有随机性。系统性的波动称为异常波动。工序质量控制的任务是及时发现异常波动，查明原因，采取有效的技术组织消除系统性波动，使生产过程重新回到受控状态。37质量波动及其原因偶然性波动系统性波动偶然性波动系统性波动转化相对的38质量波动及其原因操作者man材料material机器设备machine工艺方法method工序质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为“5M1E”测试手段measurement环境条件environment产品设计工艺选择计划调度人员培训工装设备物资供应计量检验安全文明人际关系劳动纪律39质量波动的统计规律质量特性值的波动具有统计规律性质量波动的个别观测结果具有随机性，但在受控状态下的大量观测结果必然是呈现某种统计意义上的规律性。这种统计规律性是统计质量控制的必要前提和客观基础统计质量控制是统计质量管理中的一个重要问题所谓统计质量控制，就是对生产过程中工序质量特性值进行随机抽样，通过所得样本对总体作出统计推断，采取相应对策，保持或恢复工序质量的受控状态。40工序质量的两种状态生产过程中，工序质量有两种状态：受控状态Incontrol失控状态Outofcontrol41生产过程的受控状态μ0

X(X)σ0上控制界限UCL下控制界限LCLt42生产过程的失控状态μ1

X(X)σ0上控制界限UCL下控制界限LCLtμ0

μ≠μ0，σ

=

σ0，μ保持稳定。这时，从表面看，过程状态是稳定的，但由于质量特性或其统计量的分布集中位置（μ）已偏离控制中心（μ0），黑点越出控制界限某侧的可能性变大。43生产过程的失控状态μ=μ0，σ≠σ0，σ保持稳定。这时，由于质量特性或其统计量的分布分散程度（σ）变大，导致黑点越出控制限两侧的可能性变大。μ0

X(X)σ0上控制界限UCL下控制界限LCLt44生产过程的失控状态μ≠μ0，σ≠σ0，μ和σ都保持稳定。这时，失控状态更复杂，失控程度可能更严重。45生产过程的失控状态μ和σ中至少有一个不稳定，随时间变化。下图表示分布集中位置μ不断增大时的工序质量失控状态。X(X)上控制界限UCL下控制界限LCLt46工序控制的基本要求一旦发现工序质量失控，就应立即查明原因，采取措施，使生产过程尽快恢复受控状态，尽可能减少因过程失控所造成的质量损失。47工序控制的基本过程发现反馈纠正分析48生产过程中工序质量分析平均值μ标准差σ样本总体极差R平均值X推断检定检定反映质量水平49工序能力ISO9000系列标准中指出:“应对过程进行验证使其能够生产符合规范的产品”工序能力:工序是否具备生产合格产品的能力，是生产过程中对工序进行质量控制的前提和基础。50工序能力工序能力是指处于稳定状态下的工序实际加工能力。稳定生产状态下的工序应该具备以下几方面的条件：①原材料或上一道工序半成品按照标准要求供应；②本工序按作业标准实施，并应在影响工序质量各主要因素无异常的条件下进行；③工序完成后，产品检测按标准要求进行。在非稳定生产状态下的工序所测得的工序能力是没有意义的。工序实施以及前后过程均应标准化51工序能力工序能力可用工序质量特性值分布的分散性特征来度量；如工序质量特性值X的数学期望为μ，标准差为σ，则工序能力为：B=6σ用途：1、选择经济合理的工序方案；2、协调工序之间的相互关系；3、验证工序质量保证能力；σ=σ2人+

σ2机+

σ2料+

σ2法+

σ2测+σ2环52工序能力测定工序能力的测定一般是在成批生产状态下进行的，工序满足产品质量要求的能力主要表现在以下两个方面:①产品质量是否稳定;②产品质量精度是否足够。

53工序能力测定当确认工序能力可以满足精度要求的条件下，工序能力是以该工序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、分布的定量值以及分布曲线来描述。在稳定生产状态下，影响工序能力的偶然因素的综合结果近似地服从正态分布。为了便于工序能力的量化，可以用3σ原理来确定其分布范围:当分布范围取为μ±3σ时，产品质量合格的概率可达99.7%接近于1。因此以±3σ，即6σ为标准来衡量工序的能力是具有足够的精确度和良好的经济特性的。所以在实际计算中就用6σ的波动范围来定量描述工序能力。记工序能力为B，则B=6σ。54质量要求用3σ控制原则来控制生产，当生产过程处于稳态时，产品的不合格率2.73%0。用6σ控制原则来控制生产，当生产过程处于稳态时，产品的不合格率2ppb

。ppb，partsperbillion，10-955影响工序能力的因素设备如设备精度的稳定性，性能的可靠性，定位装置和传动装置的准确性，设备的冷却润滑的保护情况，动力供应的稳定程度等。工艺如工艺流程的安排，工序之间的衔接，工艺方法、工艺装备、工艺参数、测量方法的选择，工序加工的指导文件，工艺卡、操作规范、作业指导书、工序质量分析表等。材料如材料的成分，物理性能，化学性能处理方法，配套件元器件的质量等。操作者如操作人员的技术水平熟练程度，质量意识，责任心，管理程度等。环境如生产现场的温度、湿度、噪音干扰、振动、照明、室内净化、现场污染程度等。56主导性因素工序能力是5M1E的综合反映，但在实际生产中，5M1E对不同行业、不同企业、不同工序，及其对质量的影响程度有明显差别，起主要作用的因素称为主导因素。如对化工企业来说，一般设备、装置、工艺是主导性因素。又如机械加工的铸造工序则主要因素一般是工艺过程和操作人员的技术水平，手工操作较多的冷加工、热处理及装配调试中的操作人员的水平是主要影响因素。精密设备和电子产品则环境条件的影响更为重要等等。这些因素对产品质量都起着主导作用，因而是主导性因素。57工序能力的判断工序能力等级工序能力指数工序能力判断特级一级二级三级四级Cp>1.671.67≥Cp>1.331.33≥Cp>1.01.0≥Cp>0.67Cp≤0.67过剩充足正常不足严重不足工序能力的判断是对工序能力能够满足质量标准的程度做出判断，其目的是可以对工序进行预防性处置，以确保生产过程的质量水平。58工序能力的处置1.提高产品质量要求；2.降低设备、工装的精度要求，降低成本；Cp>1.67时的处置59工序能力的处置1.对非关键工序质量特性，可放宽波动幅度或者移动波动的平均水平；2.简化质量检验工作；1.67≥Cp>1.33时的处置60工序能力的处置1.对工序过程进行控制和监督，及时发现异常波动；2.按正常工序质量检验方式实施质量检验；3.当Cp接近1.0时，应对影响工序能力的主要因素严加控制；1.33≥Cp>1.0时的处置61工序能力的处置1.分析工序能力不足的原因，通过PDCA循环制定改进措施；2.在用户认可的前提下，可考虑适当放大公差范围；3.当经济等因素可行的条件下，提高工装精度；4.严格质量检验，加强不合格品管理；1.0≥Cp>0.67时的处置62工序能力的处置1.一般应立刻停止生产，找出原因，采取措施，改进工艺，提供工序能力；2.一般应立刻实行全数检验，剔除不合格品；Cp≤0.67时的处置63工序能力某车间拟加工一批零件，解决操作者和调度员之间的争执问题.64工序能力1.明确目的,决定调查方法,制定调查计划;2.对工序进行标准化,并实施标准作业;3.收集数据;4整理数据,初步判断生产稳定性;5.计算工序能力系数;6.对工序能力系数加以修正;7.工序能力评价;65直方图生产某种滚珠，要求其直径x为15.0±1.0(mm)。66直方图1、从数据中找出最小值S和最大值L。S=14.2L=15.92、决定组数。m=1+3.3lgn=63、计算组距。组距h=0.34、求界限值。下限值S–h/2=111.255、计算组中值。6、统计频数。7、列频数分布表。67直方图68直方图X