质量管理04-工序(过程)能力分析

第四章工序(过程)能力分析6/12/20241主要内容

基本概念

工序能力指数的计算工序能力的评价与处置工序能力调查

6/12/20242工序能力分析的意义在产品制造过程中，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。6/12/20243什么是工序能力所谓工序能力，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。以3σ原则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。

工序能力:B=6σ或B≈6S6/12/20244谁影响工序能力人——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；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；材料——包括原材料、半成品、外协件的质量及其适用性；工艺——包括工艺方法及规范、操作规程的合理性；测具——测量方法及测量精度的适应性；环境——生产环境及劳动条件的适应性。6/12/20245什么是工序能力指数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：

其中T=规格上限TU-规格下限TL

6/12/20246工序能力与工序能力指数的区别工序能力是工序的实际加工能力，而工序能力指数是指工序能力对规格要求的满足程度。工序能力的强弱并不等同于满足规格要求的能力的高低。工序能力指数的高低（在分布中心与规格中心Tm重合时）对应合格品率的高低，即：工序能力的贮备越充足，质量保证能力越强，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。6/12/20247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二计数值1计件值2计点值6/12/202481计量值－双侧规格界限双侧规格界限: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

P1P2TLTUTmf（x）σμT6/12/202491计量值－双侧规格界限工序不合格品率p的估计：

6/12/2024101计量值－双侧规格界限例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：∵∴

6/12/2024112计量值—双侧规格界限

(2)有偏——规格中心Tm与分布中心不重合绝对偏移量：偏移系数：

工序能力指数：

或：当k≥１，即e≥T/2时，规定Cpk=0(图中，曲线2)不合格品率估计：f（x）e12eμTLTUP1P2TmxT6/12/2024122计量值—双侧规格界限例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：或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估计约为2.1%～2.3%

6/12/202413单位：%用Cp和k值估计不合格品率6/12/2024142计量值—单侧规格界限(1)仅给出规格上限TU

计算公式：

当TU≤时，p≥50%，则规定Cp＝0。不合格品率估计：f（x）μTUσx6/12/2024152计量值—单侧规格界限例3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：

6/12/2024162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，p≤50%，则规定Cp＝0。

不合格率估计：

μf（x）TLσxμ-TL6/12/2024172计量值—单侧规格界限例4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：6/12/2024183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Cp6/12/2024193计数值—计件值例5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：6/12/2024204计数值—计点值

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

6/12/2024214计数值—计点值

例6：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：6/12/202422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：1Cp＞1.67特级加工21.67≥Cp＞1.33一级加工31.33≥Cp＞1二级加工41≥Cp＞0.67三级加工5Cp≤0.67四级加工

6/12/202423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μTmT3=4σT0=10σT1=8σT2=6σ6/12/2024241Cp＞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。6/12/20242521.67≥Cp＞1.33一级加工当时，10S≥T＞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。

6/12/20242631.33≥Cp＞1二级加工当时，8S≥T＞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。

6/12/20242741≥Cp＞0.67三级加工当时，6S≥T＞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。

6/12/2024285Cp≤0.67四级加工当时，T≤4S，不合格品率p≥4.55%。（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。6/12/202429提高工序能力指数的途径6/12/202430提高工序能力指数的途径6/12/202431提高工序能力指数的途径6/12/202432提高工序能力指数的途径6/12/202433第4节工序能力调查的目的6/12/202434工序能力调查的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、完成期限、责任者、方法按调查计划规定作业，记录数据及其背景充分利用质量情报选定调查对象（工序特性值）检查工序标准条件确定测试与抽样检查方法制定调查计划收集数据分析数据稳定状态不稳定状态工序能力分析追查不稳定原因工序能力过强工序能力不足设法降低成本追查原因修改标准采取措施采取有效的管理措施6/12/202435工序能力调查的应用1工艺验证工艺验证就是通过工艺实施，验证设计的可行性和合理性。它是联系设计和制造的纽带。在工艺验证中，通过工序能力调查，可以达到：(1)选择既可实现设计质量、又可采用经济又合理的设备、工艺、原料与技术；(2)确认适宜的工序能力，并确定与之相适应的工艺规程、技术标准、作业指导书及管理对象与方法等；(3)对设计的合理性进行验证，并提出修改设计的依据。2工艺诊断工序质量水平需要提高、生产过程不稳定以及工序质量水平显著下降等场合，都必须进行工序能力调查。它可为工艺诊断提供可靠的资料和依据。6/12/202436工序能力调查的应用3技术经济分析如对比不同加工过程