生产与运作管理 第十二章 工序(过程)能力分析

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1、第十二章 工序(过程)能力分析 12.1 基本概念 12.2 工序能力指数的计算12.3 工序能力的评价与处置 12.4 工序能力调查 112.1 基本概念在产品制造过程中，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。 一 工序能力 二 工序能力指数 2一 工序能力1 概念：所谓工序能力，是指处于稳定、标准状

2、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。加工能力强或 弱的区分关键是质量特性的分布范围大小，或集中程度。由于均方差是描述随 机变量分散的数字特征 ，而且，当产品质量特性服从正态分布N(，2)时，以3原则确定其分布范围(3 )，处于该范围外的产品仅占产品总数的0.27% ，因此，人们常以6描述工序的实际加工能力。实践证明：用这样的分散范围 表示工序能力既能保证产品的质量

3、要求，又能具有较好的经济性。 2 表达式：B=6 或 B6S 3 影响因素： (1)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； (2)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； (3)材料包括原材料、半成品、外协件的质量及其适用性；(4)工艺包括工艺方法及规范、操作规程的合理性；(5)测具测量方法及测量精度的适应性；(6)环境生产环境及劳动条件的适应性。 3二 工序能力指数1 概念：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：T=规格上限TU - 规格下限TL。 2 工序能力与工序能力

4、指数的区别：工序能力是工序具有的实际加工能力，而工序能力指数是指工序能力对规格要求满 足的程 度，这是两个完全不同的概念。工序能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相反，工序 能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。当质量特性服从正态分布，而且 其分布中心 与规格中心Tm重合时，一定的工序能力指数将与一定的不合格品率相对应。因此，工 序能力指数越大 ，说明工序能力的贮备越充足，质量保证能力越强，潜力越 大，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。 412.2 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

5、上限TL 二 记数值1 记件值2 记点值51计量值双侧规格界限双侧规格界限是指既具有规格上限(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 重合计算公式：工序不合格品率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S 进行计算 根据工序能力指数Cp计算。由式: 因此有例1P1P2TLTUTmf（x ）T6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： 7计算公式：绝对偏移量 ： (图中曲线1) 偏移系数 ：工序能力指数：或：当k，即eT/2时，规定Cp

6、k=0 (图中，曲线2) 不合格品率估计： 采用“用Cp和k值估计不合格品 率”例2f（x ）有偏时工序能力指数与不合格品率e 12eTLTUP1P2TmxT(2)有偏规格中心Tm与分布中心 不重合计量值双侧规格界限8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：计算Cpk 或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估计约为2.1%2.3% 9用Cp和k值估计不合格品率Cp k0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25 .0.5

7、013.8613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.71 0.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.69 0.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.74 0.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.48 0.900.690.730.831.001.251.602.05

8、2.623.344.215.276.538.029.75 1.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.49 1.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.66 1.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.20 1.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.06 1.400.000.010.010.010.040.0

9、70.130.220.360.590.931.452.19 1.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.54 1.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.07 1.700.000.010.010.030.060.110.220.400.72 1.800.000.010.010.030.060.130.250.48 1.900.000.010.010.030.070.150.31 2.000.000.010.020.040.090.20 2.100.000.010.020.050.13 2.200.000.0

10、10.030.08 2.300.010.020.05 2.400.000.010.03 2.500.100.02 2.600.000.01 2.700.01 2.800.00单位：%10(1)仅给出规格上限TU 计算公式：当TU 时，p50%，则规定Cp0 不合格品率估计：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，试计算工序能力 指数Cp及不合格品率p。解： 2计量值单侧规格界限f（x）TUx11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，p50%，则规定Cp0 不合格率估计：例3 要求零件淬火后的硬度HRC71，实测数据后计

11、算得 HRC73；S1，试计算工序能力指数Cp 及不良品率p。 解：f（x）TLx-TL12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Cp例1 某产品规格要求pU0.1，现取5个样本，n1n2n5100, 各 样本中不合格品数为：d17，d25，d36，d42，d54，求工序 能力指数Cp。解： 13计数值计点值 计算公式 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(

12、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 例2：设某产品规格要求单位产品平均缺陷上限CU2，取容量为10的 样本5个，各样本中产品的缺陷数分别为C17；C25；C36 ；C42； C54，求工序能力指数Cp。 解： 14 12.3 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：1 Cp1.67 特级加工2 1.67Cp1.33 一级加

13、工 3 1.33 Cp1 二级加工 4 1Cp0.67 三级加工 5 Cp0.67 四级加工 151 Cp1.67 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，T10S，不合格品率p0.00006%。（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

14、的方法之一。162 1.67Cp1.33 一级加工当 时，10ST8S，不合格品率0.00006%p0.006%。（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。 173 1.33 Cp1 二级加工 当 时，8ST6S，不合格品率0.006%p0.27%。（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，

15、使之回到稳定、正常状态。(3)检查不能放宽。 184 1Cp0.67 三级加工当 时，6ST4S，不合格品率0.27%p4.55%。 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。 195 Cp0.67 四级加工当 时，T4S，不合格品率p4.55%。（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。 20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 TmT3=4T0=10 T1=8 T2=621 12.4 工序能力调查 工序能力是保证和提高产品质量的重要 因素，了解和掌握工序能力是控制产品 质量的必要手