第四章工序(過程)能力分析第一頁，共三十九頁。主要內容

基本概念

工序能力指數的計算工序能力的評價與處置工序能力調查

12/8/20222第二頁，共三十九頁。工序能力分析的意義在產品制造過程中，工序是保證產品質量的最基本環(huán)節(jié)。所謂工序能力分析，就是考慮工序的設備、工藝、人的操作、材料、測量工具與方法以及環(huán)境對工序質量指標要求的適合程度。工序能力分析是質量管理的一項重要的技術基礎工作。它有助于掌握各道工序的質量保證能力，為產品設計、工藝、工裝設計、設備的維修、調整、更新、改造提供必要的資料和依據。12/8/20223第三頁，共三十九頁。什么是工序能力所謂工序能力，是指處于穩(wěn)定、標準狀態(tài)下，工序的實際加工能力。

工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，是指工序的分布狀態(tài)不隨時間的變化而變化，或稱工序處于受控狀態(tài)；工序處于標準狀態(tài)，是指設備、材料、工藝、環(huán)境、測量均處于標準作業(yè)條件，人員的操作也是正確的。工序的實際加工能力是指工序質量特性的分散(或波動)有多大。以3σ原則這樣的分散范圍表示工序能力既能保證產品的質量要求，又能具有較好的經濟性。工序能力:B=6σ或B≈6S12/8/20224第四頁，共三十九頁。誰影響工序能力人——與工序直接有關的操作人員、輔助人員的質量意識和操作技術水平；設備——包括設備的精度、工裝的精度及其合理性、刀具參數的合理性等；材料——包括原材料、半成品、外協(xié)件的質量及其適用性；工藝——包括工藝方法及規(guī)范、操作規(guī)程的合理性；測具——測量方法及測量精度的適應性；環(huán)境——生產環(huán)境及勞動條件的適應性。12/8/20225第五頁，共三十九頁。什么是工序能力指數工序能力指數是衡量工序能力對產品規(guī)格要求滿足程度的數量值，記為Cp。通常以規(guī)格范圍T與工序能力B的比值來表示。即：

其中T=規(guī)格上限TU-規(guī)格下限TL

12/8/20226第六頁，共三十九頁。工序能力與工序能力指數的區(qū)別工序能力是工序的實際加工能力，而工序能力指數是指工序能力對規(guī)格要求的滿足程度。工序能力的強弱并不等同于滿足規(guī)格要求的能力的高低。工序能力指數的高低（在分布中心與規(guī)格中心Tm重合時）對應合格品率的高低，即：工序能力的貯備越充足，質量保證能力越強，不合格品率越低。但這并不意味著加工精度和技術水平越高。12/8/20227第七頁，共三十九頁。工序能力指數的計算一計量值1雙側規(guī)格界限（1）無偏（2）有偏2單側規(guī)格界限（1）僅給出規(guī)格上限TU（2）僅給出規(guī)格上限TL二計數值1計件值2計點值12/8/20228第八頁，共三十九頁。1計量值－雙側規(guī)格界限雙側規(guī)格界限:指既具有規(guī)格上限(TU)要求，又有規(guī)格下限(TL)要求的情況。

(1)無偏——規(guī)格中心Tm與分布中心重合

P1P2TLTUTmf（x）σμT12/8/20229第九頁，共三十九頁。1計量值－雙側規(guī)格界限工序不合格品率p的估計：

12/8/202210第十頁，共三十九頁。1計量值－雙側規(guī)格界限例1根據某工序加工零件的測試數據計算得出，=6.5,S=0.0055，規(guī)格要求為。試求該工序的工序能力指數及不良品率。解：∵∴

12/8/202211第十一頁，共三十九頁。2計量值—雙側規(guī)格界限

(2)有偏——規(guī)格中心Tm與分布中心不重合絕對偏移量：偏移系數：

工序能力指數：

或：當k≥１，即e≥T/2時，規(guī)定Cpk=0(圖中，曲線2)不合格品率估計：f（x）e12eμTLTUP1P2TmxT12/8/202212第十二頁，共三十九頁。2計量值—雙側規(guī)格界限例2測試一批零件外徑尺寸的平均值=19.0101，S=0.0143，規(guī)格要求為，試計算工序能力指數并估計不合格品率。解：由題意：或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估計約為2.1%～2.3%

12/8/202213第十三頁，共三十九頁。Cpk0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25.0.5013.8613.3413.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.5117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.010.010.010.040.070.130.220.360.590.931.452.191.500.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.132.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.100.022.600.000.012.700.012.800.00單位：%用Cp和k值估計不合格品率12/8/202214第十四頁，共三十九頁。2計量值—單側規(guī)格界限(1)僅給出規(guī)格上限TU

計算公式：

當TU≤時，p≥50%，則規(guī)定Cp＝0。不合格品率估計：f（x）μTUσx12/8/202215第十五頁，共三十九頁。2計量值—單側規(guī)格界限例3某零件質量要求加工后不得大于71g，測試部分數據后得＝70.2g，S＝0.24g，試計算工序能力指數Cp及不合格品率p。解：12/8/202216第十六頁，共三十九頁。2計量值—單側規(guī)格界限(2)僅給出規(guī)格下限TL計算公式：

當TL≥時，p≤50%，則規(guī)定Cp＝0。

不合格率估計：

μf（x）TLσxμ-TL12/8/202217第十七頁，共三十九頁。2計量值—單側規(guī)格界限例4要求零件淬火后的硬度≥HRC71，實測數據后計算得＝HRC73；S＝1，試計算工序能力指數Cp及不良品率p。

解：12/8/202218第十八頁，共三十九頁。3計數值—計件值計算公式以不合格品率上限pU作為規(guī)格要求：(1)取k個樣本，每個樣本的樣本容量分別為n1，n2，…，nk，每個樣本中的不合格品數為d1，d2，…，dk。(2)計算平均不合格品率及平均樣本量(3)計算工序能力指數Cp12/8/202219第十九頁，共三十九頁。3計數值—計件值例5某產品規(guī)格要求pU＝0.1，現取5個樣本，n1＝n2＝…＝n5＝100,各樣本中不合格品數為：d1＝7，d2＝5，d3＝6，d4＝2，d5＝4，求工序能力指數Cp。解：12/8/202220第二十頁，共三十九頁。4計數值—計點值

規(guī)格要求是單位產品平均缺陷(或疵點數)上限或不合格品率很小時的樣本中不合格品數上限CU(1)取k個樣本，每個樣本的樣本容量分別為n1,n2，…，nk，每個樣本的疵點數(或不合格品數)為C1，C2，…，Ck。(2)計算平均疵點數(或平均不合格品數)(3)計算工序能力指數Cp

12/8/202221第二十一頁，共三十九頁。4計數值—計點值

例6：設某產品規(guī)格要求單位產品平均缺陷上限CU＝2，取容量為10的樣本5個，各樣本中產品的缺陷數分別為C1＝7；C2＝5；C3＝6；C4＝2；C5＝4，求工序能力指數Cp。

解：12/8/202222第二十二頁，共三十九頁。工序能力的評價與處置

工序能力指數Cp客觀地、定量地反映了工序能力對規(guī)格要求的適應程度，因此它是工序能力評價的基礎。根據工序能力指數的大小一般可將加工分為五類：1Cp＞1.67特級加工21.67≥Cp＞1.33一級加工31.33≥Cp＞1二級加工41≥Cp＞0.67三級加工5Cp≤0.67四級加工

12/8/202223第二十三頁，共三十九頁。加工分類f(x)1級1級2級2級3級3級4級4級特級特級μTmT3=4σT0=10σT1=8σT2=6σ12/8/202224第二十四頁，共三十九頁。1Cp＞1.67特級加工當質量特性服從正態(tài)分布，且分布中心與規(guī)格中心Tm重合時，T＞10S，不合格品率p＜0.00006%。（見圖）工序能力過分充裕，有很大的貯備。這意味著粗活細作或用一般工藝方法可以加工的產品，采用了特別精密的工藝、設備或高級操作工人進行加工。這勢必影響了生產效率，提高了產品成本。措施：(1)合理，經濟地降低工序能力。如改用低精度的設備、工藝、技術和原材料；放寬檢驗或放寬管理(2)在保證產品質量和提高經濟效益的前提下更改設計，加嚴規(guī)格要求；(3)合并或減少工序也是常用的方法之一。12/8/202225第二十五頁，共三十九頁。21.67≥Cp＞1.33一級加工當時，10S≥T＞8S，不合格品率0.00006%≤p＜0.006%。（見圖）對精密加工而言，工序能力適宜；對一般加工來說工序能力仍比較充裕，有一定貯備。措施：(1)允許小的外來波動；(2)非關鍵工序可放寬檢驗；(3)工序控制的抽樣間隔可適當放寬。

12/8/202226第二十六頁，共三十九頁。31.33≥Cp＞1二級加工當時，8S≥T＞6S，不合格品率0.006%≤p＜0.27%。（見圖）對一般加工而言，工序能力適宜。措施：(1)對工序進行嚴格控制，使生產過程處于良好的穩(wěn)定、正常狀態(tài)，并保證不降低工序的質量水平；(2)一旦發(fā)現工序有異常狀態(tài)出現，立即采取相應措施，調整工藝過程，使之回到穩(wěn)定、正常狀態(tài)。(3)檢查不能放寬。

12/8/202227第二十七頁，共三十九頁。41≥Cp＞0.67三級加工當時，6S≥T＞4S，不合格品率0.27%≤p＜4.55%。工序能力不足，不合格品率較高。（見圖）措施：(1)要通過提高設備精度、改進工藝方法、提高操作技術水平、改善原材料質量等措施提高工序能力。(2)要加強檢驗，必要時實行全檢。

12/8/202228第二十八頁，共三十九頁。5Cp≤0.67四級加工當時，T≤4S，不合格品率p≥4.55%。（見圖）工序能力嚴重不足，產品質量水平很低，不合格品率高。措施:(1)必須立即分析原因，采取措施，提高工序能力；(2)為了保證產品的出廠質量，應通過全數檢查；(3)若更改設計、放寬規(guī)格要求不致影響產品質量或從經濟性考慮更為合理時，也可以用更改設計的方法予以解決，但要慎重處理。12/8/202229第二十九頁，共三十九頁。提高工序能力指數的途徑12/8/202230第三十頁，共三十九頁。提高工序能力指數的途徑12/8/202231第三十一頁，共三十九頁。提高工序能力指數的途徑12/8/202232第三十二頁，共三十九頁。提高工序能力指數的途徑12/8/202233第三十三頁，共三十九頁。第4節(jié)工序能力調查的目的12/8/202234第三十四頁，共三十九頁。工序能力調查的程序明確調查目的簡化檢查方法，確認工序能力適宜時，進行工序控制工序能力充分計算并分析Cp或Cpk作直方圖、趨勢圖、控制圖、并判定穩(wěn)定性明確必要性與目標、落實負責單位、完成期限、責任者、方法按調查計劃規(guī)定作業(yè)，記錄數據及其背景充分利用質量情報選定調查對象（工序特性值）檢查工序標準條件確定測試與抽樣檢查方法制定調查計劃收集數據分析數據穩(wěn)定狀態(tài)不穩(wěn)定狀態(tài)工序能力分析追查不穩(wěn)定原因工序能力過強工序能力不足設法降低成本追查原因修改標準采取措施采取有效的管理措施12/8/202235第三十五頁，共三十九頁。工序能力調查的應用1工藝驗證工藝驗證就是通過工藝實施，驗證設計的可行性和合理性。它是聯系設計和制造的紐帶。在工藝驗證中，通過工序能力調查，可以達到：(1)選擇既可實現設計質量、又可采用經濟又合理的設備、工藝、原料與技術；(2)確認適宜的工序能力，并確定與之相適應的工藝規(guī)程、技術標準、作業(yè)指導書及管理對象與方法等；(3)對設計的合理性進行驗證，并提出修改設計的依據。2工藝診斷工序質量水平需要提高、生產過程不穩(wěn)定以及工序質量水平顯著下降等場合，都必須進行工序能力調查。它可為工藝診斷提供可靠的資料和依據。12/8/202236第三十六頁，共三十九頁。工序能力調查的應用3技術經濟分析如對比不同加工過程的工序能力、質量水平和經濟性；從適宜的工序能力出發(fā)確定經濟合理的設備維修與保養(yǎng)標準；為技術改造、設備更新提供經濟合理的工序能力依據等。4對比分析用于設備鑒定、調試、工藝方法、操作方法對比以