400-677-1258
2022/10/21
2022年10月，企航顧問為臺(tái)灣環(huán)訊集團(tuán)全資子公司——環(huán)訊精密制品（南通）有限公司提供的《統(tǒng)計(jì)過程控制與過程能力分析》高級研修班圓滿結(jié)束。
【學(xué)員合影】
【培訓(xùn)現(xiàn)場】
【培訓(xùn)現(xiàn)場】
臺(tái)灣環(huán)訊集團(tuán)始建于1979年，從事壓鑄產(chǎn)業(yè)，己有四十多年的經(jīng)驗(yàn)，在臺(tái)灣、上海及昆山均有生產(chǎn)據(jù)點(diǎn)，產(chǎn)品銷售遍及亞洲、美國、歐洲市場，往來客戶在國際市場上均頗負(fù)知名度。
關(guān)于過程能力分析
在產(chǎn)品制造過程中，工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的最基本環(huán)節(jié)，工序能力分析是質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作，它有助于掌握各道工序的質(zhì)量保證能力，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、工裝設(shè)計(jì)、設(shè)備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。今天就來說說工序能力分析這點(diǎn)事。
過程能力也稱為工序能力，是指產(chǎn)品某一特性的固有變異性，在過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)加工質(zhì)量方面的能力，它代表的是過程在一段時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行的性能。從內(nèi)涵上看，至少應(yīng)該包括四個(gè)要素：
1、針對產(chǎn)品某一特性，該特性應(yīng)可測量，才能用測量數(shù)據(jù)做出控制圖；
2、過程處于穩(wěn)態(tài)，穩(wěn)態(tài)也稱為統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，是指過程中只有偶然原因造成的質(zhì)量變異，而無異常原因造成的質(zhì)量變異；
3、加工能力，主要針對的是機(jī)械加工工序能力，但對于有參數(shù)特性的裝配調(diào)試工序，個(gè)人認(rèn)為也是適用的；
4、質(zhì)量方面的能力，是說過程能力取決于質(zhì)量要素，與公差無關(guān)，通常用特性值分布的6倍標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示，記為6σ。
過程能力與生產(chǎn)能力不同，生產(chǎn)能力指加工數(shù)量方面的能力（如：年產(chǎn)量3000臺(tái)），而過程能力取決于機(jī)器設(shè)備、材料、工藝、工藝裝備的精度、工人的工作質(zhì)量以及其他技術(shù)條件。當(dāng)過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量特性有99.73%落在μ±3σ的范圍內(nèi)（6σ），這幾乎包括了全部產(chǎn)品，當(dāng)然它的數(shù)值越小越好。過程能力分析可以幫助我們掌握生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)品特性的質(zhì)量保證能力，從而為持續(xù)改善提供數(shù)據(jù)支持和依據(jù)，過程能力指數(shù)用Cp、Cpk表示。
1、雙側(cè)公差的過程能力指數(shù)
過程能力指數(shù)Cp是表征過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)固有的波動(dòng)狀態(tài)，即技術(shù)水平。它是在過程的平均值μ與目標(biāo)值M（公差中心）重合的情形，如下圖：
而過程平均值μ = M =（USL + LSL）/2，從式（1）來看，σ越小，過程能力指數(shù)Cp越大，加工質(zhì)量越高，但這時(shí)對設(shè)備及操作人員的要求也高，加工成本越大，所以對Cp值的選擇應(yīng)根據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)綜合分析來決定。從理論上看，當(dāng)Cp = 1時(shí)（USL–LSL = 6σ），既滿足技術(shù)要求又很經(jīng)濟(jì)，但由于過程總是波動(dòng)的，過程平均值μ和目標(biāo)值M（公差中心）經(jīng)常發(fā)生偏移（這是常態(tài)），不合格品率就會(huì)增加，因此，Cp通常取大于1。一般的，對于過程能力指數(shù)制定如下評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，供大家參考。
過程能力指數(shù)Cp如何計(jì)算呢？舉例如下：某車床加工軸的規(guī)格為50±0.01mm，在某段時(shí)間內(nèi)測得σ=0.0025，求車床加工的過程能力指數(shù)。
Cp =（USL - LSL）/6σ = 0.02/(6×0.0025) = 1.33
在上面例子中，已經(jīng)給定了公差上下限和標(biāo)準(zhǔn)差，但在實(shí)際工作中，一般公差中心和上下限應(yīng)該是明確的，但標(biāo)準(zhǔn)差是沒有的，可以采用一組測量值的標(biāo)準(zhǔn)差S來替代，就可以求得過程能力指數(shù)Cp了。
2、單側(cè)公差的過程能力指數(shù)
如特性參數(shù)只有上限要求，而對下限沒有要求，則過程能力指數(shù)為：
CpU = （TU - μ）/3σ
當(dāng)μ≥TU時(shí)，計(jì)CpU = 0，表示一批平均值大于上限要求的產(chǎn)品，也就談不上能力指數(shù)了。
如特性參數(shù)只有下限要求，而對上限沒有要求，則過程能力指數(shù)為：
CpL = （μ - TL）/3σ
當(dāng)μ≤TL時(shí)，計(jì)CpL = 0，表示一批平均值小于下限要求的產(chǎn)品，也就談不上能力指數(shù)了。
3、有偏移的過程能力指數(shù)
當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量特性值分布的均值μ和公差中心M不重合，即有偏移時(shí)，不合格品率必然增大，Cp值降低，故Cp所計(jì)算的過程能力指數(shù)不能反應(yīng)有偏移的實(shí)際情況，需要加以修正，因此引進(jìn)一個(gè)偏移值K的參數(shù)，即過程平均值μ與目標(biāo)值M的偏離程度，如下圖。
從式（4）可知，Cpk – Cp = |M-μ|/3σ，要使Cpk = Cp，|M-μ|/3σ是我們的改善機(jī)會(huì)。Cpk的計(jì)算同Cp一樣，必須在穩(wěn)態(tài)下求得，計(jì)算過程如下：
某車床加工軸的規(guī)格為50±0.01mm，在某段時(shí)間內(nèi)測得平均值μ=49.995，σ=0.0025，求車床加工的過程能力指數(shù)。
Cpk = T/6σ-|M-μ|/3σ = 0.02/（6×0.0025）- |50-49.995|/（3×0.0025）= 1.33-0.667 = 0.676
注意，前后兩個(gè)例子，平均值μ與公差中心M偏移了0.005mm，其他條件都沒有變化，從過程能力指數(shù)從1.33掉到了0.676，過程能力從“充分”變成了“不足”。
4、Cp和Cpk的比較說明
無偏移情況的Cp表示過程加工的一致性，即“質(zhì)量能力”，Cp越大，則質(zhì)量能力越強(qiáng)；而有偏移情況的Cpk反映過程中心μ與公差中心M的偏移情況，Cpk越大，則兩者的偏移越小，是過程“質(zhì)量能力”與“管理能力”二者綜合的結(jié)果。故Cp與Cpk二者的著重點(diǎn)不同，需要同時(shí)加以考慮。
5、過程能力指數(shù)和不合格品率
在正態(tài)分布情況下，過程能力指數(shù)與不合格品率是一一對應(yīng)的，過程能力指數(shù)越大，過程能力越強(qiáng)，不合格品率就越低，這也是我們需要提升過程能力（工序能力）的根本原因。以Cp為例作推導(dǎo)（Cpk只需類推即可）出不合格品率p如下。
6、過程能力指數(shù)和過程性能指數(shù)
IATF16949中提出了Pp、Ppk的新概念，稱之為過程性能指數(shù)，又稱為長期過程能力指數(shù)。C系列的過程能力指數(shù)是指過程的短期過程能力指數(shù)，而P系列的過程性能指數(shù)則是指過程的長期過程能力指數(shù)，P系列過程性能指數(shù)反映系統(tǒng)當(dāng)前的實(shí)際狀態(tài)，而不要求在穩(wěn)態(tài)的條件下進(jìn)行計(jì)算，感興趣的朋友可以自行學(xué)習(xí)，這里不再詳細(xì)介紹。
7、結(jié)語
過程能力（工序能力），是指產(chǎn)品某一特性的固有變異性，在過程處于穩(wěn)態(tài)時(shí)加工質(zhì)量方面的能力，取決于質(zhì)量要素，記為6σ。過程能力指數(shù)Cp表示均值μ與目標(biāo)值M（公差中心）重合時(shí)，穩(wěn)態(tài)過程固有的波動(dòng)狀態(tài)，過程能力指數(shù)Cpk表示兩者有偏移時(shí)的狀態(tài)，過程能力指數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差σ成比，與不合格品率具有一一對應(yīng)關(guān)系，變化趨勢與不合格品率相反。Cp表示過程加工的質(zhì)量能力，而Cpk反映過程“質(zhì)量能力”與“管理能力”二者綜合的結(jié)果。
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