2017-6-9 过程能力指数cp与cpk 及cmk培训教材 2 一、过程能力基础知识 二、过程（设备/性能）能力指数应用 目 录 3 一、过程能力基础知识 3 )( xUSLCp 3 )(Cp LSLx 66 Cp TLSLUSL 标准差 4 (7) (1) (3) (5)A枪手 B枪 手 1、什么是标准差（） 7531 10 7 5 3 1 C枪手 飞镖图解 一、过程能力基础知识 5 A B C 1、什么是标准差（） 一、过程能力基础知识 6 A 枪手 MxLCL UCL B 枪手 M xLCL UCL C枪手 M xLCL UCL 1、什么是标准差（） 一、过程能力基础知识 7 9 1110 Sigma () 表示数据的离散程度 ( X - X ) i-1 n 1Σ 2n 依照射手射中环次的频率进行排列,可得以下的图表: X 1、什么是标准差（） 一、过程能力基础知识 8 母体 样本 ( X - X ) S=样本标准差 S = n-1 1 Σ 2n i-1 因为标准差是用数据整体计算，所以当数据量大太时，就不便 以操作,而且不符合现场需要。所以一般情況下, 会用样本标准差S 来代替 样本标准差 S 样本: 从总体中随机抽取的若干个个体的总和称为样本。 组 成样本的每个个体称为样品。 ～～ 1、什么是标准差（） 一、过程能力基础知识 9 A: 每件产品的尺寸与别的都不同 数据的分布 B:但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布 C:数据会有不同的分布形态，正态分布为钟型 1、什么是标准差（） 一、过程能力基础知识 10 2、过程能力（加工精度） 过程能力是指生产过程在一定时间内处于统计控制状态 下制造产品的质量特性值的经济波动幅度，它又叫加工 精度。用“B”表示。 －－从兼顾全面性和经济性的角度，一般取： B＝6σ （99.73%） 过程能力是描述加工过程客观存在着分散的一个参数。 一、过程能力基础知识 11 精度： 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 6* 的比值来表示。即： •• • •• • ••• • ••• •••• 不精确 精确 2、过程能力（加工精度） 一、过程能力基础知识 12 过程能力指数是反映过程能力满足产品质量标准（规范、 公差等）能力的参数。一般记做CP。 －－过程能力指数是技术要求和过程能力的比值。 CP ＝ 技术要求 过程能力 T TUTL Mμ M：公差分布中心 μ：样本分布中心 T ：公差范围 TU ：上偏差 TL ：下偏差 2、过程能力（加工精度） 一、过程能力基础知识 13 精度表示什么 1.制程精度，其值越高表示制程实际值间的离散程度越小，亦即表示制程 稳定而变差小（离中趋势，与σ有关）。 2. 当公差范围内能纳入越多的σ个数，则此制程表现越好，其本身是一中 制程固有的（已决定的）特性值，代表一种潜在的能力 Cp=T/6 =规格公差/6*标准差 规格公差=UCL-LCL=规格上线-规格下线 2、过程能力（加工精度） 一、过程能力基础知识 14 准确度: 代表制程平均值偏离规格中心值之程度。若其值越小，表示制程平均值越 接近规格中心值，亦即品质越接近规格要求之水准（集中趋势，与 有关）， 值越大，表示制程平均值越偏离规格中心值，所造成的不良率将越大） _ x •• • •• • ••• • 准确度好•• • • • • • • 准确度差 TL TuM TL TuM Tu= 规格上限 TL= 规格下限 μ = 规格中心 3、过程能力（准确度） 一、过程能力基础知识 15 3、过程能力（准确度） 一、过程能力基础知识 16 偏移系数 Tu=規格上限 TL=規格下限 T= 規格允差. T =Tu - TL Tu TL T =Tu – TL K 偏移量= _ xM T/2 M - _ x 偏移系数 K M - _ x 3、过程能力（准确度） 一、过程能力基础知识 17 K 等级评定后处理原则: A: 操作者依据作业标准.继续操作. B: 有必要时.尽可能改为A级 C: 操作者可能看错规格或未照作业标准操作,应加强训练, 关注规格及作业标准. D: 应采取紧急措施.全面关注可能影响因素.必要时停产. （ 实 绩 ） （ 实 绩 ） （ 实 绩 ） X X X A级 B级 C级 D级 规 格 中 心 值 规 格 上 限 （ 下 限 ） 12.5% 25% 50% 100% 等 级 的 解 说 3、过程能力（准确度） 一、过程能力基础知识 18 注： K为给出双侧公差且分布中心与公差中心偏离时的平均值偏离度， 它是平均值偏离量ε 与公差一半的比值，即：K＝ε /（T / 2）。当K≥ 1时，认为CPK＝0。 分布中心的偏离，会影响工序的加工精度。针对不同情况，其处理方 法如下表： 过程能力指数CP 偏离度K（％） 对分布中心是否采取措施 1.33 ≤CP ≤ 12.5 不必要 1.00≤CP＜1.33 12.5＜ K ≤ 25 注意观察其变化，必要时采取措施 0.67≤CP＜1.00 25＜ K ≤ 50 要采取措施 CP＜0.67 50＜ K 要采取纠正措施，或停止作业 K 3、过程能力（准确度） 一、过程能力基础知识 19 让我们回忆下 Cp与K 的关系 不精确 精确 准确 不准确 •• • • • • • • ••• •• • •• • ••• • •••• 4、过程能力 一、过程能力基础知识 20 5、过程能力 过程能力指数－双侧公差 图例 计算公式 例题 与 M 重 合 某零件质量要求为20± 0.15，抽样100件 ，测得： ＝20.00mm σ ＝0.05mm 与 M 不 重 合 某零件质量要求为20± 0.15，抽样100件 ，测得： ＝20.05mm，σ ＝0.05mm 则：M＝20.00 ＝ 0.05 xx M T TUTL x M x T ε TUTL CP T 6σ＝ TU －TL 6σ ＝ CPK T－ 2ε 6σ＝ ε ＝ M － x x CP TU －TL 6σ＝ x ε ＝ M － x CPK T－ 2ε 6σ＝ 一、过程能力基础知识 21 5、过程能力 图例 计算公式 例题 给 定 公 差 上 限 某部件清洁度的要求不大于95mg，抽样结 果得： ＝48mg σ ＝12mg 给 定 公 差 下 限 某 金 属 材 料 抗 拉 强 度 的 要 求 不 得 少 于 32kg/cm2，抽样后测得： ＝38 kg/cm2 σ ＝1.8 kg/cm2 x TU x CPU TU－ 3σ＝ x TL x CPL － TL 3σ ＝ x CPU TU－ 3σ ＝ x x CPL － TL 3σ ＝ x 过程能力指数－单侧公差 一、过程能力基础知识 22 6、提高过程能力指数的途径 根据公式 可知，影响过程能力指数有3 个变量： 1、产品质量规范（公差范围T）; 2、过程加工的分布中心与公差中心的偏移量ε ； 3、过程加工的质量特性分散程度，即标准偏差σ 。 CPK T－ 2ε 6σ ＝ 一、过程能力基础知识 C 系列过程能力指数 Cp——无偏移短期过程能力指数 CpU——无偏移上单侧短期过程能力指数 CpL——无偏移下单侧短期过程能力指数 CpK——有偏移短期过程能力指数 23 1、通过收集数据，进行统计分析，找出大量连续生产过程中由于工 具磨损、加工条件随时间逐渐变化而产生偏移的规律，及时进行中心 调整，或采取设备自动补偿偏移或刀具自动调整和补偿等； 2、根据中心偏移量，通过首件检验，可调整设备、刀具等的加工定 位装置； 3、改变操作者的孔加工偏向下差及轴加工偏向上差大那大倾向性加 工习惯，以公差中心值为加工依据； 4、配置更为精确的量规，由量规检验改为量值检验，或采用高一等 级的量具检测。 6、提高过程能力指数的途径 一、过程能力基础知识 24 1、修订工序，改进工艺方法，修订操作规程，优化工艺参数，补充增添中间工序， 推广应用新材料、新工艺、新技术； 2、检修、改造或更新设备，改造、增添与公差要求相适应的精度较高的设备； 3、增添工具工装，提高工具工装的精度； 4、改变材料的进货周期，尽可能减少由于材料进货批次的不同而造成的质量波动； 5、改造现有的现场条件，以满足产品对现场环境的特殊要求； 6、对关键工序、特种工艺的操作者进行技术培训； 7、加强现场的质量控制，设置过程质量控制点或推行控制图管理，开展QC小组活动； 加强质检工作。 6、提高过程能力指数的途径 一、过程能力基础知识 25 3、修订公差范围 修订公差范围，其前提条件是必须保证放宽公差范围不会影响产品质量。 在这个前提条件下，可以对不切实际的过高的公差要求进行修订，以提高过 程能力指数。 在工序加工分析时，减少中心偏移量的防误措施，在技术上、操作上比 较容易实现，同时也不必为此花费太多的人力、物力和财力，因此把它作为 提高过程能力指数的首要措施。 只有当中心偏移量ε＝0，而CP值仍然小于1时，才考虑提高过程能力， 减少过程加工的分散程度或考虑是否有可能放宽公差范围。 放宽公差范围必须不影响产品质量，不影响用户使用效果。 6、提高过程能力指数的途径 一、过程能力基础知识 26 1、过程能力调查的意义 过程能力调查－了解和掌握过程能力的活动。 通过工序标准化，消除工序中的异常因素，发现和解决质 量问题，经济合理地选择和确定工艺标准和操作标准。 一、过程能力基础知识 27 2、过程能力调查的方法 －－直方图法：可以通过直方图的分散范围同公差范围比较，简单而直 观地判断过程能力能否满足质量要求；简便计算出过程能力指数CPK ， 为分析过程中系统因素的影响提供依据。但直方图不能看出质量特性值 随时间变化的情况，有时因为在样本中包含特性值特大和特小的样本， 使σ 较大，过程能力指数偏低。 －－控制图法：可反映较长时间内过程处于稳定状态的质量波动状况， 排除了系统因素的影响，因而其分布的σ较小，比较准确可靠。 －－一般情况，多用直方图法进行过程能力调查，并辅以控制图法。 一、过程能力基础知识 28 3、过程能力调查的程序 明确调查目的； 选择调查对象； 确定调查方法； 工序的标准化； 严格按照各项标准进行作业； 收集数据； 画直方图或分析用的控制图； 判断过程是否处于控制状态； 计算过程能力指数； 处理。 一、过程能力基础知识 29 明确调查目的 质量信息（设计、市场质量、检查）的收集 确定调查方法 工序标准化 确定测试与抽样检查方法 确定调查计划 运作并收集数据 分析数据 稳定状态 过程能力分析 过程能力非常充裕 设法降低成本 采取措施 决定调查范围、分层方法、调查方法、调查期间 取样方法、样本含量等 5M1E标准的确定 明确必要性与目标落实：负责单位、完成期限、 责任者、方法 按计划作业，防止差错，记录条件变化 作直方图、控制图并判定稳定性 不稳定状态 追查不稳定原因 计算并分析CP 过程能力不足 过程能力充分 追查原因 原因不明或因技术、经 济原因无法采取措施 研究修改标准（公差）或确定全检 考虑简化检查方法，确认过程 能力，进行过程控制 确定报告书 P D C A 一、过程能力基础知识 30 一、过程能力基础知识 1、在 IATF16949中提出 Pp、PpK 的新概念，称之为过程性能指数。 (ProcessPerformance Index)，又称为长期过程能力指数。 2、 P 系列过程性能指数 Pp——无偏移过程性能指数 PpU——无偏移上单侧过程性能指数 PpL——无偏移下单侧过程性能指数 PpK——有偏移过程指数 IATF16949对于 PpK 给出下列定义： PpK=min(PpU，PpL) IATF16949提出 Pp、PpK 的好处是:可以反映出系统当前的实际状态，而不 要求在稳态的条件下进行计算。 长期标准差估算值大于短期标准差估算值 31 一、过程能力基础知识...