TE-CP14_工程能力分析教材

1工程(过程)能力分析工程部教育资料文件编号：TE-PC142目录§1基本概念§2工程能力指数的计算§3工程能力的评价与处置§4工程能力调查3§1基本概念在产品制造过程中，工程是保证产品质量的最基本环节。所谓工程能力分析，就是考虑工程的设备、工艺、人的操作、材料、测量工具与方法以及环境对工程质量指标要求的适合程度。工程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程的质量保证能力，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。一工程能力二工程能力指数41.1工程能力1.1.1概念：所谓工程能力，是指处于稳定、标准状态下，工程的实际加工所能达到的品质能力。●工程处于稳定状态，是指工程的分布状态不随时间的变化而变化，或称工程处于受控状态；●工程处于标准状态，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●工程的实际加工能力是指工程质量特性的分散(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。均方差σ是描述随机变量分散的数字特征，当产品质量特性服从正态分布N(μ，σ2)时，以3σ原则确定其分布范围(μ±3σ)，处于该范围外的产品仅占产品总数的0.27%，因此，人们常以6σ描述工程的实际加工能力。实践证明：用这样的分散范围表示51.1工程能力1.1.2表达式：B=6σ或B≈6S1.1.3影响因素：(1)人——与工程直接有关的操作人员、辅助人员的质量意识和操(2)设备——包括设备的精度、工装的精度及其合理性、刀具参数(3)材料——(4)工艺——(5)测量——(6)环境——生产环境及劳动条件的适应性。61.2工程能力指数1.2.1概念：工程能力指数是衡量工程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与工程能力B的比值来表示。即：T=规格上限TU-规格下限TL。1.2.2工程能力与工程能力指数的区别：工程能力是工程具有的实际加工能力，而工程能力指数是指工程能力对规格要求满足的程度，这是两个完全不同的概念。工程能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相反，工程能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。1.2.3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，一定的工程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，说明工程能力的贮备越充足，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。6TBTCpX7§2工程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二记数值1记件值2记点值82.1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：6TBTCpP1P2TLTUTmf（x）σμTX92.1计量值双侧规格界限●工程不合格品率p的估计：①直接根据规格上、下限TU、TL以及工程分布的数字特征，估计和进行计算②根据工程能力指数Cp计算。由式:因此有P1P2TLTUTmf（x）σμ6TCp)3(2pCΦTX10例1根据某工程加工零件的测试数据计算得出，=6.5,=0.0055，规格要求为。试求该工程的工程能力指数及不良品率。解：∵∴015.0015.05.6)909.03(2)3(2909.00055.06030.065.6ΦΦppmCpTCTx006394.0003197.02)727.2(2ΦX2.1计量值双侧规格界限11●计算公式：绝对偏移量：(如右图曲线1)偏移系数k：工程能力指数：当k≥１，即e≥T/2时，CPK计算值为负数，表示该特性的中心值亦在规格外。(如右图曲线2)xTem)(21)(212LULUTTxTTTek6)1()1(TkCkCppkF（x）e12eμTLTUP1P2TmxT(2)有偏——规格中心Tm与分布中心不重合X2.1计量值双侧规格界限12●不合格品率估计：①②采用“用Cp和k值估计不良率”见下页表格“Cp和k值不良率表”f（x）e12eμTLTUP1P2Tmx)]()([1xTxTpLUT(2)有偏——规格中心Tm与分布中心不重合X2.1计量值双侧规格界限13Cp和k值不良率表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单位：%14例2测试一批零件外径尺寸的平均值=19.0101，=0.0143，规格要求为解：由题意：计算Cpk04.003.0190101.19005.19204.19xTTTTLUmU97.18LT07.0T7.0816.0)145.01()1(816.00143.0607.0145.0207.00101.19005.190051.00101.19005.19ppkpmCkCCkxTe][1)0143.00101.1997.18()0145.00101.1904.19(ΦΦp%1.2021.0][1)804.2()093.2(或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估计约为2.1%～2.3%X2.1计量值双侧规格界限15(1)仅给出规格上限TU●计算公式：●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，＝0.24g，试计算工程能力指数Cp及不合格品率p。3UpTC)3(pCpΦ11.124.032.7071pC%04.010342.44)33.3()11.13(ΦΦpμf（x）TUUTσxX2.2计量值—单侧规格界限162.2计量值—单侧规格界限(2)仅给出规格下限TL●计算公式：●不合格率估计：●例3要求零件淬火后的硬度≥HRC71，实测数据后计算得＝HRC73；＝1，试计算工程能力指数Cp及不良率p。解：3LpTC)3(pCpΦ67.0137173pC)67.03(Φp%2.20222.0)2(Φμf（x）TLσxμ-TLX172.3计数值—●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)计算工程能力指数Cp●例1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，求工程能力指数Cp。kiikiindp11knnkii1nppppCUp)1(381.0100)048.01(048.03048.01.0100048.050042657pCnp182.4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(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)计算工程能力指数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，求工程能力指数Cp。解：kiikiinCC11CCCCUp3734.048.0348.0248.010542657pCC19§3工程能力的评价工程能力指数CpK客观地、定量地反映了工程能力对规格要求的满足度，根据工程能力指数的大小，一般可将加工工程分为以下几个级别：1CpK＞2.0特级加工工程能力过剩22.0≥CpK＞1.67特级加工31.67≥CpK＞1.33一级加工41.33≥CpK＞1二级加工工程能力一般51≥CpK＞0.67三级加工工程能力不足6CpK≤0.67四级加工工程能力严重不足SDL的要求：一般工程CpK＞1.33工程能力评价合格SPC控制工程CpK＞1.67工程能力评价合格客户要求比SDL要求严格时，依据客户指定要求203.1Cp＞2.0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＞12，不良率p＜0.002PPM。●零缺陷工程。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，经济地降低工程能力。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)213.2Cp＞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＞10，不良率p＜0.57PPM。●工程能力过分充裕，有很大的贮备。●措施：(1)合理，经济地降低工程能力。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)223.31.67≥Cp＞1.33一级加工●当时，10≥T＞8不良率0.57PPM≤p＜63PPM。●对一般的OA机器加工而言，工程能力适宜●措施：(1)(2)非关键工程可放宽检验；(3)工程控制的抽样间隔可适当放宽。mTX233.41.33≥Cp＞1二级加工●当时，8≥T＞