工序能力

工序能力是工序在穩定狀態時所具有的保證產品質量的能力。受工序中的操作人員、機器設備、原材料、工藝方法、工作地環境等因素綜合影響和制約。表現在產品質量是否穩定、產品質量精度是否足夠兩方面。

基本介紹

• 中文名：工序能力
• 影響因素1：設備方面
• 影響因素2：工藝方面
• 影響因素3：操作者方面

簡介

所謂處於穩定生產狀態下的工序應該具備以下

幾個方面的條件：

1）.原材料或上一道工序半成品按照標準要求供應；

2）.本工序按作業標準實施，並應在影響工序質量各主要因素無異常的條件下進行；

3）.工序完成後，產品檢測按標準進行。

總之，工序實施以及前後過程均應標準化。在非穩定生產狀態下的工序所測的工序能力是沒意義的。

工序能力的測定一般是在成批生產狀態下進行的。工序滿足產品質量要求的能力主要表現在以下兩個方面：

1) 產品質量是否穩定

2) 產品質量精度是否足夠

因此，當確認工序能力可以滿足精度要求的條件下，工序能力是以該工序產品質量特性值的變異或波動來表示。產品質量的變異可以用頻數分布表、直方圖、分布的定量值以及分布曲線來表示。在穩定生產狀態下，影響工序能力的偶然因素的綜合結果近似的服從常態分配。為了便於工序能力的量化，可以用3б原理來確定其分布範圍：當分布範圍取ц±3б時，產品質量合格的機率可達99.73%接近於1。因此以±3б，即6б為標準來衡量工序的能力是具有足夠的精確度和良好的經濟特性的。所以在實際計算中就用6б的波動範圍來定量描述工序能力。記工序能力為B，則B=6б。

影響因素

在加工過程中影響工序能力的因素，主要有以下幾個方面：

1) 設備方面。如設備精度的穩定性性能的可靠性，定位裝置和傳動裝置的準確性，設備的冷卻潤滑的保護情況，動力的供應穩定程度等。

2) 工藝方面。如工藝流程的安排，工序之間的銜接，工藝方法，工藝裝配，工藝參數，測量方法的選擇，工序加工的指導檔案，工藝卡、操作規範、作業指導書、工序質量分析表等。

3) 材料方面。如材料的成分，物理性能，化學性能處理方法，配套件元器件的質量等。

4) 操作者方面。如操作人員的技術水平熟練程度，質量意識， 責任心，管理程度等。

5）環境方面。如生產線廠的溫度、濕度、噪音干擾、振動、照明室內淨化、現場污染程度等。

分析的意義

首先，工序能力的測定和分析是保證產品質量的基礎工作。因為只有掌握了工序能力，才能控制製造過程的符合性質量。如果工序能力不能滿足產品設計的要求，那么質量控制就無從談起，所以說工序能力調查、測試分析是現場質量管理的基礎工作，是保證產品質量的基礎。

第二，工序能力的測試分析是提高工序能力的有效手段。因為工序能力是有各種因素造成的，所以通過工序能力的測試分析，可以找到影響 工序能力的 主導性因素。從而通過改進工藝，改進設備，提高操作水平，改善環境條件，制定有效的工藝方法和操作規程，嚴格工藝紀律等來提高工序能力。

第三，工序能力的測試分析為質量改進找出方向。因為工序能力是指加工過程的實際質量狀態，它是產品質量保證的客觀依據，通過工序能力的測試，為設計人員和工藝提供關鍵的工序能力數據，可以為產品設計簽定契約的參考。同時通過工序能力的主要問題，為提高加工能力改進產品質量找到改進方向。

能力判定

當工序能力指數求出後，就可以對工序能力是否充分作出分析和判定。即判斷Cp值在多少，才能滿足設計要求。

1.根據工序能力的計算公式，如果質量特性分布中心與標準中心重合，這時K=0，則標準界限範圍是±3б（即6б）時，這時工序能力指數Cp=1，可能出現的不良率為0.27%，工序能力基本滿足設計質量要求。

2.如果標準界限範圍是±4б（即8б）時，K=0，則工序能力指數Cp=1.33。這時工序能力不僅能滿足設計質量要求，而且有一定的富裕能力，這種能力狀態是理想的狀態。

3.如果標準界限範圍是±5б（即10б）時，K=0，則工序能力指數Cp=1.67。這時工序能力有更多的富裕，也即是說工序能力非常充分。

4.當工序能力指數Cp<1時 ，我們就認為工序能力不足應採去措施提高工序能力。

根據以上分析，對工序能力指數Cp值（或CpK）的判斷標準。

k	不合格品率P; （均值無偏移）	說明	不合格品率P; （均值偏移1.5б）	Cp值
1	31.73% ≈ 317320ppm	1б水平的合格品率為; 68.268 %	697670 ppm	Cp=0.33
2	4.55% ≈ 45500ppm	2б水平的合格品率為; 95.45 %	308770 ppm	Cp=0.67
3	0.27%　≈ 　2700ppm	3б水平的合格品率為; 99.73 %	66807 ppm	Cp=1.00
4	6.33%*10-3≈ 63.3ppm	4б水平的合格品率為; 99.994 %	6210 ppm	Cp=1.33
5	5.73%*10-5≈0.573ppm	5б水平的合格品率為; 99.9999 %	233 ppm	Cp=1.67
6	1.97%*10-7≈ 2ppb	6б水平的合格品率近; 100 %	3.4 ppm	Cp=2.00

工序能力判定

1. Cp>1.33 。當Cp>1.33時表明工序能力充分，這時就需要控制工序的穩定性，以保持工序能力不發生顯著變化。如果認為工序能力過大時，應對標準要求和工藝條件加以分析，一方面可以降低要求，以避免設備精度的浪費，另一方面也可以考慮修訂標準，提高產品質量水平。

2. 1.0<Cp≤1.33。當工序能力指數處於1.0～1.33之間時，表明工序能力滿足要求，但不充分。當Cp值很接近1時，則有產生超差的危險，應採取措施加強對工序的控制。

3. 0.67<Cp≤1.0。當工序能力指數處於0.67~1.0時，表明工序能力不足，不能滿足標準的需要，應採取改進措施，改變工藝條件，修訂標準或嚴格進行全數檢查等。

4.Cp≤0.67。當工序能力指數小於0.67，表明工序能力嚴重不足，必要時要停工整頓。

影響指數

在工序能力調查中，工序能力分布中心與標準中心完全重合的情況是少的，大多數情況下都存在一定量的偏差，所以工序能力分析時，計算的工序能力指數一般都是修正工序能力指數。從修正工序能力指數的計算公式

Cpk=（T-2ε）/ 6б

中看出， 式中有三個影響工序能力指數的變數，即質量標準T，偏移量ε和工序質量特性分布的標準差б。那么要提高工序能力指數就有三個途徑：即減小偏移量，降低標準差和擴大精度範圍。

工序能力指數

在產品製造的過程中，工序是保證產品質量的最基本環節。 所謂工序能力是指處於穩定狀態下的實際加工能力，工序能夠穩定地生產出產品的能力，也就是說在操作者、機器設備、原材料、操作方法、測量方法和環境等標準條件下，工序呈穩定狀態時所具有的加工精度。工序能力分析是質量管理的一項重要的技術基礎工作。它有助於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。

什麼是CPK(工序能力指數)？

CPK是Complex Process Capability index 的縮寫，是現代企業用於表示製程能力的指標。製程能力強才可能生產出質量、可靠性高的產品。

CPK(工序能力指數)的意義

製程水平的量化反映;（用一個數值來表達製程的水平）製程力指數：是一種表示製程水平高低的方便方法，其實質作用是反映製程合格率的高低。

CPK計算公式

Cpk=Cp*（|1-Ca|）

Ca（Capability of Accuracy）:製程準確度；

CP（Capability of Precision）:製程精密度；

注意：計算CPK時，取樣數據至少應有20組數據，方具有一定代表性。

工序能力指數是表示工序能力滿足產品技術標準（產品規格、公差）的程度，以Cp表示，其數學表達式為：Cp=T/6…

其中，T為公差幅度，為總體標準差。

工序能力指數的計算方法：

(1)雙側偏差：（Tu、Tl）a，公差中心與分布中心重合：Cp b 不重合Cpk

(2)單側偏差：（Tu或Tl）a，只有上側偏差:CpTu=（Tu-x）/3q

Cpk的評級標準：（可據此標準對計算出之製程能力指數做相應對策）

A++級 Cpk≥2。0 特優 可考慮成本的降低

A+ 級 2。0 > Cpk ≥ 1。67 優 應當保持之

A 級 1。67 > Cpk ≥ 1。33 良 能力良好，狀態穩定，但應盡力提升為A+級

B 級 1。33 > Cpk ≥ 1。0 一般 狀態一般，製程因素稍有變異即有產生不良 　的危險，應利用各種資源及方法將其提升為

A級

C 級 1。0 > Cpk ≥ 0。67 差 製程不良較多，必須提升其能力

D 級 0。67 > Cpk 不可接受 其能力太差，應考慮重新整改設計製程。

一般來說，我們採取的判定基準值為Cpk ≥ 1.33

工序能力調查

工序能力調查的目的

工序能力的調查首先要叢收集數據開始，並叢頻數分布表、直方圖以及工序能力圖、控制圖等作為依據來判斷工序是否處於穩定狀態。如果處於穩定狀態，則可由其分布的統計量 X S等來計算工序能力指數，從而達到工序進行科學調查的目的。一般來說有以下目的：

1. 為改善生產過程各道工序的能力提供依據，從而取得較好的經濟效果，保證了產品質量的不斷提高。

2. 為設計工作中確定產品標準提供重要資料，使產品設計減少盲目性。

3. 為工藝規程設計和修訂、工藝裝配的設計和修改、設備的選用以及對環境的要求等提供可靠資料，從而為更經濟地使產品符合標準規格的要求打下基礎。

4.為制定產品檢驗方法、編制產品說明書等檢驗和供銷工作提供情報資料；為確定質量管理點提供依據。

工序能力調查的方法和步驟

工序能力調查的基本方法是直方圖。根據所收集來的數據畫出直方圖後，把工序質量標準的要求。還可以直觀地分析質量分布中心μ和標準中心M 是否重合，若發生較大的偏移，就是說明工序生產中有較大的系統誤差，這時應調查原因，消除由於系統誤差而引起的中心偏差 。

名詞介紹:

Ca──Capability of Accuracy製程準確度

從生產過程中所獲得的資料其實績平均值( X )與規格中心(μ )之間偏差的程度

Cp──Capability of Precision 製程精密度

從製程中全數抽樣或隨機抽樣(一般樣本大小n須在50個以上)所計算出來的樣本標準差再乘以√N/N-1 以推定實績群體的標準差(σ), 用3σ與規格容許差比較或是以6σ與規格公差比較

Cpk──製程能力指數

指修正後的製程精密度

計算公式與例題講解

實績中心值 - 規格中心值

Ca = ──────────── (%)

規格容許差

( X - μ)

= ───── (%)

T/2

規格容許差

Cp = ──────

3 σ

規格公差

= ─────

6 σ

T

= ───

6 σ

CPK = (1 - │Ca│)．Cp

【例】 某產品外徑要求之規格為550±10(mm),經實績求出後X ±3σ為551 ±9(mm),試求其Ca/ Cp/ CPK值?

( X - μ) 551 - 550

Ca = ──── = ───── (%)

T/2 20/2

= 10%

T 20

Cp = ──── = ──── = 1.11

6 σ 9 × 2

CPK = (1 - │Ca│)．Cp

= (1 - 10%) × 1.11

= 1.00

工序能力的調查及測定

工序能力的調查

工序能力調查一般只對已確定設定工序質量控制點的關鍵工序進行。

調查工作的一般步驟如下：

• 1、明確調查目的。如掌握工序滿足質量要求的程度，分析質量特性值波動和質量因素之間的關係。
  
• 2、確定調查組織及人員。調查人員一般應包括工藝人員、質量管理人員、操作人員、檢查人員和車間管理人員等，並應有明確的職責。
  
• 3、制定調查計畫。調查計畫包括調查工序或工步、調查期限、工序能力的測定方法、測量工具、抽樣方式和樣本大小、數據整理格式、結果匯總方法及處理問題的負責人等。
  
• 4、工序的標準化。對被調查工序的設備、工裝、材料、作業方法、工人技術等級和工作地布置等做出具體規定，使工序處於管理狀態。
  
• 5、按標準實施。按標準化有關規定進行作業。
  
• 6、收集數據。按調查計畫的規定進行。
  
• 7、數據分析。運用合適的統計方法對數據進行分析。
  
• 8、判斷。判斷所調查的工序是否處於受控狀態。
  
• 9、計算工序能力指數。
  
• 10、處置。採取各種措施實現經濟合理的工序能力；修訂技術檔案等，並予標準化；起草工序能力調查報告。
  

工序能力的測定

工序能力是受控狀態下工序的實際加工能力。為使測定結果真實可靠，有兩件事是必須注意的。首先，被調查的工序必須標準化，進入管理狀態。否則，所得數據不能反映受控狀態下工序的實際加工能力；其次，樣本容量要足夠大，數據數目以100-150為好。

工序能力的測定方法，通常有以下幾種：

1、較正規的測定方法是利用公式：B=6s = 6R/d2。實際問題中，常用樣本標準差s來近似總體標準差σ。R是平均極差，即一組容量皆為n的樣本的極差的平均值。d2是由n決定的參數，可以從表中查得。

2、當需要快速算得結果，而對結果精度要求不高時，可取一個容量為10的樣本，得極差R。此時出d2=3.078，故得簡化公式：B≈ 2R

3、SCAT法(Simple Capability Acceptance Test)。這是一種快速簡易判斷法，適用於不適合大樣本測定(如時間緊、破壞性檢驗等)的問題。基本方法是把預先規定的工序能力是否合格的判斷值和由樣 本得到的極差R進行比較，以判定工序能力是否滿足質量要求。