质量管理04工序过程能力分析
过程能力分析与质量控制
01
03
Ppf（Performance of Process and Fixture）：表 示工艺和夹具的组合性能，即工艺和夹具共同作用下
在无缺陷或偏离规格的情况下运行的能力。
04
Ppm（Performance of Process Measure）：表示 测量过程的性能，即测量系统在无缺陷或偏离规格的 情况下运行的能力。
定义 内容 应用 优势
测量系统分析是对测量设备或测量过程进行评估和改进的一种 技术方法。
包括测量设备的准确性、重复性、再现性等方面的评估，以及 测量过程的稳定性、线性、量程等方面的测试。
用于确保测量系统的准确性和可靠性，保证产品质量和生产效 率。
能够识别测量系统的问题和改进方向，提高测量数据的准确性 和可靠性。
其他过程能力指标
01
Cpl
表示下限过程能力，即过程加工质 量满足技术标准的下限能力。
Ca
表示实际过程能力，即实际加工过 程中过程能力的分布范围。
03
02
Cpu
表示上限过程能力，即过程加工质 量满足技术标准的上限能力。
Cb
表示公差范围的过程能力，即公差 范围内过程能力的分布范围。
04
过程能力指标的应用
确定优先级
根据问题的重要性和紧迫性，确定改进目标 的优先级。
制定目标计划
制定实现目标的计划，包括时间表、责任人 、资源需求等。
制定改进计划
评估方案可行性
评估方案的可行性，确保方案具有可实施性 和可操作性。
制定改进方案
根据问题区域和改进目标，制定具体的改进 方案。
制定实施计划
制定详细的实施计划，包括实施步骤、时间 安排、资源分配等。
Pp（Performance of Process）：表示过程性 能，即过程在无缺陷或偏离规格的情况下运行的 能力。
工序过程能力分析
工序过程能力分析工序过程能力分析是对生产过程的能力进行评估和分析，以确定其在制造产品过程中的效率、质量和可靠性。
这种分析可以帮助企业识别潜在的问题和改进机会，并采取相应的措施来提高工序的能力和效果。
首先，工序过程能力分析要考虑到工序中的关键要素，如人力资源、设备、原材料和工艺流程等。
通过对这些要素的评估和分析，可以确定工序过程的强项和改进的空间。
其次，工序过程能力分析需要收集和分析相关的数据和信息。
这包括生产数据、质量数据、故障数据、维修数据等。
通过对这些数据进行统计分析和趋势分析，可以揭示工序过程中存在的问题和瓶颈，并找出导致这些问题的根本原因。
然后，工序过程能力分析需要进行实地考察和观察。
通过亲临现场，观察工序操作过程中的情况和现象，可以发现操作员的技能水平、设备的运行状态、流程的合理性等方面存在的问题和不足。
最后，通过工序过程能力分析得出的结果，可以制定相应的改进措施和行动计划。
这些措施可以包括改进工艺流程、提升操作员的技能和意识、优化设备的性能和维护计划等。
同时，还需要制定相应的指标和评价体系，以便对改进措施的效果进行跟踪和评估。
总之，工序过程能力分析是一个系统性的工作，需要综合运用统计分析、实地观察和经验判断等方法。
通过对工序过程能力的评估和分析，可以发现潜在的问题和改进机会，并采取相应的措施来提高工序的能力和效果。
这将有助于企业提高生产效率，降低成本，提升产品质量和市场竞争力。
工序过程能力分析是企业管理和生产控制中的重要环节。
通过对工序过程的评估和分析，可以确定生产过程中的强项和不足之处，并采取相应的措施来改进和优化工序的能力和效果。
下面将详细介绍工序过程能力分析的相关内容。
1. 收集和整理数据：首先，进行工序过程能力分析需要收集和整理相关的数据和信息。
这些数据包括生产数据、质量数据、设备状态数据等。
通过收集足够的数据，并进行整理和梳理，可以对工序过程进行全面、客观的评估。
2. 统计分析和趋势分析：收集到的数据可以通过统计分析和趋势分析进行进一步的处理。
(完整版)过程能力与过程能力指数分析
过程能力与过程能力指数过程能力过程能力以往也称为工序能力。
过程能力是指过程加工质量方面的能力，它是衡量过程加工内在一致性的，是稳态下的最小波动。
而生产能力则是指加工数量方面的能力，二者不可混淆。
过程能力决定于质量因素，而与公差无关。
当过程处于稳态时，产品的计量质量特性值有99.73％落在μ±3σ的范围内，其中μ为质量特性值的总体均值，σ为质量特性值的总体标准差，也即有99.73％的产品落在上述6σ范围内，这几乎包括了全部产品。
故通常用6倍标准差(6σ)表示过程能力，它的数值越小越好。
过程能力指数(一)双侧公差情况的过程能力指数对于双侧公差情况，过程能力指数C p的定义为：C p= T =TU-TL （公式1）；6σ 6σ式中，T为技术公差的幅度，T U、T L分别为上、下公差限，σ为质量特性值分布的总体标准差。
当σ 未知时，可用σˆ1=R/d2或σˆ2=s/c4估计，其中R为样本极差，R为其平均值，s占为样本标准差，s为其平均值，d2、c4为修偏系数，可查国标《常规控制图》GB／T4091—2001表。
注意，估计必须在稳态下进行，这点在国标GB／T4091—2001《常规控制图》中有明确的规定并再三强调，不可忽视。
在过程能力指数计算公式中，T反映对产品的技术要求，而σ反映过程加工的一致性，所以在过程能力指数C p中将6σ与T比较，就反映了过程加工质量满足产品技术要求的程度。
根据T与6σ的相对大小可以得到过程能力指数C p。
如下图的三种典型情况。
C p值越大，表明加工质量越高，但这时对设备和操作人员的要求也高，加工成本也越大，所以对于C p值的选择应根据技术与经济的综合分析来决定。
当T=6σ，C p=1，从表面上看，似乎这是既满足技术要求又很经济的情况。
但由于过程总是波动的，分布中心一有偏移，不合格品率就要增加，因此，通常应取C p大于1。
各种分布情况下的C p值一般，对于过程能力指数制定了如下表所示的评价参考。
CPK(过程能力分析方法)
过程能力分析过程能力也称工序能力，是指过程加工方面满足加工质量的能力,它是衡量过程加工内在一致性的，最稳态下的最小波动.当过程处于稳态时，产品的质量特性值有99。
73%散布在区间［μ-3σ，μ+3σ],(其中μ为产品特性值的总体均值，σ为产品特性值总体标准差）也即几乎全部产品特性值都落在6σ的范围内﹔因此，通常用6σ表示过程能力，它的值越小越好.为什么要进行过程能力分析进行过程能力分析，实质上就是通过系统地分析和研究来评定过程能力与指定需求的一致性。
之所以要进行过程能力分析，有两个主要原因。
首先，我们需要知道过程度量所能够提供的基线在数量上的受控性;其次，由于我们的度量计划还相当"不成熟”，因此需要对过程度量基线进行评估，来决定是否对其进行改动以反映过程能力的改进情况。
根据过程能力的数量指标，我们可以相应地放宽或缩小基线的控制条件。
工序过程能力分析工序过程能力指该工序过程在5M1E正常的状态下，能稳定地生产合格品的实际加工能力。
过程能力取决于机器设备、材料、工艺、工艺装备的精度、工人的工作质量以及其他技术条件。
过程能力指数用Cp 、Cpk表示。
非正态数据的过程能力分析方法当需要进行过程能力分析的计量数据呈非正态分布时，直接按普通的计数数据过程能力分析的方法处理会有很大的风险。
一般解决方案的原则有两大类:一类是设法将非正态数据转换成正态数据，然后就可按正态数据的计算方法进行分析；另一类是根据以非参数统计方法为基础，推导出一套新的计算方法进行分析.遵循这两大类原则,在实际工作中成熟的实现方法主要有三种，现在简要介绍每种方法的操作步骤。
非正态数据的过程能力分析方法1:Box-Cox变换法非正态数据的过程能力分析方法2:Johnson变换法非正态数据的过程能力分析方法3:非参数计算法当第一种、第二种方法无法适用，即均无法找到合适的转换方法时，还有第三种方法可供尝试，即以非参数方法为基数，不需对原始数据做任何转换,直接按以下数学公式就可进行过程能力指数CP和CPK的计算和分析。
过程能力分析讲义
Individual and MR Chart
10
20
30
1 1
Last 25 Observations
20
30
Observation Number
3. 求 DPMO
3.0SL=93.21
X=84.00
-3.0SL=74.79
40 1
3.0SL=11.31
Capability Histogram
70
Pp=（USL-LSL )/ 6s
❖ 单侧上限过程性能指数
Ppu= （ USL - μ）/ 3s
❖ 单侧下限过程性能指数
Ppl=（μ-LSL）/ 3s
❖ 实际过程性能指数
Ppk=min{Ppu， Ppl}
过程潜力指数
过程潜力指数: …是规范范围与6倍的所测量的过程标准偏差的比值. …反映过程离散情况.
看过程能力指数 !
我们生产的产品
LSL
目标
客户要求的产品
USL
比较 客户要求的产品 和 我们生产的产品
两个指数: 1. 过程潜力…Cp 2. 实际过程表现…Cpk
过程能力指数Cp与Cpk
过程能力指数Cp的意义与计算
过程的输出特性y～N(μ,σ2 )，且过程输出均值 μ与规范中心重合。
过程能力指数Cp的意义与计算
• 该过程是否受控? 不受控 - 看控制图
Individual Value
Mov.Range
94
86
78 70 1 Obser. 0 15
1 10
5
0
Values
90
85
80
2. 现在可以得到 Pp 和 75 Ppk 的数值, 但需要使 过程受控后再看它的能 力. Pp = 0.34 Ppk = 0.27
过程能力分析
7
过程能力指数的计算
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（望小值） （2）仅给出规格上限TL（望大值）
二 记数值 1 记件值 2 记点值
8
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 x重合
过程能力指数：
P2
或：
C pk
(1 k)Cp
(1 k)
T 6S
C pk
T 6S
2eT T 6S
T 2e 6S
当k≥１，即e≥T/2时，
P1 TL Tm
μ TU e
x
规定Cpk=0 (图中，曲线2)
●不合格品率估计：
有偏时过程能力指数与不合格品率
① p 1[(TU x ) (TL x )]
完全不同的概念。过程能力强并不等于对规格要求的满足程度高，相
x 反，过程 能力弱并不等于对规格要求的满足程度低。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，一定的过程能力
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
过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。
2Φ(2.727) 20.003197 0.006394
10
计量值—双侧规格界限
(2)有偏——规格中心Tm与分布中心 x
不重合
●计算公式：
T f（x）
绝对偏移量 ：e Tm x (图中曲线1)
e
CPK(过程能力分析报告方法)
过程能力分析过程能力也称工序能力，是指过程加工方面满足加工质量的能力，它是衡量过程加工内在一致性的，最稳态下的最小波动。
当过程处于稳态时，产品的质量特性值有99.73%散布在区间[μ-3σ，μ+3σ]，(其中μ为产品特性值的总体均值，σ为产品特性值总体标准差)也即几乎全部产品特性值都落在6σ的范围内﹔因此，通常用6σ表示过程能力，它的值越小越好。
为什么要进行过程能力分析进行过程能力分析，实质上就是通过系统地分析和研究来评定过程能力与指定需求的一致性。
之所以要进行过程能力分析，有两个主要原因。
首先，我们需要知道过程度量所能够提供的基线在数量上的受控性;其次，由于我们的度量计划还相当"不成熟"，因此需要对过程度量基线进行评估，来决定是否对其进行改动以反映过程能力的改进情况。
根据过程能力的数量指标，我们可以相应地放宽或缩小基线的控制条件。
工序过程能力分析工序过程能力指该工序过程在5M1E正常的状态下，能稳定地生产合格品的实际加工能力。
过程能力取决于机器设备、材料、工艺、工艺装备的精度、工人的工作质量以及其他技术条件。
过程能力指数用Cp 、Cpk表示。
非正态数据的过程能力分析方法当需要进行过程能力分析的计量数据呈非正态分布时，直接按普通的计数数据过程能力分析的方法处理会有很大的风险。
一般解决方案的原则有两大类:一类是设法将非正态数据转换成正态数据，然后就可按正态数据的计算方法进行分析;另一类是根据以非参数统计方法为基础，推导出一套新的计算方法进行分析。
遵循这两大类原则，在实际工作中成熟的实现方法主要有三种，现在简要介绍每种方法的操作步骤。
非正态数据的过程能力分析方法1:Box-Cox变换法非正态数据的过程能力分析方法2:Johnson变换法非正态数据的过程能力分析方法3:非参数计算法当第一种、第二种方法无法适用，即均无法找到合适的转换方法时，还有第三种方法可供尝试，即以非参数方法为基数，不需对原始数据做任何转换，直接按以下数学公式就可进行过程能力指数CP和CPK的计算和分析。
第六章 工序(过程)能力分析
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，
说明工序能力的贮备越充足，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。
§6.2 工序能力指数的计算
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
2
●
1.67≥Cp＞1.33 一级加工
X T时， 当 10S≥T＞8S，不合格品率 m 0.00006%≤p＜0.006%。（见图） ●对精密加工而言，工序能力适宜；对一般加工 来说工序能力仍比较充裕，有一定贮备 。 ●措施： (1) (2)非关键工序可放宽检验； (3)工序控制的抽样间隔可适当放宽。
●
4
●
1≥Cp＞0.67 三级加工
当 X Tm时，6S≥T＞4S，不合格品率0.27%≤p＜4.55%。 工序能力不足，不合格品率较高。（见图） 措施：
●
●
(1)要通过提高设备精度、改进工艺方法、提高操作技术
水平、改善原材料质量等措施提高工序能力。 (2)要加强检验，必要时实行全检。
5
●
Cp≤0.67 四级加工
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 x 重合 ●计算公式：
Cp T T T B 6 6S
f（x）
T
σ
●
例1 TL
Tm μ
TU
过程能力指数和不合格率的关系
无偏时Cp和不合格率p的关系
3
●
1.33≥ Cp＞1 二级加工
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2020/9/22
11
2 计量值—双侧规格界限
(2)有偏——规格中心Tm与分布中心 x 不重合
绝对偏移量 ： e Tm x
偏移系数 ：
k e
1 2
(TU
TL )
x
T2
1 2
(TU
TL )
f（x）
T
e
1
2
工序能力指数：
C pk
T 6S
2eT T 6S
T 2e 6S
P
P
2
x
或： C pk (1 k )C p
人——与工序直接有关的操作人员、辅助人员的质量意 识和操作技术水平；
设备——包括设备的精度、工装的精度及其合理性、刀 具参数的合理性等；
材料——包括原材料、半成品、外协件的质量及其适用 性；
工艺——包括工艺方法及规范、操作规程的合理性； 测具——测量方法及测量精度的适应性； 环境——生产环境及劳动条件的适应性。
第四章 工序(过程)能力分析
2020/9/22
1
主要内容
基本概念 工序能力指数的计算 工序能力的评价与处置 工序能力调查
2020/9/22
2
工序能力分析的意义
在产品制造过程中，工序是保证产品质量的最 基本环节。 所谓工序能力分析，就是考虑工序的 设备、工艺、人的操作、材料、测量工具与方法 以及环境对工序质量指标要求的适合程度。
2020/9/22
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什么是工序能力指数
工序能力指数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B的比值来表示。即：
Cp
T B
T 6S
其中T=规格上限TU - 规格下限TL
x2020/9/22
6
工序能力与工序能力指数的区别
工序能力是工序的实际加工能力，而工序能 力指数是指工序能力对规格要求的满足程度。
TU
Tm
T 2
x
3SCp
TL
Tm
T 2
x
3SCp
p 1 [Φ (TU x ) Φ (TL x )]
S
S
p 1 [Φ ( x 3SC p x ) Φ ( x 3SC p x )]
S
S
1 [Φ (3C p ) Φ (3C p )]
1 [1 Φ (3C p ) Φ (3C p )] 2Φ (3C p )
Tm
TU
TL 2
19.005
x
19.0101
e Tm x 19.005 19.0101 0.0051
C pk
T 2e 6S
0.07 2 0.0051 6 0.0143
0.70
19.005 19.0101
k
0.145
0.07 2
Cp
0.07 6 0.0143
0.816
C pk (1 k )C p (1 0.145) 0.816 0.7
工序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序的质量保证能 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。
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3
什么是工序能力
所谓工序能力，是指处于稳定、标准状态下， 工序的实际加工能力。
工序处于稳定状态，是指工序的分布状态不随时间 的变化而变化，或称工序处于受控状态 ；
工序能力的强弱并不等同于满足规格要求的能力 的高低。
工序能力指数的高低（在分布中心 与规格中心
Tm重合时）对应合格品率的高低，即：工序能力
的贮备越充足，质量保证能力越强，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。
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工序能力指数的计算
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 计数值
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1
例1 根据某工序加工零件的测试数据计算得出，x
=序6的.5工, S序=能0.0力0指55数，及规不格良要品求率为。 6.500..001155 。试求该工
解：∵
∴
x Tm 6.5
Cp
T 6S
0.030 6 0.0055
0.909
p2Φ (3Cp)2Φ (30.909)
2Φ (2.727) 2 0.003197 0.006394
1 计件值 2 计点值
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1
双侧规格界限: 指既具有规格上限(TU)要求来自又有规格下 限(TL)要求的情况。
x (1)无偏——规格中心Tm与分布中心 重合
Cp
T B
T 6S
f（x）
T
σ
P1
P2
Tm μ
TL
TU
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1
工序不合格品率p 的估计：
Cp
T 6S
T 6SCp
Cp k .0.50
0.03 13.86
0.60 7.19
0.70 3.57
0.80 1.64
0.90 0.69
1.00 0.27
1.10 0.10
1.20 0.03
1.30 0.01
1.40
1.50
1.60
1.70
1.80
1.90
2.00
2.10
2.20
2.30
2.40
2.50
2.60
2.70
2.80
工序处于标准状态，是指设备、材料、工艺、环境、 测量均处于标准作业条件，人员的操作也是正确的。
工序的实际加工能力是指工序质量特性的分散(或波
动)有多大。以3σ原则这样的分散范围表示工序能力
既能保证产品的质量要求，又能具有较好的经济性。
工序能力:B=6σ 或 B≈6S
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4
谁影响工序能力
当k≥１，即e≥T/2时，
(1 k ) T
规定Cpk6=S0
1T
L
(图中，曲线2)
T
m
μT eU
不合格品率估计：
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2 计量值—双侧规格界限
例2 测试一批零件外径尺寸的平均值
格要求为
190.04 0.03
解：由题意：
x=19.0101，S=0.0143，规
TU 19.04 TL 18.97 T 0.07
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0.04 13.34 7.26 3.64 1.69 0.73 0.29 0.11 0.04 0.01 0.00
0.08 13.64 7.48 3.83 1.89 0.83 0.35 0.14 0.05 0.02 0.01
0.12 13.99 7.85 4.16 2.09 1.00 0.45 0.20 0.08 0.03 0.01 0.00
Φ Φ p 1 [ 19.0419.0101 ] 18.9719.0101
(
)
(
)
1 [(2.093) ] (2.804) 0.021 2.1%
0.0145
0.0143
或由Cp=0.816，k=0.145查表得不良品率估计约为2.1%～2.3%
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13
用Cp和k值估计不合格品率