質(zhì)量管理學過程能力和過程性能PPT課件

1、學習要求：理解和區(qū)分過程能力、過程性能的基本概念；掌握過程能力指數(shù)、過程性能指數(shù)的計算；掌握不合格率的估算方法；理解過程能力分析、評定、調(diào)查方法。重點和難點：過程能力指數(shù)、過程性能指數(shù)、不合格率的計算第1頁/共53頁第一節(jié)第一節(jié)過程質(zhì)量的兩種波動過程質(zhì)量的兩種波動偶然因素偶然波動過程固有的對質(zhì)量影響小難以消除逐件不同異常因素異常波動過程非固有的對質(zhì)量影響大不難消除一系列產(chǎn)品受同一方向影響第2頁/共53頁ISO9000：2005 質(zhì)量管理體系 基礎與術語 所有的活動都是通過過程來完成的，只有對影響過程質(zhì)量的所有因素進行識別、控制，才可以保證過程的輸出滿足輸入的要求。產(chǎn)品產(chǎn)品：過程的結(jié)果。第3頁/

2、共53頁第二節(jié) 過程能力的基本概念過程能力分析：分析與過程有關的設備、工藝、人的操作、材料、測量工具與方法及環(huán)境等過程因素對過程質(zhì)量的影響程度。 有助于了解過程的有效性和效率；掌握產(chǎn)品生產(chǎn)工序的質(zhì)量保證能力；為產(chǎn)品設計、工藝、工裝設計、設備的維修、調(diào)整、更新、改造提供必要的資料和依據(jù)。過程能力分析的意義：過程能力分析的意義：第4頁/共53頁一 、 過程能力的概念過程能力：是對已被證明處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程特性的輸出的統(tǒng)計度量，用來描述過程特性滿足要求的能力。 過程能力可以衡量過程的有效性和效率。對機械產(chǎn)品的生產(chǎn)加工工序來說，過程能力就是工序能力，指處于穩(wěn)定、受控的狀態(tài)下，工序的實際加工能力。統(tǒng)

3、計受控過程（或稱過程處于統(tǒng)計受控狀態(tài)）：只受偶然因素的影響，過程的分布狀態(tài)不隨時間的變化而變化，可以用統(tǒng)計方法預測變異； 工序處于標準狀態(tài)：設備、材料、工藝、環(huán)境、測量均處于標準作業(yè)條件，人員的操作也是正確的。 第5頁/共53頁 過程能力和生產(chǎn)能力不可混淆，生產(chǎn)能力指加工數(shù)量方面的能力。過程能力決定于質(zhì)量因素，即人、機、料、法、環(huán)、測量。 為對各個過程的能力統(tǒng)一進行比較，一般取穩(wěn)態(tài)下的過程作為比較的標準，即該過程只有偶因而沒有異因。 常以6描述過程能力，它的數(shù)值越小越好。實踐證明：用這樣的分散范圍表示過程能力既能保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求，又能具有較好的經(jīng)濟性。 第6頁/共53頁二、過程能力和過程性能

4、（短期過程能力和長期過程能力） 所謂短期過程能力是指在任一時刻，過程處于穩(wěn)態(tài)的過程能力； 長期過程能力則考慮了工具磨耗的影響、各批之間材料的變化及其他類似的可預期微小波動。 換言之，短期過程能力表示了組內(nèi)變異，而長期過程能力則表示了組內(nèi)變異和組間變異之和。 GB/T3358.2-2009 統(tǒng)計學詞匯和符號 第2部分：應用統(tǒng)計給出了過程能力和過程性能第7頁/共53頁 指已被證明處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程特性的輸出的統(tǒng)計度量。僅由偶因所引起的這部分變異所形成的過程能力，它實際上反映了“短期”變異。輸出的分布需要判定其分布類型并估計參數(shù)。 對于正態(tài)分布，過程的總標準差t能用St進行估計。此外，在某些特定

5、情況下，表示子組內(nèi)變異的標準差Sw可以代替St作為t的估計量。1、過程能力第8頁/共53頁1、過程能力ncA4332/dRSwd2 、c4 :基于子組樣本量為n的常數(shù)，可參見GB/T4091-2001,也可根據(jù)子組樣本量n查p220表7-2得到控制圖的控制限系數(shù)A2、A3后按下兩式計算 : ndA22341/miiSmc21/miiSm或或第9頁/共53頁 過程性能是指對未被證明處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程特性的輸出的統(tǒng)計度量。此時因為可能包括異常因素，其值又不可預測，故使用過程性能這個度量應特別謹慎。 過程性能同時考慮了由偶因與可能存在的異因共同引起的變異，它實際上反映了長期變異。 2、長期性能第

6、10頁/共53頁2、長期性能若正態(tài)分布的標準差St僅由一個樣本量為n的樣本來估計，則過程標準差可表示為：211()1ntitiSXXn11NtiiXXN式中： St是一個描述性統(tǒng)計量，用來代替t。對正態(tài)分布，過程性能可以根據(jù)下式估計：ttXz S 過程性能 z值通常取3、4或5。過程性能可以利用適當?shù)母怕始埢驍?shù)據(jù)擬合的分布參數(shù)加以評估，過程性能表達為：tX過程性能ab第11頁/共53頁三、影響過程能力的因素 操作者 設備 材料 操作方法 環(huán)境 監(jiān)視與測量5M1E第12頁/共53頁另一種說法：影響產(chǎn)品質(zhì)量的9M市場（Markets）資金（Money）管理（Management）人（Men）激勵（

7、Motivation）材料（Materials）機器和機械化（Machines and Mechanization ）現(xiàn)代信息方式（Modern information methods）產(chǎn)品規(guī)格要求（Mounting product requirement） 以上每一個方面對當代產(chǎn)品生產(chǎn)和服務的質(zhì)量都有影響。第13頁/共53頁第三節(jié) 過程能力指數(shù)和過程性能指數(shù)一、過程能力指數(shù)的概念Process capability index 過程能力指數(shù)：過程能力指數(shù)：描述過程能力相對于容差的指數(shù)，描述過程能力相對于容差的指數(shù)，衡量過程能力滿足過程要求的程度的數(shù)量值 。記為PCI或Cp 。過程要求：可以是

8、技術標準、產(chǎn)品規(guī)格、公差等要求。 過程能力和過程能力指數(shù)都是用來描述處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程的。第14頁/共53頁2、 過程能力與過程能力指數(shù)的區(qū)別 過程能力是過程具有的實際能力，而過程能力指數(shù)是指過程能力對過程要求滿足的程度，這是兩個完全不同的概念。 過程能力強并不等于對過程要求的滿足程度高；相反，過程能力弱也不等于對過程要求的滿足程度低。 當質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，而且其分布中心與規(guī)格中心重合時，一定的過程能力指數(shù)將與一定的不合格品率相對應。因此，過程能力指數(shù)越大，說明過程能力的貯備越充足，質(zhì)量保證能力越強，潛力越大，不合格品率越低，但這并不意味著加工精度和技術水平越高。 第15頁/共53頁二

9、、過程能力指數(shù)的計算1、無偏移雙側(cè)規(guī)范情形的短期過程能力指數(shù)過程特性值分布的總體標準差，6反映了過程能力。0.998650.00135ULpTTCXX對處于統(tǒng)計受控的過程 ：式中： 、 分別是分布的99.865%、0.135%分位數(shù)，TU、TL分別為上規(guī)范限和下規(guī)范限，反映了技術標準與技術要求。 0.99865X0.00135X0.00135X66ULpTTTCs 、對正態(tài)分布來說， 、 分別為3、-3，此時，Cp為： 0.99865X第16頁/共53頁圖6-1 各種分布情況下的Cp值 Cp值越大，表明過程能力越高，對統(tǒng)計控制狀態(tài)的人、機、料、法、環(huán)的要求也越高，相應的成本也會越大。 當T6、

10、Cp1時，如果過程出現(xiàn)波動，就會帶來分布中心的偏移，過程不合格率會增加，因此，通常要求Cp大于1。 第17頁/共53頁例6-1 6-1 某零件尺寸要求為 mmmm，通過抽樣檢驗得知，樣本平均值與公差中心重合， s s0.0067mm0.0067mm。試求過程能力指數(shù)，并估計過程不合格率。0040. 0150解：XmmTTMLU98.149296.1491502995. 00067. 06040. 06sTCp屬于無偏移情形第18頁/共53頁2 2、無偏移單側(cè)規(guī)范情形的過程能力指數(shù)只有上限要求時：sXTTCUUpkU33)UTX （當 TU時，CpkU為負值，與過程能力的含義矛盾，故令CpkU

11、0，表示過程能力嚴重不足，此時過程的不合格率高達50以上。 X而只有下限要求時： sTXTCLLpkL33)LTX （新標準稱為上過程能力指數(shù)。新標準稱為下過程能力指數(shù)。第19頁/共53頁例6-26-2： 某機械零件，要求其圓度誤差不超過0.060mm0.060mm，通過抽樣得到樣本平均值 mmmm，樣本標準差 0.014mm0.014mm。求該過程的過程能力指數(shù)025. 0XST解：83. 0014. 03025. 0060. 033STUUpUXTTC83. 0014. 03025. 0060. 033STUUpUXTTC第20頁/共53頁3、有偏移情形的短期過程能力指數(shù) 當與規(guī)范中心值M

12、不重合，不合格率增大，Cp值降低 MTTK22/sTKTKCKCpKp6)1 (6)1 ()1 (0K1) 第21頁/共53頁 當=M時，即分布中心與規(guī)范中心重合時，K0，CpKCp。 當=TU或=TL時，K1，CpK0,實際上，這時合格率仍為50，故CpK0是不適當?shù)?，實際上CpK只能用于0K1的情況。),(minpLpUKpCCCCpk也稱為最小過程能力指數(shù)第22頁/共53頁0101.19005.192MxTTLUx04. 003. 019例例2測試一批零件外徑尺寸的平均值 =19.0101，S=0.0143，規(guī)格要求為 ，試計算過程能力指數(shù)并估計不合格品率。97.18LT07. 0T7

13、. 0816. 0)145. 01 ()1 (816. 00143. 0607. 06145. 0207. 00101.19005.192/-ppkpCkCTCTxMkCpk計算方法（1） 70. 00143. 060051. 0207. 0620051. 00101.19005.19MsTCxpk04.19UT解：Cpk計算方法（2） 第23頁/共53頁計數(shù)值計件值 以不合格品率上限pU作為規(guī)格要求： (1)取k個樣本，每個樣本的樣本容量分別為n1，n2，nk，每個樣本中的不合格品 數(shù)為d1，d2，dk。(3)計算過程能力指數(shù)CpnppppCUp)1 (3(2)計算平均不合格品率及平均樣本量

14、kiikiindp11knnkii1計件值數(shù)據(jù)一般服從超幾何分布和二項分布第24頁/共53頁例1 1 某產(chǎn)品規(guī)格要求pU0.1，現(xiàn)取5個樣本，n1n2n5100, 各樣本中不合格品數(shù)為：d17，d25，d36，d42，d54，求過程能力指數(shù)Cp。 解：81. 0100)048. 01 (048. 03048. 01 . 0pC048. 050042657p100n第25頁/共53頁計數(shù)值計點值 計算公式 規(guī)格要求是單位產(chǎn)品平均不合格數(shù)(或疵點數(shù))上限或不合格品率很小時的樣本中不合格品數(shù)上限CU (1)取k個樣本，每個樣本的樣本容量分別為n1,n2，nk，每個樣本的疵點數(shù)(或不 合格品數(shù))為C1

15、，C2，Ck。 (2)計算平均疵點數(shù)(或平均不合格品數(shù))。(3 )計算過程能力指數(shù)CpCCCCUp3kiikiinCC11計點值數(shù)據(jù)一般服從泊松分布第26頁/共53頁例2：設某產(chǎn)品規(guī)格要求單位產(chǎn)品平均不合格數(shù)上限C CU U2 2，取容量為1010的樣本5 5個，各樣本中產(chǎn)品的不合格數(shù)分別為C C1 17 7；C C2 25 5；C C3 36 6；C C4 42 2； C C5 54 4，求過程能力指數(shù)C Cp p。解：48. 010542657C734. 048. 0348. 02pC第27頁/共53頁三、過程性能指數(shù)（process performance index） 過程性能指數(shù)是描

16、述過程性能相對于容差的指數(shù)。 可能影響分布的波動源：機器的移動與機器的老化；操作者的變動或情緒的變動；修理不當或修理工的調(diào)換；測量設備或量具沒有及時校準；原材料或零配件的供應商的變動；車間溫度、濕度的變化等環(huán)境因素的變化等。 第28頁/共53頁三、過程性能指數(shù) 過程性能指數(shù)常表示為： 0.998650.00135ULpTTPXX對于正態(tài)分布，過程性能指數(shù)可以表示為：6ULptTTPS211()1ntitiSXXn其中：第29頁/共53頁 對于單側(cè)規(guī)范限，分別用下過程性能指數(shù)PpkL和上過程性能指數(shù)PpkU表示。0.500.500.00135LpkLXTPXX0.500.998650.50Upk

17、UTXPXX式中，X0.50是分布的50%分位數(shù)。對于正態(tài)分布， X0.50既是中位數(shù)，又是均值。三、過程性能指數(shù)第30頁/共53頁 對于正態(tài)分布，下過程性能指數(shù)PpkL和上過程性能指數(shù)PpkU可以分布表示為33LLpkLttTXTPSS33UUpkUttTTXPSS Ppk稱為最小過程性能指數(shù)，它也是上過程性能指數(shù)和下過程性能指數(shù)中的較小值。三、過程性能指數(shù) 需要注意的是過程能力指數(shù)是針對已被證明處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程，而過程性能指數(shù)則是針對未被證明處于統(tǒng)計受控狀態(tài)的過程。第31頁/共53頁【例6-4】 某供應商提供了一批產(chǎn)品，尺寸為，每次抽取5個樣本，數(shù)據(jù)如表6-1，試分析其過程能力。第3

18、2頁/共53頁 和教材不同，全部數(shù)據(jù)作為一個供應商考慮，沒有考慮供應商的不同對樣本數(shù)據(jù)進行分析，其（組內(nèi)）過程能力指數(shù)Cp=1.16， Cpk=0.90,過程性能指數(shù)Pp=1.08， Ppk=0.83 ，過程能力不足，其實測性能不合格率為10000PPM。過程能力圖中也提供了組內(nèi)性能和整體性能的預測。602601600599598LSLUSLLSL598目標*USL602樣本均值599.548樣本 N100標準差（組內(nèi)）0.576429標準差（整體）0.619299過程數(shù)據(jù)Cp1.16CPL0.90CPU1.42Cpk0.90Pp1.08PPL0.83PPU1.32Ppk0.83Cpm*整體能

19、力潛在（組內(nèi)）能力PPM USL0.00PPM 合計10000.00實測性能PPM USL10.51PPM 合計3631.57預期組內(nèi)性能PPM USL37.58PPM 合計6254.26預期整體性能組內(nèi)整體某某產(chǎn)產(chǎn)品品的的過過程程能能力力分分析析第33頁/共53頁第四節(jié) 過程能力的分析與評定一、Cp和CpK的比較與說明 無偏移情況的Cp表示加工過程的一致性，即“質(zhì)量能力”，Cp越大，則質(zhì)量特性值的分布越集中，質(zhì)量能力越強。 而有偏移情況的CpK表示過程中心偏離規(guī)范中心M的偏移情況，CpK越大，則兩者偏離越小，亦即過程中心對規(guī)范中心M越接近，這是過程質(zhì)量能力和管理能力兩者綜合的結(jié)果。故CpK和

20、Cp兩者的著重點不同，需要同時加以考慮。聯(lián)合應用Cp和Cpk，可對產(chǎn)品質(zhì)量有更全面的了解。第34頁/共53頁表6-2聯(lián)合應用Cp和Cpk所代表的合格品率(%)CpkCp0.330.671.001.331.672.000.3368.26884.00084.13484.13484.1344784.134470.6795.45097.72297.72597.7249997.724991.0099.73099.86599.860199.865011.3399.99499.9968399.996831.6799.9999499.999972.0099.9999998第35頁/共53頁二、過程能力指數(shù)Cp

21、、CpK和不合格品率p的關系 1、無偏移時Cp和不合格品率p的關系LUppp)3(2)3(1)3(132/ppppUUUCCCtPCtPTtPTXPTXPp)3(22pLCpp第36頁/共53頁例64:某零件加工尺寸為mm，經(jīng)抽樣200件， 得到樣本平均值 49.969mm，標準差為s0.012mm，求不合格率p和合格率q。解：從題可得XmmX969.49mms012. 0由題可知規(guī)范中心為mmTTMLU969.492938.49502由于規(guī)范中心和分布中心重合，故861. 0012. 06938.49506TCp)583. 2(2)861. 03(2)3(2pCp查標準狀態(tài)分布表，知 004

22、9. 0)583. 2(1)583. 2(不合格品率 合格品率 q1p10.98%=99.02%98. 00098. 00049. 02p第37頁/共53頁2、有偏移過程能力指數(shù)CpK、偏移度K和不合格率p之間的關系1）當分布中心向規(guī)范上限TU偏移時)1 (3)1 (2)2()2(KCZPKTZPTTZPTTZPTXPTXPppUUUUUTT/2)(TU因故）（K12T2KT2T2T)(TU第38頁/共53頁)1 (3)1 (3)1 (22)2(LKCKCZPKTZPTZPTTZPTXPTXPpppLLL故總不合格率為：)1 (3)1 (32KCKCpppppLU當K較大時，pL可略去，故)1

23、 (3)1 (31KCKCppppU第39頁/共53頁2）當分布中心相規(guī)范下限TL偏移時，同理，可求得：)1 (31KCppL)1 (31KCppU)1 (3)1 (32KCKCpppppLU 當K較大時，pU可略去，故)1 (3)1 (31KCKCppppL第40頁/共53頁Cp規(guī)格公差（T）不合格率（規(guī)范以外比率）單側(cè)規(guī)范雙側(cè)規(guī)范0.332(1)15.87%31.74%0.674(2)2.27%4.54%1.006(3)0.14%0.27%1.338(4)31.5 PPM63 PPM1.669.6(4.8)0.81 PPM1.62 PPM1.7610.4(5.3)0.06PPM0.12PP

24、M2.0012.0(6)1.0 PPB2.0 PPB表63 0時，過程能力指數(shù)（Cp值）與不合格率p的關系第41頁/共53頁用Cp和k值估計不合格品率Cp k0.030.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.25.0.50 13.86 13.34 13.64 13.99 14.48 15.10 15.86 16.75 17.77 18.92 20.19 21.58 23.09 24.710.607.197.267.487.858.379.039.85 10.81 11.92 13.18 14.59 16.51 17.85 19.690.

25、703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.16 10.55 12.10 13.84 15.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.98 10.62 12.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.402.393.

26、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.

27、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單位：單位：%第42頁/共53頁三、Cp和誤判概率第43頁/共53頁四、過程能力評價標準Cp過程能力判斷處 置Cp1.67過剩過程能力太好，

28、可酌情縮小規(guī)格，或考慮簡化質(zhì)量檢驗，簡化管理與降低成本。1.67Cp1.33理想狀態(tài)理想狀態(tài)，對過程進行標準化作業(yè)，用控制圖或其他方式進行監(jiān)控，繼續(xù)維持。1.33Cp1.00警 告使過程保持于控制狀態(tài)，否則產(chǎn)品隨時有發(fā)生不合格品的危險，需注意。1.00Cp0.67不 足產(chǎn)品有不合格品產(chǎn)生，需作全數(shù)檢驗或加嚴檢驗，過程有妥善管理及改善的必要。0.67Cp非常不足應采取緊急措施，改善質(zhì)量并追究原因，必要時規(guī)格再作檢驗。第44頁/共53頁2、當Cp（或Cpk)值過大時的處置措施適當縮小產(chǎn)品要求的公差范圍；適當放寬過程控制的隨機波動幅度，即增大值，如延長刀具更換周期，加大進給量，以提高效率，降低成本；

29、可能時，改用精度較低的過程設備，降低成本；簡化質(zhì)量監(jiān)控、質(zhì)量檢驗，將全數(shù)檢驗改為抽樣檢驗或減少抽樣頻次和抽樣樣本量，從而降低檢驗、監(jiān)控的費用等。第45頁/共53頁3、當Cp（或Cpk)值過小時的改進措施 當Cp過小時，需要調(diào)整過程加工的分布中心以減少偏移量，或提高過程能力以減少分散程度。 減小分散程度的措施：在不影響最終產(chǎn)品質(zhì)量的情況下，適當放寬該過程產(chǎn)品的公差范圍，但必須通過嚴格的論證，確定放寬公差范圍不會影響產(chǎn)品質(zhì)量；分析過程質(zhì)量低的原因，有的放矢地采取相應措施改進過程，如采用過程控制圖對過程進行控制，改進工藝方法，修訂操作規(guī)程，優(yōu)化工藝參數(shù)，推廣新材料、新工藝、新技術；檢修、改造設備；可能時，采用精度更高的設備；加強過程質(zhì)量監(jiān)控，如進行全數(shù)檢驗；當Cp（或Cpk)