第四節(jié)　過程能力和過程能力指數(shù)

一、過程能力

過程能力(Process Capability)又稱做工序能力，是指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的過程(或工序)實(shí)際的加工能力，它是衡量過程加工內(nèi)在一致性的標(biāo)準(zhǔn)。

過程能力的測定一般是在成批生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行的，過程滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的能力主要表現(xiàn)在以下兩個方面:

(1)產(chǎn)品質(zhì)量是否穩(wěn)定。

(2)產(chǎn)品質(zhì)量精度是否足夠。

因此，在確認(rèn)過程能力可以滿足精度要求的條件下，它是以該過程產(chǎn)品質(zhì)量特性值的變異或波動來表示的。產(chǎn)品質(zhì)量的變異可以用頻數(shù)分布表、直方圖、分布的定量值以及分布曲線來描述。在穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下，影響過程能力的偶然因素的綜合結(jié)果近似地服從正態(tài)分布。為了便于過程能力的量化，可以用3σ原理來確定其分布范圍:當(dāng)分布范圍取為μ±3σ時，產(chǎn)品質(zhì)量合格的概率可達(dá)99.73%，接近于1。因此以±3σ，即6σ為標(biāo)準(zhǔn)來衡量過程的能力是具有足夠的精確度和良好經(jīng)濟(jì)特性的。所以在實(shí)際計算中就用6σ的波動范圍來定量描述過程能力。

過程能力為B，則B=6σ。

二、過程能力指數(shù)

過程能力指數(shù)表示過程能力滿足產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的程度。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指加工過程中產(chǎn)品必須達(dá)到的質(zhì)量要求，通常用標(biāo)準(zhǔn)差、公差(容差)、允許范圍等來衡量，一般用符號T表示。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(T)與過程能力(B)之比值，稱為過程能力指數(shù)，記為C_p。

過程能力指數(shù)C_p值，是衡量過程能力滿足產(chǎn)品技術(shù)要求程度的指標(biāo)，過程能力指數(shù)越大，說明過程能力越能滿足技術(shù)要求，甚至有一定的能力貯備。但是不能認(rèn)為過程能力指數(shù)越大，加工精度就越高或技術(shù)要求越低。

(1)過程無偏時雙向公差過程能力指數(shù)

(2)過程有偏時雙向公差過程能力指數(shù)

引用偏移系數(shù)，則有

(3)單側(cè)公差過程能力指數(shù)

若只有公差上限，則過程能力指數(shù)計算如下:

若只有公差下限，則過程能力指數(shù)計算如下:

三、C_p與C_pk的比較

無偏情況下的C_p表示過程加工的一致性，即“質(zhì)量能力”，C_p越大，則質(zhì)量特性值的分布“越苗條”，質(zhì)量能力越強(qiáng)；而有偏情況的C_pk表示過程中心μ與中心T_m偏移情況下的過程能力指數(shù)，C_pk越大，則二者偏離越小，也即過程分布中心對規(guī)范中心越“瞄準(zhǔn)”，是過程的“質(zhì)量能力”與“管理能力”二者綜合的結(jié)果。

四、過程能力指數(shù)和不合格率的關(guān)系

(1)無偏時C_p和不合格率p的關(guān)系

設(shè)p_u=p_L分別為超出規(guī)范上、下界限的不合格率，于是總的不合格率為

p=p_U+p_L=2p_L

故:　　　　　　p=2p_L=2Φ(－3C_p)

(2)有偏移過程能力指數(shù)C_pk、偏移度K和不合格率p之間的關(guān)系

當(dāng)分布中心向規(guī)范上限T_U偏移時:

同理，可得:

于是總不合品率p=p_U+p_L=2－Φ(3C_p(1－K))－Φ(3C_p(1+K))

當(dāng)K較大時，p_L接近于零，可略去，故

p≈p_U=1－Φ(3C_p(1－K))

五、過程能力分析、評價與處置

計算出的過程能力指數(shù)C_p或C_pk客觀、定量地反映了過程能力滿足技術(shù)要求的程度，也就是可以衡量生產(chǎn)過程的質(zhì)量水平。我們可以根據(jù)過程能力指數(shù)的大小來對過程能力進(jìn)行分析與評價。所謂對過程能力的分析與評價，就是判斷C_p或C_pk多大才能使工序質(zhì)量滿足設(shè)計質(zhì)量要求。根據(jù)過程能力的指數(shù)大小及其不合格品率的大小，可將其分為五個等級，過程能力分級及相應(yīng)的處置措施如表4-7所示。此表對C_pk、C_pL和C_pU也適用。當(dāng)工序有偏移時相應(yīng)的處置措施如表4-7所示。

表4-7　過程能力分析與處置

(1)過程能力指數(shù)過大處置措施。當(dāng)C_p≥1.67時，可以認(rèn)為過程能力貯備過大。過程能力指數(shù)太大意味著粗活細(xì)做，這樣必然影響生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)品成本。這時，可適當(dāng)?shù)亟档瓦^程能力，如改用精度低、效率高、成本低、技術(shù)要求低的設(shè)備、工藝技術(shù)和原材料，把過程能力降低到經(jīng)濟(jì)合理的程度，更改設(shè)計，提高技術(shù)要求；采取合并或分解工序等。

(2)過程能力指數(shù)過小處置措施。過程能力指數(shù)過小意味著產(chǎn)品質(zhì)量水平低，Ⅲ級加工或Ⅳ級加工屬于這種情況。這時，要立即停止加工，采取措施，提高設(shè)備精度，改革制造工藝，改善原材料質(zhì)量，提高加工性能，使過程能力適當(dāng)?shù)靥岣?；若設(shè)計上允許，可降低技術(shù)要求，即放松公差的辦法進(jìn)行處置。實(shí)際工作中，過程能力不足時，一般通過全檢后剔除不合格品，或施行分級篩選來提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)過程能力指數(shù)適宜，一般指Ⅱ級加工。此時，應(yīng)進(jìn)行工序控制，使生產(chǎn)過程處于受控或穩(wěn)定狀態(tài)，從而保證加工質(zhì)量。