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工序能力系数


什么是 CP 和 CPK(工序能力指数) CP(或 CPK)是英文 Process Capability index 缩写,汉语译作工序能力指数,也有译作工 艺能力指数过程能力指数。工序能力指数,是指工序在一定时间里,处于控制状态(稳定状 态)下的实际加工能力。它是工序固有的能力,或者说它是工序保证质量的能力。对于任何 生产过程,产品质量总是分散地存在着。若工序能力越高,则产品质

量特性值的分散就会越 小;若工序能力越低,则产品质量特性值的分散就会越大。那么,应当用一个什么样的量, 来描述生产过程所造成的总分散呢?通常,都用 6σ (即μ +3σ )来表示工序能力: 工序能 力=6σ 若用符号 P 来表示工序能力, 则: P=6σ 式中: σ 是处于稳定状态下的工序的标准偏差

工序能力是表示生产过程客观存在着分散的一个参数。但是这个参数能否满足产品的技术 要求,仅从它本身还难以看出。因此,还需要另一个参数来反映工序能力满足产品技术要求 (公差、规格等质量标准)的程度。这个参数就叫做工序能力指数。它是技术要求和工序能力 的比值,即工序能力指数=技术要求/工序能力 当分布中心与公差中心重合时,工序能力 指数记为 Cp。 当分布中心与公差中心有偏离时, 工序能力指数记为 CPK。 运用工序能力指数, 可以帮助我们掌握生产过程的质量水平。 工序能力指数的判断 工序的质量水平按 Cp 值可划分为五个等级。按其等级的高低,在管理上可以作出相应的判 断和处置(见表 1)。该表中的分级、判断和处置对于 CPK 也同样适用。 表 1 工序能力指数 的分级判断和处置参考表 Cp 值 级别 判断 双侧公差范(T) 处 置 Cp>1.67 特级 能力过 高 T>106 (1)可将公差缩小到约土 46 的范围 (2)允许较大的外来波动,以提高效率 (3) 改用精度差些的设备,以降低成本 (4)简略检验 1.67≥ Cp1.33 一级 能力充分 T= 86 — 106 (1)若加工件不是关键零件,允许一定程度的外来波动 (2)简化检验 (3)用控制图进行 控制 1.33≥Cp>1.0 二级 能力尚可 T=66—86 (1)用控制图控制,防止外来波动 (2)对产 品抽样检验,注意抽样方式和间隔 (3)Cp—1. 0 时,应检查设备等方面的情示器 1.0 ≥ Cp>0.67 三级 能力不足 T=46—66 (1)分析极差 R 过大的原因, 并采取措施(2)若不影响产 品 最 终 质量 和 装配 工 作, 可 考 虑放 大 公差 范 围 (3) 对 产品 全 数检 查 ,或进 行 分 级筛 选 0.67>Cp 1、首先我们先说明 Pp、Cp 两者的定义及公式 Cp(Capability Indies of Process) :稳定过程的能力指数,定义为容差宽度除以过程能 力 , 不 考 虑 过 程 有 无 偏 移 , 一 般 表 达 式 为 : Cpk , Ca , Cp 三 者 的 关 系: Cpk = Cp * ( 1 - ┃Ca┃) ,Cpk 是 Ca 及 Cp 两者的中和反应,Ca 反应的是位置关

系(集中趋势) ,Cp 反应的是散布关系(离散趋势) 4。 当选择制程站别用 Cpk 来作管控时,应以成本做考量的首要因素,还有是其品质特性对 后制程的影响度。 5。 计算取样数据至少应有 20~25 组数据,方具有一定代表性。 6。 计算 Cpk 除收集取样 数据外,还应知晓该品质特性的规格上下限(USL,LSL) ,才可顺利计算其值。

7。 首先可用 Excel 的“STDEV”函数自动计算所取样数据的标准差(σ ) ,再计算出规格公 差(T) ,及规格中心值(u) 。 规格公差=规格上限 规格下限;规格中心值=(规格上限+ 规格下限)/2; 8。 依据公式:Ca=(X‘-U)/(T/2) , 计算出制程准确度:Ca 值 Cp =T/6Sigma , 计算出制程精密度:Cp 值 10。依据公式:Cpk=Cp*(1-绝对值 Ca) , 计算出制程能力指数:Cpk 值 11。Cpk 的 评级标准: (可据此标准对计算出之制程能力指数做相应对策) A++级 Cpk≥2。 0 特优 可 考虑成本的降低 A+ 级 2。0 > Cpk ≥ 1。67 优 应当保持之 A 级 1。67 > Cpk ≥ 1。33 良 能力良好,状态稳定,但应尽力提升为 A+级 B 级 1。 33 > Cpk ≥ 1。0 一般 状态一般,制程因素稍有变异即有产生不良 的危险,应利用各 种资源及方法将其提升为 A 级 C 级 1。0 > Cpk ≥ 0。67 差 制程不良较多,必须提升其能力 D 级 0。67 > Cpk 不可接受 其能力太差,应考虑重新整改设计制程。 Pp(Performance Indies of Process) :过程性能指数,定义为不考虑过程有无偏移时,容 差范围除以过程性能,一般表达式为: (该指数仅用来与 Cp 及 Cpk 对比, 或/和 Cp、 Cpk 一起去度量和确认一段时间内改进的优先 次序) CPU:稳定过程的上限能力指数,定义为容差范围上限除以实际过程分布宽度上限,一般表 达式为: CPL:稳定过程的下限能力指数,定义为容差范围下限除以实际过程分布宽度下限,一般表 达式为: 2、现在我们来阐述 Cpk、Ppk 的含义 Cpk:这是考虑到过程中心的能力(修正)指数,定义为 CPU 与 CPL 的最小值。它等于过程 均值与最近的规范界限之间的差除以过程总分布宽度的一半。即: 9。 依据公式:

Ppk:这是考虑到过程中心的性能(修正)指数,定义为: 或 的最小值。即: 其实, 公式中的 K 是定义分布中心μ 与公差中心 M 的偏离度, μ 与 M 的偏离为ε =| M-μ | 3、公式中标准差的不同含义 ①在 Cp、Cpk 中,计算的是稳定过程的能力,稳定过程中过程变差仅由普通原因 引起,公式中的标准差可以通过控制图中的样本平均极差估计得出。 因此,Cp、Cpk 一般与控制图一起使用,首先利用控制图判断过程是否受控,如果过程不受 控,要采取措施改善过程,使过程处于受控状态。确保过程受控后,再计算 Cp、Cpk。 ②由于普通和特殊两种原因所造成的变差, 可以用样本标准差 S 来估计, 过程性能指数的计 算使用该标准差。 4、几个指数的比较与说明 ① 无偏离的 Cp 表示过程加工的均匀性(稳定性) ,即“质量能力” ,Cp 越大,这质量特性 的分布越“苗条” ,质量能力越强;而有偏离的 Cpk 表示过程中心μ 与公差中心 M 的偏离情 况,Cpk 越大,二者的偏离越小,也即过程中心对公差中心越“瞄准” 。使过程的“质量能 力”与“管理能力”二者综合的结果。Cp 与 Cpk 的着重点不同,需要同时加以考虑。 ② Pp 和 Ppk 的关系参照上面。 ③ 关于 Cpk 与 Ppk 的关系, 这里引用 QS9000 中 PPAP 手册中的一句话: “当可能得到历史的 数据或有足够的初始数据来绘制控制图时(至少 100 个个体样本) ,可以在过程稳定时计算 Cpk。对于输出满足规格要求且呈可预测图形的长期不稳定过程,应该使用 Ppk。 ” ④ 另外,我曾经看到一位网友的帖子,在这里也一起提供给大家(没有征得原作者本人同 意,在这里向原作者表示歉意和感谢) ,上面是这样写的: “所谓 PPK,是进入大批量生产前,对小批生产的能力评价,一般要求≥1.67;而 CPK,是 进入大批量生产后, 为保证批量生产下的产品的品质状况不至于下降, 且为保证与小批生产 具有同样的控制能力,所进行的生产能力的评价,一般要求≥1.33;一般来说,CPK 需要借 助 PPK 的控制界限来作控制。? ? One is in QS9000. Ppk in QS9000 means Preliminary Process Capability Index. It should be calculated before Mass Production and based on limited product quanti ty. Normally, it should be more than 1.67 because it's a short term process cap ability which doesn't consider the long term variation. But, in QS9000 3rd edit ion, there's no Compulsory Requirement that the Ppk must be more than 1.67. In QS9000 3rd edition, it states like Ppk/Cpk >=1.33.

Another one is in 6-Sigma. Ppk in 6-Sigma means Process Performance Index. It's a long term process capability covered the long term process variation and bas ed on more product quantity. Generally, in 6-Sigma, the Ppk value is less than Cpk value. Ppk:Overall performance capability of a process, see Cpk. 过程的整体 表现能力。 Cp :

A widely used capability index for process capability studies. It may range in value from zero to infinity with a larger value indicating a more capable proce ss. Six Sigma represents Cp of 2.0. 在流程能力分析方面被广泛应用的能力指数, 在数 值方面它可能是从零到显示更强有力流程的无穷大之间的某个点。六个西格玛代表的是 Cp=2.0。 Cpk :

A process capability index combining Cp and k (difference between the process m ean and the specification mean) to determine whether the process will produce u nits within tolerance. Cpk is always less than or equal to Cp.一个将 Cp 和 k(表 示流程平均值与上下限区间平均值之间的差异) 结合起来的流程能力指数, 它用来确定流程 是否将在容忍度范围内生产产品,Cpk 通常要么比 Cp 值小,要么与 Cp 值相同。 ” 在一般的 QS9000 或 TS16949 推行过程中, Ppk 用来表示短期能力指数, Cpk 用来表示长期能 力指数。但是受知识所限,我本人没有看到这方面的权威资料。这位网友的帖子上面也表达 了两种不同的观点, 而且这两种观点近乎对立。 我本人认为, 从 Ppk 的计算公式中使用的 分 析,Ppk 表达的应该是一个包含引起变差的普通原因和特殊原因的过程。这样的过程其实就 是一个非受控过程,而一个非受控过程在理论上应该是在过程初期和长期过程中都会遇到 的。 5.Cm、Cmk 与 pp.ppk 计算的公式一致,采用连续抽样。


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