上海交通大學(xué)-工序質(zhì)量控制

1、工序質(zhì)量控制 奚教授機械工程學(xué)院 工業(yè)工程系工序能力1、了解工序序能力和和工序能能力指數(shù)數(shù)的涵義義；2、掌握握工序能能力指數(shù)數(shù)在各種種情況下下的計算算方法；3、掌握握工序不不合格品品率計算算方法；4、掌握握工序能能力指數(shù)數(shù)的判定定和提高高工序能能力指數(shù)數(shù)的途徑徑；本章主要要要求本章主要要內(nèi)容：概念生產(chǎn)制造造過程控控制的核核心是工工序質(zhì)量量控制，其質(zhì)量量職能具具體表現(xiàn)現(xiàn)在以下下三方面面：（1）嚴(yán)嚴(yán)格執(zhí)行行制造質(zhì)質(zhì)量計劃劃；（2）保保證工序序質(zhì)量處處于受控控狀態(tài)；（3）有有效控制制生產(chǎn)節(jié)節(jié)拍，及及時處理理質(zhì)量問問題，保保證均衡衡生產(chǎn)、文明生生產(chǎn)。質(zhì)量波動動及其原原因質(zhì)量差異異是生產(chǎn)產(chǎn)制造過過程的固

2、固有本質(zhì)質(zhì)，質(zhì)量量的波動動具有客客觀必然然性。工序質(zhì)量量控制的的任務(wù)，是要把把質(zhì)量特特性值控控制在規(guī)規(guī)定的波波動范圍圍內(nèi)，使使工序處處于受控控狀態(tài)，能穩(wěn)定定地生產(chǎn)產(chǎn)合格品品。從引起質(zhì)質(zhì)量波動動的原因因的性質(zhì)質(zhì)來看，可分為為：1、偶然然性波動動（chanceofcauseofvariation）2、系統(tǒng)性波波動（assignable of cause of variation）質(zhì)量波動動及其原原因從引起質(zhì)質(zhì)量波動動的原因因的性質(zhì)質(zhì)來看，可分為為：偶然性波波動系統(tǒng)性波波動偶然性波波動由大大量的、微小的的不可控控因素的的作用而而引起，這種波波動具有有隨機性性。偶然然性的波波動稱為為正常波波動。工工序

3、質(zhì)量量控制的的任務(wù)是是使正常常波動維維持在適適度的范范圍內(nèi)。系統(tǒng)性波波動由少少量的、但較顯顯著的可可控因素素的作用用而引起起，這種種波動不不具有隨隨機性。系統(tǒng)性性的波動動稱為異異常波動動。工序序質(zhì)量控控制的任任務(wù)是及及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)異常波波動，查查明原因因，采取取有效的的技術(shù)組組織消除除系統(tǒng)性性波動，使生產(chǎn)產(chǎn)過程重重新回到到受控狀狀態(tài)。質(zhì)量波動動及其原原因偶然性波波動系統(tǒng)性波波動偶然性波波動系統(tǒng)性波波動轉(zhuǎn)化相對的質(zhì)量波動動及其原原因操作者man材料material機器設(shè)備備machine工藝方法法method工序質(zhì)量量是諸多多因素的的綜合作作用，將將影響工工序質(zhì)量量的因素素歸納為為“5M1E”測試手

4、段段material環(huán)境條件件environment產(chǎn)品設(shè)計計工藝選擇擇計劃調(diào)度度人員培訓(xùn)訓(xùn)工裝設(shè)備物資供應(yīng)應(yīng)計量檢驗驗安全文明明人際關(guān)系系勞動紀(jì)律律質(zhì)量波動動的統(tǒng)計計規(guī)律質(zhì)量特性性值的波波動具有有統(tǒng)計規(guī)規(guī)律性質(zhì)量波動動的個別別觀測結(jié)結(jié)果具有有隨機性性，但在在受控狀狀態(tài)下的的大量觀觀測結(jié)果果必然是是呈現(xiàn)某某種統(tǒng)計計意義上上的規(guī)律律性。這這種統(tǒng)計計規(guī)律性性是統(tǒng)計計質(zhì)量控控制的必必要前提提和客觀觀基礎(chǔ)統(tǒng)計質(zhì)量量控制是是統(tǒng)計質(zhì)質(zhì)量管理理中的一一個重要要問題所謂統(tǒng)計計質(zhì)量控控制，就就是對生生產(chǎn)過程程中工序序質(zhì)量特特性值進(jìn)進(jìn)行隨機機抽樣，通過所所得樣本本對總體體作出統(tǒng)統(tǒng)計推斷斷，采取取相應(yīng)對對策，保保持

5、或恢恢復(fù)工序序質(zhì)量的的受控狀狀態(tài)。工序質(zhì)量量的兩種種狀態(tài)生產(chǎn)過程程中，工工序質(zhì)量量有兩種種狀態(tài)：受控狀態(tài)態(tài)Incontrol失控狀態(tài)態(tài)Outofcontrol生產(chǎn)過程程的受控控狀態(tài)0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生產(chǎn)過程程的失控控狀態(tài)1X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt00，=0，保持穩(wěn)定定。這時時，從表表面看，過程狀狀態(tài)是穩(wěn)穩(wěn)定的，但由于于質(zhì)量特特性或其其統(tǒng)計量量的分布布集中位位置（）已偏離控制制中心（0），黑點越出出控制界界限某側(cè)側(cè)的可能能性變大大。生產(chǎn)過程程的失控控狀態(tài)=0，0，保持穩(wěn)定定。這時時，由于于質(zhì)量特特性或其其統(tǒng)計量量的分布布分散程程度（）變大，

6、導(dǎo)導(dǎo)致黑點點越出控控制限兩兩側(cè)的可可能性變變大。0X(X)0上控制界界限UCL下控制界界限LCLt生產(chǎn)過程程的失控控狀態(tài)0，0， 和都保持穩(wěn)定定。這時時，失控控狀態(tài)更更復(fù)雜，失控程程度可能能更嚴(yán)重重。生產(chǎn)過程程的失控控狀態(tài)和中至少有有一個不不穩(wěn)定，隨時間間變化。下圖表表示分布布集中位位置不斷增大大時的工工序質(zhì)量量失控狀狀態(tài)。X(X)上控制界界限UCL下控制界界限LCLt工序控制制的基本本要求一旦發(fā)現(xiàn)現(xiàn)工序質(zhì)質(zhì)量失控控，就應(yīng)應(yīng)立即查查明原因因，采取取措施，使生產(chǎn)產(chǎn)過程盡盡快恢復(fù)復(fù)受控狀狀態(tài)，盡盡可能減減少因過過程失控控所造成成的質(zhì)量量損失。工序控制制的基本本過程發(fā)現(xiàn)反饋糾正分析生產(chǎn)過程程中工序序

7、質(zhì)量分分析平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 樣本總體極差 R平均值 X推斷檢定檢定反映質(zhì)量水平概念工序能力力是指處處于穩(wěn)定定狀態(tài)下下的工序序?qū)嶋H加加工能力力。穩(wěn)定生產(chǎn)產(chǎn)狀態(tài)下下的工序序應(yīng)該具具備以下下幾方面面的條件件：原材料料或上一一道工序序半成品品按照標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求求供應(yīng)；本工序序按作業(yè)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)實實施，并并應(yīng)在影影響工序序質(zhì)量各各主要因因素?zé)o異異常的條條件下進(jìn)進(jìn)行；工序完完成后，產(chǎn)品檢檢測按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求求進(jìn)行。在非穩(wěn)定定生產(chǎn)狀狀態(tài)下的的工序所所測得的的工序能能力是沒沒有意義義的。工序?qū)嵤┦┮约扒扒昂筮^程程均應(yīng)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化概念工序能力力可用工工序質(zhì)量量特性值值分布的的分散性性特征來來度量；。B=6用途：1、選擇擇經(jīng)濟(jì)合合理

8、的工工序方案案；2、協(xié)調(diào)調(diào)工序之之間的相相互關(guān)系系；3、驗證證工序質(zhì)質(zhì)量保證證能力；工序能力力測定工序能力力的測定定一般是是在成批批生產(chǎn)狀狀態(tài)下進(jìn)進(jìn)行的，工序滿滿足產(chǎn)品品質(zhì)量要要求的能能力主要要表現(xiàn)在在以下兩兩個方面面:產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量是否否穩(wěn)定;產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量精度度是否足足夠。工序能力力測定當(dāng)確認(rèn)工工序能力力可以滿滿足精度度要求的的條件下下，工序序能力是是以該工工序產(chǎn)品品質(zhì)量特特性值的的變異或或波動來來表示。產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量的變變異可以以用頻數(shù)數(shù)分布表表、直方方圖、分分布的定定量值以以及分布布曲線來來描述。在穩(wěn)定定生產(chǎn)狀狀態(tài)下,影響工工序能力力的偶然然因素的的綜合結(jié)結(jié)果近似似地服從從正態(tài)分分布。為為了便于于

9、工序能能力的量量化,可可以用3原理來確確定其分分布范圍圍:當(dāng)分分布范圍圍取為3時,產(chǎn)品品質(zhì)量合合格的概概率可達(dá)達(dá)99.7%接接近于1。因此此以3,即6為標(biāo)準(zhǔn)來來衡量工工序的能能力是具具有足夠夠的精確確度和良良好的經(jīng)經(jīng)濟(jì)特性性的。所所以在實實際計算算中就用用6的波動范范圍來定定量描述述工序能能力。記記工序能能力為B，則B=6。質(zhì)量要求求用3控制原則則來控制制生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產(chǎn)產(chǎn)品的合合格率99.7%。99.73%*99.73% *.*99.73%= 76.31%10050099.73%*99.73% *.*99.73%= 25.88%質(zhì)量要求求用3控制原則則來控制制生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)

10、產(chǎn)過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產(chǎn)產(chǎn)品的不不合格率率2.73%0。用6控制原則則來控制制生產(chǎn)，當(dāng)生產(chǎn)產(chǎn)過程處處于穩(wěn)態(tài)態(tài)時，產(chǎn)產(chǎn)品的不不合格率率2ppb。ppb,partsperbillion,10-9影響工序序能力的的因素設(shè)備如設(shè)備精精度的穩(wěn)穩(wěn)定性,性能的的可靠性性,定位位裝置和和傳動裝裝置的準(zhǔn)準(zhǔn)確性,設(shè)備的的冷卻潤潤滑的保保護(hù)情況況,動力力供應(yīng)的的穩(wěn)定程程度等。工藝如工藝流流程的安安排,工工序之間間的銜接接,工藝藝方法、工藝裝裝備、工工藝參數(shù)數(shù)、測量量方法的的選擇,工序加加工的指指導(dǎo)文件件,工藝藝卡、操操作規(guī)范范、作業(yè)業(yè)指導(dǎo)書書、工序序質(zhì)量分分析表等等。材料如材料的的成分,物理性性能,化化學(xué)性能能處理

11、方方法,配配套件元元器件的的質(zhì)量等等。操作者如操作人人員的技技術(shù)水平平熟練程程度,質(zhì)質(zhì)量意識識,責(zé)任任心,管管理程度度等。環(huán)境如生產(chǎn)現(xiàn)現(xiàn)場的溫溫度、濕濕度、噪噪音干擾擾、振動動、照明明、室內(nèi)內(nèi)凈化、現(xiàn)場污污染程度度等。主導(dǎo)性因因素工序能力力是上述述5個方方面因素素的綜合合反映,但是在在實際生生產(chǎn)中,這5個個因素對對不同行行業(yè)、不不同企業(yè)業(yè)、不同同工序,及其對對質(zhì)量的的影響程程度有著著明顯的的差別,起主要要作用的的因素稱稱為主導(dǎo)導(dǎo)因素。如對化工工企業(yè)來來說,一一般設(shè)備備、裝置置、工藝藝是主導(dǎo)導(dǎo)性因素素。又如機械械加工的的鑄造工工序則主主要因素素一般是是工藝過過程和操操作人員員的技術(shù)術(shù)水平,手工操

12、作作較多的的冷加工工、熱處處理及裝裝配調(diào)試試中的操操作人員員的水平平是主要要影響因因素。精密設(shè)備備和電子子產(chǎn)品則則環(huán)境條條件的影影響更為為重要等等等。這些因素素對產(chǎn)品品質(zhì)量都都起著主主導(dǎo)作用用,因而而是主導(dǎo)導(dǎo)性因素素。進(jìn)行工序序能力分分析的意意義質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)是指工工序加工工產(chǎn)品必必須達(dá)到到的質(zhì)量量要求,通常用用標(biāo)準(zhǔn)、公差(容差)、允許許范圍等等來衡量量,一般般用符號號T表示。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)(T)與工序能能力(B)之比值,稱為工工序能力力指數(shù),記為Cp。工序能力力指數(shù)Cp值,是衡衡量工序序能力大大小的數(shù)數(shù)值。對對于技術(shù)術(shù)要求滿滿足程度度的指標(biāo)標(biāo),工序序能力指指數(shù)越大大,.說說明工序序能力越越能滿足足技

13、術(shù)要要求,甚甚至有一一定的能能力貯備備。但是是不能認(rèn)認(rèn)為工序序能力指指數(shù)越大大,加工工精度就就越高或或者說技技術(shù)要求求越低。Cp= = TTB6技術(shù)要求求工序能力力工序能力力指數(shù)的的計算計量值為為雙側(cè)公公差而且且分布中中心和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中心心重合的的情況分布中心心和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中心不不重合的的情況計量值為為單側(cè)公公差情況況計件值情情況下計點值情情況下工序能力力指數(shù)的的計算工序能力力指數(shù)的的計算計量值為為雙側(cè)公公差而且且分布中中心和標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)中心心重合的的情況6 T T uTL(M)Cp= = TTB6Cp= = TTL-T u6S6S工序能力力指數(shù)的的計算分布中心心和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中心不不重合的的情況 T /2 T

14、u T L M T /2 Cp上 = T/2 - 3 Cp下 = T/2 + 3 Cpk= Cp(1-K)其中K =2/T工序能力力指數(shù)的的計算 6 T T u計量值為為單側(cè)公公差情況況 6 T T L Cp上 = T - X 3 Cp下 = X - T L 3 工序能力力指數(shù)的的計算計件值情情況下Cp=(T)/3 = nP = P( 1- P)/nCp = P( 1- P)/n3 P - P工序能力力指數(shù)的的計算計點值情況況下Cp=(T)/3 = C = C Cp = C3 C - C不良頻率率的計算算當(dāng)質(zhì)量特特性的分分布呈正正態(tài)分布布時，一一定的工工序能力力指數(shù)與與一定的的不良品品率相對對應(yīng)。1、分布中心心和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中心重重合的情情況P =2( -3Cp)2、分布中心心和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)中心重重