制程能力分析教材

制程能力分析教材何謂制程能力制程能力是指「各種能力均標(biāo)準(zhǔn)化，制程在管制狀態(tài)下所呈現(xiàn)之質(zhì)與量的能力」。故制程能力可以產(chǎn)量、效率表示，也可以成品、半成品、零件等之質(zhì)量特性來表示，也可以不良率或缺點數(shù)來表示。制程能力可為一部機(jī)器或一設(shè)備在一定條件下操作的能力，前者一般稱為「機(jī)器能力」，可為一項預(yù)定的產(chǎn)品之全部制程，包括人、材料機(jī)器及方法在長時間內(nèi)所程現(xiàn)的能力。前者一般稱為「機(jī)器能力」，而后者則稱為「綜合制造能力」，后者經(jīng)常包括了工具損耗之正長影響，材料的微些變化及其它的微小變化。在此我們所討論之制程能力即以后者為主。制程能力與規(guī)格當(dāng)考慮制程績效之前，必須先討論兩個重要的問題：制程是否有維持良好”統(tǒng)計管制狀態(tài)”的能力。是否具有產(chǎn)出符合工程規(guī)格零件的制程能力。只有當(dāng)制程處于”統(tǒng)計管制狀態(tài)”下，估計制程能力才合理，因為當(dāng)制程處于”統(tǒng)計管制狀態(tài)”下，制程沒有可歸咎的非自然因素存在，此時才可以顯示制程真正的變異。此部份已于管制圖介紹中詳細(xì)介紹過。制程是否具有產(chǎn)出符合工程規(guī)格零件的能力，在于制程變異范圍是否介于工程規(guī)格之內(nèi)，一邊而言可能有下列三種情況：制程變異小于規(guī)格間差異。制程變異等于規(guī)格間差異。制程變異大于規(guī)格間差異。第一種情況：6＜USL－LSL當(dāng)制程變異(6)小于規(guī)格間之差(USL－LSL)時，這是最理想情況，如圖個別值分布A和規(guī)格的關(guān)系最佳，因為規(guī)格比制程變異大很多，即使制程平均值有很大的移動，也不易超出規(guī)格界線；分布B的變異比分布A大，但所有個別值仍在規(guī)格之內(nèi)分布C所顯示的變異更大，但仍在規(guī)格之內(nèi)。此種情形具有經(jīng)濟(jì)上的利益，因為即使超出管制界線，如分布B和C，也布置產(chǎn)生不良品，所以不必時常調(diào)整機(jī)器或?qū)ふ曳亲匀灰蛩亍５诙N情況：6＝USL－LSL如圖，制程變異或制程能力等于規(guī)格間的差。如果制程的次數(shù)分布與A相同則有99.74%的產(chǎn)品符合規(guī)格；但是當(dāng)制程平均移動時(如分布B)或變異增大時(如分布C)，則不良率可能遠(yuǎn)大于0.06%。只有分布A的是處于統(tǒng)計管制內(nèi)，不良品的發(fā)生率在可接受的范圍之內(nèi)，可是一但發(fā)生非自然因素的變異，需立即加以矯正。第三種情況：6＜USL－LSL當(dāng)制程變異或制程能力大于規(guī)格間之差時，表示制程處于非常不理想的情況中，即使是自然型態(tài)的變異，如圖上次數(shù)分布A，超出規(guī)格的上下限的不良率在不可接受的范圍內(nèi)；換句話說，制程沒有制造符合規(guī)格產(chǎn)品的能力。制程能力分析美國質(zhì)量協(xié)會對制程能力的定義為：「對一指定特性的固有制程變異性(InherentProcessVariability)的統(tǒng)計量測」。在討論制程能力指標(biāo)之前，我們必須假設(shè)制程產(chǎn)出是一個常態(tài)分配，且處于統(tǒng)計管制之下。這個目的是將非自然因素去除后，決定制程的固有變異性。這個假設(shè)可以經(jīng)由長條圖﹑統(tǒng)計檢定或Chi-squared檢定來證明之。制程能力指標(biāo)的好處之一是它提供一個簡單易懂的制程整體表現(xiàn)量測標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)制程達(dá)成規(guī)格要求為基準(zhǔn)。以下介紹的能力指針都是純數(shù)字的，不會因為不同的測量單位而有所不同。所謂制程能力分析又稱為制程能力研究，是利用管制圖、次數(shù)分配圖及其它統(tǒng)計方法以決定制程能力的一種系統(tǒng)性工作，這種工作包括下列步驟確定能代表制程能力的質(zhì)量特性。由制程抽取樣本測定其特定性值普通需收集100至250個數(shù)據(jù)。點繪出的形態(tài)，計算其平均值與標(biāo)準(zhǔn)差(利用次數(shù)分配圖)。解釋此種形態(tài)，發(fā)掘異?，F(xiàn)象，確定在經(jīng)濟(jì)上是否值得采取措施。對異?，F(xiàn)象采取措施。這些步驟可以循環(huán)使用，直到獲得滿意的制程，此時的制程能力才是真正的制程能力。制程能力分析之用途制程能力分析之用途，約可分為下列幾點：:提供數(shù)據(jù)給設(shè)計部門，使其能盡量利用目前之工程能力，以設(shè)計新產(chǎn)品。決定一項新設(shè)備或翻修的設(shè)備能否滿足要求。利用機(jī)械之能力安排適當(dāng)工作，使其得到最佳應(yīng)用。選擇適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)員材料與作業(yè)方法。制程能力較公差為窄時，用于建立經(jīng)濟(jì)管制界限。制程能力較公差為寬時，可設(shè)定一適當(dāng)?shù)闹行闹祦慝@得最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)。用于建立機(jī)器之調(diào)整界限。制程能力指標(biāo)制程能力指標(biāo)的好處之一是它提供一個簡單易懂的制程整體表現(xiàn)量測標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)是依據(jù)制程達(dá)成規(guī)格要求為基準(zhǔn)。以下介紹的能力指針都是純數(shù)字的，不會因為不同的測量單位而有所不同。(processcapacityratio,制程能力比)指標(biāo)：制程能力比(ProcessCapacityRatio,PCR)或稱指標(biāo)是最常被拿來測量制程是否合乎規(guī)格的指針。指標(biāo)是利用制程產(chǎn)出范圍(上下自然允差界限之差)與上下規(guī)格界限之差的比值。PCR或=

(USL,LSL分別是上下規(guī)格界限，是標(biāo)準(zhǔn)差)通常無法得知，可以利用在管制圖中介紹用來估計的值取代，=。如果管制圖的標(biāo)準(zhǔn)差s已知，=是另一個的估計方法，是各組抽樣標(biāo)準(zhǔn)差的平均。當(dāng)制程處于規(guī)格界限的中心位置，此時制程產(chǎn)出的不合格率會最低，下表之圖一顯示的是處于規(guī)格界限中心制程能力相當(dāng)好(>1)的情況，這是現(xiàn)場主管一致的目標(biāo)。當(dāng)制程產(chǎn)出范圍與上下規(guī)格界限之差相同時，=1，此時制程勉強(qiáng)稱為有能力的制程，因為如果制程分配為常態(tài)且恰好位于規(guī)格界限的中央，會有0.26%的產(chǎn)品會落在規(guī)格界限之外。值只能代表制程潛力，因為即使>1，一旦制程分配偏離規(guī)格界限中心，仍有可能出現(xiàn)不良品。下表是的三個例子：狀況Ⅰ＞1.00＝狀況Ⅱ＝1.00＝狀況Ⅲ＜1.00＝上下制程能力指標(biāo)假設(shè)只有上或下規(guī)格界限，則指針需經(jīng)由制程平均數(shù)到上或下規(guī)格界限與自然允差來計算，上下制程能力指標(biāo)公式如下：CPU=CPL=上下制程能力指針在評估規(guī)格界限與制程績效非常有用，而且在決定制程參數(shù)設(shè)定(如)或制程參數(shù)條件(如)很有幫助。(processperformance,制程績效)指標(biāo)從前面的介紹知道指針與產(chǎn)品質(zhì)量特征值的平均值并無關(guān)系，從的介紹中也知道，制程變異并非影響產(chǎn)品的唯一因素，制程平均會影響產(chǎn)品合格的程度，當(dāng)制程平均不處于上下規(guī)格界限的中央，值計算如下：=Min{}Min{CPU,CPL}從公式可知值是取制程平均的到上下規(guī)格界限差與3的比值，所以值是愈大愈好，至少1。下圖是一個品值特征值X的分配不合格的情形(<1)，但是制程變異度(6δ)卻比規(guī)格界限還小，表示制程很有機(jī)會符合規(guī)格，只是制程平均μ太靠近右規(guī)格界限，使μ到LSL的距離大于3δ而有部份的產(chǎn)品會落于規(guī)格界限之外，此種情形的解決方法是將μ盡量拉近m(規(guī)格界限的中央值)，可使所有的產(chǎn)品都在規(guī)格界限之內(nèi)。除了前面介紹的計算方法，接下來在看另一種利用制程平均數(shù)與規(guī)格界線中點偏差的計算方法。假設(shè)規(guī)格全距的中點m，則。則制程平均數(shù)與最適點(即中點m)之間的距離為，則尺度距離k為：當(dāng)上式中以取代，則可得到k的估計值。其它制程能力研究方法（1）管制圖解析用管制圖的主要目的就是制程能力分析。利用管制圖一方面可以調(diào)查各時間的質(zhì)量變化情形，研究質(zhì)量趨勢，同時可以和規(guī)格比較，但叫不易看出分配的型態(tài)，因此在使用時最好與直方圖并用。當(dāng)管制圖上之不正常現(xiàn)象之原因被找出來并且消除，制程顯示穩(wěn)定時可由管制圖計算制程能力，在圖的場合，制程平均值以管制之平均值表示，分