过程能力

管理学术语

在管理状态的制程上，该过程具有达成品质的能力，称为过程能力。正确地维持作业的条件或标准且在计数上、经济上良好且安定的制程上，量测产品的品质特性，通常以或有时仅以6σ来表示。

简介

过程能力指标(process capability indices ( 与 ))：过程能力指标是一些简洁之数值，用来表示过程符合产品规格之能力。指标之值可视为过程之潜在能力，亦即当过程平均值可调到规格中心或目标值时，过程符合规格之能力。指标之值与指标类似，但将过程平均值纳入考虑。

过程能力分析(process capability analysis)：在产品生产周期内统计技术可用来协助制造前之开发活动、过程变异性之数量化、过程变异性相对於产品规格之分析及协助降低过程内变异性。这些工作一般称为过程能力分析(process capability analysis)。

概念

过程能力：所谓的过程能力，就是过程处于统计控制状态下，加工产品质量正常波动的经济幅度，通常同质量特性值分布的6倍标准偏差来表示，记为6σ.

生产能力：指加工数量方面的能力。

过程能力决定于质量因素而与公差无关。

分析原因

之所以要进行过程能力分析，有两个主要原因:

·我们需要知道过程度量所能够提供的基线在数量上的受控性；

·由于我们的度量计划还相当“不成熟”，因此需要对过程度量基线进行评估，来决定是否对其进行改动以反映过程能力的改进情况。根据过程能力的数量指标，我们可以相应地放宽或缩小基线的控制条件。

工序过程能力指该工序过程在5M1E正常的状态下，能稳定地生产合格品的实际加工能力。过程能力取决于机器设备、材料、工艺、工艺装备的精度、工人的工作质量以及其他技术条件。过程能力指数用Cp 、Cpk表示。

案例一：某公司某工序的关键指标?——拉力参数的控制图如下，我们进行如下过程能力的分析：Cpk= Min[ (USL- Mu)/3s, (Mu - LSL)/3s]

意义

基准

SPC的基准：就是统计控制状态或称稳态，过程能力即稳态下所能达到的最小变差。过程能力反映了稳态下该过程本身所表现的最佳性能(分布宽度最小)。因此，在稳态下，过程的性能是可预测的，过程能力也是可评价的。离开稳态这个基准，对过程就无法预测，也无法评价

决定因素

过程能力决定于由偶因造成的总变差。当过程处于稳态时，产品的计量质量特性值有99.73%落在u±3 的范围内，其中u和为质量特性值的总体参数，也即有99.73%的产品落在上述6 范围内，这几乎包括了全部产品。

故通常用6倍标准差(6 )表示过程能力，它的数值越小越好。

注意：根据上述，在评估过程能力之前，首先必须将过程调整到稳态，并且当所使用的控制图已经判稳，反映过程处于稳态，然后才能开始对过程能力进行评估。

能力指数

过程能力指数度量

(1)过程能力指数度量

过程能力指数(Process Capability Index)：简称PCI或，以往也称为工序能力指数。

过程能力一般是通过过程能力指数度量如下：

(双侧规范)

式中：公差，为公差上限，为公差下限，

为质量特性值总体的标准差，为其估计值，

国标GB/T4091-2001规定可由 (参见或参见控制图)估计。

(2)参数的意义

在上述过程能力指数中，反映对产品的技术要求(也可以理解为客户的要求)，而则反映过程加工的质量(也即本企业的控制范围)，故在过程能力指数Cp中将6 与比较，反映了过程加工质量满足产品技术要求的程度，也即企业产品的控制范围满足客户要求的程度。

各种分布情况下的过程能力指数Cp值

根据与6 的相对大小可以得到图7.4-1的三种典型情况。

(1)Cp值越大，表明加工质量越高，但这时对设备和操作人员的要求也高，加工成本也越大，所以对于Cp值的选择应根据技术与经济的综合分析来决定。

当T=6 ，Cp=1，从表面上看，似乎这是既满足技术要求又很经济的情况。但由于过程总是波动的，分布中心一有偏移，不合格品率就要增加，因此，通常取Cp大于1。

(2)从可知，当Cp=1.33，T=8 ，这样整个质量指标值的分布基本上在上下规范限之内，且留有相当余地。

需要说明的是，随着时代的进步，对于高质量、高可靠性的“6 控制原则”情况，甚至要求Cp达到2.0以上，所以对Cp的要求应视具体情况而定。

判断

过程能力指数的值越大，表明产品的离散程度相对于技术标准的公差范围越小，因而过程能力就越高；过程能力指数的值越小，表明产品的离散程度相对公差范围越大，因而过程能力就越低。因此，可以从过程能力指数的数值大小来判断能力的高低。从经济和质量两方面的要求来看，过程能力指数值并非越大越好，而应在一个适当的范围内取值。

测定方法

直接测定法

对工序使用的设备或装置的某些特性直接进行测定，以得到有关参数。例如定期检查机床的精度，使其能保持良好的加工性能。

测定产品

通过测量工序生产出的产品，并根据其变化情况来计算和分析过程能力。对产品质量特性值的测量，不仅得到了产品本身的质量情况，同时产品质量特性值的变化也反映了工序质量的变化，并且通过产品质量来推测工序质量，在实际生产过程中往往是可行的。计算过程能力指数的原始数据就是通过测定产品得到的。

差错分析

通过分析操作及管理上的差错来判断过程能力是否充足。对操作工的能力等“软件”的测定，往往难于用仪器仪表来测定，但可通过对所有差错的类型、数量的分析来推测过程能力是否充足。

计算评价改进

对于过程能力的初步估计值，应使用历史数据，但应剔除与特殊原因有关的数据点；

当正式研究过程能力时，应使用新的数据，最好是25个或更多时期子组，且所有的点都受统计控制。这些连续的受控的子组的p值是该过程当前能力的更好的估计值。

刚才计算的过程能力反映该过程生产和可能预期生产的现阶段性能水平，只要过程保持受控状态并且在性能上不经历任何基本的改变，则过程会并且能够按现有水平运行。从一个时期到另一个时期，测得的不合格品率百分数将在控制限间变化，但除去过程中的任何变化，或允许存在超出控制的时期之外，合格品的百分数的平均值将趋于稳定。

过程一旦表现出处于统计控制状态，该过程所保持的不合格平均水平即反映了该系统的变差原因——过程能力。在操作上诊断特殊原因变差问题的分析方法不适用于诊断影响系统的普通原因变差。必须以对系统本身直接采取管理措施，否则过程能力不可能得到改进。有必要使用长期的解决问题的方法来纠正造成长期不合格的原因。

可以使用诸如排列图分析法及因果分析图等解决问题技术，但是如果仅使用计数型数据控制图很难理解问题所在，借助计量型数据控制图进行分析将有利于问题的解决。

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