工序能力指数

工序能力指数

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工序能力指数

一、概念

工序能力仅代表工序固有的加工能力或精度，即只能说明工序能

达到的质量水平，不能说明这一水平是否满足该工序的质量要求，

因此，要引入工序能力指数的概念。

工序能力指数是指工序能力能够满足公差(质量标准)要求的程

度，它等于公差与工序能力的比值，用表示。

工序能力满足公差要求的程度的大小，分为下列几种情况(见图

4-16)。

图4-16值与公差T的关系

1、工序能力指数等于1

工序能力指数等于1，即=1，意味着工序能力恰好满足公差要

求。在这种情况下，当工序质量分布的平均数稍有变化或工序质量

标准偏差稍微增大，都会产生不合格品。

2、工序能力指数大于1

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工序能力指数大于1，即>1。表示该工序能力能够充分满足要

求，这时，即使工序质量分布的平均数或工序质量标准偏差稍微增

大，也不至于产生不合格品，产品质量有保证。一般指=1.33为

理想情况。

3、工序能力指数小于1

<1，即公差范围小于6，表明工序能力不能满足公差要求。

这时必须采取措施，提高工序能力，缩小工序质量分布的标准偏差，

否则会产生不合格品。

二、工序能力指数的计算

1、质量数据分布中心与标准规格(公差)中心重合的情况

这是一种比较理想的情况(如图4-17所示)。

图4-17分布中心与规格中心重合

这时可用下面的公式来计算工序能力指数：

式中:

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——公差范围；

——上偏差(公差上限)；

——下偏差(公差下限)。

2、质量数据分布中心与标准规格(公差)中心偏离的情况

(1)给出单侧公差的情况

在这种情况下，只对质量特性值规定了单侧的质量标准。

例如，对于强度、寿命等质量特性只规定了下限质量标准，比如

规定某绝缘材料的击穿电压的下限标准为1000V，而上限标准不作规

定，要求越大越好。反之，对于机械行业中的形位公差(平面度、圆

度等)、光洁度，钢铁牛的有害杂质的含量，邮电通信部门的质量指

标(处理时长等)等就只规定了上限质量标准，而对它的下限质量标准

则不作具体规定，要求越小越好。

当然，严格地说，不论是寿命、强度或耐压击穿强度，它们都永

远不会达到无穷大，同样，不论是光洁度或钢铁中某种有害化学成

分的含量，或邮电部门的处理时长等，也永远不会等于零。因此这

类质量标准的特点是不能确定范围，也无法确定它的中心，即公差

中心是无法具体确定的。

在这种情况下，特性值分布的中心与公差界限的距离(以标准偏

差来衡量)，就决定了工序能力的大小。希望作为分布中心的平均值

μ，距离公差界限3。这样考虑，可以使不合格品率控制在0.135％

左右。当然，如果中心值距离公差界限更大些，不合格品还会更少

些，不过所付出的经济代价就很大了，因此往往得不偿失。

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①当只规定公差上限时(如图4-18所示)，工序能力指数可按下面

的公式计算：

式中:

Cp——只给出时的工序能力指数；

μ——总体的平均值。

图4-18只规定公差上限的情况

当时，则=0，就是说完全没有工序能力，工序可能

出现的不合格品率为50％～100％。

②当只规定公差下限时(如图4-19所示)，工序能力指数可按下面

的公式计算：

式中:

——只给出质量标准下限时的工序能力指数；

ft——总体平均值。

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图4-19只规定公差下限的情况

当μ≤时，则=0，工序可能出现的不合格品率为50％～

100％。

(2)给出双侧公差的情况(如图4-20所示)

图4-20分布中心与公差中心偏离的情况

当公布中心μ与公差中心M偏离了一段距离之后，用前述公

式算出来的工序能力指数值，显然已经不能反映这时的生产能力的

实际情况。因此，为了如实反映这道工序的实际加工能力，必须用

一个考虑了偏离量的新工序能力指数——工序能力修正指数来

评价工序能力。这时的工序能力指数可用下面的公式来计算：

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式中:

——修正后的工序能力指数；

——平均值的偏离量(简称偏离量)：

K——平均值的偏离度(也称偏离系数)。

平均值的偏离度K是平均值偏离量与公差的一半(T／2)的比率，

即

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如何改善和提高工序能力指数

一、切实做好过程策划工作，提高工艺工作的准确性

过程策划是过程质量控制的重要内容，是确保各产品质量形成过程按程序文

件的规定、程序和方法在受控状态下长期有效运行的一项重要工作。为了保证所

设计产品的质量，工艺工作必须未雨绸缪。在产品设计开发初期，就应以用户要

求为基础，并超过产品要求进行产品生产的基础策划，制订详细的过程开发计划，

充分考虑现有人员、工装、装备、技术能力、物流、生产环境等各方面的因素，

明确各接口部门的工作任务和职责，将各项任务的目标值和时间表具体细化到各

接口部门，并按照任务要求进行检查督促，确保按规定要求完成工作任务。

切实做好过程策划工作，准确地进行人员、工装、设备、技术能力、物流、

生产环境等方面的调研与分析，组织必要的工艺方案设计与评审，做到计划落实，

目标明确，措施具体。只有准确地做好这些前期策划工作，才能合理地组织开展

全面的工艺工作，提高工艺工作的准确性，减少盲目投资，避免造成不良资产积

压和资源浪费，提高企业的经济效益和社会效益。

过程策划工作的好坏是产品开发成功与否的关键，我公司在这方面有过失败

的教训，也有成功的喜悦。过去几年，我公司由于没有建立一套行之有效的工艺

管理体系，在新产品开发过程中不注重过程策划工作，没有工艺部门的积极介入，

在工装、设备、工艺手段等方面缺乏必要的投入，产品试制过程中没有持续的改

进措施，产品质量难以得到有效保证，导致新产品开发失败的事例屡屡发生。例

如，我公司在开发河北田野、江南奥拓等车用空调系统的过程中，就是由于过程

策划工作做得不好，没有进行必要的工艺验证和工装验证，产品质量得不到保证

而最终失去了市场。相反，工艺部门在开发桑塔纳轿车空调冷凝器、蒸发器和富

康轿车空调冷凝器的过程中，由于模拟了上海大众公司和武汉神龙公司的供应商

质量能力审核模式，过程策划工作做得比较仔细，编制了完整的开发计划，充分

考虑了人员、工装、设备、技术能力、物流、生产环境等方面的因素，制订了详

细完整的工艺方案，在样品试制、小批试制、批量试制的过程中过程质量能够得

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到有效的保证，并能够通过工艺验证、工装验证等过程控制手段持续地改进和提

高产品质量。因此，不但在产品开发的时间周期上满足了用户的要求，而且产品

质量和过程质量能力也得到了上海大众公司、武汉神龙公司的认同。

二、建立工序质量控制点，提高工序的质量能力

工序质量控制是过程质量控制的基本点，是现场质量控制的重要内容。在产

品质量的形成过程中包括多个工序过程，其定义分为三类：

(1)一般工序：对产品形成质量起一般作用的工序；

(2)关键工序：对产品形成质量，特别是可靠性质量起重要、关键作用的工

序；

(3)特殊工序：其结果不能通过后面的检验和试验，而只能通过使用后才能

完全验证的工序。

建立工序质量控制点，即在加强一般工序质量控制的同时，采取有效的控制

方法，对关键工序和特殊工序进行重点控制，保证工序经常处于受控状态。主要

工作包括如下几个方面：

(1)根据有关原则确立工序质量控制点，在工艺文件中编制关键工序控制点

表，列出重要的控制参数和控制内容，并用专用章将关键工序和特殊工序标识清

楚；

(2)在生产现场设立标识牌，车间技术副主任负责控制点的日常工作，工艺

部门主管产品的项目经理负责监督抽查；

(3)编制工艺规程和作业指导书，对人员、工装、设备、操作方法、生产环

境、过程参数等提出具体的技术要求；

(4)工艺文件重要的过程参数和特性值必须经过工艺评定或工艺验证；

(5)操作人员必须严格遵守工艺纪律，及时进行首检和自检，坚持做好生产

原始记录，由控制点负责人检查确认；

(6)检验人员必须严格按工艺规程和检验指导书进行检验，做好检验原始记

录，每周报质量监督部；

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(7)质量控制点负责人必须坚持进行日常检查和收集原始记录资料，运用调

查表、控制图、因果图等统计技术进行统计分析与监控；

(8)生产设备、检验及试验设备、工装器具、计量器具等必须处于完好状态

和受控状态。

当发现工序质量控制点的控制方法不能满足工序能力要求时，控制点负责人

应立即向工艺部门汇报，工艺部门应组织有关人员进行分析、改进和提高，保证

工序处于受控状态，使工序能够长期稳定地生产合格产品。

三、加强过程质量审核，提高工艺管理水平

质量审核是为了验证质量活动是否符合计划安排，以及其结果能否达到预期

目标所进行的系统的、独立的质量工作。企业外部的质量审核，是以ISO9000

质量体系认证为代表的第三方质量体系认证机构的权威认证及供应商质量能力

认证。企业内部的质量审核，是以内部质量体系审核、过程质量审核、产品质量

审核为核心的一系列质量活动。

过程质量审核是内部质量审核的重点，其目的是为了验证影响生产过程的因

素及其控制方法是否满足过程控制和工序能力的要求，及时发现存在的问题，并

采取有效的纠正或预防措施进行改进和提高，确保过程质量处于稳定受控状态。

加强过程质量审核，就是要参照ISO9000质量体系认证和上海大众、武汉

神龙等公司的供应商质量能力审核的模式，以关键工序和特殊工序为重点，以影

响过程质量的诸多因素进行全面的审核。为此，必须做好如下几方面的工作：

(1)有计划地组织进行过程质量审核，对审核的内容、时间、频次、人员等

作出具体的部署，每年一般不得少于两次；

(2)审核现有人员的技术水平和业务能力是否符合过程质量控制的要求；

(3)审查外购件、外协件、原材料的产品质量和分承包方的质量能力，对A

类配套件模拟上海大众公司的审核模式定期进行质量跟踪审查，综合评分；

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(4)审查工艺规程、作业指导书的正确性、完整性和可操作性，过程控制的

重要参数和特性值必须经过工艺评定或工艺验证，有形成文件的工艺评定书或工

艺验证书；

(5)原材料、半成品、产品的贮存、包装、搬运、标识必须符合程序文件的

规定，不得有磕碰、损坏、变质的现象；

(6)审查生产设备、检验及试验设备、工装器具、计量器具的完好率、专管

率、周期检验率等是否满足过程控制的质量要求；

(7)重点审查工序质量控制点的工序质量能力、质量记录和统计分析结果；

(8)审查各接口部门的工作质量，接口部门之间的衔接应具有连续性和稳定

性；

(9)运用数理统计技术、过程FMEA、工艺FMEA进行过程能力分析和缺陷

分析，找出过程质量控制存在的问题，采取有效的纠正或预防措施，不断地改进

和提高过程质量能力。

过程质量审核是持续地改进和提高产品质量的重要手段之一，对生产车间能

够起到很好的促进作用，也解决了一些实际问题。如我公司生产的桑塔纳轿车空

调蒸发器一次合格率低，主要原因就是钎焊接头泄漏。在审核真空炉钎焊质量控

制点时，我公司对钎焊接头泄漏问题进行了重点追踪审查，经过分析和解剖缺陷，

排除了其它工艺参数的影响，认为集管的冲孔尺寸是影响钎焊间隙和钎焊质量的

关键，通过工艺试验确定了合适的钎焊间隙，重新制作模具后使产品的一次合格

率从70%左右提高到95%以上，显著地提高了生产效率，降低了生产成本，创

造了良好的经济效益