工序质量评价及改进(转载)

工序质量评价及改进(转载)

工序质量评价及改进

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工序是形成产品的基本环节，工序能力反映工序的质量保证能力。评价工序能力有助于企业制定正确的质量措施。工序质量改善流程方法则有助于企业将工序质量改善工作纳入规范化管理中，实现工序质量的持续改善，实现企业质量、成本、效率的综合改善。

一、工序质量评价的相关指数：Ca、Cp、Cpk、Z

工序能力指数是衡量工序质量状况的重要指标。对工序质量的评价应从加工的精密度和精确度两方面综合衡量，精密度从质量特性散布相对程度角度考察，精确度从质量特性均值相对位置角度考察，两者的参照标准为规格公差要求。工序能力指数主要包括衡量工序精密度的Cp指数、工序准确度的Ca指数、综合衡量工序精密度与准确度的Cpk指数。三者统称工序能力指数。

图1图2分别是加工精度与加工精确度的直观表现，图中Tl 、Tu分别为规格下限与上限，T为规格公差，M代表规格中心，μ代表分布中心，ε代表分布中心与规格中心的偏移量。由图可见，企业应寻求加工精密度与精确度的综合改善，以降低不合格率。

工序精密度指数Cp=T/6σ≈T/6S（注：双侧公差情况下），即规格公差除以6倍标准差，从所加工产品质量特征值离散程度考察工序满足规格公差要求的能力，即衡量工序加工的精密度。Cp的一般区间为0—2，Cp越大越好。在中心无偏移下，Cp=0.67时的合格率为95.45%，对应2西格玛水平；Cp=1时合格率为99.73%，对应3西格玛水平；Cp=1.33时不合格率为63ppm（ppm即百万分之一单位），对应4西格玛水平。

工序准确度指数Ca=（分布中心-规格中心）/规格公差的一半（注：双侧公差情况下），即所加工产品质量特征值分布中心与规格中心的相对偏移量，即衡量工序加工的准确度。Ca可正可负，正值表示分布中心偏大，负值表示分布中心偏小。Ca绝对值的一般区间为0—1，Ca越小越好。当|Ca|=1时，不合格率达到50%，Ca为其他值时，需结合加工精密度来分析不合格率。

Cpk是结合工序精密度和准确度的综合指数，Cpk=（1-|Ca|）Cp=（1-k）T/6σ≈（1-k）T/6S（注：双侧公差情况下），整体考察着工序的加工能力。Cpk的一般区间为0—2，Cp越大越好。

西格玛水平Z表达方式为公差限除以2倍标准差（注：双侧公差情况下），即单侧规格限内能容纳几个标准差，考察工序的加工精密度，Z=3Cp。直观看3西格玛水平就是单侧规格限内可容纳3个标准差，此时分布中心无漂移下合格率为99.73%。

当前西格玛水平Z评价也存在不足，即其未表达出分布中心的漂移情况，即仅评价加工精密度而未评价加工准确度，由西格玛水平反应的缺陷率是要附加条件说明的。这样实际使用中就存在口径不一的情况，如同为6西格玛水平，当分布中心存在正负1.5倍标准差漂移时缺陷率为3.4ppm，而中心无漂移时缺陷率为0.002ppm。西格玛水平使用时的困难就是未考察实际究竟有多少漂移，难以准确评价缺陷率，反推过来就是由缺陷率不能得出准确的西格玛水平。

规格公差代表了标准的要求或客户的要求，工序能力指数Cp、Ca、Cpk及西格玛水平Z考察企业实际满足客户要求的能力，这些指标成为联接企业内外、传递管理要求、表达管理能力的纽带。抓工序能力指数，就抓住了质量评价的核心指标。

二、工序能力等级及措施

工序能力指数对应着工序产品的合格率水平，形成对工序质量状况的评价，进而指导企业质量管理决策。可分别测算工序精密度指数和工序准确度指数，根据质量特性要求进行管理决策。

工序精确度Ca指数，按指数状况可分为A、B、C、D四级，分别对应着管理要求。如表1所示。通过正态分布图示及缺陷率相关公式可知，当加工精确度不高即分布偏离中心时，缺陷率会大幅提高。如对3西格玛水平，即Cp=1时，中心无漂移时，Cpk=Cp=1，合格率为99.73%；当中心正负漂移1.5西格玛时，Cpk=0.5，合格率降为93.32%。工序精确度是工序改善的重点之一。

表1 Ca指数等级及措施

工序改进的措施之一是寻求分布中心与规格中心的逼近直至重合，即工序精确度的改善。具体措施如：找出工具磨损、加工条件随时间变化的规律，采取调整和补偿；通过首件检查，调整定位装置；改变操作者的不良操作习惯；采用更精密的量具等。

对工序精密度Cp指数，可结合三类质量特性即关键、重要、一般质量特性，各分为五种等级，总体分为七个等级。关键质量特性（A类）：指质量特性不合格将会丧失功能的质量特性，如空调器的制冷功能等。重要质量特性（B类）：指不合格时不会丧失功能，但严重影响使用效果的质量特性，如空调的噪声等。一般质量特性（C类）：指不合格不会影响使用但属于缺陷的质量特性，如空调外观的瑕疵。Cp指数等级及评价如表2所示。七个等级对应的措施见表3。

表2 Cp指数等级及评价

表3 Cp指数等级及措施

从工序精密度Cp的评价及措施，我国当前认识和传播方面还存在明显的不足。当前大量教材和资料中未对质量特性作分类，而作出Cp≥1.67为工序能力过剩，1.33—1.67为工序能力富余，1—1.33为理想状况的评价。这种质量评价要求应该适用于一般质量特性，对重要质量特性和关键质量特性要求就偏低。会误导企业质量决策，也不符合追求卓越、持续改善的质量精神。

工序改进的措施之二是寻求分布离散程度的降低，即工序精密度的提高。具体措施如：改进工艺方法，优化过程参数，使用新材料，新技术；提高设备，提高工装精度；减少材料批次之间的波动等。另外，在保证不影响产品质量，可修订不切实际的过高公差。注意修改公差并未实际改变工序能力，只是工序能力指数相对改变。

三、工序质量改进流程

规范化的工序质量改进流程有助于企业将工序质量管理纳入规范化管理，通过工序能力调查、工作标准化作业、实施质量改进措施等系列工作，实现工序质量的改善，进而带动5M1E即人、机、料、法、环、测要素关联工作的改善。工序质量改进流程如图3所示。

在工序质量改进流程中，需要采取一系列工作，其中确定改进目标、工序标准化、分析数据、确定工序能力、采取纠正措施等在此系列工作中地位重要。工序质量改进系列工作对企业质量管理能力也提出了较高的要求，许多企业质量基础差，标准化作业差距很大，质量工具掌握的也很不够，统计技术应用程度很低，这些都增加了工序质量改进的难度，企业应加强相关知识的培训，有了知识基础才能更好的开展相关工作。

工序质量是保障产品质量的基础，是影响企业成本、效率的关键因素，企业应重视工序质量评价和改进，掌握相关方法推行工序质量评价及改进工作，实施标准经作业，实现质量、成本、效率的综合改善。

作者：王振华（cko@aswiser.com） 青岛华安盛道管理咨询有限公司咨询顾问 研究方向：精益质量管理、战略绩效管理。

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