工序是形成產品的基本環(huán)節(jié),工序能力反映工序的質量保證能力。評價工序能力有助于企業(yè)制定正確的質量措施。工序質量改善流程方法則有助于企業(yè)將工序質量改善工作納入規(guī)范化管理中,實現(xiàn)工序質量的持續(xù)改善,實現(xiàn) 企業(yè)質量、成本、效率的綜合改善。
一、工序質量評價的相關指數(shù):Ca、Cp、Cpk、Z
工序能力指數(shù)是衡量工序質量狀況的重要指標。對工序質量的評價應從加工的精密度和精確度兩方面綜合衡量,精密度從質量特性散布相對程度角度考察,精確度從質量特性均值相對位置角度考察,兩者的參照標準為規(guī)格公差要求。工序能力指數(shù)主要包括衡量工序精密度的Cp指數(shù)、工序準確度的Ca指數(shù)、綜合衡量工序精密度與準確度的Cpk指數(shù)。三者統(tǒng)稱工序能力指數(shù)。
圖1圖2分別是加工精度與加工精確度的直觀表現(xiàn),圖中Tl、Tu分別為規(guī)格下限與上限,T為規(guī)格公差,M代表規(guī)格中心,μ代表分布中心,ε代表分布中心與規(guī)格中心的偏移量。由圖可見,企業(yè)應尋求加工精密度與精確度的綜合改善,以降低不合格率。
圖1加工精密度表現(xiàn) 圖2加工精確度表現(xiàn)
工序精密度指數(shù)Cp=T/6σ≈T/6S(注:雙側公差情況下),即規(guī)格公差除以6倍標準差,從所加工產品質量特征值離散程度考察工序滿足規(guī)格公差要求的能力,即衡量工序加工的精密度。Cp的一般區(qū)間為0—2,Cp越大越好。在中心無偏移下,Cp=0.67時的合格率為95.45%,對應2西格瑪水平;Cp=1時合格率為99.73%,對應3西格瑪水平;Cp=1.33時不合格率為63ppm(ppm即百萬分之一單位),對應4西格瑪水平。
工序準確度指數(shù)Ca=(分布中心-規(guī)格中心)/規(guī)格公差的一半(注:雙側公差情況下),即所加工產品質量特征值分布中心與規(guī)格中心的相對偏移量,即衡量工序加工的準確度。Ca可正可負,正值表示分布中心偏大,負值表示分布中心偏小。Ca絕對值的一般區(qū)間為0—1,Ca越小越好。當|Ca|=1時,不合格率達到50%,Ca為其他值時,需結合加工精密度來分析不合格率。
Cpk是結合工序精密度和準確度的綜合指數(shù),Cpk=(1-|Ca|)Cp=(1-k)T/6σ≈(1-k)T/6S(注:雙側公差情況下),整體考察著工序的加工能力。Cpk的一般區(qū)間為0—2,Cp越大越好。
西格瑪水平Z表達方式為公差限除以2倍標準差(注:雙側公差情況下),即單側規(guī)格限內能容納幾個標準差,考察工序的加工精密度,Z=3Cp。直觀看3西格瑪水平就是單側規(guī)格限內可容納3個標準差,此時分布中心無漂移下合格率為99.73%。
當前西格瑪水平Z評價也存在不足,即其未表達出分布中心的漂移情況,即僅評價加工精密度而未評價加工準確度,由西格瑪水平反應的缺陷率是要附加條件說明的。這樣實際使用中就存在口徑不一的情況,如同為6西格瑪水平,當分布中心存在正負1.5倍標準差漂移時缺陷率為3.4ppm,而中心無漂移時缺陷率為0.002ppm。西格瑪水平使用時的困難就是未考察實際究竟有多少漂移,難以準確評價缺陷率,反推過來就是由缺陷率不能得出準確的西格瑪水平。
規(guī)格公差代表了標準的要求或客戶的要求,工序能力指數(shù)Cp、Ca、Cpk及西格瑪水平Z考察企業(yè)實際滿足客戶要求的能力,這些指標成為聯(lián)接企業(yè)內外、傳遞管理要求、表達管理能力的紐帶。抓工序能力指數(shù),就抓住了質量評價的核心指標。
二、工序能力等級及措施
工序能力指數(shù)對應著工序產品的合格率水平,形成對工序質量狀況的評價,進而指導企業(yè)質量管理決策??煞謩e測算工序精密度指數(shù)和工序準確度指數(shù),根據(jù)質量特性要求進行管理決策。工序改進的目標一是尋求分布中心與規(guī)格中心的逼近直至重合,即工序準確度的改善;二是尋求分布離散程度的降低,即工序精密度的提高。工序質量改進的總體目標是工序準確度和精密度的共同提高。
工序精確度Ca指數(shù),按指數(shù)狀況可分為A、B、C、D四級,分別對應著管理要求。如表1所示。通過正態(tài)分布圖示及缺陷率相關公式可知,當加工精確度不高即分布偏離中心時,缺陷率會大幅提高。如對3西格瑪水平,即Cp=1時,中心無漂移時,Cpk=Cp=1,合格率為99.73%;當中心正負漂移1.5西格瑪時,Cpk=0.5,合格率降為93.32%。工序精確度是工序改善的重點之一。
表1Ca指數(shù)等級及措施
工序改進的措施之一是尋求分布中心與規(guī)格中心的逼近直至重合,即工序精確度的改善。具體措施如:找出工具磨損、加工條件隨時間變化的規(guī)律,采取調整和補償;通過首件檢查,調整定位裝置;改變操作者的不良操作習慣;采用更精密的量具等。
對工序精密度Cp指數(shù),可結合三類質量特性即關鍵、重要、一般質量特性,各分為五種等級,總體分為七個等級。關鍵質量特性(A類):指質量特性不合格將會喪失功能的質量特性,如空調器的制冷功能等。重要質量特性(B類):指不合格時不會喪失功能,但嚴重影響使用效果的質量特性,如空調的噪聲等。一般質量特性(C類):指不合格不會影響使用但屬于缺陷的質量特性,如空調外觀的瑕疵。Cp指數(shù)等級及評價如表2所示。七個等級對應的措施見表3。
表2Cp指數(shù)等級及評價
表3Cp指數(shù)等級及措施
從工序精密度Cp的評價及措施,我國當前認識和傳播方面還存在明顯的不足。當前大量教材和資料中未對質量特性作分類,而作出Cp≥1.67為工序能力過剩,1.33—1.67為工序能力富余,1—1.33為理想狀況的評價。這種質量評價要求應該適用于一般質量特性,對重要質量特性和關鍵質量特性要求就偏低。會誤導企業(yè)質量決策,也不符合追求卓越、持續(xù)改善的質量精神。
工序改進的措施之二是尋求分布離散程度的降低,即工序精密度的提高。具體措施如:改進工藝方法,優(yōu)化過程參數(shù),使用新材料,新技術;提高設備,提高工裝精度;減少材料批次之間的波動等。另外,在保證不影響產品質量,可修訂不切實際的過高公差。注意修改公差并未實際改變工序能力,只是工序能力指數(shù)相對改變。
三、工序質量改進流程
規(guī)范化的工序質量改進流程有助于企業(yè)將工序質量管理納入規(guī)范化管理,通過工序能力調查、工作標準化作業(yè)、實施質量改進措施等系列工作,實現(xiàn)工序質量的改善,進而帶動5M1E即人、機、料、法、環(huán)、測要素關聯(lián)工作的改善。工序質量改進流程如圖3所示。
圖3工序質量改進流程
在工序質量改進流程中,需要采取一系列工作,其中確定改進目標、工序標準化、分析數(shù)據(jù)、確定工序能力、采取糾正措施等在此系列工作中地位重要。工序質量改進系列工作對企業(yè)質量管理能力也提出了較高的要求,許多企業(yè)質量基礎差,標準化作業(yè)差距很大,質量工具掌握的也很不夠,統(tǒng)計技術應用程度很低,這些都增加了工序質量改進的難度,企業(yè)應加強相關知識的培訓,有了知識基礎才能更好的開展相關工作。
工序質量是保障產品質量的基礎,是影響企業(yè)成本、效率的關鍵因素,企業(yè)應重視工序質量評價和改進,掌握相關方法推行工序質量評價及改進工作,實施標準經作業(yè),實現(xiàn)質量、成本、效率的綜合改善。