淺析工序能力的計算

彭光勝

摘 要：隨著我國電氣化高速鐵路的快速發展，對接觸網產品的需求越來越大，這就要求生產廠家不僅要能生產出高質量的產品外，生產效率也至關重要。在當今競爭條件如此激烈的情況下，一個公司的工序能力體現一個公司的實力。本文主要介紹了工序能力的計算，通過實例和不同的方法分別計算了不同的工序能力；工序能力是反映一個公司實力的直接表現，其也直接關系到企業的成本與利潤。

關鍵詞：工序能力；計算；實例

中圖分類號：TN405 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

工序能力是指處于穩定狀態下的實際加工能力，工序能夠穩定地生產出產品的能力，也就是說在操作者、機器設備、原材料、操作方法、測量方法和環境等標準條件下，工序呈穩定狀態時所具有的加工精度。

接觸線是接觸網中最重要的組成部分，其性能的好壞直接決定列車的最高運行速度和列車的安全。因此，相關標準中對其加工精度做了嚴格的規定，具體如圖1所示：

標稱截面積120mm2的尺寸B的要求值是12.90mm，公差是±2%（±0.26mm）。如果用圖表來表示，如圖2所示。

上下公差中間的綠色區域部分的范圍是可以發貨的產品尺寸。這時，上公差（左圖中的13.16mm）叫做上限規格值（記為USL）、下公差（左圖中的12.64mm）叫做下限規格值（記為LSL） 實際生產中，即使想要按照目標值的尺寸進行生產，也會因為溫度、機械誤差、技能等原因使尺寸上存在誤差。另外，測定產品時也會有誤差的存在。以要求值為目標生產的時候，多數產品的實際測定的尺寸一般會如正態分布所示。如圖3所示

圖3 產品尺寸正態分布圖

橫坐標表示尺寸或者強度等的實際測量值，縱坐標表示該測量值的數量。從圖中可以看出，按照目標值做出的產品最多，但同時也存在目標值以外的產品，隨著逐漸偏離目標值，測量值的數量也逐漸減少，這個時候，USL和LSL外部的均為不合格品。那么，為了盡量避免出現不合格品，應該怎么做才好呢？首先我們必須了解所做的產品質量是怎樣的一個情況。生產同一產品的3家公司的某一測量值的頻數分布如圖4所示。

圖4 A公司 B公司 C公司

由上圖可見，產品合格率最高的是A公司。如果購買其他公司的產品，出現不合格品的可能性會高出很多。這個時候A公司的狀態可以叫做『工序能力高=質量好』。將上述3家公司的頻數分布狀態數值化就叫做工序能力指數、用Cp來表示。將測定值的離散程度（標準偏差）用σ表示，工序能力Cp為：

這里的標準偏差σ可以用下列的公式進行運算：

其中：X表示測定值得平均值，Xn表示各個測量點的測量值；σ表示頻數分布的山形的幅度幅，度越大σ也越大。

這里可以根據A公司、B公司、C公司的標準偏差計算Cp；計算A公司的工序能力。假設USL是20、LSL是10、σ是1.0。

A公司和B公司相比，確實山形小的A公司比B公司的工序能力指數要高，但是C公司的值也和A公司相同，這是因為計算出的工序能力只計算了標準偏差，沒有考慮和目標值的偏離程度。這個時候，我們可以說A公司B公司擁有同樣的工序能力。比如車床和機械加工中心這種目標值容易變化的情況下，工序能力的比較可以只有標準偏差。那么，在必須考慮和目標值的偏差的時候怎如何考慮為佳呢？這個時候可以使用工序能力Cpk。用下列公式計算Cpk：

這里USL是上限規格值、LSL是下限規格值、σ為標準偏差、X是測量值的平均數。以C公司的計算為例：USL=20、LSL=10，X=19，σ=1.0

公司的工序能力Cpk就是0.33。其他公司的計算如表2所示：

表2 其他公司的Cpk計算

像這樣把距離中心的偏差程度也考慮進去，就是把工序實力數值化。

一般情況下，為了改良產品質量，在觀察改造和模具尺寸的情況下，可以計算變更前和變更后的工序能力指數，數字上升說明質量有所提高。觀察批量生產的質量的工序能力，可以推測設備，工具，材料是否出現問題等。工序能力的使用范圍還有很多，只有我們深入研究，將會給我們的工作帶來很大的幫助。

參考文獻

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[2] 陸首群.質量工程學[M].北京：機械工業出版社，1990

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