浅析工序能力的计算

彭光胜

摘 要：随着我国电气化高速铁路的快速发展，对接触网产品的需求越来越大，这就要求生产厂家不仅要能生产出高质量的产品外，生产效率也至关重要。在当今竞争条件如此激烈的情况下，一个公司的工序能力体现一个公司的实力。本文主要介绍了工序能力的计算，通过实例和不同的方法分别计算了不同的工序能力；工序能力是反映一个公司实力的直接表现，其也直接关系到企业的成本与利润。

关键词：工序能力；计算；实例

中图分类号：TN405 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（c）-0000-00

工序能力是指处于稳定状态下的实际加工能力，工序能够稳定地生产出产品的能力，也就是说在操作者、机器设备、原材料、操作方法、测量方法和环境等标准条件下，工序呈稳定状态时所具有的加工精度。

接触线是接触网中最重要的组成部分，其性能的好坏直接决定列车的最高运行速度和列车的安全。因此，相关标准中对其加工精度做了严格的规定，具体如图1所示：

标称截面积120mm2的尺寸B的要求值是12.90mm，公差是±2%（±0.26mm）。如果用图表来表示，如图2所示。

上下公差中间的绿色区域部分的范围是可以发货的产品尺寸。这时，上公差（左图中的13.16mm）叫做上限规格值（记为USL）、下公差（左图中的12.64mm）叫做下限规格值（记为LSL） 实际生产中，即使想要按照目标值的尺寸进行生产，也会因为温度、机械误差、技能等原因使尺寸上存在误差。另外，测定产品时也会有误差的存在。以要求值为目标生产的时候，多数产品的实际测定的尺寸一般会如正态分布所示。如图3所示

图3 产品尺寸正态分布图

横坐标表示尺寸或者强度等的实际测量值，纵坐标表示该测量值的数量。从图中可以看出，按照目标值做出的产品最多，但同时也存在目标值以外的产品，随着逐渐偏离目标值，测量值的数量也逐渐减少，这个时候，USL和LSL外部的均为不合格品。那么，为了尽量避免出现不合格品，应该怎么做才好呢？首先我们必须了解所做的产品质量是怎样的一个情况。生产同一产品的3家公司的某一测量值的频数分布如图4所示。

图4 A公司 B公司 C公司

由上图可见，产品合格率最高的是A公司。如果购买其他公司的产品，出现不合格品的可能性会高出很多。这个时候A公司的状态可以叫做『工序能力高=质量好』。将上述3家公司的频数分布状态数值化就叫做工序能力指数、用Cp来表示。将测定值的离散程度（标准偏差）用σ表示，工序能力Cp为：

这里的标准偏差σ可以用下列的公式进行运算：

其中：X表示测定值得平均值，Xn表示各个测量点的测量值；σ表示频数分布的山形的幅度幅，度越大σ也越大。

这里可以根据A公司、B公司、C公司的标准偏差计算Cp；计算A公司的工序能力。假设USL是20、LSL是10、σ是1.0。

A公司和B公司相比，确实山形小的A公司比B公司的工序能力指数要高，但是C公司的值也和A公司相同，这是因为计算出的工序能力只计算了标准偏差，没有考虑和目标值的偏离程度。这个时候，我们可以说A公司B公司拥有同样的工序能力。比如车床和机械加工中心这种目标值容易变化的情况下，工序能力的比较可以只有标准偏差。那么，在必须考虑和目标值的偏差的时候怎如何考虑为佳呢？这个时候可以使用工序能力Cpk。用下列公式计算Cpk：

这里USL是上限规格值、LSL是下限规格值、σ为标准偏差、X是测量值的平均数。以C公司的计算为例：USL=20、LSL=10，X=19，σ=1.0

公司的工序能力Cpk就是0.33。其他公司的计算如表2所示：

表2 其他公司的Cpk计算

像这样把距离中心的偏差程度也考虑进去，就是把工序实力数值化。

一般情况下，为了改良产品质量，在观察改造和模具尺寸的情况下，可以计算变更前和变更后的工序能力指数，数字上升说明质量有所提高。观察批量生产的质量的工序能力，可以推测设备，工具，材料是否出现问题等。工序能力的使用范围还有很多，只有我们深入研究，将会给我们的工作带来很大的帮助。

参考文献

[1] 工序能力与工序能力指数，中国农业机械出版社.

[2] 陆首群.质量工程学[M].北京：机械工业出版社，1990

[3] 程控，革扬. MBPii/ER..P原理与应用[M].北京：清华大学出版社，2002.