ISO 22514-5 属性/计件特性过程能力

过程能力估计与性能(属性/计件特性)—— 合格/不合格这类数据也能算能力
ISO 22514-5:2019(E)

1 · 这份标准在讲什么

当你的质量特性不是“测出来的数值”,而是“合格/不合格”时,怎么办

前面 Part 4 解决的是计量型(连续数值)数据。但很多场景,特性只能二分为“合格 / 不合格”: 比如“这颗螺丝有没有拧紧”“这块板有没有虚焊”“用通止规测的孔径过不过”。这类叫 属性(attribute)/ 计件特性

📌 本册(Part 5)告诉你:哪怕只有“合格/不合格”计数,也能估计过程能力与性能, 通常作为计量型能力计算的补充。核心是把“不合格品率”换算成能力指数。

2 · 关键符号先认一遍

别被符号吓到,其实就几个

符号含义
平均不合格数(单位产品缺陷数)
n子组大小 / 样本量
p不合格品率(缺陷率,0~1 的小数)
NPH / NHU每百件不合格数(Nonconformities Per Hundred Units)
NMU每百万件不合格数(Number of Nonconformities per Million)
Qp过程质量水平(合格品百分比;或缺陷率上置信限,见第 6 节)
Pp / Ppk过程性能指数(属性)
Cpk / CpkU / CpkL过程能力指数(双侧 / 上侧 / 下侧)
PU / PL上规格侧、下规格侧的不合格品率
Za标准正态分位数

3 · 前提条件

属性数据也要先“受控”

4 · 样本量:何时收够数据

没有固定规则,但可以用“累积 NHU 图”判断

标准 Figure 2 给出“累积每百件不合格数(NHU)”图:随着样本数增加,平均 NHU 会稳定下来; 当它趋于水平,就说明收集到足够数据、过程质量水平(NHU)估计已稳定。抽样频率与子组大小按成本与实际情况定。

💡 实务建议:属性和计量一样,样本越大、能力估计越稳。缺陷率越低,需要样本越多。

5 · 数据来源与过程变异

先消除可查明原因,再谈能力

属性特性的能力,同样与“落在规格内的产出比例”相关。过程只有在剔除所有已知可去除的 assignable 原因、控制图显示受控后, 才能把超规格比例当作可预测的分布来估计。三个典型数据来源见第 3 节。

6 · 过程质量水平 Qp 与 NHU / NMU

把“不合格计数”换算成比率与百万分比

p = d / n (不合格品率)
Qp(合格百分比)≈ 100·(1 − p) (%) | NPH = 100·p (每百件) | NMU = 10⁶·p (每百万件)

标准还给出一个很实用的近似:当样本中没有发现不合格品、且 n>50 时,缺陷率的上 95% 置信限 ≈ 3/n。 例:n=200 零缺陷 → 上限 ≈ 3/200 = 1.5%(即标准示例中的 Qp 上限)。

① Qp / NHU / NMU 计算器(含零缺陷快速估计)

标准示例:n=200、零缺陷 → 缺陷率上 95% 置信限 ≈ 1.5%

7 · 过程性能指数 Ppk(属性)

缺陷率越低,Ppk 越高

Ppk = Z1−p / 3  (Z1−p 为标准正态的 (1−p) 分位数)

原理:把缺陷率 p 翻成标准正态的分位数 Z,再除以 3,就与计量型 Ppk 的尺度对齐(一脉相承)。 例如 p=1.5%(0.015)→ Z0.985≈2.17 → Ppk≈0.72。

② 属性 Ppk 计算器

验证:p=1.5% → Z≈2.17 → Ppk≈0.72(与标准示例一致)

8 · 过程能力指数 Cpk(双侧属性)

上下两侧分别算,再综合

当特性有上、下两个规格限(如孔径既要不过小也不能过大),分别统计两侧的不合格品率:

PU = n / n  PL = n / n
CpkU = Z1−PU / 3  CpkL = Z1−PL / 3

标准示例(孔径用通止规)给出一个综合法:双侧综合指数取 (CpkU + CpkL)/2(实务中也可用 min 作为保守判据)。

③ 双侧属性 Cpk 计算器(复现标准示例 3)

标准示例 3:n=250,上 1 件、下 2 件 → CpkU≈0.88,CpkL≈0.80,综合≈0.84

9 · 缺陷率的置信区间

能力指数也要带“误差带”

p 的 95% 置信区间 ≈ p ± 1.96·√[ p(1−p) / n ]

这就是标准 Formula (8)/(10)。样本越小、区间越宽。注意:此置信区间是针对缺陷率 p 的; 标准进一步用同样思路给出 Cpk 的置信区间。

④ 缺陷率置信区间计算器

示例:p=0.5%、n=250 → 95% CI 上限约 1.37%(按公式计算;标准扫描页该处数值有轻微识别误差)

10 · 一页纸小结

属性能力三步法

🔹 算比率:p = d/n;NHU = 100p;NMU = 10⁶p;零缺陷且 n>50 时上 95% 限 ≈ 3/n。
🔹 算性能:Ppk = Z1−p / 3。
🔹 算能力:双侧分别 CpkU=Z1−PU/3、CpkL=Z1−PL/3,再综合。
🔹 带区间:p ± 1.96·√[p(1−p)/n]。
🔹 报告须写明数据来源、样本量、控制图状态、置信区间。
💡 属性能力 vs 计量能力:本质相同——都是“把不合格比例映射到指数”。 优势是不依赖分布假设(直接用计数),缺点是低缺陷率时需要很大样本才稳。
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