机器（设备）能力指数Cmk的计算和评价

*01、定义

Cmk 是指机器（设备）的能力指数（m是指机器或设备）。研究的对象是设备，表现为某设备加工某零件，在某公差情况下的加工一致性。

Cmk是德国汽车行业常采用的参数，也称为临界机器能力指数，它仅考虑设备本身的影响，同时考虑分布的平均值与规范中心值的偏移；由于仅考虑设备本身的影响，因此在采样时对其他因素要严加控制，尽量避免其他因素的干扰，计算公式与Ppk 相同，只是取样不同。

*02、设备能力指数表述

无偏移的设备能力用Cm 表示，有偏移的设备能力指数用Cmk表示，这和Cp与Cpk的表达是一致的。在汽车行业，加工关键尺寸，要求Cm ≥2，Cmk ≥1.67。

*03、关于取样

对于Cp或Cpk过程能力指数来说，是指过程在一定时间里，处于控制状态（稳定状态）下的实际加工能力。它是过程固有的能力，或者说它是过程保证质量的能力，是指操作者、机器、原材料、工艺方法和生产环境等五个基本质量因素综合作用的过程，也就是产品质量的生产过程。产品质量就是过程中的各个质量因素所起作用的综合表现。

而对Cm和Cmk而言，我们关心的是机器设备本身的能力，在取样过程中要尽量消除其他因素的影响。因此，在尽量短的时间内（减少环境影响），相同的操作者（减少人的因素影响），采用标准的作业方法，针对相同的加工材料（同一批原材料），只考核机器设备本身的变差。

在抽样数量上，取样数目可以按照实际情况（客户要求，公司规定，采样成本等综合考虑），但原则上应该大于30个（通常要求是50个以上），这是因为当样本数大于30时，才接近正态分布。而我们所采用的公式是以正态分布为基础的。

设备能力指数Cmk表示仅由设备普通原因变差决定的能力，与Cp、Cpk的不同在于取样方法不同，是在机器稳定工作时至少连续抽取50件的数据。

测试要求：

抽取数据是连续性的；

假定操作者、量具、原料都不受影响；只考虑设备单一的因素影响；

操作员必须是熟练可胜任的；

量具必须符合要求且校正过的；

同一批次材料，最好同一炉号的；

符合要求的检验人员。

*04、Cmk的应用时机

在什么情况下要对机器能力进行测试呢？在很多情况下都可能需要进行机器能力指数测试，但在这三种情况下是最需要测试的∶

新设备的验收过程中;

在生产过程中对过程能力进行监控时，出现"过程能力"异常情况，为查找是否为设备原因而进行分析、采取措施时;

用作设备维修后验收的依据之一，即在对设备大修的前后；及在开展对设备本身，或相关工装、夹具（或刀具）进行技术改造时，为了评价改造的效果。

*05、Cmk的计算和应用

作为表示机器能力满足产品质量要求程度的指标——机器能力指数，其计算方法和判别原则在不同国家、不同企业集团之间是有所差异的，不像过程能力指数的评定方式那样一致。

下面介绍的方法适用于欧洲汽车制造业，特别在德国汽车生产企业中有着广泛的应用。当然，就通过采集样本求得质量特性值的实测数据的整个过程，以及期间必须满足的一些基本要求而言， 与前面介绍的方法完全相同。但在利用计算得到的标准偏差确定Sm机器能力指数时，所用Cm的公式为：

Sm可直接由实测数据求得，

事实上，制定相关标准的德国汽车工业的专业人士，并不刻意地对过程能力标准偏差Sp，和机器能力标准偏差Sm两者加以区分，两类能力指数也都釆用Cp统一Cm的计算公式：T/6S。只是强调在求取时所利用Cm的工件必须按照规定的方式生产和收集。

而当被测质量特性为单边公差时，公式就成为：

在质量特性值的数据分布中心与“规格中心”不重合时，为了更确切地反映此时的机器能力，此时应计算指数Cmk（反映了分布中心的偏移），其计算公式为：

当测算出Cmk后，关键还是如何根据测算出来的值对设备进行能力指数的评定，德国汽车工业为此拟定了相关标准，其主要内容归纳成下表。

表1-42专用机器（设备）验收时对能力指数的评定

上表既规定了不同情况下机器能力指数的控制要求，又明确指出了对应的过程能力指数应该达到的数值。

某设备能力指数测试报告的例子

在本例中由于取样比较经济和方便，故取了125个连续生产的零件，并分成25组，每组5个， 然后建立了均值和极差控制图，控制图显示过程是受控的，计算结果表明设备的能力很强，完全能满足要求（见下页图表）。Cmk的计算是用公式：

注：在条件允许的情况下，取样越大计算得到的结果越可靠，一般为50〜125个值。

*06、机器（设备）能力测试时应注意的事项

对于机器设备包括模具，在新购进使用以前应由机器和模具制造商或验收方验证其能力。在特定情况下，必须与顾客商定，重复能力调查，例如：

新零件的订单

新的模具设备

公差减小

加工流程/输入状态的更改

维修后（对产品有影响）

机器搬迁后

长期停产以后机器能力的证明应能提供给过程能力作评价

注意事项：

1）在能力调査时，机器应该同模具，必要时同一体化的检具和调整装置一起被视为一个实体。2）在机器能力测试中使用的零件毛坯应从同一供货厂商处购买，并要求其材料相同，由同一浇铸模铸成或由同一套模具配套件制成。

3）前一道工序（前一台设备）所加工出的零件应符合设计和加工要求，其尺寸须符合公差要求。

4）对于所选取的零件数目有如下规定：连续地测量每个产品规格中的50个以上零件以连续的序数的方式记录下来。

5）如果一台设备可以加工两种以上的零件，或者是零件编号不同的同种零件，则对其加工的每一种规格的零件（或者选择其中两种）做机器能力的测试。

6）在机器能力测试前，如果刀具是未曾使用过的刀具，则要求先用去刀具总寿命的5%〜10% （因为新的刀具磨损剧烈，故而加工出的产品尺寸极不稳定，当用去刀具总寿命的5%〜10%以后刀具磨损程度平缓，零件的加工尺寸稳定）。

7）在机器能力测试中所使用的刀具必须是按照公司或客户规定的刀具。

8） 在机器能力测试开始之前，必须把可调整的刀具调整到公差中值。

9） 在机器能力测试中不允许调整或更换刀具。

10）在机器能力测试中如果出现机械故障，如测试中刀具损坏。停电、则必须重新开始测试。

11）机器能力测试一般在已经预热或加工0.5〜1小时的机器上进行，对不同的机器来说预热的情况是不同的。

12）在机器能力测试中，对零件的测量必须按照某个规定的位置上测量。

13）在统计卡（表）上用连续的对应于加工顺序的数字把测量值记录下来。