初级统计过程控制

初级质量工程统计过程控制葛虎泉2008.3.10第七章统计过程控制•统计过程控制两方面内容–用控制图分析过程稳定性，过程异常因素预警–过程能力指数，分析稳定的过程能力满足技术要求的程度，对过程质量进行评价第一节统计过程控制的基本知识•一、统计过程控制的概念–统计过程控制SPC•应用统计方法对过程各阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接收并稳定的水平，保证产品与服务符合规定要求•SPC主要工具：控制图•二、统计过程控制的特点–预防性–全员参与性–强调整个过程第一节统计过程控制的基本知识•三、统计过程诊断–SPC判断过程的异常及时告警–SPD统计过程诊断（statisticalprocessdiagnosis）第二节常规控制图•一、常规控制图构造–控制图：对过程质量特性值进行测定、记录、评估和监察过程是否处于统计控制状态的一种用统计方法设计的图。–组成：•中心线（CL，CentralLine）---实线•上控制限（UCL,UpperControllimited）---虚线•下控制限（LCL,LowerControllimited）---虚线•按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列第二节常规控制图•控制图要素•纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）•横坐标：按时间顺序抽样的样本统计量数值•上虚线：上控制界限UCL•下虚线：下控制界限LCL•中实线：中心线CL–原理：描点落在UCL和LCL之外，或在UCL和LCL之间不随机，则为过程异常第二节常规控制图•二、控制图重要性•是贯彻预防原则的SPC的重要工具，是质量管理七个工具的核心。•1984年名古屋工业大学调查115家日本各行各业的中小型工厂，平均每家采用137张控制图；•柯达5000职工一共用了35000张控制图。•优质企业平均有73%(用SPC方法的)的过程Cpk超过1.33，低质企业只有45%过程达到Cpk=1.33。•Cpk1.67的企业，平均销售收入增长率为11%以上，而其它企业的数据为4.4%。•一家企业用了三年的时间使废品率降低58%，其使用的方法：将使用SPC的过程比例由52%增加到68%。第二节常规控制图•三、控制图的形成及控制图原理解释–1控制图的形成–将通常的正态分布图，转个方向，将自变量增加方向垂直向上，并将μ，μ+3σ，μ-3σ分别标为CL，UCL和LCL。第二节常规控制图–2控制图原理的第一种解释•小概率事件原理：小概率事件在一次试验中几乎不可能发生，若发生即判异常–如为了控制螺丝质量，设每隔一个小时随机抽取一个车好的螺丝，测其直径，将结果描在7.2.2的图中，前三个点子都在控制限内，第四个点子超出了UCL。超出UCL意味着加工粗了，摆我们面前有两种可能：»1若过程正常，分布不变，出现点子超过UCL的概率？»2若过程异常，分布曲线上移，发生这种情况的可能性很大，其概率可能为情况1的几十倍乃至几百倍。•由于情形2发生的可能性要比情形1大几十乃至于几百倍，合乎逻辑的认为由情形2造成的•所以：点出界判异常第二节常规控制图–3控制图原理的第二种解释•控制图实质：区分偶然因素或异常因素第二节常规控制图•四、控制图作用–对生产过程的监控：发现趋势性变化，及时采取措施–点子突然出界，显示异常查，找异因及时消除–控制图的作用：及时告警，（课本上讲不可能起到预防作用）•五、统计控制状态–过程只有偶因而无异因产生的变异的状态–统计状态的好处•质量有把握（教材p199的描述有问题）•生产最经济•过程变异最小–SPC以统计控制状态（稳态）为基准–SPC能保证全过程的预防•稳定工序：一道工序达到统计控制状态•全稳定生产线：道道工序达到统计控制状态第二节常规控制图•六、3σ原则–休哈特提出：距离中心3σ是较好的•UCL=μ+3σ•LCL=μ-3σ，•CL=μ–注意：•μ，σ是总体参数，通过数据加以估计，样本统计量已知•规范限：区分合格与不合格，不能作为控制限•控制限：区分偶波与异波第二节常规控制图•七、常规控制图的分类及使用场合–分类：第二节常规控制图•七、常规控制图的分类及使用场合–使用场合：•1X-R控制图：–计量值数据最常用最基本的控制图–控制对象：长度、重量、强度、纯度、时间、收率、生产量–X控制图：用于观察正态分布均值的变化–R控制图：观察正态分布的波动控制情况或变异度的变化–X-R控制图：两者联合运用，观察正态分布变化•2X-S控制图：–与X-R图相似，s图代替R图–n10时，R估计总体标准差效率低，用s代替R图第二节常规控制图•七、常规控制图的分类及使用场合–使用场合：•3Me-R控制图：–用Me图代替均值X图–中位数计算比均值简单–用于现场把测定数据直接记入控制图进行控制的场合–常规定n为奇数–受异常数据的影响较少•4X-Rs控制图：–每件都检，采用自动化检查和测量的场合–取样费时、昂贵的场合；–化工气体、液体与流体程式过程，样品均匀的场合–获得信息较少，检出过程变化的灵敏度也要差一些第二节常规控制图•七、常规控制图的分类及使用场合–使用场合：•5p控制图：–对象：不合格品率或合格品率等计数值质量指标的场合–选择重要检查项目作为判断不合格的依据–常用于：不合格率、交货延迟率、缺勤率、差错率等•6np控制图：–用于控制对象为不合格品数的场合–相同样本量•7c控制图：–用于控制一部机器，一个部件，一定长度，一定面积或任何一定单位中出现的缺陷数目–如：布匹上的疵点数，铸件上的砂眼数、机器设备的缺陷数、故障次数、电子设备的焊接不良数、每页印刷错误，办公差错数–每次抽验必须单位相等第二节常规控制图•七、常规控制图的分类及使用场合–使用场合：•8u控制图–样品大小不变，可用c控制图–样品变化时，换算为单位的缺陷数后用u控制图–如：制造厚度为2mm的钢板，生产过程中，一批样品为2平方米，下一批样品面积为3平方米。–常规控制图分析评论•1分为计量控制图与计数控制图，分属三种分布•2计量与计数控制图可分为：给定标准值和为给定标准值（给定标准值：即总体分布已知的控制图）•3四种正态分布常规控制图，都是由两种图联合使用，分别控制μσ•4二项分布和泊松分布均值与方差不独立，每种只有一种控制图•5X-R图可用于判断过程是否处于统计控制状态•自动化检查和测量场合，取样费时、昂贵的场合，均匀物质，需要采用X-Rs图，单样本。（X-MR）第三节分析用控制图和控制用控制图•一、分析用控制图与控制用控制图的含义–控制图根据使用目的不同分为：•分析用控制图•控制用控制图–含义：•分析用控制图阶段–直接使用非稳态工序的参数，所建立的控制图，控制界限之间间隔较宽，使用时会导致错误结论–需要将非稳态的过程调整到稳态，确立过程基准•控制用控制图–根据分析用控制制图分析结果，将过程调整为稳态–延长控制线，作控制用图第三节分析用控制图和控制用控制图•一、分析用控制图与控制用控制图的含义–1分析用控制图•主要分析两个方面–过程是否处于统计控制状态–过程能力指数是否满足要求，满足要求称作技术控制状态•非稳态过程调整顺序–a先将过程调整到统计控制状态–b再调整到技术控制状态•过程状态分类第三节分析用控制图和控制用控制图•一、分析用控制图与控制用控制图的含义–1分析用控制图•过程状态解释第三节分析用控制图和控制用控制图•一、分析用控制图与控制用控制图的含义–2控制用控制图•控制用图相当于生产中的立法•分析用控制图转为控制用控制图应有正式移交手续•使用过程出现异常，应查异因，采取措施，恢复统计控制状态•二、判异准则的思路–思路•点出界判异•界内点排列不随机判异–说明：•控制图分6：区A、B、C与C、B、A关于CL对称•判异准则主要适用于X图和单值X图，且鉴定质量特性服从正态分布第三节分析用控制图和控制用控制图二、判异准则的思路–8中判异准则第三节分析用控制图和控制用控制图•二、判异准则的思路–8中判异准则第四节过程能力分析•一、过程能力–过程能力与生产能力的区别•过程能力：过程加工质量方面的能力，衡量过程加工内在一致性•生产能力：加工数量方面的能力–过程能力的说明•过程能力决定与质量因素而与公差无关•过程能力是稳态下所能达到的最小变差•反映了稳态下该过程本身表现的最佳性能（分布宽度最小）•稳态下，过程性能可预测，过程能力可评价•过程能力取决于偶因造成的总变差•过程能力评估前，先判稳和调稳•通常用6倍标准差（6σ）表达过程能力。第四节过程能力分析•二、过程能力指数（ProcessCapabilityIndex）–简称：CPI或Cp，又称工序能力指数（）–双侧规范的过程能力指数：–Cp=规定的公差/过程变异度=T/6σ=T/6（分布中心无偏移时）–公式T=Tu-TL，Tu为公差上限，TL为公差下限，–σ为总体标准差，为其估计值，=s/c4=R/d2–T反映产品技术要求（可理解为顾客要求），σ放映了过程加工质量（即本企业的控制范围），T与σ之比，放映了过程满足技术要求的程度–Cp越大：加工质量越高，对设备和操作人员要求高，成本高–Cp值的选择应根据技术和经济综合分析决定–Cp是在中心无偏移的前提下计算的，实际质量特性是有偏移的，所以Cp又称为潜在过程能力指数第四节过程能力分析•二、过程能力指数（ProcessCapabilityIndex）–过程能力指数Cp值的评价与参考第四节过程能力分析•三、有偏移的过程能力指数–μ与规范中心M不重合（有偏移）时，显然不合格率将增大，Cp将降低–Cp不能反映有偏移的实际情况，需要加以修正–定义分布中心μ与规范中心M的偏移ε=M-μ，以及μ与M的偏移度K=ε/（T/2）=2ε/T–过程能力指数可修正为Cpk=（1-K）Cp–Cpk=0时，合格率50%–Cpk的其他表达式•Min（USL-μ,μ-LSL）/3σ•四Cp与Cpk的比较–Cpk≤Cp–Cpk越大，与Cp的差距越小是过程质量能力与管理能力综合的结果第四节过程能力分析•五、过程改进策略第五节常规控制图的计算•一、常规控制图控制线的公式1第五节常规控制图的计算•一、常规控制图控制线的公式2第五节常规控制图的计算•一、常规控制图控制线的公式3第五节常规控制图的计算•二、X-R图第五节常规控制图的计算•二、X-R图–1说明•先做R图，判稳•如先做X图，用到X和R两个参数，因R未判稳，所以R数据不可用，故不可行–2操作步骤•1确定所控制的质量指标–技术上重要的控制指标–有因果关系，取因的指标–对象明确，理解认同–对象能以数字表示–容易测定，易于对过程采取措施第五节常规控制图的计算•二、X-R图–2操作步骤•2取预备数据–20-25个子组–子组大小4或5–同一总体：同一子组同条件取得，短时间间隔获取•3计算Xi，Ri•4计算X，R•5计算R图控制线，X图控制线，并作图•6预备数据在R图中打点，判稳。若稳，进行步骤7，若不稳，去除异常数据，转入步骤4•7预备数据在X图中打点，判稳。若稳，进行步骤8，若不稳，去除异常数据，转入步骤4第五节常规控制图的计算•二、X-R图–2操作步骤•8计算过程能力指数，检验是否满足技术要求–满足，转入步骤9–不满足，调整过程直至满足技术要求•9延长X-R控制图控制线，做控制用控制图，进行日常管理说明：步骤1-8为分析用控制图，步骤9为控制用控制图