统计过程控制(质量管理学课件)

授课章节第五章统计过程控制重点难点•过程能力指数的概念•过程能力指数的计算•掌握控制图及过程能力指数的概念及过程能力指数的计算目的要求一、过程质量对产品可分割的过程：过程质量即为产品质量特性，如尺寸、精度、纯度、强度、额定电流、电压等。对产品不可分割或最终才能形成者：则通常指工艺质量特性，如化工产品、生产装置的温度、压力、浓度和时间等。有时，过程质量也可表现为物耗和效率。第一节过程控制的基本概念二、质量的波动产品质量在各种影响因素的制约下，呈现波动性。产品质量波动包括产品之间的波动、单个产品与目标值之间的波动。产品质量波动可分为正常波动和异常波动两类。1．正常波动正常波动又称随机波动。原材料性质上的微小差异，机床的轻微振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，工人操作上的微小变化，车间温度、湿度的微小变化等，它们都会使产品质量产生波动。但是它们在什么时候发生，具有一定的随机性（偶然性），因此，亦称随机波动。正常波动对工序质量的影响较小，在技术上难以测量和消除。2．异常波动异常波动又称系统波动。它是由某种特定原因引起的，例如混入了不同规格成分的原材料，机床、刀具的过度磨损，夹具的严重松动，机床或刀具安装和调整不准确，孔加工基准尺寸的误差，界限量规基准尺寸的误差等，引起了工序误差等，引起了产品质量的较大波动。异常波动对产品质量的影响较大。三、质量的分布1．正态分布曲线正态分布图形是一条中间高、两边低的“钟形”状态曲线，它具有集中性、对称性等特点。2．正态分布的特点正态分布由两个参数决定：均值μ和标准差σ，均值μ是正态分布曲线的位置参数，当标准差σ相同时其曲线形状相同，只是曲线中心的位置不同。标准差σ是衡量数据分布离散程度的参数，当μ值相同时，曲线的中心位置相同，而曲线的形状不同。随σ值的增大曲线变得越来越“矮”，越来越“胖”。正态分布曲线与坐标横轴所围成的面积等于1。第二节过程分析与过程控制一、过程分析1．过程分析的概念是对过程影响产品质量的各类因素进行分析，找出主导性（支配性）因素，调查这些因素（过程条件）与过程结果（质量特性值）之间的关系。2．过程质量起支配作用的因素（1）装置定位起支配作用如冲压、塑压、压铸、模拉、印刷等。这类工序，只要装置定位正确，就能保证产品精度一致性。过程分析（2）机器起支配作用如自动切割，机器打桩等。由于机器设备的技术完好状态将随时间的推移而产生磨损、升温等变化，因而致使工序质量特性值亦发生变化，甚至发生变化的程度较大而产生不合格品。（3）操作人员起支配作用例如手工焊接、纺纱和织布等。对这些工序，操作工人的技能和责任心是保证质量的关键，因而在进行控制时，重点是搞好工人的技术培训和加强考核，提高工人的技术素质，调动他们的积极性。（4）零部件（包括元器件）起支配作用例如汽车、手表和电视机装配等。为保证外购件质量，应对供应单位实行调查评级和认定，并加强外购货品的检验。（5）时间起支配作用例如橡胶制品的硫化、机器零件的时效处理等。（6）信息起支配作用例如炼钢时钢水成分的信息、轧钢时压下量的信息等。3．过程分析的程序（1）分析过程质量特性的波动情况包括不同生产线、不同设备、不同时间、不同批次间的波动；工件间工序质量特性值的波动；装配、组合件内部的波动。（2）选择质量特性值选择时，要考虑这个质量特性值的作用是主要的还是一般的。（3）分析影响质量特性值波动的因素也就是要分析哪几个因素处于受控状态下，才能保证其质量特性稳定地达到标准要求。（4）确定支配性因素的控制要求即建立控制管理标准，纳入经常性的过程分析活动。支配性因素的控制范围可根据工艺规程要求和生产经验确定。（5）实施活动，确认效果用过程质量分析表、过程作用指导书等过程分析文件予以肯定。二、过程控制1．过程控制的含义是维持过程长期处于稳定状态的活动。具体说，就是根据产品的工艺要求，安排合适的工人和配置适当的设备，组织有关部门密切配合，根据产品质量波动的规律，判断工序异常因素所造成的波动，并采取各种措施保证产品达到技术要求的活动。过程控制二、过程控制1．过程控制的含义（1）要制定进行控制所需要的各种标准（2）要取得实际执行结果同原有标准之间产生偏差的信息（3）要具有纠正实际执行结果同原有标准之间所产生偏差的措施为搞好过程控制，必须具有以下三个条件：2．过程控制的内容（1）对生产条件的控制就是对人、机、料、法、环等五大影响因素进行控制。也就是要求生产技术业务部门为生产提供并保持合乎标准要求的条件，以工作质量去保证过程质量。（2）对关键工序的控制关键工序的具体控制方法，是通过工序能力的验证与分析，按实际需要选用控制图或记录表，将其编入工艺文件，作为工艺纪律要求操作者执行，检验人员督促检查。（3）计量和测试的控制要规定严格的检定制度，编制计量标准器具、周期送检进度表，合格者有明显的标志，超期和不合格者要挂禁用牌。同时，应保证合格的环境条件。（4）不合格品控制不合格品控制应由质量管理或质量保证部门负责，不能由检验部门负责。质量管理或质量保证部门，除对不合格品的适用性作出判断外，还应据此掌握质量信息，进行预防性质量控制，组织质量改进，改善外购件供应等，不合格品控制应有明确的制度和程序。三、统计过程控制1．统计过程控制的含义2．统计过程控制的步骤即SPC（StatisticalProcessControl）。它是利用统计方法对过程中的各个阶段进行控制，从而达到改进与保证质量的目的。SPC强调全过程的预防为主。统计过程控制SPC培训提出或改进规格标准诊断和采取措施解决问题确定关键变量在各部门落实统计监控工序（2）确定关键变量（关键质量因素）1）对全厂每道工序都要进行分析（可用因果图），找出对产品质量影响最大的变量，即关键变量（可用排列图）。2）找出关键变量后，列出工序流程图。即在图中按工艺流程顺序将每道工序的关键变量列出。（3）提出或改进规格标准1）对步骤（2）所得到的每个关键变量进行详细分析。2）对每个关键变量建立工序控制标准，并填写工序控制标准表。第二节工序分析与工序控制（1）SPC培训培训内容主要有：SPC的重要性；正态分布等统计基本知识；质量管理的7个工具，其中控制图是培训重点；以及制订工序流程图；制定工序控制标准等。（5）统计监控工序主要应用控制图对工序进行监控。在本步骤，能够清楚地了解关键变量是如何受控的。依据本步骤的实践，可以对工序控制标准手册加以调整，即反馈到步骤（4）。（6）诊断和采取措施解决问题1）可以运用传统的质量管理方法，如7个工具进行分析。2）可以应用诊断理论，对工序进行分析与诊断。3）如果诊断和采取措施解决问题效果显著，则有可能列出一个新变量并制订新的工序控制标准，即反馈到步骤（2）、（3）、（4）。（4）在各部门落实将具有立法性质的有关工序控制标准的文件编制成明确易懂、便于操作的手册，供各道工序使用。第三节控制图的基本原理一、控制图的基本概念控制图（Controlchart）又叫管理图。它是用来分析和判断工序是否处于稳定状态的，并带有控制界限的图形。控制图上的控制界限是用来判断工序是否发生异常变化的尺度。利用控制图对生产过程进行控制，就是把被控制的质量特性值变为点子描在图上，如果点子全部落在上、下控制界限之内，而且点子的排列又没有什么缺陷（如链、倾向、周期等），就判断生产过程是处于控制状态，否则就认为生产过程中存在有异常因素，于是，就要查明其原因，予以消除。二、控制界限的确定以样本平均值x为中心线，而上下取3倍的标准偏差x来确定控制图的控制界限，因此用这样的控制界限作出的控制图，叫作3σ控制图。±3σ三、控制图的种类P1691．计量值控制图：一般适用于以长度、强度、纯度等计量值为控制对象的场合。2．计数值控制图：是以计数值数据的质量特性值为控制对象的。第四节计量值控制图一、平均值与极差控制图（x-R控制图)平均值（x）控制图：是用来控制平均值的变化；极差（R）控制图：是用来控制过程标准差的变化，它是通过调查平均值。x和极差（R）是否有异常变化，来对过程进行控制的。1．控制界限的确定（1）x控制图的控制界限从数理统计的理论可知，特性值x服从总体为N（μ，σ）的正态分布时，则对于大小为n的样本x1，x2，…，xn的平均值x有下式成立：x的期望值E（x）=μ的标准偏差xxnD（）=而μ和σ可通过k组、容量大小为n的样本数据求得：μ的估计值xσ的估计值2dR控制图的控制界限为：UCLRAxndRxn2233LCLRAxndRxn2233CLx（2）R控制图的控制界限从数理统计的理论可知，特性值x服从总体为N（μ，σ）的正态分布时，则对于大小为n的样本x1，x2，…，xn的极差R有下式成立：R的期望值E（R）2dR的标准偏差D（R）3d式中，σ可通过样本数据来估计。则σ的估计值2dRR控制图的控制界限为：UCLRDRdddd42332313LCLRDRdddd32332313控制图的作图步骤2．x-R（1）收集近期数据N10020k（2）将数据分组，一般取组数每组容量n取4～5为宜，本例取（3）计算x、RminmaxxxRn=5minmaxxxRxR（4）计算kxkxxxxik21kRkRRRRii21（5）计算Rx控制图的控制界限(6)画中心线和上下控制限。（7）打点（8）记入有关事项第五节计数值控制图一、计件值控制图（np及p控制图）1．np及p控制图控制界限的确定np的期望值E（np）=pnnp的标准偏差pnpn样本组数不合格品总数knpPPnn检查样品总数不合格品总数nnpPPE（np）=)1(ppn因此，np控制图的控制界限为UCL=)1(3PpnpnCLC=)1(3PpnpnCL=pn2．不合格品率（P）控制图的作图步骤（1）收集数据每次检查数量500个。（2）数据分组本例分30组。（3）计算各组的不合格品率和平均不合格品率。（4）计算控制界限（5）画控制界限和中心线（6）在图上打点（7）记入有关事项二、计点值控制图（c控制图与u控制图）1．控制界限的确定生产实践表明，从稳定的工序中随机抽取的一定单位的样本中，出现的产品缺陷数c服从泊松分布，则有：c的期望值c的标准偏差ccE)(ccD)(c控制图的控制界限为：UCL=cc3LCL=CL=cc3c样本大小样本中的缺陷数incuu的期望值uuE)(u的标准偏差nuuD/)(样本大小样本中的总缺陷数ncuu控制图的控制界限为：UCL=nuu/3LCL=CL=u2．缺陷数（c）控制图的作图步骤（1）收集数据。本例共收集30组数据。（2）固定单位面积为10cm2（3）统计出单位面积中的缺陷数（4）计算中心线和控制界限（5）画出控制界限和中心线。（6）在图上打点。（7）记入有关事项。nuu/3第六节控制图的观察分析与使用一、控制图的观察分析与判断1．受控状态的判断判断工序是否处于受控状态的基本原则如下。1）所有样本点都在控制界限内；2）位于中心线两侧的样本点数目大致相同；3）离中心线越近，样本点越多。4）样本点在控制界限内的散布是独立随机的，无明显规律或倾向。2．失控状态的判断只要控制图上的样本点出现下列情况之一时，就可判断工序为失控状态，即为有异常发生。1）样本点超出控制界限（样本点在控制界限上，按超出界限处理）；2）控制界限内的点子排列方式有缺陷，即为非随机排列。二、控制图的用途及使用方法1．控制图的用途（1）分析分析用是利用控制图判断工序是否稳定，分析各种因素对质量特性的影响，如果发现有异常变化，就及时采取措施，调查原因、消除异常，使工序稳定。（2）控制用控制用的控制图是在已作好分析用控制图的基础上，在工序中定期采集数据，在控制图上打点，如果有点子越出界限或者虽然在界限内，但点子排列方式有缺陷，就表明有异常，就要采取措施，使之恢复稳定状态。2．控制图的使用方法（1）确