統(tǒng)計過程控制(質量管理學)PPT精選文檔

1、 第五章 統(tǒng)計過程控制 過程能力指數的概念 過程能力指數的計算 掌握控制圖及過程能力指數的概念及過程能力指數的計算 過程質量即為產品質量特性，如尺寸、精度、純度、強度、額定電流、電壓等。則通常指工藝質量特性，如化工產品、生產裝置的溫度、壓力、濃度和時間等。有時，過程質量也可表現(xiàn)為物耗和效率。第一節(jié) 過程控制的基本概念 產品質量在各種影響因素的制約下，呈現(xiàn)波動性。產品質量波動包括產品之間的波動、單個產品與目標值之間的波動。產品質量波動可分為正常波動和異常波動兩類。 正常波動又稱隨機波動。原材料性質上的微小差異，機床的輕微振動，刀具的正常磨損，夾具的微小松動，工人操作上的微小變化，車間溫度、濕度的

2、微小變化等，它們都會使產品質量產生波動。但是它們在什么時候發(fā)生，具有一定的隨機性（偶然性），因此，亦稱隨機波動。正常波動對工序質量的影響較小，在技術上難以測量和消除。 異常波動又稱系統(tǒng)波動。它是由某種特定原因引起的，例如混入了不同規(guī)格成分的原材料，機床、刀具的過度磨損，夾具的嚴重松動，機床或刀具安裝和調整不準確，孔加工基準尺寸的誤差，界限量規(guī)基準尺寸的誤差等，引起了工序誤差等，引起了產品質量的較大波動。異常波動對產品質量的影響較大。 正態(tài)分布圖形是一條中間高、兩邊低的“鐘形”狀態(tài)曲線，它具有集中性、對稱性等特點。 正態(tài)分布由兩個參數決定：均值和標準差，均值是正態(tài)分布曲線的位置參數，當標準差相同

3、時其曲線形狀相同，只是曲線中心的位置不同。標準差是衡量數據分布離散程度的參數，當值相同時，曲線的中心位置相同，而曲線的形狀不同。隨值的增大曲線變得越來越“矮”，越來越“胖”。正態(tài)分布曲線與坐標橫軸所圍成的面積等于1。第二節(jié)第二節(jié) 過程分析與過程控制過程分析與過程控制 是對過程影響產品質量的各類因素進行分析，找出主導性（支配性）因素，調查這些因素（過程條件）與過程結果（質量特性值）之間的關系。 如沖壓、塑壓、壓鑄、模拉、印刷等。這類工序，只要裝置定位正確，就能保證產品精度一致性。過程分析 如自動切割，機器打樁等。由于機器設備的技術完好狀態(tài)將隨時間的推移而產生磨損、升溫等變化，因而致使工序質量特性

4、值亦發(fā)生變化，甚至發(fā)生變化的程度較大而產生不合格品。 例如手工焊接、紡紗和織布等。對這些工序，操作工人的技能和責任心是保證質量的關鍵，因而在進行控制時，重點是搞好工人的技術培訓和加強考核，提高工人的技術素質，調動他們的積極性。 例如汽車、手表和電視機裝配等。為保證外購件質量，應對供應單位實行調查評級和認定，并加強外購貨品的檢驗。 例如橡膠制品的硫化、機器零件的時效處理等。 例如煉鋼時鋼水成分的信息、軋鋼時壓下量的信息等。 包括不同生產線、不同設備、不同時間、不同批次間的波動；工件間工序質量特性值的波動；裝配、組合件內部的波動。 選擇時，要考慮這個質量特性值的作用是主要的還是一般的。 也就是要分

5、析哪幾個因素處于受控狀態(tài)下，才能保證其質量特性穩(wěn)定地達到標準要求。 即建立控制管理標準，納入經常性的過程分析活動。支配性因素的控制范圍可根據工藝規(guī)程要求和生產經驗確定。 用過程質量分析表、過程作用指導書等過程分析文件予以肯定。 是維持過程長期處于穩(wěn)定狀態(tài)的活動。具體說，就是根據產品的工藝要求，安排合適的工人和配置適當的設備，組織有關部門密切配合，根據產品質量波動的規(guī)律，判斷工序異常因素所造成的波動，并采取各種措施保證產品達到技術要求的活動。 過程控制 （1）要制定進行控制所需要的各種標準（2）要取得實際執(zhí)行結果同原有標準之間產生偏差的信息 （3）要具有糾正實際執(zhí)行結果同原有標準之間所產生偏差

6、的措施 為搞好過程控制，必須具有以下三個條件： 就是對人、機、料、法、環(huán)等五大影響因素進行控制。也就是要求生產技術業(yè)務部門為生產提供并保持合乎標準要求的條件，以工作質量去保證過程質量。 關鍵工序的具體控制方法，是通過工序能力的驗證與分析，按實際需要選用控制圖或記錄表，將其編入工藝文件，作為工藝紀律要求操作者執(zhí)行，檢驗人員督促檢查。 要規(guī)定嚴格的檢定制度，編制計量標準器具、周期送檢進度表，合格者有明顯的標志，超期和不合格者要掛禁用牌。同時，應保證合格的環(huán)境條件。 不合格品控制應由質量管理或質量保證部門負責，不能由檢驗部門負責。質量管理或質量保證部門，除對不合格品的適用性作出判斷外，還應據此掌握質

7、量信息，進行預防性質量控制，組織質量改進，改善外購件供應等，不合格品控制應有明確的制度和程序。 即SPC（Statistical Process Control）。它是利用統(tǒng)計方法對過程中的各個階段進行控制，從而達到改進與保證質量的目的。SPC強調全過程的預防為主。 統(tǒng)計過程控制 SPC培訓提出或改進規(guī)格標準診斷和采取措施解決問題確定關鍵變量在各部門落實統(tǒng)計監(jiān)控工序 1）對全廠每道工序都要進行分析（可用因果圖），找出對產品質量影響最大的變量，即關鍵變量（可用排列圖）。 2）找出關鍵變量后，列出工序流程圖。即在圖中按工藝流程順序將每道工序的關鍵變量列出。 1）對步驟（2）所得到的每個關鍵變量進行

8、詳細分析。 2）對每個關鍵變量建立工序控制標準，并填寫工序控制標準表。 第二節(jié)第二節(jié) 工序分析與工序控制工序分析與工序控制 培訓內容主要有：SPC的重要性；正態(tài)分布等統(tǒng)計基本知識；質量管理的7個工具，其中控制圖是培訓重點；以及制訂工序流程圖；制定工序控制標準等。 主要應用控制圖對工序進行監(jiān)控。在本步驟，能夠清楚地了解關鍵變量是如何受控的。依據本步驟的實踐，可以對工序控制標準手冊加以調整，即反饋到步驟（4）。1）可以運用傳統(tǒng)的質量管理方法，如7個工具進行分析。2）可以應用診斷理論，對工序進行分析與診斷。3）如果診斷和采取措施解決問題效果顯著，則有可能列出一個新變量并制訂新的工序控制標準，即反饋到

9、步驟（2）、（3）、（4）。 將具有立法性質的有關工序控制標準的文件編制成明確易懂、便于操作的手冊，供各道工序使用。 控制圖（Control chart）又叫管理圖。它是用來分析和判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)的，并帶有控制界限的圖形?？刂茍D上的控制界限是用來判斷工序是否發(fā)生異常變化的尺度。利用控制圖對生產過程進行控制，就是把被控制的質量特性值變?yōu)辄c子描在圖上，如果點子全部落在上、下控制界限之內，而且點子的排列又沒有什么缺陷（如鏈、傾向、周期等），就判斷生產過程是處于控制狀態(tài)，否則就認為生產過程中存在有異常因素，于是，就要查明其原因，予以消除。 以樣本平均值 x為中心線，而上下取3倍的標準偏差x來確

10、定控制圖的控制界限，因此用這樣的控制界限作出的控制圖，叫作3 控制圖。 33 一般適用于以長度、強度、純度等計量值為控制對象的場合。是以計數值數據的質量特性值為控制對象的。 x 平均值（ x）控制圖：是用來控制平均值的變化； 極差（R R ）控制圖：是用來控制過程標準差的變化， 它是通過調查平均值。 x和極差（R R ）是否有異常變化，來對過程進行控制的。 x 從數理統(tǒng)計的理論可知，特性值 x 服從總體為N（，）的正態(tài)分布時， 則對于大小為n 的樣本 x1，x2，xn 的平均值 x有下式成立： x的期望值 E（x）=的標準偏差 xxnD（）=而和可通過k組、容量大小為n的樣本數據求得： 的估計

11、值x 的估計值2dR控制圖的控制界限為： UCLUCL RAxndRxn2233LCL LCL RAxndRxn2233CLCL x 從數理統(tǒng)計的理論可知，特性值 x 服從總體為N（，）的正態(tài)分布時，則對于大小為n的樣本 x1，x2，xn的極差 R有下式成立： R的期望值 E（R）2d R的標準偏差 D（R）3d 式中，可通過樣本數據來估計。則 的估計值 2dRR 控制圖的控制界限為： UCL UCL RDRdddd42332313LCLLCL RDRdddd32332313 x- -R N100 20kx、R minmaxxxRminmaxxxRxR kxkxxxxik21kRkRRRRii

12、21 Rx 的期望值的期望值 E（np）=pn 的標準偏差的標準偏差pnpn樣本組數不合格品總數knpPPnn檢查樣品總數不合格品總數nnpPPE（np）= )1 (ppn因此，np控制圖的控制界限為UCL=UCL= )1 (3PpnpnCLC=CLC= )1 (3Ppnpn CL = =pn（ 每次檢查數量500個。 本例分30組。 生產實踐表明，從穩(wěn)定的工序中隨機抽取的一定單位的樣本中，出現(xiàn)的產品缺陷數c服從泊松分布，則有：c的期望值 c的標準偏差 ccE)(ccD)( c控制圖的控制界限為： UCL= = cc3 LCL= = CL=CL= cc3c樣本大小樣本中的缺陷數incuu的期望

13、值 uuE)(u的標準偏差 nuuD/)(樣本大小樣本中的總缺陷數ncuu控制圖的控制界限為： UCL= = nuu/3 LCL= = CL= = u（1）收集數據。本例共收集30組數據。（2）固定單位面積為10cm2（3）統(tǒng)計出單位面積中的缺陷數（4）計算中心線和控制界限（5）畫出控制界限和中心線。（6）在圖上打點。（7）記入有關事項。nuu/3 判斷工序是否處于受控狀態(tài)的基本原則如下。1）所有樣本點都在控制界限內；2）位于中心線兩側的樣本點數目大致相同；3）離中心線越近，樣本點越多。4）樣本點在控制界限內的散布是獨立隨機的，無明顯規(guī)律或傾向。 只要控制圖上的樣本點出現(xiàn)下列情況之一時，就可判

14、斷工序為失控狀態(tài)，即為有異常發(fā)生。 1）樣本點超出控制界限（樣本點在控制界限上，按超出界限處理）；2）控制界限內的點子排列方式有缺陷，即為非隨機排列。 分析用是利用控制圖判斷工序是否穩(wěn)定，分析各種因素對質量特性的影響，如果發(fā)現(xiàn)有異常變化，就及時采取措施，調查原因、消除異常，使工序穩(wěn)定。 控制用的控制圖是在已作好分析用控制圖的基礎上，在工序中定期采集數據，在控制圖上打點， 如果有點子越出界限或者雖然在界限內，但點子排列方式有缺陷，就表明有異常，就要采取措施，使之恢復穩(wěn)定狀態(tài)。 需要重點控制的項目（質量特性、關鍵部位或薄弱環(huán)節(jié)）稱為控制點。確定控制點的原則是：1）產品的性能、精度、壽命、可靠性、安

15、全性等，以及對它 們有直接影響的零部件的關鍵質量特性及影響這些特性的 支配性工序要素。2）工序本身有特殊要求，對下道工序有影響的質量特性，以 及影響這些特性的工序支配性要素。 3）工序質量不穩(wěn)定，出現(xiàn)不合格品多的質量特性，或其它支 配性工序要素。4）用戶反饋回來的意見較多的工序。 由于使用目的不同，對于不同控制項目或不同質量特性，應選用不同類型的控制圖。 樣本組大小的確定，應從技術、控制圖的類別、需要控制質量特性值的時間間隔及經濟性等方面來考慮。 抽樣方法不同，控制圖所反映出來的質量特性變化的意義就有所不同。因此，必須注意工序控制的變化情況，采取合適的抽樣方法。 必須采取近期生產中的數據或決定

16、重新采取數據，一般需2025組數據，每組數據的多少由控制圖種類和其經濟性來決定。根據預備數據作分析用控制圖。 用預備數據作出了分析用控制圖后，就要觀察工序是否處于控制狀態(tài)。也就是討論工序是否有異常發(fā)生。這時，要討論以下兩種情況。 如果對工序不穩(wěn)定的因素采取措施，使之穩(wěn)定后，就要在穩(wěn)定的狀態(tài)下，調查產品是否滿足標準，使之控制狀態(tài)標準化。如滿足標準，即可進行下一步；如不滿足標準，要采取措施進行處理，以消除異常原因達到標準。 作控制用的控制圖經過上述步驟后，當工序處于穩(wěn)定狀態(tài)時，就要在分析用的控制圖上延長控制界限，按每天的數據打點，若看到控制圖在控制時有異常情況，就要立即追查原因，采取措施，并保留記

17、錄。 如果工序能繼續(xù)處于控制狀態(tài)，質量水平就能提高，這時要定期地評價控制界限。當操作者、原材料、機器設備、操作方法發(fā)生變化時，要重新進行計算。 是指過程在一定時間，處于控制狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）下的實際加工能力。 通常用產品質量指標的實際波動幅度來描述過程能力的大小，一般表示為 B6 過程能力指數是表示過程能力滿足過程質量標準要求程度的量值，它用過程質量要求的范圍（公差）和過程能力的比值來表示，即6TCP式中： CP 過程能力指數； T 公差（技術要求或質量標準）； 6 過程能力。 這種情況時的過程能力指數為：sTTTTTCLuLuP666TsuTLT式中 標準的范圍（公差范圍） 樣本標準偏差； 質

18、量標準的上限值； 質量標準的下限值。xsTCkCPPk62)1 ( 總體標準偏差；1）當只要求公差上限時，則CP 值計算公式為： sxTTCuuP332）當只要求公差下限時，則CP 值計算公式為： sTxTCLLP33 過程能力評價的目的是對過程進行預防性處置，以確保生產過程的質量水平。理想的過程能力既要能滿足質量保證的要求，又要符合經濟性的要求。過程能力等級過程能力指數過程能力判斷特級一級二級三級四級 Cp 1.67 1.67 Cp 1.33 1.33 Cp 1.00 1.00 Cp 0.67 Cp 0.67 過剩充足正常不足嚴重不足方法是從影響過程的人、機、料、法、環(huán)5大因素進行分析。 1

19、）對大量生產過程進行統(tǒng)計分析，得出由于刀具磨損和加 工條件等隨時間的推移而逐漸變化的偏移規(guī)律，因而可 及時進行中心調整，或采取設備自動補償偏移或刀具自 動調整和補償等。2）根據中心偏移量，通過首件檢驗，可調整設備、刀具等 的加工定位裝置。3）改變操作者的孔加工偏向下差及軸加工偏向上差的傾向 性習慣，以公差中心值為加工依據。4）配置更為精確的量規(guī)，由量規(guī)檢驗改為量值檢驗，或采 用高等級的量具檢測。 過程加工的分散程度，即過程加工的標準偏差s 提高過程能力，減少分散程度的措施極為廣泛，一般有以下幾種。1）修訂工序，改進工藝方法；修訂操作規(guī)程，優(yōu)化工藝參 數，補充增添中間工作；推廣應用新材料、新工藝

20、、新技 術； 2）檢修、改造或更新設備。改造、增添與公差要求相適應的 精度高的設備；3）增添工具、工裝，提高工具、工裝的精度； 4）改善現(xiàn)有的現(xiàn)場環(huán)境條件，以適應產品對現(xiàn)場環(huán)境的特殊 要求； 5）改變材料的進貨周期，盡可能減少因材料的進貨批次不同而 造成的質量波動；6）對關鍵工序、特種工藝的操作者進行技術培訓；7）加強現(xiàn)場的質量控制。設置工序質量控制點或推行控制圖管 理；開展QC小組活動；加強質量檢驗，適當增加檢驗頻次和 數量等。 擴大加工公差，必須通過嚴格的論證和實踐考察，證實放寬公差確實不致影響產品質量，由工藝設計部門提出，經嚴格審批程序批準才能執(zhí)行。 過程能力調查，是指采用一定的方法，對

21、選定的調查對象，測量其質量特性值，判斷過程能力是否充足，并制定相應的改進措施的全部活動。 調查目的可在掌握和分析資料的基礎上確定，一般可從以下幾方面收集資料。1）設計方面 技術設計、工藝設計等資料；2）生產制造方面 工序6要素（5MIE）狀況等資料；3）檢查、供應和銷售方面 檢查方法、手段、標準等資料；材 料供應、訂貨前的指導思想以及用戶的意見等資料。 一般調查對象應選擇可以進行數據處理的，在生產過程中可以進行實驗的主要環(huán)節(jié)。 調查之前，要了解引起質量波動的5M1E是否巳標準化。對于5M1E未標準化的，應根據技術上、經濟上所能達到的力量，盡量使其標準化。 應根據調查目的選擇合適的調查方法。 根據調查目的和選定的調查方法，進行數據的收集、整理、分析，并計算工序能力指數，為工序能力評價和改進提供依據。 1）過程能力過高，需要制定改進措施，使其降低 成本，提高經濟效益；2）過程能力充分，維持原狀，繼續(xù)進行生產；3）過程能力不足，找出原因，制定改進措施并加 以實施