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1、主讲 孟丽丽 E mail mll12 目录 第一章质量管理概论 第二章ISO9000族标准与质量认证 第三章六西格玛管理 第四章常用质量管理工具 第六章过程质量控制原理及应用 第五章设计质量控制原理及应用 第七章抽样检验 6 1过程质量控制原理6 2过程能力分析6 3控制图原理及应用 第六章过程质量控制原理及应用 目的要求 了解产品质量波动的规律掌握统计受控与过程受控的特点掌握过程能力指数的概念和计算方法掌握各种情况下不合格品率的计算方法掌握控制图控制界限的确定及作图方法 重点 过程能力指数计算 各种控制图的绘制 难点 控制图 学习目标 6 1过程质量控制原理 6 1 1产品质量波动性规律
2、任何一个过程所生产出来的产品 其质量特性值总是存在着一定差异 这种客观差异称为产品质量波动性 质量变异 产生这种客观差异的原因是生产过程中各要素 操作者 机器 原材料 工艺方法 检测方法和环境等 简称5M1E 存在着波动 过程质量控制就是要控制生产过程中各要素的波动 过程质量波动 使产品质量特性值保持在某一特定范围 6 1过程质量控制原理 6 1 1质量波动分类 正常波动 影响较小 难以避免正常波动又称随机波动 是由生产过程中随机性因素或偶然因素引起的 随机因素的特点 a随机因素数量很多 b来源和表现形式多种多样 c大小和方向随机变化 d作用时间无规律 对产品质量的影响均比较小 统计受控状态
3、如果生产过程只存在随机因素影响的状态称为稳定状态或统计受控状态 6 1过程质量控制原理 6 1 1质量波动分类 异常波动 影响较大 可以控制异常波动又称系统波动 它是由生产过程中的系统性因素引起的 系统性因素的特点 数量不多 但对产品质量的影响却很大 但可以采取一定方法措施加以消除 a大小和方向不变 b大小和方向按一定规律变化c大小和方向不定 非统计受控状态 生产过程中存在系统性因素影响的状态称为非稳定状态或非统计受控状态 6 1 1质量波动分类 t t 有特殊的因素影响而造成的异常波动 产品加工质量的高低可由分布中心u和离散程度 判断 若生产过程不稳定 其分布中心u和分散程度 两者或其一会有
4、变化 若生产过程不稳定 两者均不变 存在系统因素 过程不稳定 消除了系统因素 过程稳定 6 1 2产品质量波动的统计规律 随机因素引起过程的正常波动 是不可避免的 对于一个稳定的过程 没有异常因素的影响 大批量生产下 其质量特性服从正态分布 且分布中心u和分散程度 都不变化 当既有随机因素又有系统因素时 这时质量特性的分布状态就不会稳定在一种固定的正态分布下 其分布中心u和分散程度 两者或其一会有变化 质量管理中的数据可以分成两大类 计量值数据和记数值数据 产品质量数据的变异一般表现为分散性和集中性两种基本特性 质量数据有两类常用的统计特征 一类是表示数据集中性的特征数 如平均值 中位数 众数
5、等 另一类是表示数据分散程度的特征数 如极差 标准差等 分布中心u和分散程度 共同刻画了加工质量的高低 若偏移小 分散小 说明过程的加工精度高 产品质量好 6 1 3质量控制中的数据 过程控制与过程分类 统计受控 过程在统计控制状态时仅存在普通因素波动 统计受控的结果可能满足规范 公差 要求 也可能不满足规范公差的要求 过程受控 指过程处于统计受控状态 且满足规范的要求 非统计受控 生产过程中存在系统性因素影响 过程失控 6 1 4过程控制原理 过程控制与过程分类 1类 受控且在规范内 理想状态 2类 受控但不在规范内 减小普通波动可提高产品质量 3类 不受控但在规范内 将出现废品 4类 不受
6、控也不在规范内 必须减小特殊因素和减小普通因素的影响 过程控制 不受控 受控 时间 存在特殊因素 消除了特殊因素 受控且有能力符合规范 普通因素造成的波动太大 规范上限 规范下限 普通因素造成的波动减小 受控但没有能力满足规范 6 2过程能力分析 6 2 1过程能力 过程能力的概念 过程能力 processcapability 是指处于稳定状态下的过程的实际加工能力 所谓处于稳定生产状态下的过程应具备以下几个方面的条件 原材料或上一过程半成品按照标准要求供应 本过程按作业标准实施 并应在影响过程质量各主要因素无异常的条件下进行 过程完成后 产品检测按标准要求进行 影响过程能力的因素设备方面如设
7、备精度的稳定性 性能的可靠性 定位装置和传动装置的准确性 设备的冷却润滑的保护情况 动力供应的稳定程度等 工艺方面如工艺流程的安排 过程之间的衔接 工艺方法 工艺装备 工艺参数 测量方法的选择 过程加工的指导文件 工艺卡 操作规范 作业指导书 过程质量分析表等 材料方面如材料的成份 物理性能 化学性能处理方法 配套元器件的质量等 操作者方面如操作人员的技术水平 熟练程度 质量意识 责任心等 环境方面如生产现场的温度 湿度 噪音干扰 振动 照明 室内净化 现场污染程度等 6 2 1过程能力 过程能力量化可用过程质量特性值的波动范围来衡量 通常用标准偏差 表示过程能力的大小 过程能力B 6 由于P
8、 x 3 99 73 故6 近似于过程质量特性值的全部波动范围 显然 B越小 过程能力就越强 6 2 1过程能力 B 6 6 数值越小 过程能力越强 6 数值越大 过程能力越弱 过程能力量化 6 2过程能力分析 6 2 2过程能力指数 过程能力指数的概念 过程能力指数表示过程能力满足产品技术标准的程度 技术标准是指加工过程中产品必须达到的质量要求 通常用标准 公差 容差 允许范围等来衡量 一般用符号T表示 质量标准 T 与过程能力 B 之比值 称为过程能力指数 记为CP 6 2 2过程能力指数 过程能力指数的计算 双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况双侧公差而且分布中心和标准中心不重合的情
9、况单侧公差过程能力指数的计算 双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况 T 标准范围 总体标准偏差 S 样本标准偏差 Tu 质量标准的上限值 Tl 质量标准的下限值 1 过程能力指数计算 TL M T TU 6 双侧公差而且分布中心和标准中心重合的情况 2 不合格品率P计算 Pu 质量特性值超出公差上限的不合格品率 则Pu P x Tu P Pl 质量特性值低于公差下限的不合格品率同理 Pl P x Tl P Pu Pl 2 双侧公差而且分布中心和标准中心不重合的情况 1 过程能力指数计算 当质量特性分布中心 和标准中心M不重合时 分布标准差 未变 但过程能力不足 令 M 为分布中心对标准中心
10、M的绝对偏移量 把 对T 2的比值称为相对偏移量或偏移系数 记作K 双侧公差而且分布中心和标准中心不重合的情况 1 过程能力指数计算 当分布中心恰好在公差中心M时K 0当分布中心恰好位于公差上下限时 K 1当恰好位于公差限之外时 K 1加工过程中的不合格频率超过50 过程能力严重不足 立即采取纠正措施 过程能力指数 用Pu表示质量特性值超出公差上限而造成的不合格品率 则Pu P x Tu P 用Pl表示质量特性值低于公差下限而造成的不合格品率 Pl P x Tl 所以 P Pl Pu 2 3Cp 1 k 3Cp 1 k 双侧公差而且分布中心和标准中心不重合的情况 1 过程能力指数计算 1 分布
11、中心向标准上限偏移时 总不合格品率为 P PU PL 2 3Cp 1 k 3Cp 1 k 2 分布中心向标准下限偏移时 总不合格品率为 P PU PL 2 3Cp 1 k 3Cp 1 k 双侧公差而且分布中心和标准中心不重合的情况 当只要求公差上限时 则若只要求公差下限 则 Pu P x Tu P Pl P x Tl P 单侧公差过程能力指数的计算 例题 加工某零件其尺寸公差为 从一批已加工的零件中随机抽取200件 进行测量得到 样本均值 30 014 S 0 002 试求过程能力指数并计算过程不合格品率 如过程能力有问题请提出改进方案 不同K和Cp时的不合格品率p数值表 6 2过程能力分析
12、6 2 3过程能力评价与分析 过程能力的判定 3 水平 4 水平 5 水平 6 水平 T 对于一般质量特性来说 过程能力理想状态为1 33 Cp 1 67 2 33 2能力及过剩 更换设备 降低对设备精度的要求 2 1 67能力过剩可放宽管理 降低设备精度 降低成本1 33理想状态 能力充足允许小的干扰 不重要的工序可放款检查 工序控制抽样间隔可放宽些 1 00低风险 能力尚可 一般 工序需严格控制 否则容易出现不合格品 检查不能放宽0 67中风险 能力不足已出现一些不合格品 必须提高工序能力 需要加强检查 必要时全检工序能力严重不足已出现较多的不合格品 立即追查原因 采取措施 提高工序能力
13、过程能力的判定 1 调整过程加工的分布中心 减少偏移量 2 提高过程能力减少分散程度 3 修订标准范围 提高过程能力的途径 6 3控制图原理及应用 1 了解控制图的涵义和作用2 均值 极差控制图3 单值 移动极差控制图4 不合格品率控制图5 单位缺陷数控制图6 控制图的观察和分析及使用程序 本节主要内容 6 3控制图原理及应用 6 3 1控制图概述 1 控制图的产生 过程控制的需要 检测 容忍浪费 预防 避免浪费本世纪40年代 由于第二次世界大战爆发 为控制军需品的生产质量问题 1941 1942年制订和公布了统计控制的管理方法 并在全国各地推行 控制图应用于各行各业 现有控制作为质量控制的有
14、力武器已广泛应用于各行各业 美国某电气公司 美国柯达彩卷 我国航空飞机制造厂 3000人制定5000张 5000人制定35000张 一些工序应用控制图 控制图基本概念 控制图法是用来分析和判断过程是否处于稳定状态并带有控制界限的图形 由美国贝尔电话实验室的休哈特于1924年提出 控制界限的确定 CL 3 3 分析判断生产过程的稳定性 从而使生产过程处于统计控制状态 及时发现生产过程中的异常现象和缓慢变异 预防不合格品发生 查明生产设备和工艺装备的实际精度 以便作出正确的技术决定 为评定产品质量提供依据 2 控制图的用途 3 准则 正态性假定 小概率原理 反证法思想 3 控制图的原理 正态性假定
15、 任何生产过程生产出来的产品 其质量特性值总会存在一定程度的波动 当过程稳定或者说受控时 这些波动主要是由5MIE的微小变化造成的随机误差 此时 绝大多数质量特性值均服从或近似服从正态分布 这一假定 称之为正态性假定 5MIE 人 机器 原材料 工艺方法 测量及生产环境 休哈特3 控制原理 3 2 1 X1 2 3 68 27 95 45 99 73 二项分布 图中P为不合格品率 泊松分布 图中 为平均不合格数 图正态分布 3 准则 在生产过程中 仅有偶然性误差存在时 质量特性X服从正态分布N 则据正态分布的概率性质 有也即 3 3 是 的实际取值范围 P 3 3 99 73 独立同分布的中心
16、极限定理 也称列维一林德伯格定理 设X1 X2 是独立同分布的随机变量序列 且存在有限的 和方差 2 i 1 2 当n 时 或 就趋于正态分布 棣莫佛 拉普拉斯中心极限定理 设随机变量X服从二项分布B n p 的 那么当n 时 X服从均值为np 方差为np 1 p 的正态分布 即 或 上述定理表明 n很大 np和np 1 p 也都不太小时 二项分布可以用正态分布去近似 小概率原理 小概率原理又称为实际推断原理 当然运用小概率原理也可能导致错误 但犯错误的可能性恰恰就是此小概率 由准则可知 若 服从正态分布 则 的可能值超出控制界限的可能性只有0 27 因此 一般认为不会超出控制界限 所谓小概率原理 即认为小概率事件一般是不会发生的 一旦控制图上点子越出界限线或其他小概率事件发生 则怀疑原生产过程失控 也即不稳定 此时要从5MIE去找原因 看是否发生了显著性变化 反证法思想 控制图的形成 单值X的控制图 3 3 控制上限UCLUpperControlLimit 控制下限LCLLowerControlLimit 4 控制图的两种错误 统计推断存在两种错误 第一类错误 虚发警报 把正常判为异
