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1、统计过程控制,Index,质量波动 统计过程控制概述 控制图原理 分析用控制图和控制用控制图 过程能力与过程能力指数 常规控制图的应用,从质量的波动说起,机器大工业时代，人们发现任何一台机器都无法生产出完全相同的两件产品，无论工序控制多么严格，生产环境多么理想，都无法实现完全的统一规格和统一标准，这说明机器生产存在波动。 休哈特发现，质量波动大致上由随机波动和系统波动复合构成。 质量波动永远存在，不能消除。,系统波动,随机波动,质量要素：5M1E,生产制造质量是产品设计、工艺选择、计划调度、人员培训、工装设备、物资供应、计量检验、安全文明、人际关系、劳动纪律等工作在生产现场的综合反映，工序质量
2、实际上就是这些要素的综合反映。,人 man,环境 environment,测量 measure,工艺方法 method,材料 material,机器 machine,质量波动的变化规律,正态分布 均匀分布 指数分布 威布尔分布二项分布 超几何分布 泊松分布,定性分布,定量分布,实际中，80%的质量 波动服从正态分布。,第一节 统计过程控制概述,SPC产生的技术背景,SPC(Statistical Process Control)是统计过程控制的英文缩写； 科学技术的迅猛发展使得产品的不合格率显著降低； 生产控制方式由3控制方式演进为6控制方式； 科学管理与科学技术的完美结合。,从3控制方式到6
3、控制方式,SPC的简单历史,20世纪20年代，美国Bell Telephoto Laboratory成立了两个研究质量的课题小组。 1931年，休哈特发表了加工产品质量的经济控制一文，标志着统计控制时代的开始。 道奇和休哈特是SPC技术的创始人。,Walter A. Shewhart,1891.3.18.沃特阿曼德休哈特出生于美国伊利诺伊州的新坎顿 1917获得加州大学伯克莱分校的物理学博士学位 1918-1924 西方电气公司（ western electric）工程师 1925-1956 贝尔试验室研究员，期间曾先后在伦敦大学、斯帝文理工学院、美国农业部研究生院和印度讲学,SQC之父休哈特
4、的主要成就,休哈特重要的著作是产品生产的质量经济控制（economic control of quality of manufactured product） ， 1931年出版后被成为公认为质量基本原理的起源。本书对质量管理做出重大贡献。休哈特宣称“变异”存在于生产过程的每个方面，但是可以通过使用简单的统计工具如抽样和概率分析来了解变异，他的很多著作在贝尔实验室内部发行。其中之一是1924年5月16日的有历史意义的备忘录，在备忘录中他向上级提出了使用“控制图”( control chart ) 的建议。 1939 年休哈特完成质量控制中的统计方法 (statistical method fr
5、om the viewpoint of quality control) 一书，并发表在专业期刊上大量文章。他关于抽样和控制图的著作吸引了质量问题领域工作人士的兴趣并对这些人产生影响。 休哈特的计划 执行 检查 行动循环的观点被戴明和其他人广泛应用，进行质量改进项目的管理。此循环包括计划你想要做得事、执行计划、研究结果、进行纠正，然后再开始新的循环。,SPC/SPD的涵义,SPC是为了贯彻预防原则，应用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和考察，建立并且保持过程处于可接受的稳定的水平，从而保证产品与服务符合规定要求的一种技术。 SPD(Statistical Process Diagnosis)
6、即统计过程诊断，就是利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断，从而达到缩短诊断异常时间，以便迅速采取措施、减少损失、降低成本、保证产品质量的目的。,SPC的特点,SPC是全系统的，全过程的，要求全员参加，人人有责； SPC强调贯彻预防为主的原则； SPC强调用科学方法(统计技术，尤其是控制图理论)来保证全过程的预防； SPC不仅用于生产过程，而且也能用于服务过程和管理过程。,第二节 控制图原理,控制图的结构控制图由正态分布演变而来。正态分布可用两个参数即均值和标准差来决定。正态分布有一个结论对质量管理很有用，即无论均值和标准差取何值，产品质量特性值落在3之间的概率为99.73%，落在3之外
7、的概率为100%-99.73%= 0.27%，而超过一侧，即大于+3或小于-3的概率为0.27%/2=0.135%1，休哈特就根据这一事实提出了控制图。,控制图的结构,控制图的形成,左转,控制图的演变,控制图的两种解释,第一种解释：控制图的本质就是进行假设检验，每描一个点就等于做一次假设检验。小概率事件的理解。第二种解释：质量波动的原因有两个，一是异常波动，一是偶然波动。偶因引起质量的偶然波动，异因引起质量的异常波动。,控制图在贯彻预防原则中的作用,20字方针查出异因，采取措施，加以消除、不再出现，纳入标准。 监控生产过程，及时报警。,点子出现倾向,统计控制的状态,即稳态，是只有偶因没有异因的
8、状态； 处于稳态的生产对产品质量有完全把握； 生产最经济； 过程变异最小。,两类错误,第一类错误：虚发警报（False alarm） 第二类错误：漏发警报(Alarm missing)休哈特提出，为了减少两类错误的总损失，在不少情况下，3方式都接近最优间隔距离。,3原则,3原则最早由休哈特提出，就是控制图中的CL、UCL、LCL由下述公式确定：UCL=+ 3 CL=LCL= - 3,常规控制图分类,第三节 分析用控制图与控制用控制图,两种控制状态,技术稳态,1. 工序能力，工序在稳定状态下能够生产出合格品的能力称为工序能力，工序能力指数是工序质量的定量描述，工序能力指数越大，表示生产过程对产品
9、质量的保证愈大，反之则愈小； 2. 工序能力符合规定的要求 CPK大于等于1称为技术稳态； 3. 对于计数值，指优率是否达到规定的要求。,统计稳态,统计稳态，工序中的5M1E都符合规定的要求，全部作业活动处于受控状态；5M1E指的是人、机、料、法、测量、环六大因素的英文缩写；,工序状态的更迭,特级工序： 指双稳工序，达到技术稳态和统计稳态，分两种情况： 用3计算的控制界限达到统计稳态,CPK1; 用4计算的控制界限达到统计稳态,CPK2; 一级工序： 指单稳工序，分两种情况； 达到统计稳态，没有达到技术稳态; 达到技术稳态，没有达到统计稳态; 双不稳工序； 指均未达到技术稳态和统计稳态。,分析
10、用控制图,主要分析以下两个方面 所分析的过程是否处于统计控制状态； 该过程的过程能力指数Cp是否符合要求。分析用控制图的调整过程实际上就是质量改进的过程，因此控制图被作为质量管理的工具之一。,判定稳态准则,在点子随机排列的情况下,符合下列各点之一就认为过程处于稳态：连续25个点子都在控制界限内； 连续35个点子至多1个点子落在控制界限外； 连续100个点子至多2个点子落在控制界限外。 即使在判断稳态的场合,对于界外点也必须采取 “查出异因，采取措施，保证消除，不再出现，纳入标准”20个字来处理。,判异准则,点子在控制界限外或恰在控制界限上； 控制界限内的点子排列不随机。,判异准则主要适用于Xb
11、ar图和单值X图，且分布为正态。,GB/T4091-2001规定的判异准则,控制图区分为六等份，两个A区、B区和C区都关于中心对称，每个区间宽度为1。,A B C C B A,GB/T4091-2001规定的判异准则,GB/T4091-2001规定的判异准则,局部问题对策与系统改进,质量变异,异常原因,偶然原因,控制图,局部对策 15%,过程能力 分析,系统改进 85%,第四节 过程能力及其指数,过程能力是指加工过程的质量能力，它是衡量过程加工内在一致性的，是稳态下的最小波动。 过程能力的决定因素：人、机、料、法、环，与公差无关。,什么是过程能力？,双侧公差的过程能力指数,统计稳态双侧公差情况
12、下的Cp计算：其中，T为技术公差的幅度，Tu、TL分别为上下公差界限， 为质量特性值的总体标准差。,注意：的估计方法,计算重要！,单侧公差的过程能力指数,有偏移情况的过程能力指数 设分布中心与公差中心M的偏移为=|M-|,定义与M的 偏移度K= /(T/2)=2/T(0K1),则过程能力指数修正为：当M=时，CPK=CP,Cp值评价参考,重要例题双侧公差，Xbar与M重合时,某零件质量要求为200.15mm，抽样100件，测得 Xbar=20.00mm，s=0.05mm,则Cp为相应的p值的计算,重要例题双侧公差，Xbar与M不重合时,某零件质量要求为200.15mm，抽样100件，测得Xba
13、r=20.05mm，s=0.05mm，则M=20.00mm, =|M-|=0.05mm,则同时，不合格品率p为：,重要例题单侧公差，给定上限,某零件清洁度的要求不大于96mg，抽样结果得xbar=48mg,s=12mg。则不合格品率为,重要例题单侧公差，给定下限,某金属抗拉强度的要求不得少于32kg/cm2，抽样后测得：xbar=38kg/cm2,s=18kg/cm2,则相应的不合格品率p为,提高过程能力指数,在有偏移的情况下，由公式可知，影响过程能力的因素有产品质量规范T,过程加工的分布中心和公差中心的偏移量，标准差s。,提高策略,调整过程加工的分布中心，减少中心偏移量,修订公差范围，保证产
14、品经济性,提高过程能力，减少分散程度,过程改进策略框图,过程输出,用控制图评估 Xbar-R控制图,过程不处于 统计控制状态,过程处于 统计控制状态,除去可查明原因,评价过程能力,过程能力不足,过程能力充足,管理决策,检查过程 中心对准情况,过程改进的尝试,过程改进策略,过程性能指数,即长期过程能力指数，称为P系列过程性能指数，在日本称为实绩指数。 QS9000提出Pp、Ppk的概念 计算公式见P163。,对一个过程而言，长期的标准差大于短期标准差！,QS9000标准,QS9000质量体系要求是美国三大汽车公司-克赖斯勒、福特、通用公司于1994年9月27日共同宣布采用统一的强制外协质量标准。
15、它得到了国际标准化组织（ISO）的全力支持。 VDA6.1是由德国汽车行业提出的认证标准；EAQF是法国汽车行业提出的认证标准，他们的内容均类似于QS9000标准。 它是在ISO9000基础上发展起来的一个质量保证标准，既包括了ISO9001的所有要求，又涵盖了三大公司对分供方的其它要求，取得了QS9000认证，自然就取得了ISO9000认证。 随着三大汽车公司及其零部件系统生产企业逐步进入中国，人们开始对QS9000越来越感兴趣，拥有QS9000质量体系已成为国内的汽车零部件企业及其分供方为三大汽车公司供货时的必要条件。QS9000正逐步成为全世界汽车行业的统一质量体系要求。,第五节 常规控
16、制图,应用控制图需要考虑的问题,控制图用于何处？ 如何选择控制对象？ 怎样选择控制图？ 如何分析控制图？ 怎样处理点出界或判异？ 如何重新制定控制用控制图? 正确区分两种控制图的两种情形？ 怎样保管控制图？,（1）X-R控制图,中心及控制界限,例题,某手表厂为了提高手表的质量，应用排列图分析造成手表不合格的各种原因，发现停摆战第一位。为了解决停摆问题，再次应用排列图分析造成停摆的原因，发现主要是由于螺栓松动引发的螺栓脱落造成的。为此，厂方决定应用控制图对装配作业中的螺栓扭矩进行控制。,例题,（2）X-s控制图,（3）X-Rs控制图,移动极差R=|Xi-Xi+1|;,例子,本例给出了连续10批脱脂奶粉的样本“水分含量试验”的实验分析结果。将一个样本的奶粉作为作为一批的代表，在实验室对其进行测试。希望将该过程的产品水分含量控制在4%以下，由于发现丹皮内的抽样误差可以忽略，因此每批抽取一个样本，以此作控制图。 数据见P177。,
