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1、过程方法和过程控制过程方法和过程控制张守真张守真20096自我介绍l姓名：张守真l1、山东大学研究生导师、山东大学质量研究中心研究员 l2、中国认可协会（CCAA）注册审核员面试考官l3、全国质量经理推进委员会专家委员会委员l4、全国6SIGMA推进委员会专家委员会委员（6SIGMA黑带）l5、中国质量协会学术和培训委员会委员l6、国家注册质量工程师培训教师l7、国家注册工业产品生产许可证审查员培训教师l8、国家注册工业产品生产许可证高级审查员l9、质量管理体系国家注册高级（验证）审核员l10、国家注册环境管理体系、职业安全卫生体系审核员l11、上海朱兰学院、天津质量研究中心研究员l12、中国
2、质量检验协会专家委员会委员lZ 13065046697计量控制图计量控制图（第七章）（第七章）张守真张守真2009学习目标学习目标n1、区别计数数据和计量数据；n2、讨论计量控制图和PDSA循环；n3、讨论子组容量和子组挑选频率的规定；n4、讨论和阐述对和R控制图的理解与建立；n5、讨论和阐述对和s控制图的理解与建立n6、讨论和阐述对单值和移动极差控制图的理解与建立；n7、讨论计量控制图修订后控制界限的条件；n8、讨论数据的合理分组。引引 言言n关于计量数据的定义是：设有一个对象的特性, 其结果表述用在一个范围内的无穷的连续的读值表示, 那么这个特性就是计量值，计量数据包括重量、长度、宽度、高
3、度、时间、温度和电阻值等数字量度。n计数值数据只是把过程的产出划分为合格或者不合格，或把缺陷进行计数，计量数据比计数值数据包含更多的信息。引引 言言n因为计量控制图处理量度本身，所以它们并不掩盖有价值的信息，因而比计数值控制图功能更加强大。n计量控制图使用数据中包含的所有信息，仅这一点就使得在有选择的情况下会更倾向于使用计量控制图。引引 言言n计量控制图有3种基本类型：n它们都应用在无止境过程改进的进程中。引引 言言n随着质量改进意识的加强，组织会使用属性（计数）控制图来控制和稳定诸如缺陷率和缺陷数这样的数据。n然而，像在第6章介绍的那样，随着采取相应的措施使得比率变得越来越小，一个在控制状态
4、的过程(即产生很低的缺陷单位的过程)往往需要很大的子组容量来检测这些缺陷。n需要大量的子组的唯一解决办法便是使用计量数值度量和计量控制图来继续攀登质量改进意识的高峰。 第一节第一节计量控制图和计量控制图和PDSA循环循环 计量控制图和计量控制图和PDSA循环循环n与计数值控制图一样，PDSA循环不仅仅为把计量数据转化成计量控制图这个过程提供重要的指导，而且还为持续改进过程提供一种参照标准。 7.1.1 计划计划n正如在第6章介绍的那样，控制图是一种用来测量、分析和改进顾客需求和过程绩效差距的工具。n为了确保控制图使用的有效性，在使用控制图之前，必须确定使用控制图的目的，并根据使用目的拟制控制图
5、使用计划，在计划中必须很清楚地确立控制图要控制什么、为什么要使用控制图来控制、控制图用来控制哪些过程、何时使用、谁来做控制图、以及控制图如何进行取样、作图、分析和采取纠正措施。n因此，组织的工作人员必须确定需要测量哪个变量。7.1.1 计划计划n这些决策的制定需要综合与过程有直接或者间接关系的所有人员的意见。n决策和计划制定过程可能需要使用多种收集信息和分析信息的工具，例如头脑风暴法、因果图、检查表、排列图等分析工具将会用在能够用来减少顾客和过程绩效之间差距的过程变量的分析上。7.1.1 计划计划n一般来说，已经发现的过程问题源的特征以及不能够对改正错误起到积极作用的特征是控制图控制变量的很好
6、选择。n寻找变量从上游开始或者从接近过程起始点的地方开始将会使寻找控制因素的工作更加有条理性，并能够最大限度地改变在过程的下游引起显著变异的因素。7.1.1 计划计划n子组选择对合理使用控制图是至关重要的。n子组的选择应该能够使子组之间的变异最小化。n在捕捉子组间内在过程变异的时候也允许隔离出显著变异。n通过隔离出产品批量、班次、机器和员工，子组被挑选的概率会帮助子组之间的变异数量达到最小化。7.1.1 计划计划n这样显著变异将有助于捕捉、隔离、观察和分析。n考虑合理子组的决策的制定经常需要集合过程直接参与人员的知识和有经验的统计员。n合理子组的选择需要一个尝试解法的过程，开始可能会产生一些错
7、误，当然这需要很大的耐心。7.1.1 计划计划n具体采用哪个度量的选择方法要仔细研究，需要建立在已经讨论过的操作性定义上，来进行与数据采集有关人员的沟通。n在这一点上，每一种数据采集的形式都要采纳和进行设计，并制定出建立控制图过程的责任分配。 7.1.2 执行执行n建立计量控制图的执行阶段包括数据的收集和控制图统计表的计算。一般在建立控制图之前最好要收集至少20个子组。在很少情况下会少于20个子组，但是绝对不可以少于10个子组。n计量控制图包括两个部分：一是记录过程变异性，二是记录过程定位性。7.1.2 执行执行7.1.2 执行执行n因为部分测量定位性的控制图的控制限是基于平均变异(在 控制图
8、中的R值)的，n所以控制图的变异性测量部分必须首先建立和估计。n只有当变异性部分达到统计稳定状态时，控制图的定位性部分才可以被建立。7.1.2 执行执行n对于每一个计量值控制图过程标准差的估计都是基于子组变异性的平均值。n如果过程是不稳定的，它的变异性将不能够预测，将会导致不可靠的标准差估计值。n如果这些估计值用在建立控制限上，这些控制限也会不可靠，进而将不能够揭露真实的变异源。7.1.2 执行执行n在原始数据收集之后，应该为控制图的每一部分计算中心线、控制限和区域界限(如果可行的话)。n这些会和收集到的数据一起被填入控制图中。n首先，检查控制图的变异性部分以获得显著变异的指示点。7.1.2
9、执行执行n任何显著变异的原因都要仔细研究，在分析控制图的定位性部分之前系统必须稳定下来。n这意味着在完成执行阶段之前就已经提前跳入研究阶段。n如果在控制图的变异性部分没有发现系统缺乏控制的指示点，那么控制图的定位性部分可以在PDSA的研究阶段进行分析。n这样便完成了执行阶段。7.1.3 研究研究n在PDSA循环的研究阶段要找出系统缺乏控制的指示点，例如在第5章讲到的模式类型。n这些显著变异源的指示点在控制图的定位性部分和变异性部分都有可能找到。7.1.3 研究研究n要学会区分一般变异源和特殊变异源，因为对两种不同的变异源将会采取两种不同的改进措施。n不管属于第5章讲到的变异模式的哪一种类型，一
10、旦我们发现并确认了引起变异的特殊原因，我们就要进行到下一个行动阶段，把从控制图中分析出来的过程改进措施正规化和政策化。7.1.3 研究研究n我们必须定期地回顾检查控制图的各个部分并在适当的时候对控制界限和区域界限进行修订。n如果过程本身由于某些原因发生了改变，那么控制限也应该重新计算，对过程的分析要再重复一遍。 7.1.4 行动行动n在研究阶段发现的变异如果仅仅是来源于一般的原因，那么我们为减少变异而努力的方向就应该集中到是否过程自身发生了改变上来。n当显示特殊显著变异源的指示点存在时，如果变异是有害的，那么变异源就应被消除；如果变异是有益的，那么对变异源就要采取措施使之兼容到过程之中。7.1
11、.4 行动行动n行动阶段的重点是在正规化政策上，这个政策是直接从前面对过程变异源的研究上得来的。n这个政策的制定会减少顾客需求和过程绩效之间的差距。n最后，回到计划阶段重新考虑控制图的目的，这会帮助我们把注意力放在过程改进上，放在那些对减少顾客和过程绩效之间差距最有益的地方。第二节第二节子组容量和频率子组容量和频率 子组容量子组容量n挑选合适的控制图部分地决定于子组容量。反过来考虑，很多因素影响着对理想子组容量的确定。n大的子组当然会比小的子组成本要大，然而大的子组只要合理选择并能够使得子组间变异最小化，那么大的子组会产生更加紧密的控制限。子组容量子组容量n当过程缺乏控制确实存在时，子组应该足
12、够大以至于能够检测出那些指示缺乏控制的指示点和模式。n控制图的合适的子组大小需要统计专家和过程专家来确定。当仅仅有一个作为子组的变量度量单位可用或者合适时使用单值和移动极差控制图，例如每月的劳动支出，每周花费在检修上的小时数。子组容量子组容量子组容量子组容量n子组频率取决于不同的应用。如果需要快速处理，频率应该比较大些，而在监控下的稳定过程要比在研究中的过程和第一次处于统计状态的过程需要更少的子组频率。n在确定子组频率的选择上没有硬性的标准，而是根据对过程研究的知识和统计学知识。 第三节第三节 7.3.1 一个例子一个例子n某大型制药公司生产规格50.0克的药瓶。公司的管理层着手统计过程控制项
13、目，并且决定使用计量控制图来对规格匹配过程进行检测以找出显著变异源。n在105分钟内每5分钟挑选6个药瓶作为样本(数据见附件：正文7-1)，每6个度量组成一个子组（见表7-1）。第四节第四节 7.4.2 一个例子一个例子n在一项生产中，塑胶胶片是和纸张一起从转轴中输送出来，因为两者结合在一起，所以它们形成了一个传送带像一个网一样从一系列转轴的上面传送出来。n这项操作是一个持续过程，塑胶镀层的厚度是一项很重要的产品特征。镀层厚度是由一个高度自动化的机器来控制的。这种机器每l/4的间歇用10个探头进行10次测量。表7-4是20个期间内进行的一系列测量(数据见附件：正文7-4)。第五节第五节 单值和
14、移动极差控制图单值和移动极差控制图适用场合适用场合n在制作控制图时遇到只有一个计量值可以定期地观察的情形并不是很常见的，可能测量需要相对较长的时间间隔，或者测量是具有破坏性的和昂贵的，或者可能它们代表的是一批产品在这批产品里只有一个测量值是合适的，例如：流程性材料、单相化学处理过程的总体产出。n无论什么情况，总会存在某些因素使得数据只能单个整体进行测量而不能方便地划分成子组。两个部分两个部分n单值和移动极差控制图有两个部分：n一部分记录过程变异性，另一部分记录单个测量的过程平均值。这两部分一前一后使用有点像在均值和极差控制图中一样。n在变异性的部分要首先确定稳定性，因为过程变异性的估计值是计算
15、过程平均值的控制图中控制限的基础。变异性的估计值变异性的估计值n对变量的单一测量可以看做子组容量是l的子组，因此，在子组之内没有变异性，过程变异性的估计必须使用其他方法。n变异性的估计值是基于一系列单一数值的点对点变异，这个变异是通过移动极差(每个数点与前一个数点的差的绝对值)进行测量的。7.5.1 一个例子一个例子n一个药品公司每两天生产2000升一批的液体化学产品A-744，这个产品是由6种原材料合成的，3种是液体，3种是固体粉末。产品在一个贮水箱中产生，随着原材料的加入此后几小时需要不断搅动。n当A-744产品完成后，产品的装运是装在单独一个箱柜中。这个药品公司关心的是产成品的浓度，浓度
16、是以每立方厘米内的克数来衡量的。因为在生产过程中一直不断地搅动，每批产品的浓度应该是相对一致的。n因此，管理层决定从每批货中抽出一个读数来测量浓度。在60天内，30批的A-744产品生产出来。表7-5便是这些批产品的浓度读数。7.5.2 单值和移动极差控制图单值和移动极差控制图的特殊特征的特殊特征n因为每一个子组只包含一个值，并且过程变异的估计是基于观察值到观察值的改变，所以单值和移动极差控制图拥有不同于其他控制图的特征。n例如，为了使单值和移动极差控制图变得可靠，最好能够拥有至少100个子组，而对其他控制图来说25个已经足够了。移动极差的相关性移动极差的相关性n移动极差趋向于具有相关性。n例
17、如，在中心线附近的一个数据点伴随一个在上区域A的数据点，伴随一个在下区域C的数据点就会形成一个大的连续的移动极差点。由此可见，大的移动极差值倾向于伴随着另一个大的移动极差值，小的移动极差值倾向于伴随着小的移动极差值。移动极差的相关性移动极差的相关性n因此，使用者在为处理失控的点而采取措施时要十分谨慎。例如，通过使用某些规则来指定A区域或超出A区域之外3个连续点中的第2个作为指示失控的点，这就会导致错误警报的发生。n因此，在考虑为数据中的样品采取措施时，最好采取保守的态度。在为移动极差控制图中超出控制限来指示失控的点采取措施时有可能是不必要的，这就需要专业经验，对过程进行具体的分析，以确定是否真
18、正存在特殊变异源。移动极差的相关性移动极差的相关性n再者，以前是在中心线上下区域内的第8个连续点可以指示失控状态，这里我们要用第10个或者第12个来代替第8个，在这种情况下知识和经验是最好的指导，这些都需要利用专业知识对过程进行具体分析，而不是简单地引用某些模式。膨胀的控制限膨胀的控制限n单值和移动极差控制图的控制限是从单值测量中计算得到的，而不是从统计数据(例如，均值、极差和标准差)中得到的。n如果过程长期的变异和短期的变异大体上是相同的话，单值将落在控制限之内。因为过程变异是使用移动极差来估计的，所以过程中的短期(在连续子组之间)变异提供了过程变异的估计值。膨胀的控制限膨胀的控制限n长期和
19、短期变异任何一个的改变都会导致不可靠的控制限。n移动极差控制图中至少2/3的数据点在中心线以下这种情况发生时，就能够说明此时的控制限是不可靠的。n当这种情况发生时，控制限应该按照移动极差的中位数而不是平均值来计算。 第六节第六节 计量控制图计量控制图修订后的控制界限修订后的控制界限修订控制限修订控制限n过度频繁地修订控制限是没有必要和不合适的。n但是当过程环境变化之后，修订控制界限又是必须的。n如果以下3种情况中的任何一种存在，控制限就要进行修订：当过程发生改变时；当使用试用控制限并将要被正规控制限取代时；当失控点从数据组中删除时。7.6.1 过程改变过程改变n过程发生改变的原因有很多。例如，
20、技术进步、新的买主出现、新机器、机器的重新布置、新的工艺、操作人员的更换等都可以引起过程改变，对尽量减少过程变异的追求也能够提前让过程改变发生，无论什么原因，过程的改变会改变变异性和定位性，因此需要重新计算控制限。 7.6.2 试用控制限试用控制限n当对一个过程开始建立控制图时，往往先对开始的一些子组计算试用控制限，这时候建立的控制图称为分析用控制图阶段，在分析用控制图阶段收集数据、分析过程、寻找特殊变异源，并不断进行改进，直到过程判稳且过程能力满足要求。7.6.2 试用控制限试用控制限n这时就需要使控制界限相对稳定下来，按照一个满足要求的过程控制限对过程进行控制，这就转到控制用控制图的阶段，
21、在这两个阶段转换的时候控制限和各种界限都需要重新计算。7.6.3 失控点的删除失控点的删除n当把失控点从数据组中删除时，控制限必须重新计算。因为删除的这些数据曾经用来计算过过程均值、极差、标准差和其他统计量，删除这些数据将导致中心线、控制限和区域界限的改变，必须重新计算一个新的中心线、控制限和区域界限。n正如我们看到的那样，这种改变会偶然显示其他失控点，这将有助于进一步确认过程中那些需要特殊措施和改变的区域。第七节第七节 收集数据：合理分组收集数据：合理分组合理分组合理分组n如果要让控制图在过程改进中发挥作用，那么把用来建立控制图的数据进行合适的组织是很关键的。n我们必须保证我们是在问正确的问题。合理分组合理分组n数据必须以这样一种方式组织：能够对变异进行有效地检查并揭露特殊变异源。n在识别质量特性、收集和处理数据时，我们都不要忘记为什么要使用控制图，即使用控制图的目的是达到过程受控和实现过程改进。n每一个子组都应该来自于一个很小的区域以便在每个子组里存在相对一致的状况，这就叫做合理分组。n如果分组错误，会降低使用控制图的效果！谢谢大家！谢谢大家！张守真张守真13065046697Z
