工业工程概论7章现代质量工程7-2014

COEJ 工业工程概论 中科院研究生院工程教育学院 GUCAS-COEJ ZY Jia 21/13/2015IE Introduction 第 7章 现代质量工程 教学目的与要求教学目的与要求 p1.理解质量的理解质量的 内涵及质量工程的概念内涵及质量工程的概念 p2.掌握质量设计的掌握质量设计的 原理和方法原理和方法 p3.掌握质量控制常用的掌握质量控制常用的 方法和工具方法和工具 GUCAS-COEJ ZY Jia 31/13/2015IE Introduction 一组 固有特性 满足要求 的能力 什么是质量？ ISO9000 ： 2000版 质量是企业的生命线 第 7章 现代质量工程 -质量工程 p质量的内涵 v 质量的载体 产品 GUCAS-COEJ ZY Jia 41/13/2015IE Introduction 1、功能性：产品所提供的功能 2、适用性：产品适合使用的特性 3、安全性：产品对使用者无危险和伤害 4、可信性：包括可靠性和可维修性 5、美观性：产品的审美特性与顾客期望的符合程度 6、经济性：产品在使用过程中所需投入费用的大小 v 质量的特性 p质量的内涵 第 7章 现代质量工程 -质量工程 v 如何提高产品质量 朱兰质量三部曲 GUCAS-COEJ ZY Jia 51/13/2015IE Introduction v戴明的 PDCA循环与质量管理 14要点 戴明环： 四 个 阶段 八 个步骤 uP (计划 PLAN) :从问题的定 义到行动计划 uD (实施 DO) :实施行动计划 uC (检查 CHECK) :评估结果 uA (处理 ACTION) :标准化和 进一步推广 GUCAS-COEJ ZY Jia 61/13/2015IE Introduction n 美国： 质量工程是有关产品或服务的质量保证和质量控制的原理及 实践的一个工程分支学科 。（广义） n 英国：质量工程是在达到所需要的质量过程中适当的技术和技能的 应用。（狭义） n 中国：质量 工程是现代质量管理理论及其实践与现代科学和工程技 术成果结合，以控制、保证和改进产品质量为目标而开发、应用的 技术和技能。（综合） p质量工程 是关于如何利用 科学的方法控制、保证和改进产品与服务的 质量 的科学，是一门以提高产品质量为目标的综合性管理技术方法学科。 定义定义 内容内容 特点特点 第 7章 现代质量工程 -质量工程 n 质量工程包括：管理质量工程、 设计质量工程、制造过程质量工程 及检验质量工程 n 满足客户需求 n 强调技术与管理并重 n 产品质量是设计出来的 n 以质量为核心的系统管理工程 n 广泛适应性与灵活性 GUCAS-COEJ ZY Jia 71/13/2015IE Introduction 第 7章 现代质量工程 -质量工程 质量工程 管理质量工程 设计质量工程 制造过程 质量工程 检验 质量工程 全面质量管理 质量认证 质量 成长 质量体系 质量法规等 三次设计 质量功能展开（ QFD） 可靠性设计等 SPC控制 质量 改进 过程 能力分析等 成品检验 零件 检验等 质量工程的体系内容 GUCAS-COEJ ZY Jia 81/13/2015IE Introduction 质量发展史的关键点 n 1925 休哈特提出统计过程控制（ SPC） 理论 n 30 道奇和罗明提出统计抽样检验方法。 n 50 戴明提出质量改进的观点 n 60 朱兰、费根堡姆提出全面质量管理的概念 n 70 石川馨、田口玄一等提出新七种工具 n 2000 由统计质量管理到质量管理工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 91/13/2015IE Introduction p三次设计 三次设计是田口玄一博士在 20世纪 70年代创立的一种系统化设计方法，其 核心思想是在产品设计阶段就进行质量控制，试图用 最低的成本 生产出 满 足顾客要求 的，对 社会造成损失最小 的产品。它引入了质量损失函数的概 念，将质量与经济效益联系起来。分三个阶段：系统设计、参数设计、容 差设计。 第 7章 现代质量工程 -设计质量工程 田口博士 说：在 整个工业革命的过程中 ，过去 是着重在机器的管理，但现在计 算机已可帮人类做许多事情，因此信息 管理显得相当重要。对于他所发展的方 法，除可以实验的方式进行之外，也可 利用计算机仿真进行分析。 与许多日本的品管专家 一样。解决 实际 的问题是很重要 的，现场 是复杂的，而 且存在着永远解不完的问题。 GUCAS-COEJ ZY Jia 101/13/2015IE Introduction 系统设计 确定产品 的主要性 能参数 质 量功能 配置 参数设计 选择参数 的最佳组 合 试验设计 （ DOE） 容差设计 确定各参 数的最合 理容差 质量损失 函数 基础 核心 经济化 第 7章 现代质量工程 -设计质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 111/13/2015IE Introduction 屋顶 顾 客 需 求 技术评估 竞 争 分 析 关系矩阵 技术特性 关系矩阵 顾 客 需 求 竞 争 分 析 技术评估 技术特性 屋顶 质量功能 展开（ QFD）及质量屋 质量功能展开 (QFD ， Quality Function Deployment)是 一种立足于在产 品开发过程中最 大限度地满足顾 客需求的系统 化、用户驱动式 质量保证方法。 第 7章 现代质量工程 -设计质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 121/13/2015IE Introduction 背景 情况 n 最早起源于 50年代。针对喷气式飞机的液压系统的改进提出一种叫做 FMEA的设计方法。 n 在产品设计阶段、制造阶段、可靠性维修活动中（ RCM），进行故障模 式分析已成为一个规定的基本步骤。 n 逐步编制了相关标准。 FMEA的相关 标准 n 我国于 80年代起开始引进 FMEA的方法理论，并逐步编制了相关标准。 n 如国标 GB7826-87 系统可靠性分析技术失效模式和效应分析（ FMEA） 程序（ 87年）、 n 中国 军标 GJB1391-92 故障模式、影响及危害性分析程序（ 92年） 等 产品故障模式、影响及危害性分析（ FMECA） 第 7章 现代质量工程 -设计质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 131/13/2015IE Introduction FMECA的分析程序 FMECA的基本 任务 n 分析产品可能出现的故障状态或现象，即找出每一种潜在的故障模式；、 n 找出产生这些故障模式的原因，即找出每一种潜在的故障模式机理； n 分析产品故障模式对每一约定层次上的项目功能、使用或状态所造成的故障 影响；并对每一种故障模式按最坏的潜在后果确定其严酷度类别； n 为每一故障模式确定检测或故障再现的方法； n 分析或计算每一种故障模式的发生概率或危害度； n 提出在设计、制造、使用等方面去避免或减少这些故障模式的补偿措施； n 评定改进措施的有效性。 GUCAS-COEJ ZY Jia 141/13/2015IE Introduction q质量管理中的数据 qSPC概述 q控制图 q工序能力分析 q质量改进工具 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 151/13/2015IE Introduction l 计量值数据： 可以用仪器测量的连续性数据。 如长度、强度、温度、硬度、重量、压力、成分等。 l 计数值数据： 不能连续取值，只能用自然数表示的数据。 如合格品件数，废品数，疵点数等。 计件值数据 是按产品个数计数的数据，如合格品件数、 废品件数。 计点值数据 是按点计数的数据，如缺陷、气孔数等。 p质量管理中的数据 质量数据分类 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 161/13/2015IE Introduction 实践表明，在生产过程中，同一名工人，在其他情况均不变（如设备、原材料、加 工方法等）的情况下，加工出同一批产品，其质量数据也并非完全相同，这种现象 称为质量数据的 分散性 ，也称为质量波动。 但是，当收集的质量数据足够多时，又会发现质量数据在一定范围内绕在一个中心 值周围，越靠近中心值，数据越多；越偏离中心值，数据越少，这种现象称为质量 数据的 集中性 。 一批数据的分布情况，可以用中心倾向及数据的分散程度来表示，表示中心倾向的 有平均值、中位值等，表示数据分散程度的有方差、标准偏差、极差等。 p质量管理中的数据 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 171/13/2015IE Introduction l 样本均值 质量数据的统计特征 p质量管理中的数据 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 l 中位数 :中位值是按照数据大小顺序排列位于中间的数值，中位值记为 l 极差 :指数据中最大值与最小值的差 : l 样本方差和样本标准差 GUCAS-COEJ ZY Jia 181/13/2015IE Introduction 控制图是 1924年美国休哈特首创的，也称 休哈特控制图 。它是一种有 控制界 限 的图，用来分析和判断生产过程是否处于稳定状态。能起到预防为主，稳 定生产，保证质量的作用。 p控制图 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 3 3 控制上限 UCL 控制下限 LCL 中心线 CL 样品编号（或取样时间） 质量特性 x 纵轴是质量特性值；横轴是样本号；中心线记为 CL，它是统计量的平均值； 上控制界限记为 UCL；下控制界限记为 LCL；图中有按时间顺序抽取的各样本 统计量的数值，上下控制界限距中心线 3倍标准偏差。 GUCAS-COEJ ZY Jia 191/13/2015IE Introduction 控制图的基本原理 3准则 正态性假定 小概率原理 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 p控制图 GUCAS-COEJ ZY Jia 201/13/2015IE Introduction 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图 名称 用途 计量值数据 X R 均值 极差控制图 各种计量值 X R 中位数 极差控制图 各种计量值 x RS 单值 移动极差控制图 各种计量值 x 单值控制图 计量值 X S 均值 标准偏差控制图 重要产品中使用计数值数据 Pn 不合格品数控制图 . 计件数据 p 不合格品率控制图 计件数据 C 缺陷数控制图 计点数据 U 缺陷率控制图 单位面积、长度的缺陷数 控制图的绘制 v 按质量数据的性质分类 GUCAS-COEJ ZY Jia 211/13/2015IE Introduction 例：某厂生产一种零件，其长度要求为 49.500.10 ( mm ), 为对该过程实施 连续监控，试设计均值极差控制图。 设计步骤： 1、收集数据并加以分组； 2、计算每组的样本均值和样本极差； 3、计算总平均和极差平均； 4、计算控制线； 5、制作控制图； 6、描点； 7、分析生产过程是否处于统计控制状态； 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 在 5MIE充分固定并标准化的情况下，从生产过程中收集数据。 本例每隔 2h，从生产过程中抽取 5个零件，测量其长度值，组成一个大 小为 5的样本，一共收集 25个样本。 一般来说，制作 x-R图，每组样本大小 n10,组数 k25。 v 收集数据并加以分组 GUCAS-COEJ ZY Jia 221/13/2015IE Introduction 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 i =1,2, ,k v 计算每组的样本均值和样本极差 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 231/13/2015IE Introduction 样本 1 49.485 0.06 2 49.516 0.07 3 49.500 0.06 4 49.496 0.07 5 49.530 0.11 6 49.506 0.12 7 49.504 0.10 8 49.502 0.06 9 49.506 0.12 10 49.526 0.09 11 49.500 0.11 12 49.512 0.06 13 49.494 0.07 14 49.526 0.10 样本 15 49.490 0.09 16 49.504 0.05 17 49.510 0.07 18 49.506 0.06 19 49.510 0.05 20 49.502 0.08 21 49.516 0.10 22 49.502 0.06 23 49.502 0.09 24 49.500 0.05 25 49.524 0.11 1237.669 2.00 平均 49.5068 0.080 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 241/13/2015IE Introduction v 计算总平均和极差平均 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 251/13/2015IE Introduction 系数 A(n)数值表 上式中 A2,D4,D3均从控制图系数表中查得：当 n=5时， A2=0.577， D30， D4=2.115。 v 计算控制线 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 261/13/2015IE Introduction 在方格纸上分别作 图和 R图，两张图必须画在同一页纸上，这样以便对照 分析。 图在上 ， R图 在下，纵轴在同一直线上，横轴相互平行，并且刻度 对齐。本例由于 R图的下限为负值，但极差 R不可能为负值，所以 R的下控 制界限线可以省略。 v 制作控制图 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 271/13/2015IE Introduction UCL= 49.553 CL= 49.5068 LCL= 49.4606 x 图 UCL= 0.1692 CL= 0.08 R 图 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 GUCAS-COEJ ZY Jia 281/13/2015IE Introduction 利用 分析用控制图的判断规则，分析生产过程是否处于统计控制状态。本 例经分析，生产过程处于统计控制状态。 v 分析生产过程是否处于统计控制状态 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的绘制 l 判稳 准则 接受 过程处于稳定的假设，即小概率事件未发生。 =0.273% l 判异准则 ； 点 出界以及点在界内不是随机排列，是拒绝过程处于稳态的假设，是小概率 事件。 控制图的判断 v 工序失控状态的判断 准则 s GUCAS-COEJ ZY Jia 291/13/2015IE Introduction 68.26%C C B B A A 95.45% 99.73% CL LCL UCL +1 -1 -2 +2 -3 +3 判 异准则：根据样本点在下图区域中的排列来判异。 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的判断 GUCAS-COEJ ZY Jia 301/13/2015IE Introduction 准则 1: 一个点在 A区之外 UCL LCL CL A B C C B A UCL LCL CL A B C C B A 准则 2: 连续 9个点在中心线同一侧 UCL LCL CL A B C C B A 准则 3: 连续 6个点递增或递减 UCL LCL CL A B C C B A 准则 4：连续 14个点上下交替 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的判断：判异 GUCAS-COEJ ZY Jia 311/13/2015IE Introduction UCL LCL CL A B C C B A 准则 5:连续 3点中有 2点在同侧 B区外 UCL LCL CL A B C C B A 准则 6:连续 5点中有 4点在同侧 C区以外 UCL LCL CL A B C C B A 准则 7：连续 15个点在 C区内 UCL LCL CL A B C C B A 准则 8：连续 8个点都不在 C区内 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 控制图的判断：判异 GUCAS-COEJ ZY Jia 321/13/2015IE Introduction 控制图的两种错误 一 .第一种错误 :虚发警报 (false alarm) 二 .第二种错误 :漏发警报 (alarm missing) UCL LCL 第 7章 现代质量工程 -制造过程质量工程 GUCAS-COEJ ZY Jia 331/13/2015IE Introduction 过程 能力，以前 又称工序能力，它是指加工过程质量满足技术标准的能 力 。在 ISO 8402作业规定之后，一律称为过程能力。 工序是指一个（或一组）工人在一个工作场地上（如一台机床或一个装配 工位等）对一个（或若干个）工作对象连续完成的各项操作的总和。 p过程能力 从引起质量波动的原因的性质来看，可分为： 偶然性波动 正常波动 系统性波动 异常波动 第 7章 现代质量工程 -过程能力分析 GUCAS-COEJ ZY Jia 341/13/2015IE Introduction 过程能力可表述为生产过程在一定时间内，处于控制状态下，制造产品的质量特 性值的 波动幅度 ，又叫加工精度。 6来衡量过程能力 v 过程能力的表述 第 7章 现代质量工程 -过程能力分析 GUCAS-COEJ ZY Jia 351/13/2015IE Introduction A 工 序 B 工 序 A、 B两个工序保证质量的 能力相同吗？ 第 7章 现代质量工程 -过程能力分析 可以将 6来衡量过程能力， 值越小能力越强？ GUCAS-COEJ ZY Jia 361/13/2015IE Introduction 过程能力指数（ PCI）是反映 过程能力满足产品质量标准（规范、公差等）能 力 的参数。一般记做 CP。 过程能力指数是 质量标准（公差） 和 过程能力 的比值。 过程能力指数越大，说明工序能力越能满足 技术要求 ,甚至有一定的能力贮备。但是不 能认为工序能力指数越大 ,加工精度就越高 或者说技术