《现代质量管理》PPT课件.pptx

,机电工程学院工业工程教研室,工业工程导论,第6章 现代质量工程,教学目的与要求,1.理解质量工程的内涵 2.掌握质量设计的原理和方法 3.掌握质量控制常用的方法和工具 4.了解现代质量管理的技术,1、质量的内涵,速腾断轴门事件 万科毒地板门事件 苏泊尔锰超标门事件 Iphone6s质量门事件,近年来的质量事件,1、质量的内涵,海尔洗衣机 格力空调 别克汽车,质量取胜案例,1、质量工程概述,关于如何创新和提高全面质量的科学,什么是质量工程？,质量是企业的生命线,质量工程的内容,1、质量工程概述,1、质量工程概述,1、满足客户需求 2、强调技术与管理并重 3、产品的质量是设计出来的 4、是以质量为核心的系统管理工程 5、具有广泛的适应性和灵活的扩展性,质量工程的特点,2、设计质量工程,对简单电子装置的850个现场故障的研究发现，有43%的故障源于设计缺陷。 对于中等复杂程度的机械和电子产品而言，产品开发中的错误导致了40%的产品适用性问题。 一项对卫生医疗产品的调查显示，34%被召回的产品是由于产品存在缺陷或软件设计不当。,2.1 三次设计,2.1.1 系统设计,定义：是依靠专业技术对产品的功能和结构进行设计。它是“三次设计”的基础，也叫功能设计。 目的：确定产品的主要性能参数、技术指标及外观形状等重要参数。 方法：计算机辅助设计（CAD）、面向制造的设计（DFM）、面向装配的设计（DFA）、面向使用的设计等以及质量功能配置技术（QFD）。,2.1. 2参数设计,定义：选择系统中所有参数的最佳组合，减少各种干扰的影响，使所设计的产品质量特性值波动小，稳定性好，并确定参数组合的中心值。 实践证明，许多产品的输出特性与参数的不同组合之间存在着非线性的关系。 如能合理选择参数组合，其输出特性的波动就有可能大大减小，从而提高产品质量的稳定性和可靠性。为此，在设计产品时，设计者应该首先找到参数不同组合与输出特性之间的变化关系，通常用正交试验设计的方法得到。,2.1.3 容差设计,定义：在参数设计确定了中心值以后，进一步运用统计方法确定各个参数的允许极限，并分析研究参数允许范围和产品成本的关系。通过容差设计来确定各参数的最合理容差，使总损失最小。,基本思想：对输出特性影响大的元器件或零部件参数给予较小的公差值，对输出特性影响较小的元器件或零部件参数给予较大的公差值。,2.1.3 容差设计,普通平键,基础,核心,经济化,案例背景,应用三次设计方法改进真空镀膜质量,M 公司专门为手机生产商提供经过真空镀膜处理的手机外壳零部件。近日，该公司接到客户关于其提供的型号为 L8 的手机外框的投诉，称该型号的手机外壳在仓库放置几个月就会出现黑点或黑点群，严重影响手机外观，要求 M 公司停止 L8 的供货，并立即改善此质量问题。,工业工程的内容体系,系统设计,经工程人员分析，这些黑斑是由氧化引起的，而保护膜的膜厚直接影响了氧化的程度，从而影响黑斑的形成。客户要求其目标值为 102 。 对于影响膜厚的因素，工程人员结合工程实践及深入分析，确定了布置于生产线上的喷漆设备的上、下、中三个喷漆的喷枪喷出量和它们各自的涂料压力等六个因素为影响膜厚的主要参数。,参数设计,将六个主要参数记为 L1、L2、L3和 P1、P2以及 P3 。确定了六个参数的三种水平如下表所示。采用L18（36）正交设计表进行试验。,根据试验结果以及方差分析结果，重新设定过程参数，即设定上、下、中三个喷漆的喷枪喷出量和它们各自的涂料压力依次分别为 36、30、34.3、0.08 Mpa、0.09 Mpa、0.09 Mpa，并进行了 30 次验证试验。左图是优化前该产品膜厚的情形，而右图则是验证试验结果的情形。,2.2 可靠性设计,2.2 可靠性设计,1、可靠度 通常称其为无故障概率，或称可靠度函数，简称可靠 度，记为 R(t)，故障分布函数为F(t) R(t)= 1- F(t) 2、失效率 失效率(Failure Rate)，又称故障率,产品可靠性特征的一个重要 指标，它能决定每一时刻的可靠度。失效率常用失效函数 来表示 3、寿命 通常用期望寿命（平均寿命）表示寿命的特征，期望寿命表示产 品从投入运行到发生失效的平均无故障工作时间。,可靠性三个指标,2.2 可靠性设计,可靠性设计技术,可靠性预测,可靠性分配,可靠性分析,2.3 质量功能展开,质量功能展开（QFD）就是将顾客的要求转换成质量特性，保证顾客的关键需求以及企业的核心技术系统地展开到产品的各功能部件、过程变量等质量特性，从而形成满足顾客要求的产品质量。质量机能展开通过定义“做什么”（即顾客要求）和“如何做”（即质量特性），识别关键的质量特性，将顾客定义的质量要素注入产品或服务。,质量功能展开原理与构成,2.3 质量功能展开,2.3 质量功能展开,（1）左墙顾客需求及其重要度； （2）天花板工程质量（设计要求或质量特性）； （3）房间关系矩阵 （4）地板工程措施的指标极其重要度； （5）屋顶相关矩阵； （6）右墙市场竞争能力评估矩阵； （7）地下室技术竞争能力评估矩阵。,质量功能展开的程序,2.3 质量功能展开,1.顾客需求分析,2.关键质量展开,进行技术特性描述,计算各项技术要求重要度,关键质量特性确定,3、制造过程质量工程,质量统计过程控制 工序能力分析 质量改进工具,3.1 质量统计过程控制,SPC概述,SPC技术基于统计理论，通过对生产过程中各工艺参数质量数据进行统计分析和描图，实现对工艺过程稳定性的监控和预测。 对异常波动的及时预警是SPC的最大特点。应用SPC对检测数据进行统计分析，能够区分生产过程中的正常波动和异常波动，及时预警，它能在异常因素刚露出苗头，尚未造成不合格产品之前及时发现，指导管理人员及时采取措施消除异常，从而极大地减少不合格产品的产生，保证生产顺畅进行，最终提高生产效率。,SPC技术流程,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。,3.1 质量统计过程控制,控制图,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。,3.1.2 控制图,3.1.2 控制图,按质量数据的性质分类,x-R图是x图（均值控制图）和R图（极差控制图）联合使用的一种控制图。,R图用于判断生产过程的波动是否处于或保持在所要求的受控状态。,图通常在样本大小n10时使用，是一种最常用的计量值控制图。,均值与极差控制图,3.1.2 控制图,按照3准则，控制界限就取（3， 3）。,和可通过样本容量为n的k组样本数据求得：,d2是由n确定的系数，可由控制图系数表查出。,均值与极差控制图的控制界限,3.1.2 控制图,A2是与样本容量n有关的常数，可查表得。,均值图的控制界限,3.1.2 控制图,D3，D4查表（P249表6-4）求得。,极差图的控制界限,3.1.2 控制图,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；,3.1.2 控制图,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。,收集数据并加以分组,3.1.2 控制图,i =1,2,k,计算每组的样本均值和样本极差,3.1.2 控制图,3.1.2 控制图,计算总平均和极差平均,3.1.2 控制图,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。,计算控制线,3.1.2 控制图,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。,制作控制图,3.1.2 控制图,x 图,R 图,3.1.2 控制图,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。,分析生产过程是否处于统计控制状态,3.1.2 控制图,控制图绘制练习,练习：第6章课后思考题P280第9题,1、控制图上的点子不在控制界限即不在控制范围内； 2、控制图上的点子排列有缺陷；,点子排列有缺陷,链状,偏离,倾向,接近,周期,工序失控状态的判断,3.1.2 控制图,68.26%,C,C,B,B,A,A,95.45%,99.73%,CL,LCL,UCL,+1,-1,-2,+2,-3,+3,3.1.2 控制图,准则1: 一个点在A区之外,准则2: 连续 9个点在中心线同一侧,准则3: 连续6个点递增或递减,准则4：连续14个点上下交替,3.1.2 控制图,准则5:连续3点中有2点在同侧B区外,准则6:连续5点中有4点在同侧C区以外,准则7：连续15个点在C区内,准则8：连续8个点都不在C区内,3.1.2 控制图,课 堂 思 考,计量控制图中点出限意味着样本中一定有不合格品吗？ 控制图通过八种失控模式的检验意味着工序过程一定处于受控状态吗？,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。,3.2 过程能力分析,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,偶然性波动是由于偶然因素引起的，且会使产品质量产生微小变化。这种波动具有随机性。偶然性的波动称为正常波动。 由于正常波动存在的客观性，在质量控制中是允许存在的。 仅有正常波动的生产过程称为受控状态。,偶然性波动正常波动,3.2 过程能力分析,系统性波动是由于生产过程中发生某种异常现象而引起的。这种波动不具有随机性，且对产品质量引起的变化较大，是必须予以消除的。系统性的波动称为异常波动。 有异常波动的生产过程称为失控状态。 工序质量控制的任务是及时发现异常波动，查明原因，采取有效的技术组织消除系统性波动，使生产过程重新回到受控状态。,系统性波动异常波动,3.2 过程能力分析,3.2 过程能力分析,工序质量波动的影响因素,从大量的生产实践和科学试验中发现，在工序处于控制状态下，偶然因素所引起的计量值波动的分布具有一定的规律。这种分布规律可以用一条理论曲线正态分布来表示。,3.2 过程能力分析,过程能力是指过程加工质量满足技术标准的能力。是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。,3.2 过程能力分析,过程能力,3.2 过程能力分析,A、B两个工序保证质量的能力相同吗？,过程能力指数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，说明过程能力越能满足技术要求,甚至有一定的能力贮备。但是不能认为过程能力指数越大,加工精度就越高或者说技术要求越低。,3.2 过程能力分析,过程能力指数,过程无偏 过程有偏,3.2 过程能力分析,过程能力指数的计算,M ：公差分布中心 ：样本分布中心 T ：公差范围 TU ：上偏差 TL ：下偏差,3.2 过程能力分析,过程无偏,3.2 过程能力分析,实例,3.2 过程能力分析,过程有偏,解：,3.2 过程能力分析,实例,3.2 过程能力分析,过程能力指数判断标准,3.3 质量改进工具,一、因果图 二、排列图 三、直方图 四、散布图 五、数据分层 六、检查表,3.3.1 因果图,质量问题的“结果”，常用某个特性或指标来表示。为分析特性与因素之间的关系而采用的树状图称为因果图或鱼刺图，它是日本质量管理专家石川馨1943年提出的。 因果图用来揭示质量特性的波动与其潜在原因的关系，把影响产品质量的诸因素之间的因果关系清楚地表示出来，使人们一目了然，便于采取措施解决问题。,3.3.1 因果图,质量管理中的因果图画法,从产品质量问题的结果出发，分析原因，顺藤摸瓜，步步深入，直到挖出具体根源为止。 影响质量特性的原因可归纳为六大因素，即5M1E。 寻找大原因寻找大原因中的中原因小原因更小原因。大原因不一定是主要原因，可用排列图确定主要原因。一张完整的因果图展开的层次至少应有二层，一些情况下还可以有三层以上。,3.3.1 因果图,3.3.1 因果图,实例：曲轴轴颈尺寸小原因分析,为什么曲轴轴颈尺寸小,教育,没进行,没记住,未及时修正砂轮,工艺纪律松弛,量具校正无标准轴,测量器具配置,操作者未用读数量具,测头不干净,测量仪器精度,操作规格,无作业标准,加工件温度高,进给量大,有杂质,切削液,浓度低,3.3.2 排列图,排列图又称帕累托图，是分析和寻找影响质量主要因素的一种工具，原为意大利经济学家帕累托博士所提出。 原理：关键的少数和次要的多数,3.3.2 排列图,排列图的构成,纵坐标：左边表示频数，右边表示累计频率； 横坐标：表示影响质量的因素； 矩形图：高度表示频数大小，由大到小从左到右排列； 排列曲线：表示各项因素的累计频率；,3.3.2 排列图,前80%的因素归为A类； 80%-90%的因素归为B类； 90%以后的因素归为C类； A类即为关键的少数。,3.3.2 排列图,例题：某厂生产的酒杯，从120个不合格产品中得到如下数据，请画出排列图，并指出影响产品不合格的主要因素。,3.3.2 排列图,划痕与气泡两项原因导致的不合格率达到83.3%，因此应该选择此两项进行改善，重点是划痕。,1.直方图的概念：直方图(histogram)法是从总体中随机抽取样本，将从样本中获得的数据进行整理，从而找出数据变化的规律性。,2.直方图的作用：直观地看出产品质量特性值的分布状态（平均值和分散情况），便于掌握产品质量分布情况；显示质量波动状态，判断工序是否稳定 ；确定改进方向；用以调查工序能力和设备能力。在直方图上标出公差线或标准值，可以定量地调查工序能力和设备能力。,3.3.3 直方图,3.绘制直方图的步骤：,收集数据 确定极差R 确定分组的组数和组距 确定各组上、下限 作频数分布表 求组中值xi和变换组中值ui 求平均值和标准差 画直方图 直方图的空白区域，标明有关数据资料，如数据个数，平均值等,3.3.3 直方图,例题：已知某零件的外径尺寸的标准为 ，在加工过程中抽取100个零件，测得外径尺寸数据如下表所示，试用直方图分析。,3.3.3 直方图,散布图又称相关图，是描述两个因素之间关系的图形。它的用途一方面可以发现和确认两组数据之间的关系并确定两组相关数据之间预期的关系，另一方面可通过确定两组数据、两个因素之间的相关性，寻找问题的可能原因，从而对质量进行改进。,1.散布图的概念：,3.3.4 散布图,2.散布图的绘图步骤：,选定分析对象 收集数据，填入数据表 在坐标纸上建立直角坐标系 描点 当散布图上出现明显偏离其他数据点的异常点时，应查明原因，以便决定是否删除或校正 判读散布图的相关性,3.3.4 散布图,3.3.4 散布图,例题：下表列出了添加剂的重量和产出率的数据，请根据这些数据描绘出散布图并进行分析。,1.数据分层的原则：,按操作者或作业方法分层,按机器设备分层,按不同时间分层,按原材料分层,按作业环境状况分层,按不同的检验方法、手段、人员分层,3.3.5 数据分层,2.数据分层的步骤：,收集数据,根据不同的目的，选择分层标志,根据不同分层标志对数据进行分层,按层归类统计,画分层统计图表或分层进行统计分析,3.3.5 数据分层,1.检查表的定义：,检查表又叫调查表、核对表、统计分析表。它是用来系统地收集资料（数字与非数字）、确认事实并对资料进行粗略整理和分析的图表。,2.检查表绘制步骤：,3.3.6 检查表,（1）确定收集资料的具体目的（将要解决的问题）。 （2）确定为达到目的所需收集的资料。 （3）确定对资料的分析方法（如应用哪些统计技术）以及分析资料的负责人。 （4）编制用于记录资料的表格。表格应包括以下栏目：收集人、收集地点、收集时间、收集方式等等。 （5）通过收集和记录某些资料来试用表格。 （6）必要时，评审并修订表格。,4、检验质量工程,质量检验概述 抽样检验的方法,质量检验是指对产品的一种或多种质量特性进行的测量、检查、试验或度量并将结果与规定的质量要求进行比较，以确定每个质量特性的符合性的活动。,质量检验包括四个基本要素：,度量：采用一定的测量方法测定产品的质量特性,判别：根据比较结果，对检验项目或产品作出合格性判定,比较：将测定结果同质量标准进行比较,处理：对单件受检产品，决定合格放行还是不合格返工、返修或报废,4.1 质量检验概述,质量检验的内容,生产操作的质量检验,外购件及其保管的质量检验,工序的质量检验,成品及其包装的质量检验,4.1 质量检验概述,4.2 抽样检验的方法,抽样检验概念 抽样方案分类 抽样方案特性 抽样方案参数 计数标准型一次抽样方案 计数调整型抽样方案,4.2.1 抽样检验概念,抽样检验是相对于全数检验而言的。这种检验方法是按照规定的抽样方案和程序仅从其中随机抽取部分单位产品组成样本，根据对样本逐个测定的结果，最后对检验批作出接受或拒收判定的一种检验方法,4.2.2 抽样方案分类,计数抽样方案：将样本的每一产品经检验分为合格品或不合格品，根据不合格品的个数与事先规定的判别准则比较，判断交验批产品是否合格的抽样方案，称为计数抽样。,计量抽样方案：对样本的每一产品特征进行测量，将计算测量结果与事先规定的判别准则比较，判断交验批产品是否合格的抽样方案，称为计量抽样。,接受概率,接收概率亦称批合格概率，是指某批产品按照一定的抽样方案抽检后，根据抽检结果判定该批产品合格而接收的概率。,4.2.3 抽样方案特性,任何一批产品的不合格率p，无论人们知道与否，均存在一个客观的值。使用一定抽样方案验收时，接收该批产品的概率为L(p)，在抽样方案（n，c）中样本量n和接收数c确定的情况下，如不合格品数 ，批产品被判合格，予以接收，则接收概率为：,操作特性曲线,4.2.3 抽样方案特性,对给定的抽样方案表示接收概率与批的实际质量的函数关系曲线称为抽样方案的操作特性曲线（Operation Characteristic Curve），简称OC曲线。,4.2.4 抽样方案参数,接收质量限 批允许不合格品率 平均出厂不合格品率 平均抽检量,（一）计数标准型一次抽样方案概述,所谓标准型抽查方案，其特点是所选定的抽样检验方案能同时满足生产方和使用方的质量保护要求。即标准型抽样检验方案的OC曲线同时通过（，p0）及（，p1）这两点，只要n和c满足下式 ：,4.2.5 计数标准型一次抽样方案,（二）计数标准型一次抽样检验的抽检步骤,1.确定质量标准 2.确定p0、p1及、 3.确定批量N 4.检索抽检方案 5.抽取样本 6.检测样本质量特性值 7.作出批产品是否合格的判断 8.处理交验批,4.2.5 计数标准型一次抽样方案,解 ：本例=5%，=10%,例题：一批无线电元件需交验，供需双方p0=4%，p1=10%，=5%，=10% ，试确定抽样方案,p1/p0=2.5，查表6-15，得到最接近的值为2.497，对应 c=10，np0=6.169，得到n=154,4.2.5 计数标准型一次抽样方案,（一）计数调整型抽样方案概述,1、含义,与标准型方案不同的是，调整型方案具有动态调整抽样检查宽严程度的特点。当连续若干批产品提交检查时，调整型方案利用正常、加严、放宽检查三种严格程度不等的标准，根据交检批质量的变化，按照一定的转换规则，交替使用，从而对生产方和使用方提供质量保证。,4.2.6 计数调整型一次抽样方案,（2）GB/T2828.1抽样检查程序,1.规定的质量特性 2.确定不合格品类 3.规定AQL值 4.规定检验水平 5.确定抽样方案的类型 6.确定样本量字码 7.确定抽样方案 8.抽取样本 9.样本的检测 10.判定批是否合格 11.批的处理,4.2.6 计数调整型一次抽样方案,（二）抽样方案的转移规则,图6-16抽样检验宽严程度转移规则图,4.2.6 计数调整型一次抽样方案,用GB/T2828.1对凸轮/MP42进行抽样验收。已知批量N：500，检验水平为II， AQL=2.5，试确定一次调整型正常检验抽样方案。,解 N=500, 检查水平为II，查表6-16 得样本量代码为H,根据样本量代码为H，与AQL=2.5，查附表一，得到一次正常抽样方案,4.2.6 计数调整型一次抽样方案,5 管理质量工程,全面质量管理 质量管理体系及质量认证 6管理,5.1 全面质量管理,全面质量管理定义,一个组织以质量为中心，全员参与为基础，使顾客满意和本组织所有成员及社会受益而达到长期成功的管理途径。,核心思想：,企业的一切活动都围绕质量来进行,5.1 全面质量管理