（工商管理专业论文）洛轴铁路货车轴承生产质量过程控制研究.pdf

ab s t r a c t g lobal i z ew av ei sstrik in gev e 卿 in c ho f the wor l d . u n d er this c i rcums t a n c e ， c o m p et it ionand s urvi v alofe 即 h e ni e rp ri s e i s facing m o reand m ores e r v er c h ai 1e n g e. them ar k et c o m p et iti on o v er st ep s n at i onal bound 州esan dc ome s t o a com p et iti on o f who ie w o r 1止i t i s crit ic alfor e v e iy c om p anyto be s urv i v e dandtale n t s h o w i n gi ts e l f fr om 1 h cs erv er c o m petit ion， q 旧 】i tycom petit ion， inth e fi n alanal y s is ， i s the core o f the m a r k etc o m pet i ti on. b as e d on th e a p p 1 ic at ion of spci n l u oyan g b e arin g c o 印 .( g r o u p ) r ai l r o a d c arb e 耐ng c o . ， ltd . ， the th e s i s d i s c uss e s s eve r a 1 s pc te c hn1 q u es whichare 初d e lyus edin the w o rk s hop . the thes i s an al y s e s the i吐u e nc e of co n t r 0 l c l la r t toi ts p r oce s s c 0 n tr o 1 an d c a 币est hr o u ghth e re s e 解h o f q ua lity p r ocess c a p a c i ty . c om pili ng p 代 es s g ul de m田 l u a l s t a n d ar d i zeand re gul ate th e a 即】i c at ionofc 0 n tro l1i ngc h artan d p r oc e s s c a p a c ity t h eth esi sdr a w sth econ c l usi on that i t i s p r 即t i c al ande ffect i ve to a p p lyp r 沉哪 c o n t r 0 1 wi ththc c 0 r e ofc o n trol c 11 a r t an d p 代 css c a p a c l tyas b asi c m et h od and t ool s ofq ual i tym a n a g 。 叮 即t ， and it i s the p r e con d i t i on and 众 旧 刀 d 时 i on for 加 rt h er加p 1 em entation ofq u a l i tyi m p r o v ein ent . k .yw . rds : q . . l ity . a . ag. 皿 时， s p c ， c o ” t r o l c 卜 a rt ， p roc e s s c a p a c 姆 白 . d， ， 声明 本学位论文是我在导师的指导 卜 取得的研究成果， 尽我所知， 在 本学位论文中， 除了 加以标注和致谢的部分外， 不包含其他人己经发 表 或公布过的 研究成果， 也不 包含我为获得任何教育机构的 学位或学 历而使用过的材料。 与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均 已 在论文中作了明确的说明。 研 究 生 签 名 :含 协 尸 夕 年 “ 月 尸 日 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档， 可以借阅 或上网公布本学位论文的全部或部分内容， 可以向有关部门或机构送 交并授权其保存、 借阅或上网公布本学位论文的全部或部分内容 。 对 于保密论 文，按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名: 未 一 头 -一斗 户 耐 年， 月 ) 日 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车 轴承生产质量过程控制研究 1绪论 随着我国 加入 世界贸易 组织， 我们面临的市 场竞争环境更加 激烈。 在全球化世界 经济环境中， 国 际贸 易 和 经济合 作是 任何国家发展 经济不可或缺的手段。 在国 际市场 上，在产品、服务、资源和技术的竞争中，质量是进入市场参与竞争的首要通行证。 没有质量 优势， 势必在竞争中处于劣势。 各发达国家和发展中国家以 及各大跨国公司 和优秀的中小型企业都高度重视产品质量和服务质量， 并把赢得和保持质量优势作为 国家经济和企业发展的 重要战略目 标， 以 及竞争世界市场的主要武器。 在我国， 随着 社会主义市场经济的建立和完善，“ 质量是企业的生命” 这一理念己经被企业界所接 受川.同 时我们也要 看到， 我国质量 管理理论和实践领域中， 还有很多问 题需要去 研究、 解决. 21世纪是 质量的 世纪， 质量是企业发展的 首要课题 2 ， . 1 . 1 质量管理的 发展历史 国际上质量 管理 经历了 三个阶 段: 质量检验、 统计 质量 控制和全面质量管理. ” 叹 4 1 第一，质量检验阶段。这一阶段从20世纪初至4 0 年代，是质量管理的初级阶段， 其主要特点是以事后检验为主体。按照本世纪初泰勒 (fw一t a ij)提出的科学管理 理论， 要求按照职能的不同合理分工， 首次将质量检验作为一种管理职能从生产过程 中分离出来， 建立了 专 职检 验制度川。 泰勒强调劳动量、 劳动效率和工作技巧的 学 习， 他以为解决产品质量的问 题就是要利用严格的检验手段和严厉的检验员。 质量 检 验模式至今仍是国内许多企业的主要质量控制手段，其重要性不可忽视。 第二， 统计质量控制阶段。 这一阶段从20世纪40年代至60年代， 其主要特点是从 单纯依靠质量检验事后把关延伸到生产工序控制， 突出了质量的预防性和事后控制相 结合的 管理方式“ ， 。 利用美国的休哈特( w.人s hewhalt) 提出的 统计过程控制(s 此) 理论和控制图， 从此质量管理强调用数据说话， 应用统计方法进行科学管理。 统计方 法的应用减少了不合格品，降低了生产费用。第二次世界大战后，美国人戴明 ( w 一edu ar d s .dem in g ) 帮 助日 本工 业 管 理 人员开 展 质量 改 进活 动， 并 取 得重 大成 功， 推动了日本工业迅速崛起。 50年代初， 美国质量管理专家朱兰 (jmju r an) 博士认为 质量管理的多 数问题处在管理层， 因此他集中精力 对中高 层管理人员进行了质量 控制 培训 ， 他发 表的 质量 控 制手 册 ( q u ality c ont ro l h an d b 仪 ，k ) 被称为“ 质量 管 理者 的圣经”，书中提出了大量的质量管理和质量计划的技术方法。 第三， 全面质量管理阶段。 这一阶段从20世纪60年代至今。 随着科学技术和工业 生产的发展， 对质量的要求越来越高， 人们开始使用“ 系统工程” 的概念， 把质量问 题作为一个有机整体加以 综合分析研究。 1 9 61年， 美国 通用电 气公司的费根堡姆( av. l 南京理工大 学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生产质量过 程控制研究 f d ge n b au m ) 博士首次 提出 全面质量 管理的 概念， 他指出:“ 全面 质量 管理是为了能 够在最经济的水平上并考虑到充分 满足用户需求的 条件下 进行市场研究、 设计、 生产 和服务，把企业各部门的研制质量、维持质量和提高质量的活动构成一体的有效体 系。” 他提出 质量管 理体系， 具有划时 代的意义川。 全面质量管 理的主要 特点是全 面的管理， 全过程和全员参加。 全面质量管理的内涵是以质量为中心，以全员参与为 基础，目的在于通过让顾客满意和本组织所有者、员工、 供方、 合作伙伴或社会等相 关方受益， 而使组织达到长期成功的一种管理途经。 它利用系统的观点， 综合而全面 的分析 研究质量问 题。 美国质量管 理协 会 ( 人 s q ) 将全面质量管理( tqm) 定义为: t q m 是与组织管理系 统相关的 运营。 它追求结果改进， 包括财务绩效， 通过对顾客 满意度的持续关注， 以确保企业的长期生存; 满足所有利益相关者( 包括顾客、 员工、 所有者及供应商) 的要求， 强调满足并超出顾客的需要和期望， 使永无止境的改进过 程制度化川。 1 . 2当今质量管理盛行的两个主要模式 在当代西方质量管理界，目 前存在着主要的两种流派:质量管理体系模式和6 。 管理模式。尽管两方均尽力渲染其解决问题的能力， 但真正成功的企业绝不应盲从， 而 是 通 过 研 究 与 实 践 ， 互 补 性 地 采 取 各 种 流 派 的 学 本 观 点 ， 综 合 地 或 是 根 据 自 身 实 际 有选择的运用各流派倡导的管理办法，进而达到改进质量、增强竞争力的目 标。 ( 1 ) 1 5 090 0 0 族标准 自 从1 9 87年起， i s c 旧 0 00就成为了 一 种被广泛接受的质量管理标准， 从历史上看， 15 09o 0 0 标准的 一 个主要优势在于 它促进了 国 际贸易川。 采用1 5 0 9000作为国 际 通用标 准表示能为用户提供一定的保证， 为此， 他们能够从遥远的地方购到质量稳定的产品 和服务。 随着时代的发展，质量及质量管理体系经历了数次的更新， is o90( x ) 也被做了修 订，以适应这种变化。1 9 87年版15 0 9000标准重点是在质量控制上强调通过检验和纠 正以降低缺陷。1 9 94年版的1 5 090 0 0 增加了 在质量保证体系上的以 预防缺陷为导向的 设计和开发过程。2 0 00年版的1 5 0 9 0 00通过将相关方面的标准进行整合，创造了 更为 系统的 一套标准. 2 000 版加入了 顾客 满意 度及持续改 进方面的要求 ” 101。 2 0 0 0 版15 0 9 0 0 0 族标准的 八项 管理 原则 川: ( 1)以 顾客为中 心，( 2)领导的作用， (3) 全员参与，( 4)过程方法，( 5)管理的系统方法，( 6)持续改进，( 7)基于事实的决 策方法，(8 ) 互利的供方关系。质量管理的八项基本原则包括了 一个企业的领导 应关 注工作重点， 具体思想方法、 工作 方法和领导作风， 以 及处理内 外各 种关系的正确态 度， 对指导 企业 领导、 完善企业 质量 管理工作有着重要的 作用。 ( 2 ) 6 。 质量管理 6 0 是 20世纪 90年代在全面 质量 管 理 和过程重组 运动中 发展起来的， 它更加强调 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车 轴承生产质量过程控制研究 实 现 集 中 的 可 计量 的 成 果 121。 原 文 为 希 腊 字 母 51 脚a ， 其 含 义 为 标准 偏 差 ， 6 0 意为“ 6 倍标准差” ， 在质量上表示不合格品率少于3 . 4p四 川 旧 曰。 6 。 的焦点是降 低过程中缺陷。实施6 。 方法是个非常系统和全面的解决问 题的过程，实施分为五个 阶 段 ( 0 琳i c ) ，“ ， : defi nc( 界定) 制定项目 的目 的和范围， 收集涉 及的过程和顾客的背景信息。 界定阶段的输出 是一份清晰的改进陈述、概要过程图和顾客利益清单。 m e as ure ( 测量) 测量阶段的重点是收集当前信息，其输出是当前过程绩效的 数据、有关问题发生位置和频数的数据。 anal y 哭( 分析) 分析阶段的目 的是识别根本原因并通过数据来确认这些原 因。其输出是经过验证和确认的分析推断。 i m p r 0 v c(改进) 改进阶段的 重点 在于测试并实 施针对根本原因的改进方案， 其输出是经过计划和验证的改进措施，并识别下阶段( 控制阶段) 的评价改进的方法。 c o n tr 0 i ( 控制) 控制阶段的目的是评价在改进阶段采取的改进方案是否有效， 并且使过程标准化来维持过程的成果。 其输出包括项目 前后分析报告， 监控系统、 完 整的改进结果，各项记录以及经验教训和建议。 6 。 是一个制定有效过程改进方法的“ 向导”，像其它大部分方法一样，如果没 有充分的技术和培训， 要想有效的 实施 6 。 以 达到改 进的目 标是 不可能的 时 ib， i9。 1 . 3本课题的 提出 及研究 框架 质量管理学本身作为一门实用性很强的管理性学科，理论 上已 发展的较为成熟， 在西方发达国家， 各大跨国公司和 包括发展中国家在内的一些优秀的中、 小企业的实 践应用效果也体现的较为明显。 但由于历史的原因、 经济体制、 经营体制、 领导者知 识水平、教育和劳动力素质等原因， 长期以来， 在我国企业界，包括国有大型企业、 现阶段的大多数民营企业和部分改制初期的外资企业， 质量管理的实际应用效果还处 于较低的水平， 尤其是统计技术的应用环节。 我们国家在1 9 78年以前， 大多数企业处 于质量检验阶段。 1 9 78年我国从日 本引进全面质量管理理论后， 很多企业号称进入了 全面质量管理阶段， 但由于推行过程中跨越了统计质量控制阶段， 直接推行全面质量 管理， 因 此统计技术成为比 较薄弱的 环节 川 211. 洛阳轴承集团铁路客车轴承有限公司开展5 陀技术工作己 有多年历史， 也曾经用 过一些统计方法解决了 许多生产现场的实际问题， 取得了一些成绩。 但由于客观原因， 在使用过程中存在一些问题难以解决。 本文以洛轴集团 铁路客车轴承有限公司为研究对象， 以“ 过程控制” 为主题展开 研究， 主要进行了控制图 对过程的影响分析， 质量控制能力的研究， 并对两者的研究 效果进行了确认， 提出了 在现有装备的基础上提高过程能 力指数的 途径， 并采取编制 作业指导书的方法，使控制图及过程能力的应用标准化。 南京理 工大学硕士学位论文洛轴铁 路货车轴承生产质量过程控制 研究 本论文的研究思路和基本框架如下: 图 1 一 1 研究思路和基本框架图 南京理工大学硕士学位论文洛轴 铁路货车 轴承生产质量过程控制研究 2质量管理中的过程控制方法 数理统计方法在质量管理中有着及其重要的作用， 在质量形成的每一个阶段， 顾 客需求识别、 产品开发设计、 制造工艺优化、 过程控制、 产品检验、 营销及售后服务， 处处均可应用数理统计方法来发现问题、 解决问题、实现持续改 进。 在任何生产过程中， 无论过程设计的多么完善， 控制的多么好， 其输出产品的 质 量总会存在差异。 当这 种差异处于一个可接受水平时， 我们就称之为随机波动或偶然 波动。 随机波动是由生 产过程中 许多细微的、 无法避免的随机误差造成的. 当过程只 有随机波动时， 我们称过程处于统计控制状态。 如果由于出现了某些特殊原因导致产 品的质量发生较大的 变化， 从而使很多产品不合格， 这时产品质量的 波动就称为异常 波动. 它往往是由一些本可避免的系统误差造成的， 而此时过程所处的状态就称非统 计控制状态。 下面我们 将介绍几种实用性较强的统计方法， 并就本过程控制案 例中 涉 及的两种:控制图和过程能力分析，作详细介绍。 2 . 1 基本概念 2 . 1 . 1 质量 质量的概念在不同的历史时期有着不同的内涵，按照2 0 0(j版is0 9( 犯 0 标准，质量 的定义如下: 质量 是一组固 有 特性满足要求的 程度 111。 所有产品( 包括硬件、 软件、 流程性材料和服务) 都是针对一定的消费者而设计 的。 产品质量受众多因素的影响。 比如工序的选择、 劳动者与管理者的培训与监督的 能力、 s m ie ( 人、 机、 料、 法、 测量和环境) 的稳定性等。 这就需要使用科学的方法 进行质量 控制 哟。 2 . 1 . 2过程和关键过程节点 过程是指一组将输入 转化为输出的相互关联或相互作 用的 活动 川。 任何生 产性 或服务性的活动都是由一个一个的小过程组成的。 关键过程节点是指对最终产品( 服 务)的 特征、 质量、 可靠性有重要影响的过程节点，原则上讲， 除非通过统计方法或 能力研究证明 某节点不是关键节点，否则所有节点均应视为关键过程节点。 要保证最终产品的 质量， 就必须保证过程产品的 质量， 而要保 证过 程产品 的质量 ， 就必须在输入、 过程、 输出等各个环节均设立控制点， 并使过程的定义及输入、 输出 标准化、 文件化， 以 确保过程数据的收集与分析，以 及纠正措施的有效实施， 从而真 正达到质量 控制的目 的 ”。 2 1 3 统 计 技 术， ， ， 、 . 二 ， (l ) 直方图。 直方图 是根据大量数据作出频数分布图， 然后分析频数分布图的大 致分布形态判断过程是否处于受控状态。 s 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车 轴承生 产质量过程控制 研究 (2 ) 过程能力指数。 过程能力指数用来反映过程处于正常状态时， 即人、 机、 料、 法、测量和环境充分固定时所表现出来的过程保证产品满足要求的能力。 (3 ) 显著性检验。 显著性检验就是判断两个或多个被比较对象有无显著性差异的 统计技术。 (4 ) 方差分析与回归分析。 方差分析是通过比 较因素的方差与试验误差的方差， 来检验因素对试验指标的影响是否显著。 回归分析是通过对两个或多个变量的大量观 测， 收集数据， 建立变量间的数学模型 ( 统计规律) ， 利用此模型解决预测和控制问 题。 (5) 试验设计。 试验设计是一种多因素选优方法，广泛用于产品开发设计、工艺 优化、配方研制。 (6) 控制图。 控制图是对生产过程状态进行适时控制的一种统计工具。 其用途表 现为: 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，以便做出正确的技术决定;为评定产品质量提供依据。 (7) 统计抽样。 统计抽样是对成批产品进行质量检查( 包括原材料进货检验、 在 制品的过程检验和成品的最终检验) 的一种科学方法， 它以数理统计为基础， 通过抽 取少量的产品进行质量检查以判断成批产品的质量状况，既经济又可靠。 2 . 2过程能力分析 过 程 能 力( p r oc cs s c 即 al， ili ty.此 ) ， 就是 指 过 程 处 于控 制 状态 下 的 实 际 加 工能 力 几 砚 1 过程能力指数用以反映过程处于正常状态 ( 即s mie充分固定)时，所表现出来 的 过 程 保 证 产 品 满 足 要 求 的 能 力 。 一 般 我 们 用 马 表 示 ， c 表 示 能 力 ， p 表 示 过 程 川。 由微小随机误差引起的数据波动一般服从正态分布， 所以我们用总体均值和总体 标准差来 度量 数 据的 分布中 心和散 布大小 别 川. 2 2 . 1 过 程 能 力 指 数 “ ( 1)过 程无偏时: 卜 =几 的 情形 设过程质量特性x ，当过程处于正常状态时，其分布为x n扭，。 2 )， 产品规 格 限 为 ti，劲， 称 卜含 仇 十 : ) 为 规 格 中 心 ， t 一 tu 一 ， 为 公 差 。 若x 的分布中心砰 等于规格中心，则称此过程是无偏的，这时过程能力指数为; _t 。= r6 口 (2 ) 过程有偏时: 卜 # 偏的情形 若过程质量 特性x 的分布中 心卜 不等于规格中心几，则称此过程是有偏的，这时 6 南京理工大学硕士学位论文 洛轴铁路货车 轴承生产质量过程控制 研究 过程能力指数为: 几二 (l 一 k 殊 其中，k 为偏移系数，且* _ 竺 竺 且 t1 2 (3 ) 只有单侧 上规格限 t，时:x 不 情形 有些过程质量 特性越大越好， 若规定x 不 时产品 合格， 这时 过程能力指数为: 夕一 不 在事先不知道总 体均值和总体标准差的 情况下， 一般用样本数据的均值肠 ) 、 心注 中位数或众数对总体均值进行估计， 而用样本标准差( 5)或样本极差对总体标准差 进 行估计。 2 . 2 . 2过程能力指数与过程不合格品率之间的关系 上述四种过程能力 指数与 过程不合格品朴 之间的关系 如下: (l)cp 与 尸 的 关 系 :p = 21 1 一 。 ( 3 cp ) (2)今知的 关 系 : p 二 2 一 。 朴(1 一 一 巾 scp( l+ k) (3)临知的 关 系 :p 二 卜 中 (3 脚 (4)今 知的 关 系 :p = 1 一 。 (3 卿 2 一 3控制图 控制图(controi ch州) ， 又称休哈特图。是美国休哈特( was hew 卜 州)博士于 19 24年发明的 川。 控制图 是对生产过程中 产品 质量 状况 进行适时 控制的统计工具， 是质量控制最重要的方法。 我国己 经制定了 有关控制图的国家标准，即g b 4 0 91， 1 - 4 0 9 1 . 9 一 8 3 ，常称为“ 常规 控制图” 3 ， ， 。 2 . 3 . 1控制图的设计原理 111 (l ) 正态性假设。 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 过程受 控时， 这些波动主要是由 人、 机器、 原 材料、 方法、 环境等因素 的随机误差造成的。 这些随即 误差引起的 质量特性值的波动服从正态分布。 (2) 3 。 准则。 当 过 程受 控时， 产品质量 特性值 x 服从正态分布n(林 ，0 ) ， 则其绝 大部分数据点会落 在( 卜3 。 ， 泌3 。 ) 范围 之中， 确切地说， 数据落在( 卜 3 。 ， ” 十 3 。 ) 范围之内的概率为99. 73%。 (3 ) 小概率原理。日 常生 活中， 我们认为 概率很小的事 件在一次试验中 是不会发 7 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生产质量过程控制研究 生的， 控制图的设计就是基于这种原理与思想之上的。 即若x 服从正态分布n 伽， 。 2 ) ， 则 x 可 能落在( 片3 。 ，少3 0 ) 之外可 能性仅为 0 . 27% 。因 此， 一般认 为不会 超出控制 界线。 (4) 反证 法思路。 一旦控 制图上 的点子 跃出 界限线 或其他小概率 事件发 生，则 怀 疑原生产过程失控，此时，要从s mie去找原因，看是否发生了显著性变化. 2 . 3 . 2 控制图 的结 构 我们设计如图2 一 1 所示的控制图图形，其横坐标为抽样时间或抽样序号，纵坐标 为质量统计量，它包括一个中心线c l ，一个上控制线l j c l 和一个下控制线比lo 甩cl讥 一 质里特性 f uc l 一 ” + 3 “ i c l 一 林 一 lcl= 林 一 3 0 样本序号 图 2 一 1控制图 结构示 意图 2 . 33控制图的分类 2 . 3 . 11按产品质量特性分类，控制图可分为计量值控制图与计数值控制图 ( 1) 计量值控制图 适用于产品质量特性图为计量值的情形，如长度、 重量、时间、 强度、含量等连 续变量。常用的计量值控制图有下面几种: 均值一 极差控 制图 ( 了 很图) ; 中位 数一 极差 控制图 ( 了 一 r 图) ; 单值一 移动极差控制图 ( x 一 凡图); 均值一 标准差控制图 ( 牙 一 5 图). (2)计数值控制图 适用于产品质量特性图为计数值的情形，如不合格品数、不合格品率、缺陷数、 单 位缺陷 数等离 散变量。 常用的 计数 值控 制图 有下面 几种: 不合 格品 数 控制图 ( 塑图) 不合 格品率 控制图 (p图) 缺陷数控制图 (c图) 单位缺陷数控制图 (u图) 2 . 3 . 3 . 2 按控制图 用途分 类， 控制图 可分 为分析用 控制图与 控制用 控制图 分析 用控制图 用于分 析生 产过 程是否 处于统计 控制状 态。 若经分 析后， 生 产过程 处 于统计 控制状 态且满 足质量需 求， 则 要把 分析用控 制图 转为 控制用 控制图; 若经分 析后， 生 产过程 处于非 统计控 制状 态，则 应查找过 程失控 的异常原 因， 并加以 清除， 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货 车轴承生产质量过程控制 研究 去掉异常数 据点， 重新 计算中 心线和 控制界 限线。 若异常数 据点比 例过大， 则应改 进 生产过程， 再次收集数据， 计算中心线和控制界线， 若经分析后， 生产过程虽然处于 统计控制状态， 但不满足质量要求， 则应调整生产过程的有关因素， 直到满足要求方 能转化为控制用控制图。 控制用控制图由分析用控制图转化而成。 它用于对生产过程进行连续监控。 按照 确定的 抽样间隔 和样本大小抽取样本， 计算统计量数值并在控制图 上描点， 判断生产 过程是否异常。 控制图 用控制图在使用一段时间后， 应根据实际情况对中心线和控制 界线进行修改。 2 . 3 . 4控制图 的 判断 规则 川 分析用控制图上的点子同时满足下面的两条规则， 认为生产过程处于统计控制状 态。 规则1 绝大多数点子在控制界限内，即: 连续25点中 没有1 点在控制界限外; 连续35点中最多有1 点在控制界限外; 连续100 点中最多 有2 点在控制界限外。 规则2 点子排列无下述异常现象: 连续9 点或更多点在中心线同一侧 (9点链); 连续6 点或更多点单调上升或单调下降 (6点单调链); 连续11点中 至少有10点在中 心线同一侧; 连续14点中至少有12点在中心线同一侧; 连续17点中至少有14点在中心线同一侧; 连续20点中至少有16点在中心线同一侧; 连续3 点中至少有2 点落在2 倍标准差与三倍标准差控制界限之间; 连续7 点中至少有3 点落在2 倍标准差与三倍标准差控制界限之间; 连续巧点或更多点都在中心线附近 控制用控制图上的点子同时满足下面的两条规则， 才认为生产过程处于统计控制 状态。 规则1 每个点子均在控制界限内。 规则2 控制界限内点子的排列无异常现象 ( 参见分析用控制图判断规则2) 。 2 . 3 . 5控制图的 使用程序 2 . 3 . 5 . 1 控制图的 观侧与分析 ( 1) 常见图形的原因分析 在使用控制图时， 除了 根据上述判断规则对生产过程做出正确判断以外， 以下列 举的几种观察和分析方法也是十分重要的。 9 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生产质量过程控制研究 a点子出现上、下循环移动的情形 对牙 图，其原因可能是季节性的环境影响或操作人员的轮换; 对r 图，其原因可能是维修计划安排上的问题或操作人员的疲劳。 b . 点子出现朝单一方向变化的情形 对牙 图，其原因可能是工具磨损，设备未按期进行检修; 对r 图，原材料的均匀性 ( 变好或变坏)。 c . 连续若干点集中出现在某些不同的数值上 对笼 图，其原因可能是机器、操作人员、原材料或定位的变化; 对r 图，原因同上。 d . 王 图 ( 或x 图)与r 图 ( 或凡图)的关联变化 如矛 图的变化与r 图的变化( 或x 图与凡图的变化) 趋于同一方向， 则说明数据所 来自 的总体的分布是正偏斜的，即在大的一边，密度曲线的尾巴长; 如又 图的变化与r 图的变化 ( 或x 图与凡图的变化) 趋于相反方向， 则说明数据所 来自 的总体的分布是负偏斜的，即在小的一边，密度曲线的尾巴长. 已大多数点子接近中心线 若连续有巧点以上落在中心线附近士。 的带形区域内， 此为小概率事件， 出现这 一情况也应判为异常。 其原因有三: 控制图使用太旧而没有加以修改， 以致失去控制作用; 数据不真实; 数据分组有误。 (2 )各种情形下应采取的对策 据美国著名管理专家朱兰博士的建议， 控制图在下述各种情形下， 应采取相应的 对 策 措 施卫 ， : 表2 一 1 各种情况及相应对策 过程状态 产品符合公差的要求产品不符合公差的要求 过程波动小 6 a 生 t 3 过程波动大 。 三 t 3 过程波动小 分 兰 t 3 生产过程处 于受控状态 ( 1)可考虑降低过 程精度的要求， 以 减少成本 (2 ) 让设计人员 加 严公差。 以 提高 产 品等级 一般不要采取措施 过程平均数定位 不当， 一般不难 加以 纠正 ( 1)过程可能定位不当， 且太分散，先校正定位 (2 ) 采用较精密的生产方 法， 或放宽公差， 或对产 品加以挑选， 井比较其经 济效益 生产过程处 于失控状态 一般不要采取措 施 研究失败的原因，据 纠正措施的经济效果 来决定纠正措施 过程可能定位不当 或游移不定，或二者皆 有.先校正定位， 检查失 控原因， 可考虑采 用较精密的生产方法， 或放宽公差， 或对产 品加以挑选。 看哪一种经济上更有利 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生产质量过程 控制研究 2 一 35.2使用控制图的 几个步 骤 ( 1)选定产品的质量 特性及所用的控制图。 (2 ) 收集预备数据做分析用控制图。 (3 ) 用分析用控制图判断生产过程是否处于统计控制状态，若发现异常，找出原 因，并将异常数据剔除， 重新计算 控制限; 或者重新收集 数 据， 重复 2 3 。 (4) 判断生产过程是否能够满足规定质量要求，如能够满足，则可将此时的分析 用控制图转化为控制用控制图， 否则应重新调整生产过程有关要素， 直至生产过程能 够满足规定要求， 方可将分析用控制图转化为控制用控制图。 ( 5)用控制用控制图 对生产过程进行监控。在生产过程中 取样，并将其结果在控 制图上画点， 用判断规则对生产过程状态进行判断， 一旦发现生产过程处于非统计控 制状态，则要针对异常数据点，查明原因，并加以消除。 (6 ) 修改控制图。控制图使用一段时间后，如出现下述情况之一，应重新计算中 心线和控制界线: a大修或停产; b . 工况发生较大变化; c.质量发生明显改进， 原控 制图太宽己失去控制作用。 2 . 4常规控制图 2 . 屯1 均值 - 极差控制图( 万 一 r图) ” 卜r 图是生产实际中最常用的一种控制图，主要应用于数据可分组且样本个数 不大于10的场合。设质量 特性x 服从正态分布n 扭，。 1 ) ，从中抽取舌 个大小为n 的样 本，如表2 一 2 所示: 表2 一 2万 一 r 图样本数据表 样本序号 1样本均值极差 l 2 : k xl. ， 气 ， 。 ， 毛 口 几卜工 2 2 ， 一， 凡。 : . . 乓， ， 乓2 ， ， 笼 刀 x2 盆 . . 1挂 凡 凡 毛 吕 凡 平均i r 表中又尺 一 m ax 氛 卜 m :n 氛 ， = 1. 2. ， k 双 艺间 ; = 告二 资 方。 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生产质 量过 程控制研 究 则对过程均值林 与标准差。 的估计分别为: p=x云 = 万 1 鸽 其中叭 是依赖于样本大小 n 的 常数。 均值牙 控制图与极差r 控制图控制界限的计算公式分别为: 小lclucl你lcl 口 艺= x 十 人r = x 一 人r 鸽r r 二 乌r 其中， 戊、 氏、 玖均为 依赖于样本大小 n 的常数， 2 ， 屯2 不合格品率控制图印图) 和不 合格品 数控制图 ( 甲图) p 图 适用于产品 质量 特性为计数值的 场合， 其目 的是将过 程不合 格品 率 控制在 所 要求的水平。 设 x 为单 位产品中 不合 格品数， 服从二 项分布b 伽 ， 劝， 从中 抽取 掩 个 样本， 如 表 2 一 3 所示: 样本序号 1场七户 既 少 1 2 ! i n 1 n2 l ， . 月 i kl 九 kl p l 牛 巧 1/n1 pz牛 kz 加 2 ! pi二 角 加 1 表中，只 为单 个样本不 合 格品 率， 则 过程不 合格品 率的估 计为: 不合格品率控制图 ( p 图) 控制界限的计算公式分别为: l 沈= 万 十 3 可1 一 万 =歹 一 3 南京理工大学硕士 学 位论文洛轴铁路货车轴承生产质 量过程控制研究 注意: 这里的控制界限宽度随样本大小的变化而变化， 即是由 阶梯线组成， 而不 是直线。为了作图方便，当下述条件满足时: 、 吸 ” 雪 柔 可以 令气 二 万 ， 使得上下限 仍为常数，其图形仍为 直线。 p 图 对 样 本 大 小 是 相等 还是不 相 等的 情况下都能用， 而 甲图 只 有 样本大 小 相 等的 情况 使 用。 其 次， 甲图 不 用 计算 不 合 格品 率， 只 用计 算 不 合 格品 数， 所以 省去 很多 计 算工作量 川. 借用表 2 一 3 ， p 图样本表的数据， 则过程不 合 格品 率的 估计为: 全 、 户 = 户 ” 弋 1一 即图 控制 界限的 计算公 式为: 2-5使用控制图应注意的问 题 2-5 . 1 数据如何合理分组 使用好控制图的一个基本点是能够根据休哈特合理分组的思想收集数据， 不同的 数据收集方式可能会产生完全不同的分析结果。一般， 我们对合理分组有两个基本要 求 3. ， : ( 1)对组内的数据具有同一性，即组内数据的差异主要来源于人、机、料、法、 环境和测量等因素的随机误差。 (2 ) 组与组之间的数据具有差异性，即分组方式能够使当过程异常时，组与组之 间的差别最大化。 时间顺序往往是最好的分组方式， 它能够使我们觉察到随时间变化而出现的异常 因素。 这里推荐两种按时间顺序分组的方式 351:第一种方式是使同 一组内 各样品在 尽可能 近的时间内生产出来， 这种方式的 优点是尽可能地减少了 组内 方差， 当 过程出 现异常时容易发 现异常; 第二种方式是在抽样时间间隔内 平均分散抽样， 这种方式的 缺点是， 当 过程在抽样时间间隔内 变化较大时， 它往往会使过程控制图的控制限增大， 降低控制图的检出能力。 但其优点是能够使样本真正成为该时间间隔内生产出来的所 有产品的 代表， 所以 往往被用于对产品 特性指标进行抽样验收的 场合。 2 . 52望大、 望小特性的控制图如 何设计 望大、 望小 特性的控制图的设计思想与望目 特性控制图的设计思 想是一样的， 只 是对数据的 分析处理 方式 上稍有差异 川。比如，对于望 大 特性， 我 们在 均值控制图 1 南京理工大学硕士学位论文 洛轴铁路货车轴承生产质量过程控制研究 上发现大于控制图的异常点， 且其对应极差控制图上显示正常， 则我们可以判定过程 均值上 偏， 但这 是一 种良 性异常， 应 对其原因 进行分析 研究并 加以利 用， 以 改善 过程 能力。 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货车轴承生 产质量过程控制研究 3铁路货车轴承相关背景和生产流程介绍 11相关背景介绍 轴承是机电工业重要的 基础件和配套件，自 从发明轴承以来， 世界轴承产业不断 扩大，现在已成为年销售额4 0d多亿美元的大市场。根据2 000 年的统计数字，全球 轴承供应量约为1 00亿套， 其中中国占了 五分之一: ”。 表3 一 12000年世界轴承生产国排行榜 国别企业数( 个)人数 ( 万人) 年产量( 亿套)年销售额 ( 万美元) 日本 2 5 04 . 52 81 4 6 美国 8 04 52 06 0 瑞典 8 04 . 575 0 德国7 6 583 3 中国2 7 03 22 02 5 俄罗斯 3 02 01 1 . 72 0 法国4 01 . 121 0 英国 1 51 . 545 总计 8 4 17 3 . 11 0073 4 9 近年来， 国际轴承市场增长缓慢。 与此同时， 中国轴承行业随着国民经济的发展 在快速增长。预计未来几年轴承市场会以 超过10%的速度发展， 到2 0 05年中国轴承 行业的市场容量将接近 50 亿套。 国家统计局资料显示，2 0 04 年上半年，全社会货运累计实现 1 48 亿吨，比上年 同期增长1 9 . 2 %。 其中民航货运量增长最为显著， 增幅达35 5 %; 铁路的增幅最小， 上半年货运量10. 59 亿吨， 仅增长了87 %。事实上，铁路货运运能吃紧的状况己经 到了非常严重的地步。在运输瓶颈的作用下， 煤炭、 化肥、 钢材等物资因为货源紧张 而价格上涨， 严重影响了国家宏观经济的稳定。 铁道部正准备加紧实施 中长期铁路 网规划，即到2 0 20年全国铁路运营里程将达到10万公里 ( 截至到2 003 年底，全 国铁路里程数为6 万9 千公里)。届时，货车轴承的市场容量将增至 1 00万套以上。 可见，基于快速重载质量要求的货车轴承的市场是相当可观的。 3 . 1 . 1公司背景 在前苏联援助下，洛阳轴承厂于1 9 58年7 月通过国家验收， 顺利建成投产。到 “ 五 五” 初期， 中国 轴承制造业逐步建立 起了瓦房店、 哈尔滨、 洛阳、 襄阳和上海 五个各具特色的生产基地， 轴承行业迅猛发展。 2 0 04年12月， 河南永 煤集团 牵手洛轴 集团，合资成立了洛阳l y c 轴承有限公司。 l s 南京理工大学硕士学位论文洛轴铁路货 车轴承生 产质量过程控制研究 洛阳轴承集团铁路客车轴承有限公司是在国家“ 八五” 重点科技攻关项目 成功的 基础上， 由 洛阳轴承集团 有限公司( 原洛阳 轴承厂) 于1 9 98年在洛阳高新技术开发区 注册成 立的 全资 子公司，1 9 98年通过15 0 9 0 02质量体系认证( 1 9 87版) ， 2 0 02年 通过了 1 509 0 0 1 质量体系认证( 2 0 0 0 版) 。 洛阳 轴承公司的主要产品是: 铁路高速、 准高 速客车 轴承， 铁路机车 轴承， 城市 地铁轴承， 精密板材轧机轴承， 高速线材轧机轴承， 精密数控机床主轴轴承， 隧道掘 进机械刀具轴承等大中型精密轴承。其中 3 5 2 2 2 6 x2一 z rz 新结构铁路货车轴承、 19772 6 大修铁路货车轴承和3 5 3 1 30 x2一 z rz 提速重载货车 轴承，是铁路货运的关键 零部件专用轴承。 3 . 1 . 2质量改进迫在眉睫 2 004 年，我国轴承销售额仅次于日本、美国和瑞典，居世界第4 位。但与世界轴 承工业强国相比， 我们还存在较大差距。 其主要表现为高精度、 高技术含量和高附加 值产品比 例偏低、 产品稳定 性差、 可靠性低、 寿命短r 川。 反映在市 场上，就是我们 对高品质轴承的需求要靠进口 来满足: 2 001 至2 0 04年， 我国 进口 轴承用汇额分别为4 . 9 亿美元、 6 . 48亿美元、8 . 79亿美元和11 . 25亿美元， 年均增长33. 94% 。 ( 1)在品种上，目 前世界轴承产品的品种规格共计约巧万个，我国迄今累计生产 仅2 万余个，而且大多为通用产品。 ( 2)在生产能力上，我国目 前约有轴承生产企业2 000 余家，是全世界其他国家轴 承企业总和的5 6 倍。 但是， 全国的年总产值仅与排名第六的美国timk e n 公司( 约 210 亿元人民币)相当; 与排名第一的瑞典s k f 公司相比，仅相当于其年产值 ( 约4 00 亿元人民币)的一半;与日 本相比，仅相当于其年产值的百分之十几。 (3) 在尺寸公差与旋转精度上，我国轴承尽管己接近国外名牌产品水平，但在尺 寸偏差的离散度方面还存在着较大差距。 另外， 国外早已开始研究和应用 “ 不可重复 跳动”这样精细的旋转精度指标，而我国在此方面的研究还是空白。 (4) 在振动、噪声与异音方面，日本己 推出静音及超静音轴承，而我国轴承的振 动 ( 加速度) 极值水平与日 本产品 相比，一般要相差1 0db 以 上。 ( 5)在寿命与可靠性方面， 国外名牌产品的寿命一般为计算寿命的8 倍以上( 最高 可达30倍以 上) ， 可靠性为9 8 %以 上 ( 或追求与