统计技术及过程能力分析.ppt

统计技术及过程能力分析 内部培训教材 密级 2 前言 统计技术是一门很枯燥无味 又很难的一门课程 大家认为学好或用好都相当困难 主要是没兴趣 或用不上 我原来也是这样认为的 但经过学习 我认为统计技术也没有大家所想的那么难 大家还记得在 雷鸣行动 张士勇董事长讲话中提出 产品的质量问题有50 主要是由于装配质量不好造成 这50 就是通过统计后分析得出的结论 日常生活中 也会经常用到统计技术 所以统计技术是我们现代公民的一门核心技术 3 统计学是什么 统计学是 1 收集数据 2 分析数据 3 由数据得出结论的一组概念 原则和方法 统计学的主要思想 概率 随机性和规律性 变量 4 统计技术基础知识 统计数据及其分类计量数据 凡是可以连续取值的 或者说是可以用测量工具测量出小数点以下数值的数据 就叫做计量数据 如长度 容积 化学成分 温度 产量 职工工资总额等计数数据 凡是不能连续取值的 或者说即使用测量也得不到小数点以下的数据 而只能得到自然数0 1 2 3 就叫做计数数据 5 统计技术概述 统计技术在质量管理中起着重要的作用 它几乎涉及质量体系的各个要素和质量活动 以及质量形成的全过程 统计技术可分为非数字型 如因果图 和数字型 如控制图 数字型是以概率论为理论基础发展起来的 是应用数学的一个分支 它可分为描述性统计技术和推断性统计技术 前者是用来对统计数据进行整理和描述的技术 如折线图 排列图等 而后者则是在前者的基础上 进一步对其所反映的问题进行分析 解释和作出推断性结论的技术 如回归分析 统计抽样检验技术等 统计技术 6 统计技术应用 需应用统计技术的对象为 a 过程能力分析 b 产品特性分析 应用统计技术的目的是 a 确定 对确定 控制和验证过程能力以及产品特性所需的统计技术 供方应明确其需求 b 控制 有关程序和流程的规定及其实施能否使统计技术的应用处于受控状态 c 验证 验证过程能力及产品特性 供方应根据自己的实际情况 找出并确定需要应用统计技术的场合 选定对应于上述各场合适用有效的统计技术 对于某一供方来说 在标准规定的确定 控制和验证过程能力及产品特性这6个方面 对统计技术的 所需 是客观存在的 供方的责任是将其找出并确定 7 在质量体系及有关的质量活动中 到处都可看到应用统计技术的情况 最常见的非数字型统计技术应用有 组织结构图 树图 各部门的质量职责分配表 矩阵图 质量目标分解及措施表 对策图 工艺流程图 流程图 不合格原因分析会 头脑风暴法 审核中发现的不符合项分布表 调查表 等等 最常见数字型统计技术有 寻找影响结果的主要因素用的排列图 监视工序稳定性 了解和预防不合格产生用的控制图 评定过程能力用的过程能力指数 用于检验的统计抽样技术等 8 统计技术应用工具 9 10 4 统计技术的实施能否达到提高过程能力和控制 改进产品质量的目的 这就需要了解是否有适当的信息数据收集方法和传递渠道 是否采用了正确的计算分析方法并综合运用 是否将应用统计技术所得到的结论运用到质量管理和质量改进中并验证其有效性 11 因果图 因果图又称石川图 也有人将因果图称为特性要因图 树枝图 鱼刺图 它是表示质量特性波动与其潜在原因的关系 因此 因果图主要用于分析质量特性与影响质量特性的可能原因之间的因果关系 通过把握现状 分析原因 寻找措施来促进问题的解决 12 排列图举例 巴雷特法则 Pareto slaw 又称80 20法则 它概括性地指出了管理和营销中大量存在的一种现象 比如 20 的顾客为企业产生了80 的利润 或20 的员工创造了企业80 的绩效 根据前者 营销界衍生出一套大客户管理 KeyCustomerManagement 营销管理理论与方法 而后者则促进了人力资源管理上的一种新理论 重要员工管理 KeyStaffManagement 的产生 为了方便理解 下面举个例子 某酒杯制造厂对某日生产中出现的120个次品进行统计 做出排列图 如下图1所示 排列图最早由意大利经济学家巴雷特 Pareto 用于统计社会财富分布状况的 他发现少数人占有大部分财富 而大多数人却只有少量财富 即所谓 关键的少数与次要的多数 这一相当普遍的社会现象 排列图左侧纵坐标表示产品频数 件数 即不合格品件数 右侧纵坐标表示频率 即不合格品累计百分数 横坐标表示影响产品质量的各个因素或项目 在作排列图时 按各因素影响质量程度的大小 从左到右进行排列 每个立方形的高度表示该因素影响的大小 曲线上每点的高度表示该因素累计百分数的大小 该曲线称为巴雷特曲线 排列图表明 酒杯质量问题的主要因素是划痕和气泡 一旦这些问题得到纠正 大部分质量问题即可消除 在排列图上 通常把曲线的累计百分数分为三类 0 80 为A类 即主要影响因素 80 90 为B类 即次要影响因素 90 100 为C类 即一般影响因素 13 排列图 14 直方图 直方图是用一系列宽度相等 高度不等的长方形表示数据分布的图 15 控制图 控制图是对过程质量特性值进行测定 记录 评估 从而监察过程是否处于控制状态的一种用统计方法图表 又称管理图 上控制界限 UCL 下控制界限 LCL 中心线 CL 16 散布图 17 过程能力示意图 正态分布图 18 流程图 开始和结束活动说明决策按顺序表示出从 开始 接受文件 输入复印份数 开始复印 机器是否正常运行 装订 装订文件 整理 重新开始 纠正错误 Y Y N N 结束 19 第二部分统计过程控制 过程的基础知识 一 过程波动的认识 没有两件产品或特性是完全相同的 因为任何过程都存在或多或少的波动 二 过程因素对过程状态的影响要把质量波动控制在可限制范围内 尽量减少超出控制范围的波动 那么引起质量波动的因素主要有哪些呢 引起质量波动的因素可以分成两大类 即偶然因素和异常因素 1 偶然因素是一种不可避免的因素 是属于质量波动在控制状态下存在的因素 这种因素对过程影响程度很小 不值得去调查 不值得去改善 如果要改善 成本很高 20 过程的基础知识 2 异常因素 或称特殊原因 是一种可避免的因素 是属于质量波动在非受控状态下存在的因素 属人为因素造成的质量波动 必须彻底追查原因采取措施 这种原因对过程影响很大 会造成很大的损失 二 过程状态的类别 重点 任何过程的状态一般都可以分为受控状态和非受控状态 受控状态是指过程中只有偶然因素而无异常因素产生变异的状态 过程在受控状态下产品质量较有把握 通常产品特性指标都在控制图的控制界限范围之内 故至少有99 73 的产品是合格品 生产最为经济 非受控状态是指过程由异常因素影响产生变异的状态 21 过程状态的类别 统计控制状态简称控制状态 是指过程处于受控状态 过程能力指数的计算也是在受控状态下进行的 对过程的评价一般是通过对过程能力进行评价来实现的 针对过程的受控状态和非受控状态 过程能力满足要求和过程能力不满足要求这四种情况组合 通过表所列 得到过程四种类型 过程的四种类型 22 统计技术作为质量管理的一种工具 要在各质量活动中灵活地综合应用才能发挥其应有的作用 因此 对统计技术这一要素进行现场审核时 只在归口管理部门作孤立的了解是不足够的 至少还应在有关的实施和配合部门中结合产品设计 过程控制 检验和试验 纠正与预防措施以及培训等质量活动进行 这就需要审核组的各成员应具有包括统计技术在内的各专业技术 在审核中分工合作 相互沟通 并及时传递有关信息 这样才能更好地了解供方对统计技术应用的情况 对供方实施统计技术的符合性 有效性和是否处于受控状态作出全面确切的评定 23 第二节统计过程控制简介 一 过程控制的基本概念生产过程是产品质量形成的关键环节 在确保设计质量的前提下 产品质量很大程度上依赖于生产质量 1 对过程进行分析并建立控制标准2 对过程进行监控和评价 3 对过程进行维护和改进 二 统计过程控制1 统计过程控制的概念统计过程控制是应用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和临控 建立并保护过程处理可接受的并且稳定的水平 从而保证产品与服务符合规定要求的一种质量管理技术 24 第三节控制图 美国休哈特博士在20世纪20年代发明了简单有力的工具 控制图 美国和其它国家将控制图应用于各种过程控制场合 经验表明 当出现异常波动时 控制图能有效地引起人们注意 以便及时地寻找原因并采取措施 一 控制图的基本概念控制图是对过程质量特性值进行测定 记录 评估 从而监察过程是否处理控制状态的一种用统计方法的图表 又称为管理图 25 控制图 控制图 CL UCL LCL 3倍标准偏差 3倍标准偏差 质量特性值 控制图的基本形式 抽样时间或样本组序号 26 二 控制图的制作和作用 一 控制图绘制的步骤1 选取希望控制的质量特性 如质量 不合格品数等 2 选用合适的控制图种类 3 确定样本组 样本大小和抽样间隔 在样本组内 假定波动是由随机原因引起 4 收集并记录至少20个 25个样本组的数据 或使用以前所记录的数据 5 计算各组样本的统计量 如平均值 极差和标准差等 6 计算统计量的控制界限 7 画控制图并标出各组的统计量 8 研究在控制界限以外的点子和在控制界限内排列有缺陷的点子并标明异常 特殊 原因的状态 9 决定下一步行动 27 二 控制图的作用1 在质量诊断方面 用来度量过程的稳定性 即过程是否处于统计控制状态 2 在质量控制方面 用来确定何时需要对过程加以调整 何时需要使过程保持相应的稳定状态 3 在质量改进方面 可用来确认某过程是否得到改进 28 第四节控制图在统计过程控制中的应用 一 控制图概述 一 分析用控制图1 过程是否为统计控制状态 2 过程的过程能力指数是否满足要求 二 控制用控制图当过程达到了我们所确定的状态后 才能将分析用控制图的控制线延长 作为控制用的控制图 三 两类控制图的区别 29 二 控制图的应用 一 各类常规控制图的使用场合 二 控制图应用方法和顺序在生产过程中应用控制图进行质量控制 一般按以下三个步骤 1 当生产过程中产品质量尚未稳定 即生产处于失控状态时 应加强管理 改进工艺 是生产进入稳定状态 这一阶段称为调整阶段 2 当生产过程进入受控状态 就可以采用控制图进行过程质量管理 可以根据管理的需要 选择合适的控制图 3 生产过程进入管理阶段时 还应当考虑产品质量稳定在一个什么样的水平上 并根据具体情况作出决策 此时 就需要用控制图所使用的数据作为直方图 并结合产品的质量指标 生产规范或产品标准要求 来估算Cp值或Cpk值 真正做到产品质量受控 30 控制图的应用顺序 图在对上述内容理解的基础上 我们通过图3 4更加详细的说明分析用控制图和管理用控制图的应用顺序 收集数据 画分析用控制图 过程处于稳定状态 画直方图 满足规范要求 画管理用控制图 提高过程能力 采取措施 消除不稳定状态的原因 N N Y Y 31 三 应用控制图应考虑的问题1 对于任何过程 凡需要对质量进行控制的场合都可以应用控制图 但还要求对于所确定的控制对象能够定量 这样才能应用计量控制图 如果只有定性的描述而不能够定量 那就只能应用技术控制图 2 所控制的过程必须具有重复性 即具有统计规律 对于只有一次性或少数几次的过程 显然难应用于控制图进行控制 32 3 过程往往具有各种各样的特征性 在使用控制图时应选择能够真正代表过程的主要指标作为控制对象 例如 某产品在强度方面有问题 就应该选择强度作为控制对象 在发动机装配车间 如果对于机轴尺寸的要求很高 就需要把机轴直径作为控制对象 4 选择控制图首先根据作控制质量指标的数据性质来进行选择 数据为计量型的 应选择平均值 极差控制图 平均值 标准偏差控制图等 数据为计件值的 应选择p图或np图 数据为记点值的 应选择c图或u图 最后还需要考虑其他要求 如抽取样本区的数据的难度与是否经济等 33 5 在控制图中点子未出界 同时点子的排列也是随机的 则认为生产过程处于稳定状态或统治控制状态 如果控制图点子出界或界内点子排列不是随机的 就认为生产失控 对于应用控制图的方法还不够熟悉的员工来说 即使在控制图电子出界的场合 也首先应该从以下几方面进行检查 样本的抽取是否随机 测量有无差错 数字的读取是否正确 计算有无错误 描点有无差误 经验证明 这样的分析十分重要 34 6 若点子出界或界内点排列非随机 应立即查出异因 采取措施 加以消除 直到不再出现 并将采取的措施纳入标准 防止它再次出现 7 对于过程而言 控制图起着告警的作用 控制图点子出界就好比告警铃响 8 由于控制图是科学管理生产过程的重要依据 所以经过相当时间的使用后应重新抽取数据 进行计算 加以检验 9 控制图的计算以及日常记录都应用为技术资料加以妥善保管 35 四 控制图应用中的常见错误在控制图应用中常常会出现以下几种情况的错误 使用者必须引起重视 并尽可能加以避免 1 在5M1E因素未加控制 工序处于不稳定状态时 就使用控制图管理工序 2 在过程能力不足 即在CP 1的情况下就使用控制图 3 用公差线代替控制线 或用压缩的公差线代替控制线 36 4 仅打点而不做分析判断 失去控制图的报警作用 5 不及时打点因而不能及时发现工序异常 6 当5M1E 人 机 料 测等 发生变化时 未及时调整控制线 7 画线不规范或不完整 8 在研究分析用控制图时 对已弄清异常原因的异常点 在原因清除后 未剔除异常数据 37 第五节应用控制图对过程变化的分析 产品质量是否稳定与产品的质量是否合格 是两个不同的概念 产品的稳定 是指质量没有发生异常波动 或者说质量的分布没有发生变化 这个问题可以用控制图来判断 产品是否合格 是指产品的质量是否符合产品标准 是否会出现不合格品 这可用过程能力指数CP或CPK的数值来表示 产品质量稳定不等于没有不合格品 反过来 生产中没有不合格品 也不能说质量就是稳定的 要让质量稳定下来 即处于受控状态 仅仅画出工序控制图是完全不够的 还需要善于观察分析控制图 从中提取有关工序质量状态信息 38 判断准则 一 判稳准则当控制图满足下列两个条件 则认为生产过程基本上处于控制状态 1 点子没有跳出控制