GB基本原理PPT课件

1 第一章统计抽样检验概述 2 1统计抽样检验概述1 1什么是统计抽样检验 统计抽样检验是检验产品质量的一种十分有效的手段 抽样检验是利用从批或过程中随机抽取的样本 对批或过程的质量进行检验 作出是否接收的判定 是介于不检验和百分之百检验之间的一种检验方法 统计抽样检验方法的理论依据是概率论与数理统计 管理学和经济学 它区别于传统的 不科学的抽样检验方法 如百分比检验 3 1 2统计抽样检验的特性 统计抽样检验的基本特性是 科学性 经济性和必要性 统计抽样检验不同于那些过时的 不科学的检验方法 如百分比检验等 它有着严格的理论依据 是数理统计的一个应用性很强的分支 统计抽样检验的经济性显而易见 为了判断一批产品是否可接收 只需从批中抽取很少一部分产品进行检验 可以大大节约人力 物力 财力和时间 4 1 2统计抽样检验的特性 人们会提出这样的疑问 百分之百检验更能保证批的质量 为什么采用抽样检验 在某些情况下 比如检验项目带有破坏性 不允许百分之百检验 或者检验工作很费时费力 容易出现错漏检 如某些产品的目测检验 百分之百检验效果不好 因此有必要以统计抽样检验来代替百分之百检验 5 1 2统计抽样检验的特性 统计抽样检验虽然有许多优点 但也有一些不足 其中最明显的是用少量样品推断批质量 不可能都正确 即存在着把不接收批判为接收 或把接收批判为不接收的可能 因而抽样必须遵循科学的方法和程序 其中检验批的组成 抽样方法及批是否可接收的判定标准是抽样检验的关键 抽样检验应以随机抽样为前提 运用数理统计原理 科学地确定批量与样本间恰当的数量关系及可接收性的判定准则 把误判的可能控制在允许的范围内 并使抽样数量尽量少 6 1 3统计抽样检验的发展历程 1 统计抽样检验方法创立现代统计抽样检验方法始于本世纪二十年代 其奠基人是美贝尔电话实验室 BellTelephoneLaboratories 的道奇 H F Dodge 1929年 道奇和罗米格 H G Romig 共同发表了一篇题为 一种抽样检验方法 的论文 1941年 他们又发表了 一次抽样和二次抽样检验表 并在美国西方电器公司应用 1942年美国陆军兵工署在贝尔电话实验室一些著名工程师的帮助下制订了 陆军兵工署表 ArmyOrdnanceTables 此表经过一些修改后演化为1944年颁布的 美国陆军表 即ASF表 7 1 3统计抽样检验的发展历程 2 105抽样检验系统的形成美国国防部以弗雷曼 H A Freeman 为首组成的数理统计和质量控制专家小组 为美国海军制订了一整套计数抽样方案 并于1948年以 抽样检验 为题出版了这个抽样系统 即SRG表 1949年 美国国防部将ASF表与SRG表进行统一 并以JAN STD 105 即陆海军联合标准105 为名颁布 1950年美国国际部以军用标准MIL STD 105A取代了JAN STD 105 8 1 3统计抽样检验的发展历程 3 105 414 1235三大支柱标准的形成1952年 美国海军军械局颁布的一个连续抽样标准 Navord STD 81 同年 美海军还颁布了一个关于计量抽样方案的海军军械标准OSTD80 1957年 美国国防部颁布了一个计量抽样标准 名为MIL STD 414 1962年 美国国防部颁布了MIL STD 1235 计数单水平和多水平连续抽样程序及表 1958年 MIL STD 105A被MIL STD 105B取代 1961年 美国军用标准MIL STD 105C取代MIL STD 105B 9 1 3统计抽样检验的发展历程 4 MIL STD 105的初步扩散1960 1962年 由美 英 加三国抽样专家共同组成ABC工作组 在全面修订105C的基础上研制出一个适合这三个国家军品和民品抽样检验标准 这个标准1963年在美公布 命名为MIL STD 105D 在英国 作为军用标准命名为DEF131 A 于1966年颁布 作为民用标准命名为BS6001 于1972年颁布 在加拿大 作为军用标准命名为CA G115 作为民用标准命名为105 GD 1 于1964年颁布 这个标准的国际命名为ABC STD 105 10 1 3统计抽样检验的发展历程 5 MIL STD 105的完善1965年 美国国防部还颁布了一个有关抽样检验的手册MIL HDBK 53 这个手册1982年被MIL HDBK 53 1A取代 在新的MIL HDBK 53中共分3卷 即MIL HDBK 53 1 MIL HDBK 53 2和MIL HDBK 53 3 MIL HDBK 53 1A仅是MIL HDBK 53 1中的一部分 11 1 3统计抽样检验的发展历程 6 MIL STD 105D的国际化1973年 MIL STD 105D被国际电工委员会 IEC 采用 命名为IECPubicationNo 410 1974年 国际标准化组织 ISO TC69 对105D作了一些编辑上的修改后正式推荐为ISO标准 并命名为ISO2859 ISO于1948年建立了统计方法应用技术委员会TC69 TC69下设6个分技术委员会 其中第五个分技术委员会SC5专门从事有关验收抽样国际标准的研制 12 1 3统计抽样检验的发展历程 7 我国统计抽样检验标准的发展我国抽样检验的研究起步较晚 从六十年代中期才开始研制抽样标准 到第一个抽样标准SJ1288 78的发布共花了约10年时间 我国实行改革开放以后 统计抽样检验理论和应用的研究取得了突飞猛进的发展 1981年 我国组建了全国统计方法应用标准化技术委员会抽样检验分技术委员会 CSBTS TC21 SC5 1987年中国质量管理协会组建了质量管理统计方法研究委员会抽样检验组 这两个组织的建立 对我国抽样检验学术研究和应用研究起到了积极作用 13 1 3统计抽样检验的发展历程 8 我国抽样检验标准体系的形成我国 已发布了23个统计抽样检验国家标准 形成了较完整的体系 其中最具代表性 应用最多的抽样检验标准是GB T2828 1 计数型 和GB6378 计量型 它们分别与美国军用标准MIL STD 105 国际标准化组织的1SO2859 计数型 和MIL STD 414 ISO3951 计量型 相对应 目前 在许多行业中 正在逐渐废除不科学的百分比抽样法 积极采用我国国家标准或国际标准 14 2计数抽样检验的基本原理 15 2 0 1抽样方案设计与评价 典型问题设产品的批量为N 其中有M个不合格品 整批不合格品率为 P M N 现规定合格质量水平 AQL 即不合格品率的接收上界p0和显著性水平 0 从中抽取容量为n的样本 判断批是否可接收 16 抽样方案设计 依照假设检验的一般步骤 提出原假设 H0 p p0构造统计量 设样本中的不合格品D 服从超几何分布 下面设法构造一个小概率事件 由于 17 抽样方案设计 我们设想 当 成立时 应为小概率事件 设P A 即 通过上述方程组可解得临界限C 于是 有 18 抽样方案 2 抽样方案我们得到一个抽样方案 n C C 1 n Ac Re 2 1定义 抽样方案是一组特定的规则 用于对批的检查作出接收或不接收的规定 2 2记法 n Ac Re 其中 n 为样本量 Ac 为接收数 Re 不接收数 拒收数 19 2 0 2抽样方案 从批中抽取n个单位产品 对样品逐个进行检验 发现d个不合格品 若d Ac接收该批 若d Re拒收该批 1 2 2 3规则 从批中抽取大小为n的样本 发现d个不合格品 若d小于等于Ac则接收 若d大于等于Re则拒收 20 2 0 3抽样方案的OC函2 0 3 1OC函数定义 抽检特性函数定义 抽检特性函数就是当产品的批质量为p时 批可能被接收的概率 记为 21 2 0 3 1OC函数定义 给定的函数中Pa p 为抽样方案 n Ac Re 的抽检特性函数 简称OC函数 如果以p为横坐标 以Pa p 为纵坐标 对于一系列的p值 将点 p Pa p 描绘在坐标平面上 并把这些点用一条曲线连接起来 这条曲线称为抽样方案的抽检特性曲线 简称 曲线 22 2 0 3 1OC函数定义 每个抽样方案 都有它特定的OC曲线 抽检特性曲线表明在特定情况下抽样方案的特性 抽样检验特性曲线形象地显示了在任一假定的质量水平 即不合格品百分数或每百单位产品不合格数 下批被接收的概率 OC曲线对于正确选取 使用抽样方案及评价抽样方案都有重要的作用 23 1 基于超几何分布 计算公式 适用范围 批量有限 不放回抽样 小批量 N 250 孤立批 24 2 基于二项分布 适用范围 计算公式 有放回抽样 抽样率n N 0 1 25 3 基于泊松分布 计算公式 适用范围 无限量总体 当n 10 p 0 1 理论分析 26 2 0 3 2二次抽样方案OC 在批中抽取第一样本n1 在n1中发现d1个不合格品 若d1 Ac1 接收该批 若Re1 d1 Ac1 继续检查 若d1 Re1 不接收该批 在批中抽取第二样本n2 发现d2个不合格品 若d1 d2 Ac2 接收该批 若d1 d2 Re2 不接收该批 1 二次抽样方案 n1 n2 A1 R1 A2 R2 2 二次抽样方案程序 27 2 0 3 2二次抽样方案OC 3 二次方案的由二次方案的判别程序易知 28 2 0 4OC曲线分析a 性质 取值范围单调不增函数 29 2 0 4 1生产方风险和使用方风险 设合格质量水平 p0 不合格质量水平 p1 当批质量p p0时以高概率接收 即Pa p0 1 当批质量p p1时以低概率接收 以高概率拒收 Pa p1 则称 为生产方风险率 弃真概率 为使用方风险率 纳伪概率 要求 p1是的p0的4至10倍 p0 p1 30 生产风险 使用方风险 设合格质量水平 p0 不合格质量水平 p1 当批质量p p0时 产品批被判为不接收的概率为 则称 为生产方风险 亦称第一类风险或弃真概率 当批质量p p1时 产品批被判为接收的概率为 则称 为使用方风险 亦称第二类风险或纳伪概率 31 2 0 4 2抽样方案的鉴别力 抽查特性分析 当 0 05 0 10时 分析 OR越小 p0 10 p0 95越近 鉴别力越强 反之亦然 p1 p0 32 2 0 4 3平均样本量 定义 记为 ASN p 对于一次方案 n Ac Re ASN p n对于二次方案 n1 Ac1 Re1 n2 Ac2 Re2 一般情况下 ASN1 ASN2 ASN3 在 相同的条件下 33 2 0 4 4平均检查量 对于挑选型抽样 样本中发现的不合格品用合格品代替 对拒收批作100 检查 34 2 0 4 5平均检出质量上限 平均检出质量 平均检出质量上限 AOQL AOQmax意义 检出产品的平均不合格品率一般不超过AOQL 35 统计抽样检验的分类 科学的抽样检验方法 已有70余年的发展历史 由于生产实践的需要和抽样理论的发展 目前已经形成许多不同特色的抽样检验标准体系 大致可按下述几个方面进行分类 36 1 3 2按具体使用的检验参数分类 计数抽样检查 按照规定的质量标准 把单位产品简单地划分为合格品或不合格品 或者只计算不合格数 然后根据样本的检查结果对批进行判定的一种检查方法 37 1 3 2按具体使用的检验参数分类 计件抽样检验 不合格品百分数抽样检验 仅把样品分为合格品或不合格品 计点抽样检验 每百单位产品缺陷数抽样检验 仅对样品的不合格数进行计数 38 1 3 2按具体使用的检验参数分类 计量抽样检查 对单位产品的质量特征 必须用某种与之对应的连续量 例如 时间 重量 长度等等 实际测量 然后根据统计计算结果 例如 均值 标准差或其他统计量等等 是否符合规定的接收判定值或接收准则 对批进行判定 39 2 按单位产品的质量特征分类 计数计量抽样检验方法比较计数抽样检验不需要复杂的计算 使用方便 但是由于它不能较充分利用样本所提供的信息 所以其功效不如计量抽样检验 计量抽样检验能够充分地利用样本所提供的信息 样本量比计数抽样检验小很多 计量抽样检验需要较复杂的计算 使用不如计数抽样检验便利 所以它的使用远不如计数抽样检验广泛 40 1 3 1按允许抽取的最大样本数分为 一次计数抽样 二次计数抽样 多次计数抽样 序贯计数抽样 抽样检验方案的等效性 41 1 3 3按抽样方案设计原理分类1 3 3 1标准型 这是一种最典型的方法 标准型抽样不改变对拒收批的处理 它是通过 拒收 交验批对生产方施加压力 迫使其改善质量 它是不考虑交验批质量变化的情况 它对每批质量提供一定保证 它既适用于序列批的检验 又适用于单个批或少数几个批的检查 42 43 1 3 3 2两点型 它规定抽样方案OC曲线上两点 从而确定抽样方案的一种抽样检验方法 生产方风险点 p0 1 使用方风险点 p1 生产方风险点 p0 1 或使用方风险点 p1 中位质量点 p1 0 50 中位质量点 p1 0 50 及OC曲线在该点斜率 拐点及在拐点处的斜率 两点型 的主要目的 满足风险控制 获得适当鉴别率的抽样方案 44 1 3 3 3单点型 只规定OC曲线上一点 确定抽样方案的抽样方法 这一点通常是p0 05 p0 10 p0 95 p0 50 px为对应接收概率为x的质量水平 抽样方案中其余参数则由批量大小 管理方便等因素确定 例如ISO 2859 GB T2828 1 GJB179等标准的样本量就是由批量决定的 当选p0 95时 着重考虑生产方的利益 当选p0 05 p0 10时 着重考虑生产方的利益 当选p0 90时 同时考虑双方的利益 45 1 3 3 4挑选型 要求对拒收批进行100 的检查 并用合格品替换不合格品 主要有 LQ型AOQL型 46 1 3 3 5调整型 对于连续序列批 根据前若干批的检验结束调整抽样方案参数的方法 计数调整型抽样最典型的代表作是MIL105E 成熟于1963年 对样本量调整 调整样本量 接收数不变 在全检 抽检和不检之间调整 在正常 加严和放宽之间调整 调整型抽样 适用于连续批 根据交验批质量变化情况 变更抽样方案 既考虑了可能性又考虑了经济性 并注意了稳定过程的质量信息的积极作用 能保证被控连续批的平均质量水平达到某一标准 也能反映质量变化的动态情况 47 1 3 3 6连续型 在连续生产条件下 对不组成批的流动有序产品的抽验方法 按生产次序检验产品 主要用在连续批生产过程中 48 1 3 3 7跳批型 也叫作跳批检验 只对序列批中某些批进行检验 跳过不检验的批作为接收批为零的抽样检验方法 称为跳批抽样 49 1 3 3 8链式计数抽样 利用前或 与后一些批的抽样结果 对本批作出判别的抽样方法 相当于把连续序列批分割成一个个 链 把 链 内的各批抽样结合累积起来计算 并作出判决 GB T2828 1中的分数接受数方案就是前链式抽样检验方案 50 1 3 3 9序贯型计数抽样 序贯抽样一般分为成组序贯和单个产品序贯 常用的是单个产品序贯 每次只检验一个单位产品 然后把前面的所有抽样结果累计起来 作为接收 拒收或继续抽取一个单位产品的判决 样本量不固定 当质量特别好或特别坏时 序贯抽样能较快地作出接收或拒收的判决 GB T2828 1中的二次 多次抽样方案就是先把一次设计成等效的序贯抽样方案后简化出来的 51 1 3 3 10其它 Bayes型计数抽样经济型方案延迟判决方案条件二次方案多重延迟判决方案 52 抽样检验标准体系 53 4 1概述 近十几年来 以数理统计理论为基础的国内外抽样检验标准的制定和应用有了飞速的发展 以可接收合格质量水平AQL为质量指标检索抽样方案的一系列标准得到了广泛的应用 有关资料表明 我国和国际标准化组织 美国 德国及日本等发达工业国家的现行有关抽样检查导则 验收和监督抽祥 抽样方法 统计理论与方法 具体产品抽样要求等几个方面的抽样标准有五百多个 54 4 1概述 现在 我国有关抽样检验的国家标准已逐渐形成体系 基本上可满足各种不同场合的需要 这些国家标准的设计原理 除了统计抽样检验方法外 还考虑到各种不同的市场情况和生产特征 适当地选用这些标准 可发挥各抽样标准的优点 合理地保护生产方和使用方的利益 做到既保证产品质量 又节约检验费用 进一步提高社会经济效益 55 4 1概述 现有的各种抽样检验国家标准是按照一定的体系制定的 在80年代初 我国就开始统计方法应用国家标准体系表的研究 形成了抽样检验体系的大体框架 这对抽样检验方法的标准化及抽样检验标准的系列化 有着十分重要的指导作用 由于统计抽样检验这种统计技术仍在不断发展 现有抽样方案的类型又是五花八门 所以在体系表中只能针对那些有实用价值 已被实践证明切实可行的 又比较容易做到标准化的抽样检验方法给出一个粗略的框架 56 1 4 2抽样检验标准体系表1 4 2 1抽样基础 抽样检验导则统计质量控制 SQC 术语抽样方法 随机数骰子的使用 估计批或过程平均质量所需样本大小的方法 57 1 4 2 2计数验收抽样检验 标准型不合格品率一次抽样检验标准型不合格品率的小批 一次及二次 抽样检验调整型 一次 二次及多次 抽样检验周期性 一次 二次及多次 抽样检验挑选型一次抽样检验孤立批 一次及二次 抽样检验序贯抽样检验连续抽样检验链式抽样检验贝叶斯抽样检验 58 1 4 2 3计量验收抽样检验 标准型不合格品率一次抽样检验标准型平均值一次抽样检验标准型方差一次抽样检验调整型一次抽样检验序贯检验贝叶斯抽样检验 59 1 4 2 4其它类型抽样检验 可靠性抽样检验散料抽样检验验证抽样检验监督抽样检验 60 统计抽样检验标准讲座 61 GB T2828 1计数调整型抽样检验系统 62 3 1计数调整型抽样检验概说 调整型抽样检验的特征是 可以根据过去的检验情况改变 即调整抽样 检验方案 调整型抽样检验系统有以下几种类型 63 3 1 1可以调整宽严程度的检验 根据以往的检验历史来决定采用正常检验 加严检验或放宽检验 国际标准ISO2859 1 美国军用标准MIL STD 105D 我国国家标准GB T2828 1 美国国家标准ANSI ASQCZ1 4 日本工业标准JISZ9015均属此类标准 这种检验主要适用于能够选择供应者购进检验 64 3 1 2可以调整检验水平的检验 根据以往的检验历史来改变从批中抽取的样本大小的比例 决定采用标准检验 增加检验或减少检验 瑞典军用标准N4 1就是这种检验标准 这种检验适用于不能选择供应者的购进检验 65 3 1 3可以选择抽样检验 全数检验或免检的检验 这种检验是根据以往的检验历史来决定选择抽检 全检或免检 日本工业标准JISZ9011就是这种检验标准 其主要适用于中间检验 出厂检验等场合 66 3 2计数调整型抽样检验的基本思想和主要观点 67 2 2 3 4参数N n 对OC曲线的影响 一次抽样方案的OC曲线与参数N n Ac等有关 也就是说 这些参数的不同组合 就得到不同形状的OC曲线 讨论这几个参数对OC曲线的影响对正确选择和使用抽样方案是很有好处的 下面我们以一次抽样方案为对象 讨论N n 对OC曲线的影响 68 1 批量N对OC曲线的影响 例1 5 假设n 20 0不变 而只是N变化 N取三个值 即N 1000 100和50 这样形成三个抽样方案 A N 1000 n 20 0B N 100 n 20 0C N 50 n 20 0这三个抽样方案的OC曲线示于图1 7中 图1 7N对OC曲线的影响 69 2 样本量对OC曲线的影响 我们取n 32 n 50 n 125 这样就形成了三个抽样方案 32 1 2 50 1 2 125 1 2 这三个方案的OC曲线示于左图中 由于n变化范围大 所以它对曲线的变化影响是最大的 从图中可以看出 n越大 曲线就越陡 越来越严格 图1 8n对OC曲线的影响 70 3 接收数对OC曲线的影响 例1 6 将n固定为80 Ac取不同的值 比较说 1 2 3 很容易看出来 80件单位产品里出现一件以上的不合格品就认为不能接收 是较出现两件以上的不合格品才认为不能接收的方案要严格一些 在上述情况下 检验的严格程度依次递