第七章-过程质量控制原理及应用

2020/5/16,上海师范大学化学系,1,第七章过程质量控制原理与应用,2020/5/16,上海师范大学化学系,2,一、过程质量控制的概念,过程质量控制是指将过程质量特性控制在规定的范围内所进行的活动。过程质量控制的目的是消除不良影响，使产品质量波动限制在允许的范围内。,2020/5/16,上海师范大学化学系,3,（一）产品质量波动性规律,任何产品的质量都存在波动性；产生波动的因素：操作者、机器设备、原材料、工艺方法、检测方法、环境；产品质量波动的分类：正常波动：随机的，偶然因素引起的，有一定的规律，符合高斯分布。异常波动：系统性因素引起的，固定的偏大或偏小，不符合正态分布。,2020/5/16,上海师范大学化学系,4,符合正态分布：偶然因素引起的。如果某个结果显著的偏大或偏小，则断定是由系统因素造成的。均值、中位数、众数：反映数据的集中趋势标准偏差和极差：数据的离散程度,2020/5/16,上海师范大学化学系,5,(二)生产过程的六大影响因素,人机料法测环,系统因素随机因素,平均值和标准偏差,2020/5/16,上海师范大学化学系,6,二、过程分析,（一）过程分析概念：对过程中影响产品质量的各种因素进行分析，找出主导性因素，调查这些因素与产品质量特征值之间的关系，然后建立过程因素的管理标准，根据标准要求开展过程质量控制活动。,2020/5/16,上海师范大学化学系,7,（二）过程分析程序,（1）分析过程质量因素的状态：不同生产线、不同设备、不同时间、不同操作者等（2）选择过程质量特征值：不能稳定的达到标准要求的那些关键质量特性；（3）分析影响质量特性值波动的因素：（4）确定主要因素的控制标准：（5）实施控制，验证结果。,2020/5/16,上海师范大学化学系,8,三、过程质量控制,（一）过程质量控制：指将过程质量特性控制在规定的范围内，是过程质量长期处于稳定状态所进行的活动。过程质量控制的基本条件：（1）要制订进行质量控制所需要的各种标准（2）要建立一台灵敏的信息反馈系统（3）要具有纠正实际执行结果和原有标准之间所产生偏差的措施,2020/5/16,上海师范大学化学系,9,（二）过程质量控制的类型,人工控制：过程的物质流和信息流全靠人工控制半自动控制：人工控制与自动化相结合的过程质量控制形式自动化控制：身产过程的物质流和信息流全部由计算机控制和调整。,2020/5/16,上海师范大学化学系,10,（三）过程质量控制要求,过程质量控制的要求确定控制标准选择有效的统计工具，如控制图。针对问题采取纠偏措施。建立质量管理信息系统。,2020/5/16,上海师范大学化学系,11,第二节过程能力原理及应用,（一）过程能力：指过程的加工能力。通常用通过过程加工的产品（或服务）的质量特性值的离散程度来衡量。离散程度越大，过程能力越弱，离散程度越大，过程能力越弱。离散程度可用样本标准差来度量。,2020/5/16,上海师范大学化学系,12,二、过程能力指数概念,过程能力指数一般用符号表示，则：其中，T为公差，S为样本标准偏差过程能力指数与过程能力的区别,2020/5/16,上海师范大学化学系,13,过程能力指数的评价,2020/5/16,上海师范大学化学系,14,三、过程能力指数的计算,1、过程分布中心与公差中心重合的情形,Tu-质量标准的上限Tl-质量标准的下限,2020/5/16,上海师范大学化学系,15,例题,2020/5/16,上海师范大学化学系,16,第三节控制图原理及应用,控制图是判断和预报生产过程中质量状况是否发生波动的一种有效方法。概念控制图是判断和预报生产过程中质量状况是否发生异常波动的一种有效方法。由美国的休哈特在1924年首创。因为它的用法简单、效果良好，因而逐渐成为质量管理中的一种重要工具。控制图示例：,2020/5/16,上海师范大学化学系,17,控制图示例,2020/5/16,上海师范大学化学系,18,2、控制图的作用,贯彻预防为主的原则改进过程质量防止不必要的过程调整提供有关过程能力的信息,2020/5/16,上海师范大学化学系,19,控制图原理,质量具有波动性随机误差系统误差5M1E（工序质量因素）人（Man）、机器（Machine）、方法（Method）、材料（Material）、测量（Measure）、环境（Environment）,2020/5/16,上海师范大学化学系,20,控制图的基本格式,控制图的基本格式如图所示。中心线CL(CentralLine)用细实线表示；上控制界限UCL(UpperCortrolLimit)用虚线表示；下控制界限LCL(LowerControlLimit)用虚线表示。,2020/5/16,上海师范大学化学系,21,控制图的基本思想,就是把要控制的质量特性值用点子描在图上，若点子全部落在上、下控制界限内，且没有什么异常状况时，就可判断生产过程是处于控制状态。否则，就应根据异常情况查明并设法排除。通常，点子越过控制线就是报警的一种方式。,2020/5/16,上海师范大学化学系,22,2.常用控制图的种类,常用质量控制图可分为两大类：（1）计量值控制图包括：单值控制图（），中位数控制图。（2）计数值控制图包括：不良品数控制图，不良品率控制图，缺陷数控制图，单位缺陷数控制图。,2020/5/16,上海师范大学化学系,23,计量值控制图,计量值控制图一般适用于以计量值为控制对象的场合。计量值控制图对工序中存在的系统性原因反应敏感，所以具有及时查明并消除异常的明显作用，其效果比计数值控制图显著。计量值控制图经常用来预防、分析和控制工序加工质量，特别是几种控制图的联合使用。,2020/5/16,上海师范大学化学系,24,计数值控制图,计数值控制图则用于以计数值为控制对象的场合。离散型的数值，比如，一个产品批的不合格品件数。虽然其取值范围是确定的，但取值具有随机性，只有在检验之后才能确定下来。计数值控制图的作用与计量值控制图类似，其目的也是为了分析和控制生产工序的稳定性，预防不合格品的发生，保证产品质量。,2020/5/16,上海师范大学化学系,25,控制界限的确定,控制图中的上、下控制界限，一般是用“三倍标准偏差法”(又称3法)。而把中心线确定在被控制对象(如平均值、极差、中位数等)的平均值上。再以中心线为基准向上或向下量3倍标准偏差，就确定了上、下控制界限。例题：p188，例题7-11,2020/5/16,上海师范大学化学系,26,控制图的分析与判断,用控制图识别生产过程的状态，主要是根据样本数据形成的样本点位置以及变化趋势进行分析和判断，判断工序是处于受控状态还是失控状态。,2020/5/16,上海师范大学化学系,27,1）受控状态的判断,工序是否处于受控状态（或稳定状态），其判断的条件有两个：(a)在控制界限内的点子排列无缺陷；(b)控制图上的所有样本点全部落在控制界限之内。,在满足了条件(a)的情况下，对于条件(b)，若点子的排列是随机地处于下列情况，则可认为工序处于受控状态。(1)连续25个点子没有1点在控制界限以外；(2)连续35个点子中最多有1点在控制界限以外；(3)连续100个点子中最多有2点在控制界限以外。,2020/5/16,上海师范大学化学系,29,2)失控状态的判断,只要控制图上的点子出现下列情况时，就可判断工序为失控状态：(a)控制图上的点子超出控制界限外或恰好在在界限上；(b)控制界限内的点子排列方式有缺陷，呈现非随机排列。,2020/5/16,上海师范大学化学系,30,控制图有缺陷的状态,（1）点子越出控制界限。（2）点子在控制界限附近，即在23之间(称为警戒区间)。a）连续3点中有2点在警戒区内（0.0053）；,b）连续7点中有3点在警戒区内；c）连续10点中有4点在警戒区内。,2020/5/16,上海师范大学化学系,32,控制图有缺陷的状态,（3）点子在中心线一侧连续出现。（a）连续7点在中心线一侧。,2020/5/16,上海师范大学化学系,33,（b）连续11点中有10点在中心线一侧；（c）连续14点中有12点在中心线一侧；（d）连续17点中有14点在中心线一侧；（e）连续20点中有17点在中心线一侧。,2020/5/16,上海师范大学化学系,34,控制图有缺陷的状态,(4)点子有连续上升或下降趋向，如点数7，则判断有系统性因素影响。(5)点子的波动呈现周期性变化，表明生产过程有系统性因素发生。,3,-3,2020/5/16,上海师范大学化学系,35,5、控制图的两种错误判断,根据控制图的控制界限所作的判断也可能发生错误。这种可能的错误有两种：第一种错误是将正常判为异常；第二种错误是将异常判为正常。,2020/5/16,上海师范大学化学系,36,控制图的两种错误,在生产正常的情况下，点子出界的可能性为3。这数值虽然很小，但这类事件总还不是绝对不能发生的。这样，在纯粹出于偶然点子出界的场合，我们根据点子出界判断生产过程异常就犯了虚发警报的错误，这种错误就叫做第一种错误。另有一种情况，即生产过程已经有了异常，产品质量的分布偏离了典型分布，可是总还有一个部分产品的质量特征值是在上下控制界线之内的。如果我们抽取到这样的产品进行检验，那么，这时由于点子未出界而判断生产过程正常，就犯了漏发警报的错误，这种错误就叫做第二种错误。,2020/5/16,上海师范大学化学系,37,控制图应用的预防原则,“20字”：查出异因，采取措施，保证消除，不再出现，纳入标准。,2020/5/16,上海师范大学化学系,38,注意：,控制图上只是打打点是起不到预防作用的。要每贯彻一次“20字”就消除一次异因，使它不再出现，从而达到预防的目的。一道工序处于稳态成为稳态工序，道道工序处于稳态成为全稳生产线，SPC就是通过全稳生产线达到全过程预防的。,2020/5/16,上海师范大学化学系,39,SPC：统计过程控制,SPC即统计过程控制（StatisticalProcessControl）。SPC主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。,2020/5/16,上海师范大学化学系,40,五、控制图使用,（一）控制图的用途分析用控制图1、分析生产过程是否处于稳态？（调整稳态（统计稳态）；2、分析生产过程的工序能力是否处于技术要求？（调整工序能力满足）；控制用控制图当过程达到确定的状态后，才能将分析用的控制图的控制延长线作为控制用控制图。（执行2