第5章-统计质量控制的基本原理和常用工具

,质量管理常用统计方法Statisticalmethodsinqualitymanagement,质量管理常用统计方法,1、了解数据、总体、样本的含义及随机抽样的一般方法；2、掌握排列图、因果分析图的作图方法和应用；3、掌握分层法、统计图表法的应用；4、了解直方图的原理、作用、作图方法及应用；,本章主要要求,本章主要内容：,全面质量管理,管理的主要任务是指导一个组织的日常运作以及在组织的未来发展中保持其生命力。在保持公司生命力、战略性职责方面质量管理已成为重要因素。,管理,全面质量管理,全面质量管理是指对公司每一个人所提出的关注质量的要求。,全面质量管理方法,明确用户的需要；开发新产品或提供新服务以便满足或超出用户的需要；设计生产过程，确保一次成功。跟踪记录生产结果，并利用这些结果指导系统的改善；把这些概念扩展到供应商和经销环节；,持续改进；树立榜样；授权给职员；发扬团队协作精神；依据事实作出决策；掌握质量管理工具；供应商的质量保证；,全面质量管理,内涵,方法,解决质量问题的基本步骤,确定问题并明确改进目标,收集数据,分析问题,获得可能的解决方案,选择一个解决方案,解决质量问题,检查解决方案并说明是否实现了目标,质量管理工具,检查表(checklist）;分层法；散布图；直方图；排列图；控制图；因果分析图；,有一些质量管理工具可供公司用来解决质量问题及实现工序的改进。它们有助于收集和分析数据以便为决策提供依据。,名词注解,“统计（statistics）”一词是由“国家（state）”一词演化而来。它的意思是指收集和整理国情资料、信息的一种活动。,A.V.Feigenbaum的观点：,专家观点,在全面质量管理中，“无论何时、何处都会用到数理统计方法”。“这些统计方法所表达的观点对于全面质量管理的整个领域都有深刻的影响。,数据,一切用数据说话，数据是质量管理活动的基础。,数据反映出产品特定数据，称为质量特性。,在质量管理过程中，需要有目的地收集有关质量数据，并对数据进行归纳、整理、加工、分析，从中获得有关产品质量或生产状态的信息，从而发现产品存在的质量问题以及产生问题的原因，以便对产品的设计、工艺进行改进，以保证和提高产品质量。,数据在质量管理中的作用,质量特性值:,质量特性值通常表现为各种数值指标，即质量指标。一个具体产品常需用多个指标来反映它的质量。测量或测定质量指标所得的数值，即质量特性值，一般称为数据。根据质量指标性质的不同，质量特性值可分为计数值和计量值两大类。,质量特性值,计数值:,计数值和计量值,a.计数值。当质量特性值只能取一组特定的数值，而不能取这些数值之间的数值时，这样的特性值称为计数值。计数值可进一步区分为计件值和计点值。对产品进行按件检查时所产生的属性(如评定合格与不合格)数据称为计件值。每件产品中质量缺陷的个数称为计点值。如棉布上的疵点数、铸件上的砂眼数等。,计量值:,计数值和计量值,b.计量值。当质量特性值可以取给定范围内的任何一个可能的数值时，这样的特性值称为计量值。如用各种计量工具测量的数据(长度、重量、时间、温度等)，就是计量值。,总体和样本:,计数值和计量值,不同类的质量特性值所形成的统计规律是不同的，从而形成了不同的控制方法。由于工业产品数量很大，我们所要了解和控制的对象产品全体或表示产品性质的质量特性值的全体，称为总体。通常是从总体中随机抽取部分单位产品即样本，通过测定组成样本大小的样品的质量特性值，以此来估计和判断总体的性质。质量管理统计方法的基本思想，就是用样本的质量特性值来对总体作出科学的推断或预测。,总体:,总体、个体,个体:,总体又叫母体，是研究对象的全体。一批零件、一个工序或某段时间内生产的同类产品的全部都可以称为总体。,构成总体的基本单位，称为个体。每个零件、每件产品都是一个个体。,质量检验常用抽样方法进行，即从总体中抽出一部分个体，并测试每个个体的有关质量特性数据，进行统计分析后，对总体作出估计和判断。,样本:,样本,样本又叫子样，是从总体中抽出来一部分个体的集合。样本中每个个体叫样品，样本中所包含样品数目称为样本大小，又叫样本量，常用n表示。对样本的质量特性进行测定，所得的数据称为样本值。当样本个数越多时，分析结果越接近总体的值，样本对总体的代表性就越好。,抽样方法,随机抽样,分层抽样,系统抽样,抽样方法,随机抽样,指总体中每一个个体都有同等可能的机会被抽到。这种抽样方法事先不能考虑抽取哪一个样品，完全用偶然方法抽样，常用抽签或利用随机数表来抽取样品以保证样品代表性。,当总体容量不大时，随机抽样是一种有效的抽样方法；,抽样方法,分层抽样,分层抽样是先将总体按照研究内容密切有关的主要因素分类或分层，然后在各层中按照随机原则抽取样本。分层抽样可以减少层内差异，增加样本的代表性。,当获得的资料不均匀，或呈偏态分布时，分层抽样是一种有效的抽样方法；,抽样方法,系统抽样,从总体中每隔K个个体抽取一个个体的抽样方法，比值K是总体容量N与样本容量n之比；,如果被抽总体足够大，并且易作某种次序的整理时，系统抽样比分层抽样好；,1，2，.KK+1，K+2，.，2K2K+1，2K+2，.，3K直到N为止,例，从具有1000个个体的总体中抽取50个个体。,总体、样本、数据间的关系,总体,样本,结论,数据,抽样,分析,管理,测试,数理整理和统计,抽样的目的是通过样本来反映总体。在质量管理中，常常将测试的样本数据，通过整理加工，找出它们的特性，从而推断总体的变化规律、趋势和性质。一批数据的分布情况，可以用中心倾向及数据的分散程度来表示，表示中心倾向的有平均值、中位值等，表示数据分散程度的有方差、标准偏差、极差等。,描述总体数据离散程度的参数为方差2，描述总体数据中心倾向的数为均值。若利用样本参数近似描述总体状况时，可以利用样本方差S2近似代替总体方差2，利用样本均值X近似代替总体均值p。,数理整理和统计,样本平均值,样本中位值,X=,X1+X2+X3.+Xn,n,中位值是按照数据大小顺序排列位于中间的数值，中位值记为X,若n为偶数，则取位于中间两个数值的平均值为中位值；,数理整理和统计,样本极差,样本方差和样本标准偏差,样本方差和样本标准差就是用来度量数据波动幅度大小的一个重要特性值。样本方差是一组数据中每一个数值与平均值之差的平方和的平均值，通常记为S2；样本方差的平方根S称作样本标准偏差，它与样本方差一样，是反映一组数据分散程度的特性值:,样本极差表示一组数据分布的范围，是指数据中最大值与最小值的差:R=Xmax-Xmin,调查表,调查表,又叫检查表、核对表、统计分析表.它是用来系统地收集资料和积累数据、确认事实并对数据进行粗略整理和分析的统计图表.常用的调查表有以下几种格式:,1)不合格品项目调查表,2)缺陷位置调查表,尘埃,流漆,色斑,频数,3)工序分布调查,分层法,分层法,1、定义：把混杂在一起的不同数据按其不同的目的分类，把性质相同，在同一种条件下收集的数据归并成一类，以便找出统计规律。2、关键：应使同一层内的数据波动幅度尽可能小，而层间的差距尽可能大。,3、分层原则：,因为有时这些分层原则要混用。必须多掌握些专业知识,按操作人员按使用设备按工作时间按使用原料按工艺方法按工作环境,例：图7-1按因素A、B分层后因素A呈现弱相关趋势，因素B呈现弱负相关趋势,因素A,因素B,现按操作者和密封垫制造分层，列出表5-A。,例某飞机公司在进行飞机装配时发现一配气阀部件漏油。经现场分析，密封垫生产厂不同。涂粘结胶时，工人操作方法不同。,表5-A漏油调查表,由5-A可以看出，工人C漏油发生率较低（0.2），甲厂生产的密封垫漏油发生率较低。因此决定采用C工人的操作方法，选用甲厂生产的密封垫，但采用此法后漏油发生率反而增加。原因是没有考虑到不同生产厂的密封垫和操作方法之间的相互关系。现考虑了这种关系，新的分层表如5B所示。,表5-B漏油分层表,由表5-B可以看出来若采用前面所说的改进方法，由工人C操作，选用甲厂生产的密封垫，漏油4台，不漏油7台，漏油发生率为4/11*100%=36%，比调查时的32%还高，不可取。正确的取法为：使用甲厂的密封垫时，应推广工人B的操作方法；再使用乙厂的密封垫时，应推广工人C的操作方法。,因果图,因果图,Acause-and-effect(C直方图的分布中心与标准中心近似重合，这是理想的直方图。此时，全部产品合格，工序处于正常管理状态。,直方图在标准范围内的情况,直方图的分布范围B位于标准范围T内，数据变化仍比较集中，但分布中心偏移标准中心，并且直方图的一侧已达到标准界限，此时状态稍有变化，产品就可能超出标准，出现不合格品。因此，需要采取措施，使得分布中心与标准中心重合。,直方图在标准范围内的情况,直方图的分布范围B没有超出标准范围T，但没有余量。此时分布中心稍有偏移便会出现不合格品，所以应及时采取措施，缩小产品质量特性值的分布范围。,直方图在标准范围内的情况,产品质量特性值的分布非常集中，致使直方图的分布范围B与标准范围T之间的余量过大。此时，可对原材料、设备、工艺等适当放宽要求，从而降低生产成本;或者加严标准，提高产品的性能，以利于组装等,T,B,SL(S),Su(L),直方图超出标准范围内的情况,产品质量特性值的分布中心向左(或向右偏离标准中心，致使直方图分布范围B的下界限(上界限)超出标准范围T的下界限(或上界限)，因而在下界限(或上界限)出现不合格品，此时，应设法提高(或降低)产品质量特性值的平均值，使直方图的分布中心向右(或向左)移动，从而使直方图的分布范围完全落在标准范围之内。,T,B,(S)SL,(L)Su,直方图超出标准范围内的情况,直方图的分布范围B超出标准范围T，此时，在标准上界限和下界限都出现不合格品。这种情况通常是由于产品质量特性值的标准差太大，这时，应及时采取技术措施，降低分布的标准差。如果属于标准定得不合理，可以放宽标准范围。,T,B,(S)SL,Su(L),直方图超出标准范围内的情况,直方图的分布范围B大大超出标准范围T，此时已出现大量不合格品，必须立即分析原因，采取紧急措施;如果标准允许改变，就重新修订标准。,T,B,(S)SL,Su(L),直方图的分层比较,当直方图出现非正常的奇异形状，特别是出现双峰型直方图时，应将收集到的产品质量特性值数据，按某个条件，如设备、操作人员、作业方法、所用原材料、生产环境等因素分成两个以上的组，通常把这样划分成的组称为层，由此作出的直方图称为分层直方图。通过分层直方图，探讨造成直方图异常的原因，从而比较不同设备、不同原材料、不同操作方法等对产品质量特性值影响的差异。,轴承外径直方图按工人分层直方图改善后的直方图,直方图的分层比较,直方图的缺点,0.090.080.070.060.01,波动图,直方图,时间,直方图(练习),生产某种滚珠，要求其直径x为15.01.0(mm)，试用直方图进行统计分析。,直方图(练习),1、从数据中找出最小值S和最大值L。,S=14.2L=15.9,2、决定组数。,m=1+3.3lgn=6,3、计算组距。,组距h=0.3,4、求界限值。,下限值Sh/2=14.05,5、计算组中值。,6、统计频数。,7、列频数分布表。,直方图(练习),直方图(练习),X,14.214.514.815.115.415.716.0,频数,频数多边形,以坐标横轴表示组中值,坐标纵轴表示频数,所画出的多边形图称为频数多边图,简称多边图。多边图的作法与直方图类似,不同的只是多边图以组中值为横坐标,频数为纵坐标,在坐标平面上依次标出各点的位置,然后把相邻各点用直线段连接起来,由此得到频数多边形。,外径尺寸,11.40511.50511.60511.70511.80511.90512.00512.10512.20512.30512.405,0,5,10,15,20,25,30,频数,控制图,控制图的分类,计量值控制图,计数值控制图,不合格品数控制图不合格品率控制图缺陷数控制图缺陷率控制图,均值极差控制图中位数极差控制图均值标准差控制图单值移动极差控制图,2、控制图的构成,3、控制图的画法（均值极差控制图即）,（1）收集数据。N=100，分为20组，每