质量控制技术(统计学方法)

第一节质量管理概览质量管理的基本原理质量管理的主要工作之一是收集数据，整理数据，找出波动规律，最大限度地控制正常波动，消除系统原因引起的异常波动。将实际测量的质量特性与相关标准进行比较，并采取适当措施使过程受控的过程称为质量管理。质量控制主要可分为7个阶段。(1)选择控制对象；(2)选取需要监视的质量性质值。(3)确定规格标准，详细说明质量特性。(4)选择能够准确测量该特性的监控设备或自制测试工具。(5)进行实际测试，做好数据记录。(6)分析现实与规格差异的原因。(7)采取适当的纠正措施。采取适当的纠正措施后，还要监视流程，使其保持在新的控制级别。当出现新的影响因素时，为了纠正，还必须测量数据分析的原因，因此，这7个阶段形成了一个称为“反馈环路”的封闭过程。这与6 sigma质量突破模式的MAIC有一个共同点。以上7个步骤中最重要的两个步骤是：(1)质量管理系统设计；(2)质量管理技术选择。2质量管理系统设计进行质量管理时，需要确定需要管理的流程、质量检查点、检查者、测量类型、数量等几个方面，完成这些决定后，形成完整的质量管理系统。1.流程分析所有质量管理必须从流程本身开始。在进行质量管理之前，必须分析生产特定产品或服务的相关过程。大流程可能包括许多小流程，这些流程使用流程图分析方法描述和分解这些流程，以确定影响产品或服务质量的主要部分。2.确定质量检查点确定需要控制的每个进程后，在每个进程中查找需要测量或测试的关键点。一个过程的检查点可能很多，但每个检查都会增加产品或服务的成本，因此必须在最容易出现质量问题的地方进行检查。典型的检查点包括：(1)产前购买原材料或服务检查。为了保证生产过程的顺利进行，首先要通过检查，保证原材料或服务的质量。当然，如果供应商有质量认证证书，则可以免除此检查。此外，准时生产(JIT)不提倡检验采购部件，并且认为此流程是“浪费”，而不增加价值。(2)生产过程中的产品检验：一般生产过程中的检验是在不可逆操作过程之前或高附加值操作之前。因为进行这些工作会严重影响质量，造成巨大损失。例如，陶瓷烧结前需要检验。因为一旦被撤销，不合格品可以销毁，也可以作为次品处置。另外，在电镀或油漆之前要检查产品，以确保没有瑕疵。对这些操作的检查可以由操作员本人检查产品。生产中的检查还可以判断流程是否受控制，如果检查结果显示质量波动大，则应及时采取纠正措施。(3)生产后成品检验。要在发运给客户之前修正产品的缺陷，必须在接收或发送产品之前接受检验。3.检查方法接下来，确定每个质量控制点应使用哪种类型的检查方法。检验方法分为计算检验和测量测试。系数测试是对缺陷数、不合格和其他离散变量的测试。数量检查是对长度、高度、重量、强度等连续变量的测量。在生产过程的质量管理中，必须考虑任何类型的控制图问题。离散变量使用系数控制图，连续变量使用测量控制图。4.检查样本大小确定检验数量的方法有两种：完全检验和抽样测试。决定检验数量的准则是比较不合格频率造成的损失和检验成本。假设有500个单位的产品，产品不合格率为2%，每个不合格品的维修费、赔偿费等成本为100元，如果不检查该产品，总损失为100*10=1000元。如果这些产品的检验费在1000韩元以下，就要全面检查。当然，除了费用因素外，还要考虑其他因素。个人安全相关产品需要100%检查。破坏性测试使用抽样测试。5.检查员检查员的决定可以采用经营者和专职检查员相加的原则。在6 sigma管理中，工作人员通常执行大多数检查工作。三种质量控制技术质量管理技术包括两类：抽样检验和流程质量管理。抽样检验通常发生在对生产前原材料的检验或生产后成品的检验上，根据随机样品的质量检验结果，确定是否接受该批的原材料或产品。过程质量管理是对生产过程中的产品随机样本进行检查，以确定该过程是否在预定义的标准内生产。抽样检验用于采购或接受，而流程质量管理适用于多种形式的生产流程。第二节流程质量管理技术休哈特自1924年以来，经过近80世纪的发展，在质量管理中广泛应用了流程质量管理技术，实际上开发了多种新方法。“QC 7种工具”(直方图、相关图、排列图、管理图、因果图)和相关图(系统)具有相同的“新QC 7种工具”。应用这些方法，可以在经常变化的生产过程中系统地收集与产品相关的各种数据，通过统计方法整理、处理和分析数据，找出质量变化的规律，并绘制出控制质量的各种图表。石川市2666曾说，企业中95%的质量问题可以通过企业全体人员应用这些工具来解决。不管是ISO9000，还是近几年非常普及的6 sigma质量管理理论，都非常强调这种基于统计的质量管理技术的应用。因此，要真正提高产品质量，企业至下一位员工必须掌握并实际应用质量管理技术。直方图(a)使用直方图直方图方法用竖线表示数据的离散状态分布，帮助人们根据显示的模式变化找出缩小范围内出现问题的区域，知道数据的平均水平偏差，确定整体质量分布。(b)直方图图片以下是如何绘制直方图的示例：示例5-1一种球生产，其直径x为15.01.0mm，测试直方图要求对生产过程进行统计分析。1.数据收集在5M1E(人员、机器、方法、测量和生产环境)完全固定和标准化的情况下，从相应的生产流程中收集n个数据。n必须小于50，建议大于100。在此范例中，我们测量了下表中显示的50个球直径。其中Li是I行数据最大值，Si是I行数据最小值。表5-1 50球样本直径jI12345678910李Si115.015.815.215.115.914.714.815.515.615.315.914.7215.115.315.015.615.714.814.514.214.914.915.714.2315.215.015.315.615.114.914.214.615.815.215.814.2415.915.215.014.914.814.515.115.515.515.515.914.5515.115.015.314.714.515.515.014.714.614.215.514.22.在数据中查找最大值l、最小值s和极差rL=MaxLi=15.9，S=MinSi=14.2，R=S-L=1.7(5.1)间隔S，L称为数据的分布范围。3.确定数据的近似分组数k可以根据k=1 3.3222lgn的经验公式确定组数。此范例使用k=6。4.决定群组群组h(5.2)5.计算每个组的上限和下限首先确定第一组下限值，必须注意最小值s包括在第一组中，并且数据观测不低于上下限。因此，第一组的下限如下：然后依次添加组距离h，得到组的上下限值。第一组的上限是第二组的下限，第二组的下限h是第二组的上限，其馀为等等。各组的上限和下限见表5-2。表5-2频率分布表群组顺序组边界值组中的值bi频率fi频率pi114.05-14.3514.230.06214.35-14.6514.550.10314.65-14.9514.8100.20414.95-15.2515.1150.32515.25-14.5515.490.16615.55-15.8515.760.12715.85-16.1516.020.04总计50是100%6.计算每个组的中心值bi、频率fi和频率piBi=(组I下限组I上限)/2，频率fi是n个数据落在组I中的数据数，频率pi=fi/n(参见表14-3)。7.绘制直方图图5-1频率(频率)直方图如果绘制一系列矩形，使频率(或频率)为纵坐标，数据观测值为横坐标，数据观测值为组间基准，数据观测值更多地下降到组间频率fi(或频率pi)，则图形将显示为频率(或频率)直方图，简单地显示为直方图。参见图5-1。(c)直方图的观察和分析直方图可以直观地确认产品质量特性的分布模式，从而可以确定流程是否处于控制状态，从而方便地确定是否采取相应的应对措施。直方图可根据分布类型分为正常型和例外型。正常形状是整体形状左右对称的图形，此时过程稳定(统计控制状态)。图5-2a。理想型的话，要分析原因进行处理。常见的例外类型主要有6种：1.bimodal类型(图5-2b):直方图中出现两个峰值。主要原因是观察在两个群体中进行，此时数据必须分层。2.锯齿(图5-2c):直方图表示凹凸不平。这是由于直方图对数据分组过多、测量仪器错误过多或观测数据不准确等原因造成的。此时必须重新收集和整理数据。3.墙类型(图5-2d):柱状图像悬崖一样向一侧倾斜。主要原因是进行了全面检查，并使用了去除不合格品的产品数据作为直方图。4.偏移类型： (图5-2e):直方图的峰值偏转左侧或右侧。公差下限受限制时(例如单侧几何公差)，或某些加工习惯(例如，孔加工经常很小)可能会产生左侧。直方图表示上限公差受限制或轴向外加工时部分右侧的形式。5.平台类型(图5-2f):柱状图的顶部不明显，是平面的顶部型。主要原因是多种整体和分布混合在一起，或在生产过程中起了某种缓慢的倾向(例如工具磨损、工人疲劳等)。6.孤岛类型(图5-2g):直方图旁边将显示一个单独的“小岛”。这是因为原材料更换或突然转换不熟练的工人等生产过程中出现了异常。d)正常b)双峰类型a)正常g)孤岛类型e)偏移类型f)基于平台c)锯齿图5-2条形图外观2流程能力指数“流程能力指数”(Process Capability Index)用于反映流程处于正常状态-人员、机器、原材料、流程方法、测量和环境(5M1E)完全标准化且稳定时确保产品质量的能力。流程能力指数也称为工序能力指数或流程能力指数。在任何生产工艺中，产品质量总是分散的。工艺能力越高，产品质量特性值的方差越小。工艺能力越低，产品质量特性值的方差就越大。然后，可以使用6(即3)来说明生产过程产生的总方差。即，流程能力=6；流程能力是表明生产流程客观分散的一个参数。但是，单凭这个参数能否满足产品的技术规格要求还不知道。因此，还需要另一个反映工序能力满足产品技术要求(公差、规格等质量标准)程度的参数。此参数称为工序能力指数。这是技术规格要求和工序能力之间的比率，即：流程能力指数=技术规格要求/流程能力(5.3)如果分布中心与公差中心匹配，则过程能力指数以Cp记录。如果分配中心超出公差中心，则流程能力指数以Cpk记录。流程的质量水平可以根据Cp值分为5个等级。Cp1.67，特级，能力太高；1.67Cp1.33，级别1，足够的能力；1.33Cp1.0，次要，还具有能力；1.0Cp0.67，阶段3，能力不足；0.67Cp，阶段4，严重能力不足。(a)工序能力计算方法过程能力指数计算可分为四个方案。(1)没有进程偏转设定范例的质量性质值X N(，2)。如果x的规格需求为(Tl，Tu)，则规格中心值Tm=(Tu Tl)/2，T=Tu-Tl为公差。如果U=Tm，则流程不偏转，流程能力指数计算如下：(5.4)(2)过程中有偏向的情况Tm表示这个过程有偏差。此时，计算修改的流程能力指数。(5.5)(5.6)k称为偏移系数。(3) XTl产品资格条件仅适用于单边规则限制Tu(5.8)(b)工序能力指数与工序不合格率p的关系1.CP和p的关系(5.9)Cpk和p的关系(5.10)Cp (u)和p的关系(5.11)Cp (l)和p的关系(5.12)在上面的4表达式中，值可根据正态分布函数表找到。例如， (4.17)=0。示例5-2已知部件加工标准为1482(mm)，为100个样品计算平均148mm，标准差为0.48(mm)，工艺能力指数和工艺不合格率。由于采样平均值=148(mm)，因此流程不偏转。根据5.4，流程能力指数如下：=1.39流程不合格物料比率为：=310-5三个控制图表CLLCLUCL1 5样品序号质量量羊特殊的性图5-3控制图控制图是生产过程中实时控制产品质量状态的统计工具，是质量管理中最重要的方法。对管理图的人评价说：“质量管理从管理图开始，最后也可以管理。”管理图主要用于分析生产工艺的稳定性，及时找出生产过程中出现的异常现象，并调查