数据分析讲义--李锦文

1、 数据分析 在质量管理和过程控制中的应用中华职教社职业指导中心北京东方九洋管理顾问有限公司李锦文 教授级高级工程师 中国机械工程学会 会员 中国标准化协会 理事 中国质量认证中心CQC 专家委员会 技术专家 国家注册主任审核员第一章第一章 质量管理的发展质量管理的发展第二章第二章 数据分析数据分析第三章第三章 产品质量波动和生产过程变差产品质量波动和生产过程变差第四章第四章 质量和质量管理质量和质量管理第五章第五章 过程和过程控制过程和过程控制第六章第六章 质量管理的导向模式质量管理的导向模式第七章第七章 过程能力指数在过程控制中的作用过程能力指数在过程控制中的作用第八章第八章 控制图在过程控

2、制中的作用控制图在过程控制中的作用大 纲第一章第一章质量管理的发展质量管理的发展标准化标准化 管理管理全面全面品质品质管理管理统计统计技术技术管理管理检验检验管理管理生产者生产者自主自主管理管理工业革命后二十世纪前，生产者自己验证自己生产的产品的质量。由于缺乏制约机制，生产处于 失控状态，产品质量无法 满足顾 客的需要。生产者自主管理二十世纪以后，从生产者中分离出一部分人员，专门从事检验工作，保证不让不合格品转到下道工序或交付给顾客。生产者和分离检验者开始分离，产量和质量之间的制约机制基本形成。检验管理检验管理只能对产品的最终质量进行控制而不能控制生产过程，1924年美国三位数学家研究出几种统

3、计技术的手段，可以对生产过程进行监视和控制。但限于美国当时的经济能力，他们的研究未能继续，二次大战为研究提供了机会，三十年代末用统计技 术来控制质量的管理方法首先在军火工业获得成功，战后在其他领域得到广泛的应用，成为质量保证的重要手段。统计技术管理统计技术要求管理人员有一定的数学基础,影响了推广面，六十年代在日本掀起了一个由全员参与的质量活动全面质量管理（TOTAL QUALITY MANAGEMENT），并很快在全世界流行。开始提出“质量保证”的概念和“满足或超越顾客的需求的目标。全面质量管理世界各国的质量管理专家根据各国的管理经验在美军标准和TQM的基础上制定了质量管理的国际标准。第一版发

4、行于1987年，1994年改版为第二版，2000年发行的的三版， 2008年11月15日正式发布的2008版为第四版。通过建立质量管理体系使组织的质量活动按照 PDCA循环持续改进，满足顾客的需求和期望。标准化管理第二章第二章数据分析数据分析数据分析 对样本的统计特征量（即数据）进行统计分析，用以推断总体的质量状况。数据分析定义一批产品样本数据信息抽样检测统计分析判断数据分析关系式分析型关系式分析型关系式工序一批产品样本信息数据生产抽样检测统计分析控制数据分析关系式控制型关系式控制型关系式 用以研究局部来判断全局， 以分析样本来估计总体的方法来保证和改进质量数据分析目的第三章第三章产品质量波动

5、和产品质量波动和生产过程变差生产过程变差质量波动产品质量在生产过程中不可能完全一致， 存在波动。 应承认并限制这种波动。 过程变差每个产品的特性及其过程特性都各不相同，它们的分布状况存和诱变因素也各不相同，存在变差。应承认并限制这种变差。 波动和变差的产生原因 管理人员、操作人员MMan 机器、设备、仪器MMachine 材料MMaterial 方法、工艺MMethod 工作环境E Environment波动和变差的种类 由系统因素产生的波动和变差正常波动和变差的普通原因 由特殊因素产生的波动和变差异常波动和变差的特殊原因产生原因发生概率影响程度识别方法消除措施例普通原因正常波动系统性因素大小

6、难难材质差异,仪器精度误差,设备正常磨损和轻微震动,检验差异特殊原因异常波动偶然性因素小大易易材料用错,设备不完好,仪器失真,违反工艺,检验差错,环境异常波动和变差分析波动和变差的原因第四章第四章质量和质量管理质量和质量管理质量和质量管理 一组固有特性满足要求的程度质量质量QUALITY 在质量方面指挥和控制组织的协调的活动质量管理质量管理QUALITY MANAGEMENT需求、要求和期望 ?需求 ?要求 ?期望质量控制质量控制QUALITY CONTROL质量控制最常用的方式是检验质量控制最常用的方式是检验质量控制可以符合顾客质量控制可以符合顾客对产品质量的基本要求对产品质量的基本要求质量

7、管理的一部分，质量管理的一部分， 致力于满足质量要求致力于满足质量要求质量控制仅仅是事后措施，质量控制仅仅是事后措施，它能达到的最大效果是它能达到的最大效果是不让顾客得到不合格品不让顾客得到不合格品IQC、PQC、FQC、OQC等等质量控制和质量保证质量保证质量保证QUALITY ASSURANCE ONTROL质量管理的一部分，致力于提质量管理的一部分，致力于提供质量要求会得到满足的信任供质量要求会得到满足的信任 质量保证是事前预防，它能达到的质量保证是事前预防，它能达到的最大效果是不生产出不合格品最大效果是不生产出不合格品 质量保证是为了质量保证是为了满足顾客的根本利益满足顾客的根本利益质

8、量保证质量保证 主要是过程控制，主要是过程控制，使一切质量活动都在受控状态使一切质量活动都在受控状态下进行，以此保证产品质量下进行，以此保证产品质量 数据分析数据分析统计技术统计技术包括监视监视测量测量过程过程把产生不合格品的各种可能把产生不合格品的各种可能都消灭在过程中而不是都消灭在过程中而不是留在过程的结尾留在过程的结尾采用各种必要的手段采用各种必要的手段QCQAQC和QA的关系质量管理的战略目标是取消检验 过程控制和过程能力的关系 控制过程的最终目的是为了提高过程能力。 提高过程能力必须先使过程处于受控状态。 过程能力和检验的关系 过程能力所反映的产品质量参数不能达到顾客的要求时，必须用

9、检验的方式确保顾客得到的都是合格品。 过程能力所反映的产品质量参数达到或超过顾客的要求时，完全可以用控制过程的方式来确保顾客得到的都是合格品，检验就变成多余。第五章第五章过程和过程控制过程和过程控制什么是生产过程 从原材料入库到计划、排产、制造、搬运、 检验、产品入库直到交付的全过程。生产过程生产过程是一个人造的、开放的和动态的系统。生产过程是由物流、信息流和人力资源流三大部分组成的系统。生产过程的不可预测性是指原材料的转变、贮存和运输过程；这三大系统中存在着许多不确定因素，三大系统在动态运作的状态下有会出现大量波动和变差，使生产过程的现状和未来的变化无法用简单的规律预测。是指围绕着生产过程所

10、用到的各种知识、信息和数据的处理、传递、转换和利用过程；是指管理人员和操作人员在生产过程中的作用。人力资源流人力资源流物流物流信息流信息流生产过程控制分析产品特性、过程特性的分布状况和造成变差的因素，了解造成变差的普通原因（正常波动）和特殊原因(异常波动)，可以得到一些有用的信息，应用这些信息来判断产品质量、掌握过程的发展趋势，从而达到控制过程的目的。过程控制和过程能力每个过程可以根据其能力、是否受控分成四类受控不受控可接受一类三类不可接受二类四类满足满足要求的能力要求的能力控制程度控制程度过程控制和过程能力ADCB过程控制和过程能力第六章第六章质量管理的导向模式质量管理的导向模式结果导向为结

11、果而管理为结果而管理 MFRMFR Managing for results 上世纪60年代彼得德鲁克等管理学家首先提出并普及的管理概念全面质量管理全面质量管理 TQM TQM Total quality management 上世纪80年代取代MFR基于结果的管理基于结果的管理 RBMRBM Results-based management 上世纪90年代RBM策略重新流行起来过程导向过程导向注重过程对结果的影响，管理中要求更加系统化，对管理者的能力要求较高。它往往能起到高瞻远瞩的作用，企业的未来发展潜力较大。过程导向的缺点是见效慢，可能要在较长的周期后才能看到绩效。如果较长时间内未见效可能

12、让企业主和员工.投资者丧失信心对企业发展产生不利影响。过程为导向的管理方式渐成为一些优秀企业的主流，过程导向通常是以客户为导向的企业采用。 SPMPCOP过程导向客户导向顾客要求顾客满意品质管理体系的持续改进客户导向流程 COP支持流程 SP管理流程 BP接口客户导向流程客户导向流程蚂蚁蚂蚁每天忙忙碌碌每天忙忙碌碌却从不思考却从不思考蜘蛛蜘蛛 只会编制一张只会编制一张美丽的网后开美丽的网后开 始空想始空想只有蜜蜂既织网，又劳只有蜜蜂既织网，又劳作，且不断有蜜酿出作，且不断有蜜酿出结果导向和过程导向的关系确定明确的质量战略目标后，制定以结果为确定明确的质量战略目标后，制定以结果为核心的过程实施规

13、划核心的过程实施规划 过程导向和结果导向是战术和战略目标的关系过程导向和结果导向是战术和战略目标的关系 任何过程必须为结果服务，结果为所有过程的任何过程必须为结果服务，结果为所有过程的 最终集成体现最终集成体现结果导向和过程导向的关系第七章第七章过程能力指数在过过程能力指数在过程控制中的作用程控制中的作用什么是过程能力指数过程固有的能力满足产品质量标准要求(规格、范围等)的程度，是过程保证产品质量的能力。过程能力指数什么是过程能力指数当数据分布的中心和客户要求的中心重合时的过程能力指数过程能力指数CpCp图解满足双向规格界限的整体过 程潜力什么是过程能力指数当数据分布的中心和客户要求的中心偏离

14、时的过程能力指数过程能力指数CpkCpk图解 过程失控过程失控 均值偏离正常值 过程失控过程失控 高度不足 均值偏离正常值 1.满足双向规格界限的整体过 程潜力2.Cpk是过程偏离正常值的一个偏移因素通过直方图导出过程能力指数收集一个过程或一批产品的质量参数，通过整理寻求其数据的分布规律，并应用概率统计对这些数据进行定量分析，从中导出过程能力指数Cp和Cpk。案例分析FCD-1205传动轴台阶尺寸传动轴台阶尺寸 2.50.15 工序能力指数工序能力指数Cp/ Cpk计算书计算书1.标称值 2.50.15标 称 值: 2.50.15公差带宽度: T=0.30最大极值尺寸: Tu=2.65最小极值

15、尺寸: TL =2.35样本数: N=50(数据见附表)2.测量值: 2.445 2.5623.上限: XL=2.562下限: XS=2.4454.组数:取K=7，即分为7组5.组距: h= = 0.0167 取h=0.026.组界： U1=XS =2.445 = 2.4352.455根据h=0.02排出各组组界(见频数表)XL-XsK2.562-2.44572h202. 07.频数表组号组界组中数频数f组次ufufu212.4352.4552.4455-3-154522.4552.4752.4656-2-122432.4752.4952.4856-1-6642.4952.5152.50513

16、00052.5152.5352.525121121262.5352.5552.54572142872.5552.5752.5651339Nfufu250-41248.样本均值 和样本标准差S X最大频数组为第四组,其组中值为X0=2.505 =0.021.5491933=0.030098395034. 250402. 0505. 20 nfuhXX08. 048. 202. 05012402. 0504222nfunfuhSX9.直方图20151052.435 2.455 2.475 2.495 2.515 2.535 2.555 2.575尺寸尺寸mm频数频数(件件)0N=50 x=2.50

17、34S=0.030983910.中心偏移量及偏移系数K 标准范围中心M: 11.工序能力指数Cp值及Cpk CPK=CP(1-K)=1.613470.9773=1.5771 50. 2235. 265. 22LUTTM61374.1039839.0630.066sTTCp0034. 050. 25034. 2M-X0227. 03 . 00034. 022TK工序能力指数计算书数据测定表设备名称CG1107自动车床设备编号CA-0319产品图号FCD-1205工件标准尺寸 2.5 0.15使用车间测定人员（签字）测定日期1996.12.8测定数据序实际测定值序实际测定值序实际测定值序实际测定值

18、1 12.4712.47114142.4852.48527272.5402.54040402.4872.4872 22.5322.53215152.5352.53528282.4632.46341412.5122.5123 32.5232.52316162.5162.51629292.5062.50642422.4902.4904 42.4742.47417172.4062.40630302.5272.52743432.5292.5295 52.5812.58118182.5392.53931312.5552.55544442.5382.5386 62.5622.56219192.5352.5

19、3532322.5032.50345452.4452.4457 72.5412.54120202.4532.45333332.5462.54646462.4452.4458 82.5152.51521212.5032.50334342.4982.49847472.5242.5249 92.4952.49522222.4992.49935352.4942.49448482.5062.50610102.4712.47123232.5242.52436362.5002.50049492.5202.52011112.5412.54124242.4542.45437372.4962.49650502.4

20、822.48212122.4792.47925252.5142.51438382.4522.45213132.5162.51626262.4542.45439392.5062.506利用Cpk观察和评价过程Cp和Cpk是过程状态一个可以量化的指标。可以通过Cp和Cpk的变化来过程过程的变化、评价过程的优劣。也可以直接从Cp和Cpk的值理判断产品的质量状况和合格率。过程能力指数的控制范围目前国际上大家共识的Cp和Cpk控制范围是：？ Cpk的评级标准A+级Cpk2.0 特优 可考虑成本的降低A+级2.0 Cpk 1.67 优 应当保持之A级1.67 Cpk 1.33 良 能力良好，状态稳定，但应

21、尽力提升为A级B级1.33 Cpk 1.0 一般 状态一般，过程因素稍有变异即有产生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为 A级C级1.0 Cpk 0.67 差 过程不良较多，必须提升能力D级0.67 Cpk 不可接受 其能力太差，应考虑重新整改设计制程。CpkPPMCpkPPMCpkPPM0.51126016.731.012445.541.515.900.52118759.881.022213.371.525.120.53111834.811.032001.561.534.430.54105232.281.041808.511.543.840.5598942.941.051632.701

22、.553.320.5692957.321.061472.751.562.870.5787265.871.071327.351.572.480.5881859.021.081195.301.582.140.5976727.141.091075.471.591.840.6071860.641.10966.851.601.590.6167249.941.11868.461.611.370.6262885.531.12779.421.621.170.6358757.961.13698.931.631.010.6454857.901.14626.211.640.86540.6551176.121.155

23、60.591.650.74210.6647703.531.16501.411.660.63580.6744431.191.17448.111.670.54430.6841350.331.18400.131.680.46550.6938452.341.19356.981.690.39780.7035728.841.20318.221.700.33970.7133171.611.21283.421.710.28970.7230772.671.22252.221.720.24690.7328524.241.23224.251.730.21030.7426418.771.24199.221.740.1

24、7890.7524448.951.25176.831.750.1521CPK与PPM的关系0.7622607.691.26156.831.760.12920.7720888.151.27138.971.770.10960.7819283.741.28123.031.780.09290.7917788.091.29108.841.790.07870.8016395.071.3096.191.800.06660.8115098.821.3184.951.810.05640.8213893.701.3274.951.820.04760.8312774.311.3366.071.830.04020.8

25、411735.481.3458.201.840.03390.8510772.291.3551.221.850.02860.869880.031.3645.041.860.02410.879054.221.3739.571.870.02020.888290.601.3834.731.880.01700.897585.121.3930.461.890.01430.906933.951.4026.691.900.01200.916333.431.4123.371.910.01000.925780.141.4220.441.920.00840.935270.801.4317.871.930.00700

26、.944802.361.4415.601.940.00590.954371.921.4513.611.950.00490.963976.751.4611.871.960.00410.973614.291.4710.341.970.00340.983282.121.489.001.980.00290.992978.001.497.821.990.00241.002699.801.506.802.000.0020CPK=1.00为 3CPK=1.33为 4 CPK=1.67为5 CPK=2.0为6通过控制图导出过程能力指数收集一个过程或一批产品的质量参数，通过整理寻求其数据的平均值 和极差R，再根

27、据经验公式和经验数据进行计算，从中导出过程能力指数Cp和Cpk。X -R 控制图数据表X工 厂 工 艺 验 证 表 车间 工段自 年 月 日至 年 月 日零件号工序名称精磨测量仪器零件名称直柄麻花钻使用设备检验员质量要求操作者记录人工艺规格测定单位-R控制图数据表6.2-0.005-0.034X案例分析日期R备注X1X2X3X4X51828187788582.692858387817682.4113818284808782.874858288808283.485837983788481.466877982757579.6127817982878783.288908684808084109817981848481.8510788290777780.813 计82.28.9nA2D41d240.7292.2820.48650.5772.1150.429时间组号X控制图X R 控制图 LCL 不考虑37.872RXUCLA06.772RXLCLA8 .184RUCLD9 . 8R2 .82X9.221662dR266. 19 .22296TCP零件号 控制项目自 年 月 日至 年 月 日零件名称直柄麻花钻取样方法1， 6 ， 11，工序名称精 磨测定器具测定者使用设备质量标准 -0。005 -0。034 测定单位 组