质量控制第五章

1、质量控制与现场管理 第五章过程质量管理第五章 过程质量管理 5.1 统计过程控制概述 5.2 控制图原理 5.3 控制图的应用 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 1. 统计过程控制的必要性 在生产过程中，由人、机器、材料、方法和环境等基本因素变化导致的产品加工质量的波动是不可避免的。波动分为两种：正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，从经济性角度考虑也不值得消除（例如机床开动时的轻微振动）。异常波动是由系统原因（异常因素）造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除（例如车刀磨损）。 质量

2、控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 1. 统计过程控制的必要性 统计过程控制通过对生产过程进行系统的分析，能根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取积极措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到质量稳定的目的。 作用：能够帮助我们对过程做出可靠的评估通过确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；减少对常规检验的依赖性，用定时的观察以及系统的测量方法替代大量的检测和验证工作。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 1. 统计过程控制的必要性 统计

3、过程控制作为质量改进的重要工具，不仅适用于工业生产过程，也适用于服务提供过程。在过程质量改进的初期，统计过程控制可帮助确定改进的机会，在改进完成后，可用来评价改进的效果并对改进成果进行维持，便于在新的水平上进一步开展改进工作，以达到更强大、更稳定的工作能力。 所以说，统计过程控制技术是组织贯彻预防管理原则，确保质量管理体系有效运行的科学措施与方法，组织有必要进行统计过程控制。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 2. 统计过程控制的发展 为了保证预防原则的实现，20世纪20年代美国贝尔电话实验室（Bell TelephoneLaboratory）成立了两个研究质量的

4、课题组。一个为过程控制组，学术领导人为休哈特；另一个为产品控制组，学术领导人为道奇。 其后，休哈特提出了过程控制理论及控制过程的具体工具控制图（control chart），现今统称之为统计过程控制（SPC）。 道奇与罗米格则提出了抽样检验理论和抽样检验表。这两个研究组的研究成果影响深远，在他们之后，虽然有数以千计的论文出现，但其研究内容无一不仍然以这两项研究成果为理论核心展开。休哈特与道奇是统计质量控制（statiscal quality control,SQC）的奠基人。1931年，休哈特出版了他的代表作加工产品质量的经济控制（Economical Control of Quality o

5、f manufactured Products）,这标志着统计过程控制时代的开始。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 3. SPC的含义 SPC的含义是，为了贯彻预防原则，应用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和监控，从而保证产品与服务满足要求的稳定性。它是过程控制的一部分，从内容上说主要分两方面：一是利用控制图分析过程的稳定性，对过程存在的异常因素进行预警；二是计算过程能力指数分析稳定的过程能力满足技术要求的程度，评价过程运行质量。 虽然SPC中的统计技术涉及数理统计的许多分支，但其主要工具是控制图理论。因此，要想推行SPC，必须对控制图有一定程度的了解，否则就

6、不可能通过SPC取得实效。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 4. SPC的特点 （1）与全面质量管理相同，强调全员参加，而不是只依靠少数质量管理人员。 （2）强调应用统计方法来保证预防原则的实现。 （3）SPC强调从整个过程、整个体系出发来解决问题，而不仅仅针对个别工序解决问题。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.1 统计过程控制概述 4. SPC的特点 SPC的重点就在于“P”(Process,过程)，SPC可以判断过程的异常，及时告警，作用明显。但SPC也有其历史局限性，它不能告知此异常是什么因素引起的，发生于何处，即不能进行诊断。而在现场迫切需要解

7、决诊断问题，否则即使要想纠正异常也无从下手。故现场与理论都迫切需要将SPC发展为SPD(statistical process diagnosis,统计过程诊断)。 SPD不但具有SPC及时警告、进行控制的功能，而且具有SPC所没有的诊断功能，故SPD是SPC进一步发展的新阶段。SPD就是利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断，从而达到缩短发现引起异常的因素的时间，以便迅速采取纠正措施，保证产品质量，降低不良成本，减少损失。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 1. 控制图的定义 控制图是用于区分由异常或特殊原因所引起的波动和过程固有的随机波动的一种统计工具。过程固

8、有的随机波动是指由偶然因素导致的过程的正常质量波动。 从控制图的定义可以理解，控制图是用于判断过程正常还是异常的一种统计工具。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 2. 控制图的功能 （1）诊断：评估一个过程的稳定性。 （2）控制：决定某一过程何时需要调整，何时需要保持原有状态。 当过程发生异常质量波动时，必须及时对过程进行调整，采取措施消除异常因素的作用（严加控制）；当过程能够稳定在合理的正常质量波动状态时，就应保持这种状态（听之任之）。 （3）确认：确认某一过程的改进效果。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 3. 控制图的分类 （1）按控制图的

9、用途，将控制图分为两类： 分析用控制图。对已经完成的过程或阶段进行分析，以评估过程是否稳定或确认改进效果。 控制用控制图。对正在进行中的过程实施质量控制，以保持过程的稳定受控状态。 两种控制图的关系。在对过程实施控制之前可以首先应用分析用控制图对欲控制的过程实施诊断，当确认过程是处于稳定受控状态时，将分析用控制图的控制界限延长，就转化成了控制用控制图。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 3. 控制图的分类 （2）按被控制对象的数据性质可分为：计量值控制图和计数值控制图。 计量值控制图常用的有以下四种 均值-标准偏差控制图（X-S图）。 均值-极差控制图（X-R图）。 中

10、位数-极差控制图（ -R图）。 单值-移动极差控制图(X-RS图)。 计数值控制图常用的有以下四种。 不合格品率控制图（P图）。 不合格品数控制图（Pn图）。 单位缺陷数控制图（u图）。 缺陷数控制图（c图）。 应注意，计量值控制图必须两图联用。计量值数据服从正态分布，其分布参数（特征值）、是各自独立的不相关数据，必须分别控制。如X图、 图、X图是用于控制分布中心的，s图、R图、Rs图是用于控制标准偏差的。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 3. 控制图的分类 （3）按是否给定分布参数分类 未给定分布参数控制图。通过作分析用控制图取得分布参数，判稳后转化为控制用控制图。

11、 给定分布参数控制图。分布参数由标准或用户要求给定。该类型控制图对被控过程要求极为严格，实际分布必须符合给定的分布参数要求。由于分布参数已给定，不需要作分析用控制图，所以既适用于大批量生产，也适用于小批量生产。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 4. 控制图在贯彻预防原则中的作用 第一种情形是应用控制图对生产过程进行监控，如在控制图中所描的点子出现上升倾向，显然过程有问题，故异因刚一露头，即可发现，于是可及时采取措施将其消除，这当然是预防，但在现场出现这种情形是不多的。 第二种情形是更经常的，即控制图上点子出界，显示异常。 这时必须按照下列“20字方针”去做：查出异因，

12、采取措施，加以消除，不再出现，纳入标准。每执行一次这个方针，就消灭一个异因，于是对此异因而言，起到了预防作用。不照这“20字方针”去做，控制图就形同虚设。要贯彻执行“20字方针”，要求现场第一线的工程技术人员把推行SPC与SPD作为日常工作的一部分，同时要求质量管理人员切实起到组织、协调、监督、鉴定与当好领导参谋的作用。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 5. 稳态 （1）进行技术控制都要设定一个标准作为基准，若过程偏离此基准状态，则必须立即采取措施，将其恢复到此基准。对于统计过程采取统计标准实施控制，就是统计控制状态，也称为稳态。 （2）统计控制状态，简称控制状态，是

13、指过程中只有偶因而无异因产生的变异的状态。 （3）控制状态是生产追求的目标，在控制状态下的好处有： 对产品的质量有完全的把握。 生产也是最经济的。 在控制状态下，过程的变异最小。 （4）推行SPC能够保证实现全过程的预防。一道工序达到控制状态被称为稳定工序，道道工序都达到控制状态被称为全稳生产线，SPC之所以能够保证对全过程实现预防，依靠的就是全稳生产线。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 6. 控制图原理的两种解释 （1）控制图原理的第一种解释 从结果判断：点出界就判异。 （2）控制图原理的第二种解释 从影响质量的因素5M1E（人员、设备、材料、工艺/方法、测量和环境

14、）判断：假定在过程中，异常波动已经消除，只剩下正常波动。根据正常波动，应用统计学原理设计出控制图相应的控制界限，当异常波动发生时，点子就会落在界外。点子频频出界就表明存在异常波动。控制图上的控制界限就是区分正常波动与异常波动的临界限。 综上所述，可以说控制图的实质就是区分偶然因素与异常因素。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 7. 控制图的两类错误 (1) 第类错误弃真错误 弃真错误是把正常的过程误判为异常。弃真概率的符号记为。 （2）第类错误取伪错误 取伪错误是把异常的过程误判为正常。取伪概率的符号记为。 现假设可以改变控制界限幅度，图5.3则说明了控制图犯第类错误（

15、弃真错误）的概率随控制界限的加宽而减小。 同样我们可推导出，犯第类错误的概率随控制界限的加宽而增大。与对犯第类错误（弃真）概率的影响刚好相反。也就是说，当控制界限幅度加宽后，减小而增大；当控制界限幅度变窄后，减小而增大。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 7. 控制图的两类错误 看来错误是不可避免的，只能根据控制图应用中犯两类错误所造成的总损失最小的原则来确定UCL和LCL二者之间的最优间隔距离。根据休哈特的研究成果，3的范围可以近似地看作所有数据分布范围（、为统计量的总体参数），近似程度为99.73%。他由此提出的3原则也被证明较好，在不少情况下，3方式都接近最优间隔距离。当采用3原则设计控制界线时，应用控制图中所犯错误造成的损失最小，所以称3原则为最经济原则。 当采用3原则设计控制图时，弃真概率=0.0027。 国际上大多数国家均采用3原则设计控制图。只有英国等少数北欧国家是以取弃真概率=0.01为控制界限的设计原则，相当于2.5。 质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 8. 控制图的判断 （1）控制图的判稳准则 在点子排列随机的情况下，判断过程处于基本稳定状态的准则如下： 连续25点，界外点数d=0 连续35点，界外点数d1 连续100点，界外点数d2质量控制与现场管理 第五章过程质量管理5.2 控制图原理 8. 控制图的判