统计过程控制12

授课章节第五章统计过程控制重点难点过程能力指数的概念过程能力指数的计算掌握控制图及过程能力指数的概念及过程能力指数的计算

目的要求一、过程程质量对产品可可分割的的过程：：过程质量量即为产产品质量量特性，，如尺寸寸、精度度、纯度度、强度度、额定定电流、、电压等等。对产品不不可分割割或最终终才能形形成者：：则通常指指工艺质质量特性性，如化化工产品品、生产产装置的的温度、、压力、、浓度和和时间等等。有时时，过程程质量也也可表现现为物耗耗和效率率。第一节过过程程控制的的基本概概念二、质量量的波动动产品质量量在各种种影响因因素的制制约下，，呈现波波动性。。产品质质量波动动包括产产品之间间的波动动、单个个产品与与目标值值之间的的波动。。产品质质量波动动可分为为正常波波动和异异常波动动两类。。1．正常波波动正常波动动又称随随机波动动。原材材料性质质上的微微小差异异，机床床的轻微微振动，，刀具的的正常磨磨损，夹夹具的微微小松动动，工人人操作上上的微小小变化，，车间温温度、湿湿度的微微小变化化等，它它们都会会使产品品质量产产生波动动。但是是它们在在什么时时候发生生，具有有一定的的随机性性（偶然然性），，因此，，亦称随随机波动动。正常常波动对对工序质质量的影影响较小小，在技技术上难难以测量量和消除除。2．异常波波动异常波动动又称系系统波动动。它是是由某种种特定原原因引起起的，例例如混入入了不同同规格成成分的原原材料，，机床、、刀具的的过度磨磨损，夹夹具的严严重松动动，机床床或刀具具安装和和调整不不准确，，孔加工工基准尺尺寸的误误差，界界限量规规基准尺尺寸的误误差等，，引起了了工序误误差等，，引起了了产品质质量的较较大波动动。异常常波动对对产品质质量的影影响较大大。三、质量量的分布布1．正态分分布曲线线正态分布布图形是是一条中中间高、、两边低低的“钟钟形”状状态曲线线，它具具有集中中性、对对称性等等特点。。2．正态分分布的特特点正态分布布由两个个参数决决定：均均值μ和标准差差σ，均值μ是正态分分布曲线线的位置置参数，，当标准准差σ相同时其其曲线形形状相同同，只是是曲线中中心的位位置不同同。标准准差σ是衡量数数据分布布离散程程度的参参数，当当μ值相同时时，曲线线的中心心位置相相同，而而曲线的的形状不不同。随随σ值的增大大曲线变变得越来来越“矮矮”，越越来越““胖”。。正态分分布曲线线与坐标标横轴所所围成的的面积等等于1。第二节过过程程分析与与过程控控制一、过程程分析1．过程分分析的概概念是对过程程影响产产品质量量的各类类因素进进行分析析，找出出主导性性（支配配性）因因素，调调查这些些因素（（过程条条件）与与过程结结果（质质量特性性值）之之间的关关系。2．过程质质量起支支配作用用的因素素（1）装置定定位起支支配作用用如冲压、、塑压、、压铸、、模拉、、印刷等等。这类类工序，，只要装装置定位位正确，，就能保保证产品品精度一一致性。。过程分析析（2）机器起起支配作作用如自动切切割，机机器打桩桩等。由由于机器器设备的的技术完完好状态态将随时时间的推推移而产产生磨损损、升温温等变化化，因而而致使工工序质量量特性值值亦发生生变化，，甚至发发生变化化的程度度较大而而产生不不合格品品。（3）操作人人员起支支配作用用例如手工工焊接、、纺纱和和织布等等。对这这些工序序，操作作工人的的技能和和责任心心是保证证质量的的关键，，因而在在进行控控制时，，重点是是搞好工工人的技技术培训训和加强强考核，，提高工工人的技技术素质质，调动动他们的的积极性性。（4）零部件件（包括括元器件件）起支支配作用用例如汽车车、手表表和电视视机装配配等。为为保证外外购件质质量，应应对供应应单位实实行调查查评级和和认定，，并加强强外购货货品的检检验。（5）时间起起支配作作用例如橡胶胶制品的的硫化、、机器零零件的时时效处理理等。（6）信息起起支配作作用例如炼钢钢时钢水水成分的的信息、、轧钢时时压下量量的信息息等。3．过程分分析的程程序（1）分析过过程质量量特性的的波动情情况包括不同同生产线线、不同同设备、、不同时时间、不不同批次次间的波波动；工工件间工工序质量量特性值值的波动动；装配配、组合合件内部部的波动动。（2）选择质质量特性性值选择时，，要考虑虑这个质质量特性性值的作作用是主主要的还还是一般般的。（3）分析影影响质量量特性值值波动的的因素也就是要要分析哪哪几个因因素处于于受控状状态下，，才能保保证其质质量特性性稳定地地达到标标准要求求。（4）确定支支配性因因素的控控制要求求即建立控控制管理理标准，，纳入经经常性的的过程分分析活动动。支配配性因素素的控制制范围可可根据工工艺规程程要求和和生产经经验确定定。（5）实施活活动，确确认效果果用过程质质量分析析表、过过程作用用指导书书等过程程分析文文件予以以肯定。。二、过程程控制1．过程控控制的含含义是维持过过程长期期处于稳稳定状态态的活动动。具体体说，就就是根据据产品的的工艺要要求，安安排合适适的工人人和配置置适当的的设备，，组织有有关部门门密切配配合，根根据产品品质量波波动的规规律，判判断工序序异常因因素所造造成的波波动，并并采取各各种措施施保证产产品达到到技术要要求的活活动。过程控制制二、过程程控制1．过程控控制的含含义（1）要制定定进行控控制所需需要的各各种标准准（2）要取得得实际执执行结果果同原有有标准之之间产生生偏差的的信息（3）要具有有纠正实实际执行行结果同同原有标标准之间间所产生生偏差的措施为搞好过过程控制制，必须须具有以以下三个个条件：：2．过程控控制的内内容（1）对生产产条件的的控制就是对人人、机、、料、法法、环等等五大影影响因素素进行控控制。也也就是要要求生产产技术业业务部门门为生产产提供并并保持合合乎标准准要求的的条件，，以工作作质量去去保证过过程质量量。（2）对关键键工序的的控制关键工序序的具体体控制方方法，是是通过工工序能力力的验证证与分析析，按实实际需要要选用控控制图或或记录表表，将其其编入工工艺文件件，作为为工艺纪纪律要求求操作者者执行，，检验人人员督促促检查。。（3）计量和和测试的的控制要规定严严格的检检定制度度，编制制计量标标准器具具、周期期送检进进度表，，合格者者有明显显的标志志，超期期和不合合格者要要挂禁用用牌。同同时，应应保证合合格的环环境条件件。（4）不合格格品控制制不合格品品控制应应由质量量管理或或质量保保证部门门负责，，不能由由检验部部门负责责。质量量管理或或质量保保证部门门，除对对不合格格品的适适用性作作出判断断外，还还应据此此掌握质质量信息息，进行行预防性性质量控控制，组组织质量量改进，，改善外外购件供供应等，，不合格格品控制制应有明明确的制制度和程程序。三、统计计过程控控制1．统计过过程控制制的含义义2．统计过过程控制制的步骤骤即SPC（StatisticalProcessControl）。它是是利用统统计方法法对过程程中的各各个阶段段进行控控制，从从而达到到改进与与保证质质量的目目的。SPC强调全过过程的预预防为主主。统计过程程控制SPC培训提出或改改进规格格标准诊断和采采取措施施解决问问题确定关键键变量在各部门门落实统计监控控工序（2）确定关关键变量量（关键键质量因因素）1）对全厂厂每道工工序都要要进行分分析（可可用因果果图），，找出对对产品质质量影响响最大的的变量，，即关键键变量（（可用排排列图））。2）找出关关键变量量后，列列出工序序流程图图。即在在图中按按工艺流流程顺序序将每道道工序的的关键变变量列出出。（3）提出或或改进规规格标准准1）对步骤骤（2）所得到到的每个个关键变变量进行行详细分分析。2）对每个个关键变变量建立立工序控控制标准准，并填填写工序序控制标标准表。。第二节工工序序分析与与工序控控制（1）SPC培训培训内容容主要有有：SPC的重要性性；正态态分布等等统计基基本知识识；质量量管理的的7个工具，，其中控控制图是是培训重重点；以以及制订订工序流流程图；；制定工工序控制制标准等等。（5）统计监监控工序序主要应用用控制图图对工序序进行监监控。在在本步骤骤，能够够清楚地地了解关关键变量量是如何何受控的的。依据据本步骤骤的实践践，可以以对工序序控制标标准手册册加以调调整，即即反馈到到步骤（（4）。（6）诊断和和采取措措施解决决问题1）可以运运用传统统的质量量管理方方法，如如7个工具进进行分析析。2）可以应应用诊断断理论，，对工序序进行分分析与诊诊断。3）如果诊诊断和采采取措施施解决问问题效果果显著，，则有可可能列出出一个新新变量并并制订新新的工序序控制标标准，即即反馈到到步骤（（2）、（3）、（4）。（4）在各部部门落实实将具有立立法性质质的有关关工序控控制标准准的文件件编制成成明确易易懂、便便于操作作的手册册，供各各道工序序使用。。第三节控控制制图的基基本原理理一、控制制图的基基本概念念控制图（（Controlchart）又叫管管理图。。它是用用来分析析和判断断工序是是否处于于稳定状状态的，，并带有有控制界界限的图图形。控控制图上上的控制制界限是是用来判判断工序序是否发发生异常常变化的的尺度。。利用控控制图对对生产过过程进行行控制，，就是把把被控制制的质量量特性值值变为点点子描在在图上，，如果点点子全部部落在上上、下控控制界限限之内，，而且点点子的排排列又没没有什么么缺陷（（如链、、倾向、、周期等等），就就判断生生产过程程是处于于控制状状态，否否则就认认为生产产过程中中存在有有异常因因素，于于是，就就要查明明其原因因，予以以消除。。二、控制制界限的的确定以样本平平均值为中心线线，而上上下取3倍的标准准偏差来确定控控制图的的控制界界限，因因此用这这样的控控制界限限作出的的控制图图，叫作作3σ

控制图。。±3σ三、控制制图的种种类P1691．计量值值控制图图：一般适用用于以长长度、强强度、纯纯度等计计量值为为控制对对象的场场合。2．计数值值控制图图：是以计数数值数据据的质量量特性值值为控制制对象的的。第四节计计量量值控制制图一、平均均值与极极差控制制图（-R控制图)平均值（（）控制图图：是用用来控制制平均值值的变化化；极差（R）控制图：：是用来来控制过过程标准准差的变变化，它是通过过调查平平均值。。和极差（R）是否有异异常变化化，来对对过程进进行控制制的。1．控制界界限的确确定（1）控制图的的控制界界限从数理统统计的理理论可知知，特性性值x

服从总体体为N（μ，σ）的正态分分布时，则对于大大小为n的样本x1，x2，…，xn的平均值值有下式成成立：的期望值值E（）=μ的标准偏偏差D（）=而μ和σ可通过k组、容量量大小为为n的样本数数据求得得：μ的估计值

σ的估计值控制图的的控制界界限为：：UCLLCLCL

（2）R控制图的的控制界界限从数理统统计的理理论可知知，特性性值x服从总体体为N（μ，σ）的正态分分布时，，则对于大大小为n的样本x1，x2，…，xn的极差R有下式成成立：R的期望值值E（R）

R的标准偏偏差D（R）

式中，σ可通过样样本数据据来估计计。则σ的估计值值R控制图的的控制界界限为：：UCLLCL控制图的的作图步步骤

2．-R

（1）收集近近期数据据100（2）将数据据分组，，一般取取组数每组容量量n取4～5为宜，本本例取（3）计算、R

n=5（4）计算

（5）计算控制图的的控制界界限(6)画中心线线和上下下控制限限。（7）打点（8）记入有有关事项项第五节计计数数值控制制图一、计件件值控制制图（np及p控制图））1．np及p控制图控控制界限限的确定定np的期望值值E（np）=np的标准偏差差E（np）=因此，np控制图的的控制界界限为UCL==CLC==CL=2．不合格格品率（（P）控制图图的作图图步骤（1）收集数数据每次检查查数量500个。（2）数据分分组本例分30组。（3）计算各各组的不不合格品品率和平平均不合合格品率率。（4）计算控控制界限限（5）画控制制界限和和中心线线（6）在图上上打点（7）记入有有关事项项二、计点点值控制制图（c控制图与与u控制图））1．控制界界限的确确定生产实践践表明，，从稳定定的工序序中随机机抽取的的一定单单位的样样本中，，出现的的产品缺缺陷数c服从泊松松分布，，则有：：c的期望值值c的标准偏偏差

c控制图的的控制界界限为：：UCL=

LCL=

CL=的期望值值的标准偏偏差控制图的的控制界界限为：：UCL=

LCL=CL=2．缺陷数数（c）控制图图的作图图步骤（1）收集数数据。本本例共收收集30组数据。。（2）固定单单位面积积为10cm2（3）统计出出单位面面积中的的缺陷数数（4）计算中中心线和和控制界界限（5）画出控控制界限限和中心心线。（6）在图上上打点。。（7）记入有有关事项项。第六节控控制制图的观观察分析析与使用用一、控制制图的观观察分析析与判断断1．受控状状态的判判断判断工序序是否处处于受控控状态的的基本原原则如下下。1）所有样样本点都都在控制制界限内内；2）位于中中心线两两侧的样样本点数数目大致致相同；；3）离中心心线越近近，样本本点越多多。4）样本点点在控制制界限内内的散布布是独立立随机的的，无明明显规律律或倾向向。2．失控状状态的判判断只要控制制图上的的样本点点出现下下列情况况之一时时，就可可判断工工序为失失控状态态，即为为有异常常发生。。1）样本点点超出控控制界限限（样本本点在控控制界限限上，按按超出界界限处理理）；2）控制界界限内的的点子排排列方式式有缺陷陷，即为为非随机机排列。。二、控制制图的用用途及使使用方法法1．控制图图的用途途（1）分析分析用是是利用控控制图判判断工序序是否稳稳定，分分析各种种因素对对质量特特性的影影响，如如果发现现有异常常变化，，就及时时采取措措施，调调查原因因、消除除异常，，使工序序稳定。。（2）控制用用控制用的的控制图图是在已已作好分分析用控控制图的的基础上上，在工工序中定定期采集集数据，，在控制制图上打打点，如如果果有点子子越出界界限或者者虽然在在界限内内，但点点子排列列方式有有缺陷，，就表明明有异常常，就要要采取措措施，使使之恢复复稳定状状态。2．控制图图的使用用方法（1）确定控控制项目目和质量量特性需要重点点控制的的项目（（质量特特性、关关键部位位或薄弱弱环节））称为控控制点。。确定控控制点的的原则是是：1）产品的的性能、、精度、、寿命、、可靠性性、安全全性等，，以及对对它们有直接接影响的的零部件件的关键键质量特特性及影影响这些些特性的的支配性工工序要素素。2）工序本本身有特特殊要求求，对下下道工序序有影响响的质量量特性，，以及影响这这些特性性的工序序支配性性要素。。3）工序质质量不稳稳定，出出现不合合格品多多的质量量特性，，或其它它支配性工序序要素。。4）用户反反馈回来来的意见见较多的的工序。。（2）选定控控制图由于使用用目的不不同，对对于不同同控制项项目或不不同质量量特性，，应选用用不同类类型的控控制图。。（3）确定样样本组样本组大大小的确确定，应应从技术术、控制制图的类类别、需需要控制制质量特特性值的的时间间间隔及经经济性等等方面来来考虑。。（4）确定抽抽样方法法抽样方法法不同，，控制图图所反映映出来的的质量特特性变化化的意义义就有所所不同。。因此，，必须注注意工序序控制的的变化情情况，采采取合适适的抽样样方法。。（5）收集预预备数据据作分析析用控制制图必须采取取近期生生产中的的数据或或决定重重新采取取数据，，一般需需20～25组数据，，每组数数据的多多少由控控制图种种类和其其经济性性来决定定。根据据预备数数据作分分析用控控制图。。（6）稳定状状态的判判断用预备数数据作出出了分析析用控制制图后，，就要观观察工序序是否处处于控制制状态。。也就是是讨论工工序是否否有异常常发生。。这时，，要讨论论以下两两种情况况。（7）同标准准对比如果对工工序不稳稳定的因因素采取取措施，，使之稳稳定后，，就要在在稳定的的状态下下，调查查产品是是否满足足标准，，使之控控制状态态标准化化。如满满足标准准，即可可进行下下一步；；如不满满足标准准，要采采取措施施进行处处理，以以消除异异常原因因达到标标准。（8）进行日日常控制制作控制用用的控制制图经过过上述步步骤后，，当工序序处于稳稳定状态态时，就就要在分分析用的的控制图图上延长长控制界界限，按按每天的的数据打打点，若若看到控控制图在在控制时时有异常常情况，，就要立立即追查查原因，，采取措措施，并并保留记记录。（9）控制界界限的再再计算如果工序序能继续续处于控控制状态态，质量量水平就就能提高高，这时时要定期期地评价价控制界界限。当当操作者者、原材材料、机机器设备备、操作作方法发发生变化化时，要要重新进进行计算算。第七节过过程程能力与与过程能能力指数数一、过程程能力1．过程能能力的概概念：是指过程程在一定定时间，，处于控控制状态态（稳定定状态））下的实实际加工工能力。。2．过程能能力的表表示方法法通常用产产品质量量指标的的实际波波动幅度度来描述述过程能能力的大大小，一一般表示示为6σ

过程能力力指数是是表示过过程能力力满足过过程质量量标准要要求程度度的量值值，它用用过程质质量要求求的范围围（公差差）和过过程能力力的比值值来表示示，即式中：CP——过程能力力指数；；T——公差（技技术要求求或质量量标准））；6σ———过程能力力。2．过程能能力指数数的计算算形式（1）过程分分布中心心与标准准（公差差）中心心重合的的情况这种情况况时的过过程能力力指数为为：二、过程程能力指指数1．概念式中——标准的范范围（公公差范围围）——样本标准准偏差；；——质量标准准的上限限值；——质量标准准的下限限值。（2）过程分分布中心心与标准准中心不不重合的的情况Σ——总体标准准偏差；；（3）只有单单侧标准准的情况况1）当只要要求公差差上限时时，则CP值计算公公式为：：2）当只要要求公差差下限时时，则CP值计算公公式为：：第八节过过程程能力评评价与过过程能力力调查一、过程程能力评评价过程能力力评价的的目的是是对过程程进行预预防性处处置，以以确保生生产过程程的质量量水平。。理想的的过程能能力既要要能满足足质量保保证的要要求，又又要符合合经济性性的要求求。过程能力等级过程能力指数过程能力判断特级一级二级三级四级

Cp>1.671.67≥Cp>1.331.33≥Cp>1.001.00≥Cp>0.67

Cp0.67

过剩充足正常不足严重不足二、提高高过程能能力的途途径1．调整过过程加工工的分布布中心，，减少偏偏移量方法是从从影响过过程的人人、机、、料、法法、环5大因素进进行分析析。1）对大量量生产过过程进行行统计分分析，得得出由于于刀具磨磨损和加加工条件等等随时间间的推移移而逐渐渐变化的的偏移规规律，因因而可及时进行行中心调调整，或或采取设设备自动动补偿偏偏移或刀刀具自动调整和和补偿等等。2）根据中中心偏移移量，通通过首件件检验，，可调整整设备、、刀具等等的加工定定位装置置。3）改变操操作者的的孔加工工偏向下下差及轴轴加工偏偏向上差差的倾向向性习惯，，以公差差中心值值为加工工依据。。4）配置更更为精确确的量规规，由量量规检验验改为量量值检验验，或采采用高—等级的量量具检测测。2．提高过过程能力力，减少少分散程程度过程加工工的分散散程度，，即过程程加工的的标准偏偏差提高过程程能力，，减少分分散程度度的措施施极为广广泛，一一般有以以下几种种。1）修订工工序，改改进工艺艺方法；；修订操操作规程程，优化化工艺参参数，补充充增添中中间工作作；推广广应用新新材料、、新工艺艺、新技技术；2）检修、、改造或或更新设设备。改改造、增增添与公公差要求求相适应应的精度高的的设备；；3）增添工工具、工工装，提提高工具具、工装装的精度度；4）改善现现有的现现场环境境条件，，以适应应产品对对现场环环境的特特殊要求；5）改变材材料的进进货周期期，尽可可能减少少因材料料的进货货批次不不同而造成的质质量波动动；6）对关键键工序、、特种工工艺的操操作者进进行技术术培训；；7）加强现现场的质质量控制制。设置置工序质质量控制制点或推推行控制制图管理；开展展QC小组活动动；加强强质量检检验，适适当增加加检验频频次和数量等。。3．在保证证质量的的前提下下，放宽宽给定的的公差扩大加工工公差，，必须通通过严格格的论证证和实践践考察，，证实放放宽公差差确实不不致影响响产品质质量，由由工艺设设计部门门提出，，经严格格审批程程序批准准才能执执行。三、过程程能力调调查1．概念过程能力力调查，，是指采采用一定定的方法法，对选选定的调调查对象象，测量量其质量量特性值值，判断断过程能能力是否否充足，，并制定定相应的的改进措措施的全全部活动动。2．过程能能力调查查程序步步骤：（1）明确调调查目的的调查目的的可在掌掌握和分分析资料料的基础础上确定定，一般般可从以以下几方面收集集资料。。1）设计方方面技技术设设计、工工艺设计计等资料料；2）生产制制造方面面工工序6要素（5MIE）状况等等资料；；3）检查、、供应和和销售方方面检检查方方法、手手段、标标准等资资料；材材料供应、、订货前前的指导导思想以以及用户户的意见见等资料料。（2）选择调调查对象象一般调查查对象应应选择可可以进行行数据处处理的，，在生产产过程中中可以进进行实验验的主要要环节。。（3）进行标标准化处处理调查之前前，要了了解引起起质量波波动的5M1E是否巳标标准化。。对于5M1E未标准化化的，应应根据技技术上、、经济上上所能达达到的力力量，尽尽量使其其标准化化。（4）选择调调查方法法应根据调调查目的的选择合合适的调调查方法法。（5）收集数数据、计计算工序序能力指指数根据调查查目的和和选定的的调查方方法，进进行数据据的收集集、整理理、分析析，并计计算工序序能力指指数，为为工序能能力评价价和改进进提供依依据。（6）过程能能力评价价与反馈馈1）过程能能力过高高，需要要制定改改进措施施，使其其降低成本，提提高经济济效益；；2）过程能能力充分分，维持持原状，，继续进进行生产产；3）过程能能力不足足，找出出原因，，制定改改进措施施并加以实