汽车质量检验技术课件：统计过程控制（SPC）

汽车质量检验技术

统计过程控制（SPC）1.知识目标（1）了解SPC的含义、过程与变差的含义。（2）了解控制图的含义、类型及作用。（3）了解过程能力与过程绩效的含义。2.能力目标（1）能够收集数据、分析数据，绘制均值-极差控制图。（2）能够根据控制图对过程异常进行判定，并分析改进措施。（3）能够计算过程能力指数和过程绩效指数。3.素养目标（1）养成通过数据分析问题、解决问题的能力。（2）建立持续改进的职业素养。单元学习目标假设你是一名汽车制造公司的SPC专家，你的任务是培训一批新员工如何使用SPC来监控汽车零部件的生产过程。这些员工来自不同的部门，包括生产线、质量控制、工程和设计等。你认为应该从哪些方面对新员工进行培训？课程导入

这个教学任务情境要求SPC专家培训新员工如何使用SPC来监控汽车零部件的生产过程。由于这些员工来自不同的部门，可能具有不同的专业背景和技能水平，因此需要SPC专家制定一套全面、易于理解和实施的培训计划。SPC专家可以向新员工介绍SPC的基本概念和原理，并根据不同部门的需求和特点，设计相应的培训课程和实践项目，例如生产线员工可以学习如何收集和记录数据，质量控制员工可以学习如何分析数据并制定改进措施，工程和设计人员可以学习如何利用SPC来优化产品设计和生产过程。【任务情境】【任务分析】一、过程与变差生产过程的质量因受到各种因素的影响，呈现波动性。过程质量的波动分为正常波动和异常波动两种类型。1、正常波动正常波动是由普通因素（也称随机因素或偶然因素）引起的，对质量的影响较小，可以将其视为背景噪声，过程输出结果呈现出统计规律性，且在一定范围内可预测，即稳态。当一个过程只受到普通因素的影响时，我们称该过程处于受控状态。2、异常波动异常波动则是由特殊因素（也称系统因素或异常因素）引起的，虽然这些特殊因素并不经常发生，但一旦出现，它们就会对质量产生显著的影响，导致过程失控。一、过程与变差3、变差每个生产过程都会发生偏移，其过程输出散布在中心值的左右，这种相对中心值的偏移就是变差。造成变差的原因一般分为普通原因和特殊原因两种。普通原因：由设备关键件磨损、刀具磨损、设备振动和润滑、材料成份差异、操作者疲劳、温度变化、读数导致。特殊原因：通常由操作者导致。二、控制图概述控制图(ControlChart)是美国休哈特(W.A.Shewhart)博士于1924年发明的，又称管理图、休哈特图，是用来判断和预报生产过程中质量状况是否发生异常波动，并判断过程是否处于受控状态的一种有效方法，也是统计过程控制的重要工具之一。当过程仅含正常波动时，过程处于受控状态。此时，过程输出的质量特性x呈正态分布。二、控制图概述控制图按照用途分类，可分为分析用控制图和控制用控制图；控制图按照数据的性质可分为计量型数据控制图和计数型数据控制图。计量型数据控制图：平均值-极差控制图（x-R图）、平均值-标准差控制图（x-s图）等。计数型数据控制图：不合格品数控制图（np图）、不合格品率控制图（p图）等。三、控制图的应用步骤1.收集预备数据预备数据是用作“分析用控制图”的数据，目的是用来诊断过程是否处于稳定受控状态。应收集近期的，与目前工序状态一致的数据。一般来说，预备数据的抽样组数k=20～25，子组容量n=3～6。本单元重点介绍常用的均值-极差控制图（x-R图），它适用于大批量生产且稳定、正常的工序。2.计算有关参数三、控制图的应用步骤3.计算控制图中心线及控制限三、控制图的应用步骤4.画控制图在坐标上作出纵横坐标轴，纵坐标为控制对象，横坐标为子组序号（时间）。根据计算值画出上、下控制限UCL、LCL和中心线CL。将各子组质量特性值按顺序在控制图上打点，并顺次连接各点。通常将控制图分为6个区，每个区的宽度为1σ，6个区的标号为A、B、C、C、B、A。上、下控制限分别位于中心线的上、下3σ距离处。三、控制图的应用步骤5.判断所控制的过程是否处于稳定受控状态在开始建立控制图时，应先了解该过程是否处于稳态。若过程不处于稳态或过程能力不适宜，就需要对过程进行调整，这样反复进行直到过程满足要求为止。在这一阶段使用的控制图称为分析用控制图。当上述要求满足后，控制图就可移交给车间使用，这时应用的控制图称为控制用控制图。它的目的是保持生产处于稳态。如何根据控制图判断过程是否处于稳态？此时需要用到控制图的判断准则。三、控制图的应用步骤（1）1个点落在A区以外（2）连续7点落在中心线同一侧控制图过程异常的常见8种模式如下。三、控制图的应用步骤（3）连续6点递增或递减（4）连续14点中相邻点上下交替三、控制图的应用步骤（5）连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外（6）连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外三、控制图的应用步骤（7）连续15点落在中心线两侧的C区内（8）连续8点落在中心线两侧且无一点落在C区三、控制图的应用步骤6.判断过程能力是否达到基本要求在过程受控的情况下，还要判断过程能力是否达到基本要求，即Cp或Cpk大于等于1。（1）过程固有变差与过程总变差过程固有变差是指仅由普通因素产生的那部分过程变差。当过程受控时，可以用子组内变差σc来估计。过程总变差是指由子组内和子组间两种波动所引起的变差。如果过程处于不受控状态，过程总变差将包括特殊因素和普通因素的影响。该变差可以采用控制图或者根据过程研究中的所有读数，通过样本的标准差s来估计。三、控制图的应用步骤（2）过程能力与过程绩效过程能力(PC)是过程在受控状态下的加工能力，也就是过程在控制状态下所表现出来的保证过程质量的能力。过程能力反映的是过程的固有属性。从定量的角度看，过程能力就是在诸因素处于控制状态下，过程所加工产品的质量特性值的波动幅度（分散性）。通常用统计控制状态下的6倍标准差6σ表示过程能力，受控状态下，σ等于过程固有变差σc。显然，它的数值越小越好。过程能力是过程固有变差σc的6倍。PC=6σc过程绩效(PP)是从过程总波动的角度反映过程的实际加工能力，此时不需要考虑过程是否受控，也不要求过程输出的质量特性一定服从正态分布。过程绩效是过程总变差σp的6倍。PP=6σp三、控制图的应用步骤（3）过程能力指数与过程绩效指数1）过程能力指数的计算过程能力指数是表示过程能力满足容差（公差）范围要求程度的量值。它是容差范围和过程能力的比值。一般用符号Cp表示。①过程无偏时双向公差此时过程无偏移，分布中心与规格中心重合，μ=M。三、控制图的应用步骤②过程有偏时双向公差此时过程有偏移，分布中心与规格中心不重合，μ≠M。过程能力指数用Cpk表示，它考虑了过程的位置。引入偏移量ε和偏移系数k，令③单向公差，只有上限要求清洁度、噪声等是仅需控制上限的单向公差，其下限视为零。这时过程能力指数用单侧上限过程能力指数Cpu表示，计算如下：三、控制图的应用步骤④单向公差，只有下限要求零件的寿命等是仅需控制下限的单向公差，其上限可以看作无限大。这时过程能力指数用单侧下限过程能力指数CPL表示，计算如下：2）过程绩效指数的计算①过程绩效指数Pp（过程无偏时双向公差）②过程绩效指数Ppk（过程有偏时双向公差）三、控制图的应用步骤③单向公差，只有上限要求清洁度、噪声等是仅需控制上限的单向公差，其下限视为零。这时过程绩效指数用单侧上限过程绩效指数PPU表示。④单向公差，只有下限要求零件的寿命等是仅需控制下限的单向公差，其上限可以看作无限大。这时过程绩效指数用单侧下限过程绩效指数PPL表示。三、控制图的应用步骤（4）过程能力的判断与处置过程能力判断是对过程能力是否满足容差（公差）要求作出判断，以衡量生产过程的质量水平。为了便于分析，可以根据过程能力指数的大小给出过程能力判断标准。汽车行业过程能力研究接受准则当过程能力不足时，要分析过程能力不足的原因，制定改进措施与合适的检验方法，提高过程能力到可接受的水平。三、控制图的应用步骤7.转化为控制用控制图当过程受控且过程能力满足要求，分析用控制图就可以转化为控制用控制图，进行日常的质量管理。无异常时继续生产；有异常时，应消除产生异常的原因，使异常