面向制造車間的生產(chǎn)質(zhì)量控制方法(共31頁).ppt

1、 面向制造車間的生產(chǎn)質(zhì)量控制方法面向制造車間的生產(chǎn)質(zhì)量控制方法（SPCSPC控制圖）控制圖）2013-111制造車間質(zhì)量控制制造車間質(zhì)量控制1 13 34 4目錄CONTENTS1 12質(zhì)量要素：質(zhì)量要素：5M1E生產(chǎn)制造質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝選擇、計(jì)劃調(diào)度、人員培訓(xùn)、工裝設(shè)備、物資供應(yīng)、計(jì)量檢驗(yàn)、安全文明、人際關(guān)系、勞動(dòng)紀(jì)律等工作在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的綜合反映，工序質(zhì)量實(shí)際上就是這些要素的綜合反映。產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量人人 man機(jī)器機(jī)器 machine材料材料 material測(cè)量測(cè)量 measure工藝方法工藝方法 method 環(huán)境環(huán)境 environment3質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展的三個(gè)階段質(zhì)量檢測(cè)發(fā)展的三個(gè)

2、階段質(zhì)量檢驗(yàn)階段質(zhì)量檢驗(yàn)階段20世紀(jì)初世紀(jì)初統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制階段統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制階段20世紀(jì)世紀(jì)40年代至今年代至今全面質(zhì)量管理全面質(zhì)量管理階段階段事后檢測(cè)事后檢測(cè)分析、監(jiān)控分析、監(jiān)控和改進(jìn)和改進(jìn)過程過程的方法的方法企業(yè)各部門的企業(yè)各部門的質(zhì)量管理體系質(zhì)量管理體系4 統(tǒng)計(jì)過程控制（統(tǒng)計(jì)過程控制（ Statistical Process Control Statistical Process Control簡稱簡稱SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。用用控制圖控制圖分析、監(jiān)控和改進(jìn)過程的方法。分析、監(jiān)控和改進(jìn)過程的方法。l 一種用于檢測(cè)異常的工具一種用于

3、檢測(cè)異常的工具l 可判斷過程的變差，及時(shí)告警可判斷過程的變差，及時(shí)告警l 它主要區(qū)分由特殊原因引起的異常波動(dòng)還是由普通引它主要區(qū)分由特殊原因引起的異常波動(dòng)還是由普通引起的正常波動(dòng)。起的正常波動(dòng)。SPC的基本概念的基本概念5觀查觀查: 數(shù)據(jù)的收集數(shù)據(jù)的收集 評(píng)估評(píng)估: 數(shù)據(jù)的分析數(shù)據(jù)的分析診斷診斷: 調(diào)查原因調(diào)查原因決定決定: 規(guī)劃行動(dòng)規(guī)劃行動(dòng)實(shí)施實(shí)施: 采取行動(dòng)采取行動(dòng)原材料原材料生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)品偶然因素偶然因素特殊因素特殊因素SPC 控制圖目的控制圖目的： 區(qū)分這區(qū)分這2種種 因因素，消除特殊因素，消除特殊因素產(chǎn)生的變異素產(chǎn)生的變異 過程控制模型過程控制模型SPC的基本概念的基本概念

4、6原材料原材料生產(chǎn)過程生產(chǎn)過程產(chǎn)品產(chǎn)品檢查檢查合格合格出貨出貨不合格不合格返工返工報(bào)廢報(bào)廢出貨出貨利用利用報(bào)廢報(bào)廢處理處理質(zhì)量控制的模型 生產(chǎn)線上加工出來的產(chǎn)品沒有絕對(duì)相同的。產(chǎn)品間的生產(chǎn)線上加工出來的產(chǎn)品沒有絕對(duì)相同的。產(chǎn)品間的差別是用其資料特性值（數(shù)據(jù)）的差異表現(xiàn)出來。差別是用其資料特性值（數(shù)據(jù)）的差異表現(xiàn)出來。 連續(xù)材料一批產(chǎn)品中每個(gè)質(zhì)量特性，一邊測(cè)量一邊畫連續(xù)材料一批產(chǎn)品中每個(gè)質(zhì)量特性，一邊測(cè)量一邊畫直方圖，就可以發(fā)現(xiàn)其統(tǒng)計(jì)規(guī)律直方圖，就可以發(fā)現(xiàn)其統(tǒng)計(jì)規(guī)律SPC的基本概念的基本概念7 每件產(chǎn)品的尺寸與別的都不同每件產(chǎn)品的尺寸與別的都不同 范圍范圍 范圍范圍 范圍范圍 范圍范圍但它們形成

5、一個(gè)模型，若穩(wěn)定，可以描述為一個(gè)分布但它們形成一個(gè)模型，若穩(wěn)定，可以描述為一個(gè)分布 范圍范圍 范圍范圍 范圍范圍分布可以通過以下因素來加以區(qū)分分布可以通過以下因素來加以區(qū)分 位置位置 分布寬度分布寬度 形狀形狀 或這些因素的組合或這些因素的組合8界限界限 界限內(nèi)的比率界限內(nèi)的比率 界限外的比率界限外的比率1 68.26% 31.74%2 95.46% 4.54%3 99.73% 0.27%4 99.9937% 0.0063%5 99.999943% 0.000057%6 99.9999998% 0.0000002%SPC的基本概念的基本概念9+33+33UCL上控制界限LCL下控制界限CL中心

6、線SPC的基本概念的基本概念10選取零件特征選取零件特征抽樣并提取統(tǒng)計(jì)數(shù)抽樣并提取統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，繪制據(jù)，繪制控制圖控制圖判定穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)則判定穩(wěn)態(tài)準(zhǔn)則SPC的基本概念的基本概念UCL上控制界限LCL下控制界限CL中心線 常規(guī)準(zhǔn)則l1.連續(xù)25個(gè)點(diǎn)子都在控制界限內(nèi)；l2.連續(xù)35個(gè)點(diǎn)子至多1個(gè)點(diǎn)子落在控制界限外；l3.連續(xù)100個(gè)點(diǎn)子至多2個(gè)點(diǎn)子落在控制界限外。l. 改進(jìn)準(zhǔn)則l1.基于數(shù)字仿真方法l2.專家系統(tǒng)l3.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別法11控制圖種類控制圖種類Shewhart原理的傳統(tǒng)原理的傳統(tǒng)控制圖控制圖回避參數(shù)回避參數(shù)估計(jì)法估計(jì)法Q控制圖控制圖基于智能基于智能控制理論控制理論方法方法貝葉斯質(zhì)貝葉斯質(zhì)量質(zhì)

7、量控量質(zhì)量控制法制法基于過程控基于過程控制制Bootstrap法法基于成組基于成組技術(shù)技術(shù)12傳統(tǒng)傳統(tǒng)SPC控制圖控制圖選擇特征參數(shù)，記錄數(shù)據(jù)選擇特征參數(shù)，記錄數(shù)據(jù)計(jì)算相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量，均值，標(biāo)準(zhǔn)差，極差，比例計(jì)算相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量，均值，標(biāo)準(zhǔn)差，極差，比例等等計(jì)算出試運(yùn)行階段的控制圖的中心線和控制界限計(jì)算出試運(yùn)行階段的控制圖的中心線和控制界限在控制圖上畫出中心線和控制界限在控制圖上畫出中心線和控制界限畫出收集到的數(shù)據(jù)在控制圖上畫出收集到的數(shù)據(jù)在控制圖上調(diào)查控制圖上超出控制界限的點(diǎn)的出界原因，查找出異調(diào)查控制圖上超出控制界限的點(diǎn)的出界原因，查找出異常因素并加以消除常因素并加以消除如果沒有找到異常因素，可

8、以剔除超出控制界限的點(diǎn)如果沒有找到異常因素，可以剔除超出控制界限的點(diǎn)如果有必要，重新計(jì)算控制界限如果有必要，重新計(jì)算控制界限計(jì)算出工藝能力計(jì)算出工藝能力1-1-樣本準(zhǔn)備階段樣本準(zhǔn)備階段2-2-數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集3-3-建立控制圖建立控制圖4-4-分析和解釋控制圖分析和解釋控制圖13傳統(tǒng)傳統(tǒng)SPC控制圖控制圖14傳統(tǒng)傳統(tǒng)SPC控制圖實(shí)例控制圖實(shí)例變速鼓外圓質(zhì)量控制隨機(jī)從加工好的零件中取隨機(jī)從加工好的零件中取50個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量個(gè)零件進(jìn)行測(cè)量,搜集搜集到到50個(gè)數(shù)據(jù)。為對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析個(gè)數(shù)據(jù)。為對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,將其分成將其分成10組組,每組每組5個(gè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出每組樣本的均值和極差。個(gè)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)出

9、每組樣本的均值和極差。X-R 均值和極差圖步驟一步驟一15KRRRRKxxxxkk2121XX2XXX23RAXLCLXLineCenter3RAXUCLR3R43RRDLCLRLineCenter3RRDUCLX-R 均值和極差圖步驟二步驟二步驟三步驟三16步驟四步驟四目的目的:為設(shè)計(jì)部門確定尺寸公差、形位公差和表面粗糙度等提供依據(jù),以改進(jìn)設(shè)計(jì);為工藝部門編制工藝規(guī)程,制訂工藝方法,選擇最佳工藝方案,確定加工條件提供依據(jù),為工藝驗(yàn)證提供數(shù)據(jù)為質(zhì)量檢驗(yàn)部門編制檢驗(yàn)計(jì)劃和估計(jì)不良品率提供依據(jù);使檢驗(yàn)員對(duì)工序做心中有數(shù)。工序過程量度分析工序過程量度分析C p L = (x-LSL)/3, 對(duì)單邊下

10、規(guī)格限對(duì)單邊下規(guī)格限C p U = (USL-X)/3, 對(duì)單邊上規(guī)格限對(duì)單邊上規(guī)格限TUXMTL意義：意義： SPC的基準(zhǔn)就是統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)或稱穩(wěn)態(tài)，過程能力是穩(wěn)態(tài)下所能達(dá)到的最小變差。過程能力反映了穩(wěn)態(tài)下該過程本身所表現(xiàn)的最佳性能（分布寬度最?。?7Cp值等級(jí) Cp1.67特級(jí) 精度過高,可作必要調(diào)整 1.33CP1.67一級(jí) 精度稍高,允許一定外來波動(dòng) 1.00CP1.33二級(jí) 精度尚可,需對(duì)過程密切注意 0.67CP1.00三級(jí) 精度不足,廢次品率偏高 CP0.67四級(jí) 精度嚴(yán)重不足,必須改進(jìn)工序能力狀態(tài)18X-均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖 P chart 不良率管制圖 19傳統(tǒng)傳統(tǒng)SPC圖的優(yōu)點(diǎn)和不

11、足圖的優(yōu)點(diǎn)和不足優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、確定過程的統(tǒng)計(jì)控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力；2、為過程提供一個(gè)早期報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生；3、減少對(duì)常規(guī)檢驗(yàn)的依賴性，定時(shí)的觀察以及系統(tǒng)的測(cè)量方法替代了大量的檢測(cè)和驗(yàn)證工作； 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、無法直接判斷過程出錯(cuò)原因；2、對(duì)多品種小批量生產(chǎn)的過程監(jiān)控精確度不高20回避參數(shù)估計(jì)法回避參數(shù)估計(jì)法Q控制圖控制圖基本原理：基本原理： 假定被分析的質(zhì)量特征值數(shù)據(jù)完全獨(dú)立、正態(tài)相關(guān)和來自相同的總體。對(duì)質(zhì)量特征值的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變換,將來自不同總體的質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)總體,通過這種方法使得來自不同的總體的質(zhì)量特征值數(shù)據(jù)可以利用同一種

12、標(biāo)準(zhǔn)變換。它可以在單樣本,成組樣本的情況下使用,做出不同的控制圖。21基于成組技術(shù)法基于成組技術(shù)法基本思想：基本思想：在有相似的制造過程的質(zhì)量特征信息的情況下在有相似的制造過程的質(zhì)量特征信息的情況下,數(shù)據(jù)變換的基本方法是數(shù)據(jù)變換的基本方法是設(shè)法設(shè)法從相同或相似的零件種獲取更多的信息從相同或相似的零件種獲取更多的信息,細(xì)分零件的分類細(xì)分零件的分類,形成零件族形成零件族,利用成利用成組技術(shù)組技術(shù),通過數(shù)據(jù)變換構(gòu)造服從同一分布的統(tǒng)計(jì)量以增加樣本容量通過數(shù)據(jù)變換構(gòu)造服從同一分布的統(tǒng)計(jì)量以增加樣本容量,克服小批克服小批量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足的問題量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足的問題,從而直接使用傳統(tǒng)的從而直接使用傳統(tǒng)的SPC方

13、法對(duì)制造過程進(jìn)行控制。方法對(duì)制造過程進(jìn)行控制。22基于成組技術(shù)法基于成組技術(shù)法某企業(yè)在同一機(jī)床上加工5種不同規(guī)格的零件，其規(guī)格要求如表1所示。每種零件加工的數(shù)量不同，根據(jù)事先確定好抽樣規(guī)則進(jìn)行抽樣，共得到25個(gè)樣本23基于成組技術(shù)法基于成組技術(shù)法24252627基于過程建?；谶^程建模 傳統(tǒng)的控制圖把生產(chǎn)過程視為獨(dú)立的過程傳統(tǒng)的控制圖把生產(chǎn)過程視為獨(dú)立的過程,缺乏對(duì)過程本身固有的缺乏對(duì)過程本身固有的,對(duì)產(chǎn)品對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有影響的本質(zhì)規(guī)律的描述。這類控制圖的控制理論是建立在控制系統(tǒng)的質(zhì)量有影響的本質(zhì)規(guī)律的描述。這類控制圖的控制理論是建立在控制系統(tǒng)的時(shí)域特征基礎(chǔ)上的。時(shí)域特征基礎(chǔ)上的。 根據(jù)控制論的觀

14、點(diǎn)根據(jù)控制論的觀點(diǎn),一個(gè)控制系統(tǒng)整個(gè)過程在時(shí)域上具有關(guān)性一個(gè)控制系統(tǒng)整個(gè)過程在時(shí)域上具有關(guān)性,歷史狀態(tài)對(duì)歷史狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)有影響的。基于過程的建模方法主要考慮生產(chǎn)過程的歷史信系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)有影響的?；谶^程的建模方法主要考慮生產(chǎn)過程的歷史信息息,提高了對(duì)過程識(shí)別的能力提高了對(duì)過程識(shí)別的能力,利用模型可以很好的解決過程數(shù)據(jù)的相關(guān)性。利用模型可以很好的解決過程數(shù)據(jù)的相關(guān)性。 有代表性的是累計(jì)和控制圖有代表性的是累計(jì)和控制圖CUSUM、指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均控制圖、指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均控制圖EWMA等新型控制方法。等新型控制方法。28基于過程建模基于過程建模Bootstrap法法 Bootstrap法是

15、法是非參數(shù)統(tǒng)計(jì)中一種重要的估計(jì)統(tǒng)計(jì)量方差進(jìn)而進(jìn)行區(qū)間估計(jì)的統(tǒng)計(jì)方法，非參數(shù)統(tǒng)計(jì)中一種重要的估計(jì)統(tǒng)計(jì)量方差進(jìn)而進(jìn)行區(qū)間估計(jì)的統(tǒng)計(jì)方法，也稱為自助法。其核心思想和基本步驟如下：也稱為自助法。其核心思想和基本步驟如下：（1） 采用重抽樣技術(shù)從原始樣本中抽取一定數(shù)量（自己給定）的樣本，此過程允許重復(fù)采用重抽樣技術(shù)從原始樣本中抽取一定數(shù)量（自己給定）的樣本，此過程允許重復(fù)抽樣。抽樣。（2） 根據(jù)抽出的樣本計(jì)算給定的統(tǒng)計(jì)量根據(jù)抽出的樣本計(jì)算給定的統(tǒng)計(jì)量T。（3） 重復(fù)上述重復(fù)上述N次（一般大于次（一般大于1000），得到），得到N個(gè)統(tǒng)計(jì)量個(gè)統(tǒng)計(jì)量T。（4） 計(jì)算上述計(jì)算上述N個(gè)統(tǒng)計(jì)量個(gè)統(tǒng)計(jì)量T的樣本方差，得到統(tǒng)計(jì)量的方差。的樣本方差，得到統(tǒng)計(jì)量的方差。 Bootstrap是現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)較為流行的一種統(tǒng)計(jì)方法，在小樣本時(shí)效果很好。通過方差是現(xiàn)代統(tǒng)計(jì)學(xué)較為流行的一種統(tǒng)計(jì)方法，在小樣本時(shí)效果很好。通過方差的估計(jì)可以構(gòu)造置信區(qū)間等，其運(yùn)用范圍得到進(jìn)一步延伸。的估計(jì)可以構(gòu)造置信區(qū)間等，其運(yùn)用范圍得到進(jìn)一步延伸。29貝葉斯質(zhì)量質(zhì)量控制法貝葉斯質(zhì)量質(zhì)量控制法 基于貝葉斯理論的基于貝葉斯理論的SPC首先借助已有的先驗(yàn)信息建立過程模型首先借助已有的先驗(yàn)信息建立過程模型,然后對(duì)過程模型中包含的未知參數(shù)、初始信息根據(jù)已經(jīng)有的先驗(yàn)信然后對(duì)