第五章過(guò)程質(zhì)量控制

第五章過(guò)程質(zhì)量控制第一節(jié)質(zhì)量變異與過(guò)程控制一、質(zhì)量變異及規(guī)律（一）質(zhì)量變異產(chǎn)生的原因所謂質(zhì)量變異，指同一批量的產(chǎn)品，即使所采用的原材料、生產(chǎn)工藝和操作方法相同，但其中每個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量也不能絲毫不差，完全相同，它們之間或多或少總會(huì)有些差別，這種差別被稱為變異。產(chǎn)生這種變異的原因在于產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中存在太多的變異源。生產(chǎn)中的各種要素，如原材料、工藝方法、操作者、機(jī)器設(shè)備、檢測(cè)方法和環(huán)境等都存在著變異性。為了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)變異和減少變異，人們又把質(zhì)量變異分為正常變異和異常變異。1、正常變異產(chǎn)品的正常變異是指由生產(chǎn)過(guò)程中的偶然因素引起的變異。如機(jī)械設(shè)備的正常磨損，模具、量具的微小變形，物理、化學(xué)性能、表面形狀的微小差異等都屬于偶然因素。偶然因素不可避免，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，不會(huì)因此造成不合格產(chǎn)品。生產(chǎn)過(guò)程只存在偶然因素影響的狀態(tài)稱為處于穩(wěn)定狀態(tài)或統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。2、異常變異產(chǎn)品的異常變異是指由生產(chǎn)過(guò)程中的系統(tǒng)性因素引起的變異。如混入不同規(guī)格成分的原材料，設(shè)備過(guò)度耗損或者調(diào)整不準(zhǔn)確，不同人員進(jìn)行操作等。這類因素?cái)?shù)目不多但對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較大，可造成不合格產(chǎn)品，但在一定條件下卻可以發(fā)現(xiàn)并能相對(duì)經(jīng)濟(jì)的消除。生產(chǎn)過(guò)程中存在系統(tǒng)因素的狀態(tài)稱為非穩(wěn)定狀態(tài)或非系統(tǒng)控制狀態(tài)。（二）產(chǎn)品質(zhì)量變異的規(guī)律（根據(jù)中心極限定理）生產(chǎn)過(guò)程中眾多彼此獨(dú)立的偶然因素共同對(duì)生產(chǎn)對(duì)象的產(chǎn)生影響時(shí)，彼此相互影響、相互抵消——最終使產(chǎn)品質(zhì)量特性呈正態(tài)分布。如下圖（μ為質(zhì)量特性值的平均值，σ為其標(biāo)準(zhǔn)偏差）：凡是質(zhì)量特性在區(qū)間μ±3σ范圍內(nèi)，質(zhì)量差異都是正常的、不可避免的，是偶然因素造成的結(jié)果；如果質(zhì)量差異超出了這個(gè)界限，則是系統(tǒng)因素造成的。二、過(guò)程分析

（一）過(guò)程分析的概念過(guò)程分析就是對(duì)過(guò)程中影響產(chǎn)品質(zhì)量的各類因素進(jìn)行分析，找出主導(dǎo)因素，調(diào)查這些因素與產(chǎn)品質(zhì)量之間的關(guān)系（特別是是數(shù)量關(guān)系），然后建立過(guò)程因素的管理標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展過(guò)程質(zhì)量控制活動(dòng)。（二）過(guò)程質(zhì)量的支配性因素支配性因素是在過(guò)程中起支配作用的少數(shù)因素，取決于不同行業(yè)和不同產(chǎn)品。在制造過(guò)程中一般起支配作用的因素包括：定位裝置、機(jī)器設(shè)備、操作人員、原材料、信息。（三）過(guò)程分析的程序1、分析過(guò)程質(zhì)量因素的狀態(tài)2、選擇過(guò)程質(zhì)量特性值3、分析影響質(zhì)量特性值變異的因素4、確定支配性因素的控制標(biāo)準(zhǔn)5、實(shí)施控制、驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)三、過(guò)程控制（一）過(guò)程控制的含義過(guò)程控制就是維持工作長(zhǎng)期處于穩(wěn)定狀態(tài)的活動(dòng)。如：安排合適的工人和配置適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，組織有關(guān)部門密切配合，判斷變異并采取措施。（二）過(guò)程控制的內(nèi)容包括：對(duì)生產(chǎn)條件、關(guān)鍵工程、計(jì)量和測(cè)試、不合格品的控制。第二節(jié)過(guò)程能力一、過(guò)程能力概述*過(guò)程能力概念過(guò)程能力指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的過(guò)程的實(shí)際加工能力。當(dāng)過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，一般用產(chǎn)品質(zhì)量特性值的變異程度來(lái)表示過(guò)程能力。標(biāo)準(zhǔn)差σ反映了質(zhì)量特性值的分散程度。根據(jù)正態(tài)分布的性質(zhì)，落在μ±3σ范圍內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量特性值占到全部產(chǎn)品的99.73。通常以±3σ，即6σ為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量過(guò)程能力。記過(guò)程能力為B，則B＝6σ。二、過(guò)程能力指數(shù)

（一）過(guò)程能力指數(shù)的概念過(guò)程能力指數(shù)指過(guò)程質(zhì)量要求與過(guò)程能力的比值，通常以Cp表示。其中T為產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或者技術(shù)要求（二）過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算1、計(jì)量值的過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算所謂計(jì)量值是指對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性進(jìn)行測(cè)量所得的觀測(cè)值。如：以米（m）表示的長(zhǎng)度，以歐姆（Ω）表示的電阻，以分貝（dB）表示的噪聲等。1)雙側(cè)公差且分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況2)雙側(cè)公差且分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況3)單側(cè)公差情況下Cp值的計(jì)算①只規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)上限②只規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)下限2、計(jì)件值過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算3、計(jì)點(diǎn)值過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算三、過(guò)程不合格品率的計(jì)算（一）分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況（二）分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況四、過(guò)程能力分析（一）過(guò)程能力的綜合評(píng)定（二）過(guò)程能力處置（一）過(guò)程能力的綜合評(píng)定1、關(guān)鍵質(zhì)量特性過(guò)程能力綜合評(píng)定范圍判斷措施2.33>Cp>2理想狀態(tài)用控制圖或其他有效手段對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和控制2≥Cp>1.67低風(fēng)險(xiǎn)分析影響過(guò)程能力的主要因素，建立質(zhì)量控制點(diǎn)1.67≥Cp>1.33中風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)化質(zhì)量控制檢驗(yàn)，增加檢驗(yàn)頻次，即使反饋質(zhì)量信息，分析質(zhì)量變異原因，采取有效措施，提高Cp值1.33≥Cp>1高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)，剔除不合格品或進(jìn)行分級(jí)篩選1≥Cp極高風(fēng)險(xiǎn)停止生產(chǎn)，查明系統(tǒng)性因素，采取措施，提高Cp值2、重要質(zhì)量特性過(guò)程能力綜合評(píng)定范圍判斷措施2.33>Cp>2能力過(guò)剩簡(jiǎn)化質(zhì)量檢驗(yàn)，采取抽樣檢驗(yàn)或減少抽樣頻次2≥Cp>1.67理想狀態(tài)用控制圖或其他有效手段對(duì)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督和控制1.67≥Cp>1.33低風(fēng)險(xiǎn)對(duì)產(chǎn)品按正常規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn)，完善質(zhì)量控制點(diǎn)1.33≥Cp>1中風(fēng)險(xiǎn)實(shí)行控制，加強(qiáng)檢查，采取措施，提高過(guò)程能力1≥Cp高風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全數(shù)檢驗(yàn)，剔除不合格品或進(jìn)行分級(jí)篩選3、一般質(zhì)量特性過(guò)程能力綜合評(píng)定范圍判斷措施2.33>Cp>2能力極過(guò)剩更換設(shè)備，降低對(duì)設(shè)備精度的要求2≥Cp>1.67能力過(guò)剩采取抽樣檢驗(yàn)，減少抽樣頻次，也可考慮降低設(shè)備精度1.67≥Cp>1.33理想狀態(tài)對(duì)過(guò)程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)1.33≥Cp>1低風(fēng)險(xiǎn)在不影響正常使用的情況下，可適度放寬標(biāo)準(zhǔn)范圍1≥Cp中風(fēng)險(xiǎn)適當(dāng)增加檢驗(yàn)頻次，如對(duì)后續(xù)過(guò)程有影響時(shí)，找出原因，加以改進(jìn)（二）過(guò)程能力處置在過(guò)程質(zhì)量控制中，要求過(guò)程能力指數(shù)處于理想狀態(tài)。但實(shí)際過(guò)程能力指數(shù)可能處于過(guò)剩區(qū)或風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，對(duì)此都要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處置。1、過(guò)程能力指數(shù)過(guò)大的處置方法（1）降低過(guò)程能力可采用精度較低但效率高、成本低的設(shè)備或降低對(duì)工藝技術(shù)和原材料的要求。（2）提高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提高規(guī)格要求，使產(chǎn)品質(zhì)量處于最佳質(zhì)量水品。2、過(guò)程能力指數(shù)過(guò)小的處置方法過(guò)程能力處于風(fēng)險(xiǎn)區(qū)時(shí)，意味著產(chǎn)品不合格率的增大，此時(shí)，可根據(jù)實(shí)際過(guò)程情況采取以下措施:（1）調(diào)整過(guò)程加工的分布中心，減少偏移量ε。措施包括：加大對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)中心偏移量，通過(guò)首件檢驗(yàn)調(diào)整設(shè)備，改變操作者習(xí)慣，如孔、軸加工向最大尺寸偏移的傾向性習(xí)慣，以標(biāo)準(zhǔn)中心為加工依據(jù)。（2）提高過(guò)程能力，減少分散程度。①修訂過(guò)程，改進(jìn)工藝方法，優(yōu)化工藝參數(shù)，推廣應(yīng)用新材料、新工藝、新技術(shù)；②改造更新與產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)的設(shè)備，對(duì)設(shè)備進(jìn)行周期性檢查，按計(jì)劃維護(hù)。③提高工具、工藝設(shè)備的精度，保證環(huán)境條件，加強(qiáng)人員培訓(xùn)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制，設(shè)置關(guān)鍵點(diǎn)控制。（3）適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)范圍第三節(jié)過(guò)程控制常用工具質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)方法是運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的原理，通過(guò)對(duì)具有代表性的局部情況進(jìn)行調(diào)查分析，找出局部質(zhì)量變化的規(guī)律性，并據(jù)此預(yù)測(cè)和推斷總體的質(zhì)量，從而進(jìn)行質(zhì)量控制。采用統(tǒng)計(jì)方法的程序是：（1）收集與整理數(shù)據(jù)；（2）依據(jù)已整理好的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，若發(fā)現(xiàn)異常，需找出其影響因素，以便消除；（3）根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，對(duì)總體質(zhì)量的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)做出判斷，以便采取措施進(jìn)行控制。

一、排列圖

排列圖全稱“主次因素排列圖”，也稱為Pareto圖。它是用來(lái)找尋影響產(chǎn)品質(zhì)量的各種主要因素的一種方法。排列圖最早是被意大利經(jīng)濟(jì)學(xué)家帕雷托用來(lái)分析社會(huì)財(cái)富分布狀況的，他發(fā)現(xiàn)社會(huì)大部分財(cái)富都掌握在少數(shù)人手里，即所謂的“”關(guān)鍵的少數(shù)和次要的多數(shù)”的關(guān)系。后來(lái)，美國(guó)質(zhì)量管理學(xué)家朱蘭把這一原理應(yīng)用到質(zhì)量管理中，作為改善質(zhì)量活動(dòng)找尋主要因素的一種工具。例

某企業(yè)生產(chǎn)的某型號(hào)無(wú)縫鋼管不合格數(shù)為120根，統(tǒng)計(jì)表如下表所示，根據(jù)統(tǒng)計(jì)表做出的排列圖如下圖所示。

圖中，橫坐標(biāo)表示影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素，并按頻率高低從左到右排列。設(shè)兩個(gè)縱坐標(biāo)，左邊的縱坐標(biāo)表示頻數(shù)，右邊的縱坐標(biāo)表示頻率。按每一因素頻數(shù)大小繪制方形并按累計(jì)頻率劃出折線。通常，可將累計(jì)頻率分成三類：0-80%為A類，相對(duì)應(yīng)的因素是影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素；80%-90%為B類，相對(duì)應(yīng)的因素是影響產(chǎn)品質(zhì)量的次要因素；90%-100%為C類，相對(duì)應(yīng)的因素是影響產(chǎn)品質(zhì)量的一般因素。因此，本例中產(chǎn)生不合格品的主要問(wèn)題是“壁厚不勻”和“裂紋”兩項(xiàng)。

練習(xí)題：某廠對(duì)一種產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)220件不合格品，按產(chǎn)生不合格品的原因進(jìn)行分類如下表所示。試做出排列圖并分析。原因設(shè)備操作工藝工具其他頻數(shù)3510523561二、因果分析圖

這是用來(lái)分析產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題的具體原因的一種方法。用排列圖可以找到影響質(zhì)量的主要問(wèn)題，而要解決這些問(wèn)題，還必須把產(chǎn)生問(wèn)題的原因查清，有的放矢。因果分析圖法就是從某一質(zhì)量問(wèn)題這一結(jié)果出發(fā)，層層分析、尋找產(chǎn)生這種結(jié)果的原因（原因分析一般從4M1E入手），直至能采取措施解決質(zhì)量問(wèn)題為止。這種方法一般在圖中進(jìn)行，將大家提出的看法整理后反映在圖上，如下圖所示。在運(yùn)用因果分析圖時(shí)，一般應(yīng)把與某一質(zhì)量問(wèn)題有關(guān)的人員組織起來(lái)，采用分析討論會(huì)的方式，讓大家暢所欲言，集思廣益，找出影響質(zhì)量的原因，并有系統(tǒng)的分析出他們的因果關(guān)系。

三、直方圖法

直方圖是將工序中隨機(jī)抽樣得到的質(zhì)量數(shù)據(jù)整理后分成若干組，畫(huà)出以組距為底邊、以頻數(shù)為高度的系列矩形連接起來(lái)的矩形圖，是表示質(zhì)量數(shù)據(jù)離散程度的一種圖形。通過(guò)直方圖可認(rèn)識(shí)產(chǎn)品質(zhì)量的分布狀況，判斷工序質(zhì)量的好壞，預(yù)測(cè)制造質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)掌握工序質(zhì)量變化規(guī)律。

常見(jiàn)的異形直方圖有鋸齒形、孤島形、偏向形、雙峰形、平頂形等五種，如下圖。鋸齒形，一般由于分組不當(dāng)、測(cè)量誤差造成；孤島形，是由于加工條件發(fā)生突變（如不熟練的工人頂班等）造成；偏向形，一般由加工習(xí)慣造成；雙峰形，往往是把來(lái)自兩個(gè)總體的數(shù)據(jù)混在一起所致；平頂形一般是生產(chǎn)過(guò)程中某種緩慢變化的因素影響而造成，如刀具磨損、操作者疲勞等。對(duì)每種異形直方圖，要找出原因，采取措施及時(shí)予以糾正。

在生產(chǎn)正常情況下，直方圖呈正態(tài)分布形狀，分布在公差范圍之內(nèi)（見(jiàn)圖9.12a）。如果根據(jù)實(shí)際資料繪出的圖不是呈正態(tài)分布狀的直方圖（見(jiàn)圖9.12b-f），說(shuō)明工序質(zhì)量不穩(wěn)定，易出現(xiàn)不合格品。圖9.12b直方圖的分布范圍B雖然在公差范圍T內(nèi)，但偏向一邊，此時(shí)發(fā)生廢品的可能性極大，需采取措施移動(dòng)分布中心；c圖的分布雖然在公差范圍內(nèi)，但完全沒(méi)有余地，很容易超差，應(yīng)設(shè)法提高加工精度，縮小分布范圍；d圖的分布范圍大大小于公差范圍，產(chǎn)生過(guò)大的剩余精度，此時(shí)應(yīng)考慮生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，可改變加工精度和縮小公差；e圖的分布中心過(guò)于偏離公差中心，已造成超差，需采取措施調(diào)整分布中心；f圖的分布范圍超出公差界限，已出現(xiàn)一定數(shù)量的廢品，應(yīng)采取措施縮小波動(dòng)。四、相關(guān)圖法

相關(guān)圖又稱散布圖，它是分析研究?jī)蓚€(gè)變量之間相關(guān)關(guān)系的一種圖表。在產(chǎn)品質(zhì)量和影響質(zhì)量的因素之間，常常有一定的依存關(guān)系，這種關(guān)系有的是確定的函數(shù)關(guān)系，有的則是不確定的關(guān)系。如照明度與測(cè)量誤差、淬火溫度與工件硬度、陶瓷含鉛量與彩烤溫度、施肥量與糧食產(chǎn)量的關(guān)系等等，它們之間的關(guān)系不能用函數(shù)式表達(dá)，但又確實(shí)存在著一種數(shù)量上的依存關(guān)系。這種關(guān)系稱為相關(guān)關(guān)系。相關(guān)圖就是反映和分析這種相關(guān)關(guān)系的工具。在質(zhì)量管理中運(yùn)用這種方法，可幫助我們判斷各種因素對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量又無(wú)影響及影響程度，以便對(duì)產(chǎn)品和工序進(jìn)行有效控制。相關(guān)圖一般有如下六種典型形式，如圖9.14所示。五、控制圖法控制圖又稱管理圖，是用于分析和判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，并帶有控制界限一種的質(zhì)量管理圖表。這種圖表可以反映質(zhì)量特性值隨時(shí)間而發(fā)生的波動(dòng)狀況，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行分析、監(jiān)督和控制?？刂茍D的基本格式如下圖。

在正常情況下，質(zhì)量特性值是服從正態(tài)分布規(guī)律的，即以期望值（理想的質(zhì)量目標(biāo)）X為中心線，以X+3σ為上下控制界限，99.73%的質(zhì)量數(shù)據(jù)應(yīng)落在界限內(nèi)，如果實(shí)際的質(zhì)量分布超出這個(gè)范圍，或是非隨機(jī)排列，則說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程不正常，有系統(tǒng)性因素起作用?？刂茍D就是根據(jù)這一規(guī)律來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程的。

五、其他方法其他過(guò)程控制工具還有：1、檢查表檢查表又稱為調(diào)查表或分析表，是使用表格形式來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和粗略分析的一種方法。常用的檢查