質(zhì)量管理第3章-統(tǒng)計(jì)過程控制

第三章統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）第一節(jié)SPC一、SPCSPC是StatisticalProcessControl的縮寫，即統(tǒng)計(jì)過程控制。

SPC就是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)過程中的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。

SPC強(qiáng)調(diào)全過程的預(yù)防。SPC的特點(diǎn)：1、SPC是全系統(tǒng)的、全過程的，要求全員參加，人人有責(zé)；2、SPC強(qiáng)調(diào)用科學(xué)方法（主要是統(tǒng)計(jì)技術(shù)，尤其是控制圖理論）來保證全過程的預(yù)防；3、SPC不僅用于生產(chǎn)過程，而且可用于服務(wù)過程和一切管理過程。二、SPC發(fā)展簡史休哈特軍工部門20世紀(jì)20年代二戰(zhàn)后期日本西方國家1950~198080年代起加拿大鋼鐵公司七大高科技方向連鑄真空除氣爐外精煉鋼包冶金站電鍍鋅流水線電子測量高級(jí)電子計(jì)算機(jī)SPCSPCSPDSPAStatisticalProcessDiagnosisStatisticalProcessAdjustment三、SPC和SPD的進(jìn)行步驟：培訓(xùn)SPC和SPD確定關(guān)鍵質(zhì)量因素提出或改進(jìn)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)編制控制標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)，在各部門落實(shí)對(duì)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)監(jiān)控對(duì)過程進(jìn)行診斷并采取措施解決問題分析、確定關(guān)鍵質(zhì)量因素列出過程控制網(wǎng)圖第二節(jié)控制圖原理一、控制圖控制圖是對(duì)過程質(zhì)量加以測定、記錄，從而進(jìn)行控制管理的一種用科學(xué)方法設(shè)計(jì)的圖。目標(biāo)值上控制限UCL下控制限LCL正常情況中心線CL二、控制圖原理的第一種解釋控制圖的演變：μ-3σμ+3σμ99.73%0.135%0.135%μ-3σμ+3σμ99.73%0.135%0.135%μ-3σμ+3σμμ+3σμ-3σμUCLLCLCL三、控制圖原理的第二種解釋質(zhì)量因素的分類不同來源操作人員(Men)原材料（Material）環(huán)境（Environment）設(shè)備（Machine）測量(Measurement)操作方法（Method）計(jì)算機(jī)軟件輔助材料水、電公用設(shè)施影響大小、作用性質(zhì)偶然因素異常因素影響微小始終存在逐件不同難以除去影響較大有時(shí)存在一系列產(chǎn)品受同一方向的影響不難除去休哈特控制圖的實(shí)質(zhì)——區(qū)分偶然因素和異常因素四、控制圖是如何貫徹預(yù)防原則的控制圖顯示異常貫徹20字調(diào)整控制界限有無異常因素統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）無有20字真經(jīng)：查出異因、采取措施、保證消除、不再出現(xiàn)、納入標(biāo)準(zhǔn)第三節(jié)兩類錯(cuò)誤和3σ方式一、兩類錯(cuò)誤：1、第一類錯(cuò)誤α——虛發(fā)警報(bào)的錯(cuò)誤；2、第二類錯(cuò)誤β——漏發(fā)警報(bào)的錯(cuò)誤μ-3σμ+3σμ99.73%0.135%0.135%解決方法:總損失最小。第四節(jié)休哈特控制圖數(shù)據(jù)分布控制圖簡記計(jì)量值正態(tài)分布均值-極差控制圖x-R控制圖均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖x-s控制圖中位數(shù)-極差控制圖x-R控制圖單值-移動(dòng)極差控制圖x-Rs控制圖計(jì)件值二項(xiàng)分布不合格品率控制圖P控制圖不合格品數(shù)控制圖nP

控制圖計(jì)點(diǎn)值泊松分布單位不合格數(shù)控制圖U控制圖不合格數(shù)控制圖C控制圖通用不合格數(shù)cT控制圖一、休哈特控制圖的種類及其用途?通用不合格品數(shù)npT控制圖二、休哈特控制圖的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)思想：先確定第I類錯(cuò)誤的概率α，然后再根據(jù)第II類錯(cuò)誤的概率β的大小來考慮是否需要采取必要的措施。三、應(yīng)用控制圖需要考慮的一些問題1、控制圖用于何處？2、如何選擇控制對(duì)象？3、怎樣選擇控制圖？4、如何分析控制圖？5、對(duì)于點(diǎn)子出界或違反其他準(zhǔn)則的處理。5、對(duì)于點(diǎn)子出界或違反其他準(zhǔn)則的處理。6、對(duì)于過程而言，控制圖起著告警鈴的作用。7、控制圖的重新制定。8、控制圖的保管問題。四、判斷穩(wěn)態(tài)的準(zhǔn)則：

在點(diǎn)子隨機(jī)排列的情況下，符合下列各點(diǎn)之一就認(rèn)為過程處于穩(wěn)態(tài)：（1）連續(xù)25個(gè)點(diǎn)子都在控制界限內(nèi)；（2）連續(xù)35個(gè)點(diǎn)子至多1個(gè)點(diǎn)子落在控制界限外；（3）連續(xù)100個(gè)點(diǎn)子至多2個(gè)點(diǎn)子落在控制界限外；五、判斷異常的準(zhǔn)則：符合下列各點(diǎn)之一就認(rèn)為過程存在異常因素：（1）點(diǎn)子在控制界限外或恰在控制界限上；（2）控制界限內(nèi)的點(diǎn)子排列不隨機(jī)。目標(biāo)值上控制限下控制限準(zhǔn)則1：一點(diǎn)在控制線之上（或之下）ABCCBA0.0027準(zhǔn)則2：鏈鏈長不少于9時(shí)判斷點(diǎn)子排列非隨機(jī)，存在異常因素。在控制圖中心線一側(cè)連續(xù)出現(xiàn)的點(diǎn)連續(xù)9點(diǎn)在中心線之下（或之上），判異上控制限目標(biāo)值下控制限ABCCBA0.0038準(zhǔn)則3：傾向當(dāng)有連續(xù)不少于6個(gè)點(diǎn)的上升或下降的傾向時(shí)判異。點(diǎn)子逐漸上升或下降的狀態(tài)6點(diǎn)上升或下降傾向判異上控制限目標(biāo)值下控制限ABCCBA準(zhǔn)則4：連續(xù)14點(diǎn)中相鄰點(diǎn)上下交替目標(biāo)值上控制限下控制限μ+1

σμ-1

σ≈0.0027準(zhǔn)則5：點(diǎn)子屢屢接近控制界限（1）連續(xù)3個(gè)點(diǎn)，至少有2點(diǎn)接近控制界限：（2）連續(xù)7個(gè)點(diǎn)，至少有3點(diǎn)接近控制界限：（3）連續(xù)10個(gè)點(diǎn)，至少有4點(diǎn)接近控制界限?！诌B續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)位于中心線同一側(cè)的B區(qū)以外上控制限目標(biāo)值下控制限μ+3σμ

-3σμ+2

σμ-2

σABCCBA0.00268準(zhǔn)則6：連續(xù)5點(diǎn)有4點(diǎn)在中心線同一側(cè)的C區(qū)以外上控制限目標(biāo)值下控制限ABCCBA準(zhǔn)則7：點(diǎn)子集中在中心線附近原因：數(shù)據(jù)不真實(shí)；數(shù)據(jù)分層不當(dāng)。目標(biāo)值上控制限下控制限連續(xù)15點(diǎn)集中在中心線附近判異μ+1

σμ-1

σABCCBA準(zhǔn)則8：連續(xù)8點(diǎn)在中心線兩側(cè)但無一在C目標(biāo)值上控制限下控制限ABCCBA間斷鏈屬下列情況的判斷點(diǎn)子排列非隨機(jī)，存在異常情況：（1）連續(xù)11個(gè)點(diǎn)中，至少有10個(gè)點(diǎn)在中心線一側(cè)；（2）連續(xù)14個(gè)點(diǎn)中，至少有12個(gè)點(diǎn)在中心線一側(cè)；（3）連續(xù)17個(gè)點(diǎn)中，至少有14個(gè)點(diǎn)在中心線一側(cè)；（4）連續(xù)20個(gè)點(diǎn)中，至少有16個(gè)點(diǎn)在中心線一側(cè)；連續(xù)11個(gè)點(diǎn)中有10個(gè)點(diǎn)在中心線一側(cè)；上控制限目標(biāo)值下控制限點(diǎn)子呈現(xiàn)周期性變化點(diǎn)子呈現(xiàn)周期性變化目標(biāo)值上控制限下控制限六、控制圖的應(yīng)用程序和

作圖方法1、合理選擇應(yīng)用控制圖的場合2、選擇控制對(duì)象3、選擇控制圖4、合理子組5、繪制分析用控制圖6、確定控制標(biāo)準(zhǔn)7、控制圖的管理合理子組原則：組內(nèi)差異只由偶因造成；組間差異主要由異因造成分析用控制圖與控制用控制圖分析用控制圖控制用控制圖正式交接手續(xù)計(jì)量值控制圖計(jì)算控制限公式控制圖控制界限中心線UCL與LCLn2345678910d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.078d30.8530.8880.8800.8640.8480.8330.8200.8080.797A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3730.3370.308D3000000.0760.1360.1840.223D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.8641.8161.777繪制控制圖步驟：1、取預(yù)備數(shù)據(jù)2、計(jì)算各子組樣本的平均值與極差R子樣號(hào)檢查值Ri備注X1X2X3X413.04.23.53.824.34.13.73.934.23.63.23.443.94.34.03.654.43.43.83.963.74.74.33.673.83.94.34.584.44.33.83.993.73.23.44.2103.13.94.23.0113.23.83.83.7子樣號(hào)檢查值Ri備注X1X2X3X413.04.23.53.83.621.224.34.13.73.94.000.634.23.63.23.43.601.043.94.34.03.63.950.754.43.43.83.93.881.063.74.74.33.64.080.973.83.94.34.54.120.784.44.33.83.94.100.693.73.23.44.23.621.0103.13.94.23.03.51.2113.23.83.83.73.620.6123.14.44.84.2133.43.73.83.9144.44.24.13.5153.43.53.84.4163.93.73.24.8174.44.34.03.7183.63.23.64.4193.24.44.24.5204.74.63.83.2214.84.24.03.0224.53.53.04.8233.83.24.23.0244.24.03.83.5254.33.63.64.4123.14.44.84.24.051.4133.43.73.83.93.700.5144.44.24.13.54.050.9153.43.53.84.43.781.0163.93.73.24.83.700.8174.44.34.03.74.100.7183.63.23.64.43.701.2193.24.44.24.54.081.3204.74.63.83.24.081.5214.84.24.03.04.001.8224.53.53.04.83.951.8233.83.24.23.03.551.2244.24.03.83.53.880.7254.33.63.64.43.821.4總計(jì)96.5325.73、計(jì)算所有樣本總平均值和平均極差繪制控制圖步驟：繪制控制圖步驟：4、計(jì)算控制圖的參數(shù)查表得：A2=0.729,D4=2.282,D3=0繪制控制圖步驟：5、畫控制圖UCL=4.610LCL=3.112CL=3.8613.03.23.43.63.84.04.24.44.64.8UCL=2.346CL=1.0280.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.4狀態(tài)分類：統(tǒng)計(jì)穩(wěn)態(tài)是否技術(shù)穩(wěn)態(tài)是III否IIIIV統(tǒng)計(jì)穩(wěn)態(tài)技術(shù)穩(wěn)態(tài)計(jì)數(shù)控制圖計(jì)件控制圖計(jì)點(diǎn)控制圖第五節(jié)兩種質(zhì)量診斷（SPD）傳統(tǒng)生產(chǎn)線分析模型工序1工序2工序ｎ選控生產(chǎn)線分析模型工序1工序2工序ｎ兩種質(zhì)量工序綜合質(zhì)量（總質(zhì)量）工序固有質(zhì)量（分質(zhì)量）測量值標(biāo)準(zhǔn)值休圖選控圖總質(zhì)量分質(zhì)量上工序的影響（上影）全控圖偶然因素異常因素欲控異因非控異因選控圖偶然因素欲控異因非控異因選控圖的任務(wù)：1、只選擇欲控異因加以控制（選控）；2、區(qū)分偶因與欲控異因。兩種控制圖診斷的典型情況：上工序本工序休圖上休圖本選控休圖本診斷系統(tǒng)兩種控制圖診斷的三八表典型情況上工序全控圖下工序全控圖下工序選控圖診斷Ⅰ異常異常異常分質(zhì)量異常（存在欲控異因）上影異常（存在非控異因）Ⅱ異常異常正常分質(zhì)量正常（無欲控異因）上影異常（存在非控異因）Ⅲ異常正常異常分質(zhì)量異常（存在欲控異因）上影異常（存在非控異因）但二者方向相反而抵消，使總質(zhì)量正常兩種控制圖診斷的三八表典型情況上工序全控圖下工序全控圖下工序選控圖診斷Ⅳ異常正常正常分質(zhì)量正常（無欲控異因）上影異常（存在非控異因）但二者方向相反而抵消，使總質(zhì)量正常Ⅴ正常異常異常分質(zhì)量異常（存在欲控異因）上影正常（無非控異因）Ⅵ正常異常正常分質(zhì)量正常（無欲控異因）上影正常（無非控異因）但二者方向相同而疊加，使總質(zhì)量異常兩種控制圖診斷的三八表典型情況上工序全控圖下工序全控圖下工序選控圖診斷Ⅶ正常正常異常分質(zhì)量異常（存在欲控異因）上影正常（無非控異因）但二者方向相反而抵消，使總質(zhì)量正常Ⅷ正常正常正常分質(zhì)量、上影、總質(zhì)量均正常特點(diǎn)：1、上道工序與下道工序的接口只能是上道工序的總質(zhì)量，而下道工序即本工序存在兩種質(zhì)量：總質(zhì)量與分質(zhì)量。2、典型診斷表考慮了上下工序的連接。3、典型診斷表的診斷應(yīng)用的是直接邏輯推理，而非統(tǒng)計(jì)推理，因此典型診斷表本身不存在統(tǒng)計(jì)推理的兩種錯(cuò)誤。4、根據(jù)不同的需要，診斷系統(tǒng)與相應(yīng)的典型診斷表可以選擇不同類型的控制圖。第六節(jié)過程能力分析一、過程能力1、概念過程能力是指處于穩(wěn)定狀態(tài)下的實(shí)際加工能力。6σ2、影響因素設(shè)備方面工藝方面材料方面操作者方面環(huán)境方面3、意義過程能力的測試分析是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)工作過程能力的測試分析是提高過程能力的有效手段過程能力的測試分析為質(zhì)量改進(jìn)找出方向二、過程能力指數(shù)TLTUTLTUTLTU1、計(jì)量值的過程能力指數(shù)的計(jì)算1/雙側(cè)公差且分布中心與標(biāo)準(zhǔn)中心重合TTLTUCp=T6σTU-TL6σ=統(tǒng)計(jì)控制過程例：某零件的強(qiáng)度屈服界限設(shè)計(jì)要求為4800～5200kg/cm2，從100個(gè)樣品中測得樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）為62kg/cm2，求過程能力指數(shù)。2/雙側(cè)公差且分布中心與標(biāo)準(zhǔn)中心不重合T/2TLTUT/2=|M-μ|偏移系數(shù)：T/2TLTUT/2T/2TLTUT/2T/2TLTUT/2T/2TLTUT/2例：設(shè)零件的尺寸要求（技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）為?30mm±0.023mm，隨機(jī)抽樣后計(jì)算樣本特性值為CP=1.095，求CPK。3、單側(cè)公差TTLTUTTLTU例：某一產(chǎn)品含某雜質(zhì)要求最高不能超過12.2mg，樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S為0.038mg，求過程能力指數(shù)。2、計(jì)件值工序能力指數(shù)的計(jì)算以不合格品數(shù)nP作為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)以不合格品率P作為檢驗(yàn)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)例：抽取大小為n=100的樣本20個(gè)，其中不合格品數(shù)分別為1、3、5、2、4、0、3、8、5、4、6、4、5、4、3、4、5、7、0、5，當(dāng)允許樣本不合格品數(shù)（nP）

為10時(shí)，求過程能力指數(shù)。3、計(jì)點(diǎn)值工序能力指數(shù)的計(jì)算例：抽取大小為n=50的樣本20個(gè)，其中不合格數(shù)分別為：1、2、0、3、2、4、1、0、3、1、2、2、1、6、3、3、5、1、3、2，當(dāng)允許樣本不合格數(shù)c

為6時(shí)，求過程能力指數(shù)。三、過程不合格品率的計(jì)算1、分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況TTLTU2、分布中心和標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況TTLTU

M已知某零件尺寸要求為50±1.5mm，抽取樣本例：S=0.5mm，求零件的不合格率P。例：3、查表法0.000.120.200.400.521.000.270.450.843.597.491.300.010.030.090.963.061.500.000.020.351.541.700.000.110.722.000.020.20CpK四、過程能力的分析Cp≥1.67Ⅰ過程能力過高1.67＞Cp≥1.33Ⅱ過程能力充分1.33＞Cp≥1.00Ⅲ過程能力較差1.00＞Cp≥0.67Ⅳ過程能力不足0.67＞CpⅤ過程能力嚴(yán)重不足1、過程能力判斷標(biāo)準(zhǔn)2、提高過程能力指數(shù)的途徑1、調(diào)整過程加工的分布中心，減少偏移量；2、提高過程能力減少分散程度；3、修訂標(biāo)準(zhǔn)范圍。例：某零件的強(qiáng)度屈服界限設(shè)計(jì)要求為4800～5200kg/cm2，從100個(gè)樣品中測得樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）為62kg/cm2，求過程能力指數(shù)。某零件的強(qiáng)度屈服界限設(shè)計(jì)要求為4700～5300kg/cm2，從100個(gè)樣品中測得樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差（S）為62kg/cm2，求過程能力指數(shù)。聯(lián)合應(yīng)用CP與CPK所代表的合格品率C0.330.671.001.331.672.000.3368.268%84.000%84.134%84.134%84.13447%84.13447%0.6795.450%97.722%97.725%97.72499%97.92499%1.0099.730%99.865%99.86501%99.86501%1.3399.994%99.99683%99.99683%1.6799.99994%99.99997%2.0099.9999998%兩種過程能力指數(shù)及其診斷工序能力綜合過程能力指數(shù)固有過程能力指數(shù)CptCppCpt

=Tt6σtT6σt=CptCppCpp

=Tp6σpT6σp=σp≦σ

tCpt≦Cppd=Cpp-Cptdr

=dCppCpp–Cpt

Cpp==1-σpσ

t根據(jù)dr的數(shù)值大小判斷上工序影響是否嚴(yán)重dr

﹥30%非控異因影響大dr

﹤10%非控異因影響小10%≦dr

≦30%非控異因影響中等根據(jù)Cpp判斷本工序的加工質(zhì)量情況Cpp

≧1.67工序能力過高，應(yīng)視具體情況而定1.67﹥Cpp

≧1.33工序能力充分1.33﹥Cpp

≧1.0工序能力尚可，但接近1.0時(shí)要注意1.0﹥Cpp

≧0.67工序能力不足，需要采取措施0.67﹥Cpp工序能力嚴(yán)重不足第三節(jié)過程性能指數(shù)PP、PPK反映長期過程能力滿足技術(shù)要求的程度。CpCpkPpPpk第四節(jié)過程控制的實(shí)施過程控制實(shí)施是指為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的符合性質(zhì)量而進(jìn)行的有組織、有系統(tǒng)的過程管理活動(dòng)。實(shí)質(zhì)是對(duì)過程的分析、控制、改進(jìn)。過程分析方法技術(shù)分析方法統(tǒng)計(jì)分析方法試驗(yàn)設(shè)計(jì)/析因分析方差/回歸分析安全性評(píng)價(jià)/風(fēng)險(xiǎn)分析顯著性檢驗(yàn)抽樣檢驗(yàn)過程分析步驟過程適宜性分析過程主導(dǎo)因素分析過程控制計(jì)劃制定和實(shí)施過程全面控制計(jì)劃過程管理點(diǎn)控制計(jì)劃生產(chǎn)現(xiàn)場質(zhì)量控制系統(tǒng)水平的測算與度量單位缺陷數(shù)DPU

defectperunitDPU缺陷數(shù)單位數(shù)=DPMODPMODPU×1000000每單位出錯(cuò)機(jī)會(huì)=DPMO與σ水平的轉(zhuǎn)換DPMOσDPMOσDPMOσDPMOσ274253.12.1066807.23.0017429.23.615386.14.05241963.72.2054799.33.1015386.33.665084.94.07211855.42.3044565.53.2013552.63.714798.84.09184060.12.4035930.33.3012224.53.754661