aav-质量控制技术解析c

1、质量控制技术解析第一节 质量控制概述述一 质量控制的基本原原理质量管理的一项主要工工作是通过收集数数据、整理数据，找找出波动的规律，把把正常波动控制在在最低限度，消除除系统性原因造成成的异常波动。把把实际测得的质量量特性与相关标准准进行比较，并对对出现的差异或异异常现象采取相应应措施进行纠正，从从而使工序处于控控制状态，这一过过程就叫做质量控控制。质量控制大大致可以分为7个个步骤：选择控制对象；选择需要监测的质量特特性值；确定规格标准，详细说说明质量特性；选定能准确测量该特性性值得监测仪表，或或自制测试手段；进行实际测试并做好数数据记录；分析实际与规格之间存存在差异的原因；采取相应的纠正措施。

2、当采取相应的纠正措施施后，仍然要对过过程进行监测，将将过程保持在新的的控制水准上。一一旦出现新的影响响因子，还需要测测量数据分析原因因进行纠正，因此此这7个步骤形成成了一个封闭式流流程，称为“反馈环”。这点和6Sigma质质量突破模式的MAIC有有共通之处。在上述7个步骤中，最最关键有两点：质量控制系统的设计； 质量控制技术的选用。二 质量控制系统设计计在进行质量控制时，需需要对需要控制的的过程、质量检测测点、检测人员、测量类型和数量量等几个方面进行行决策，这些决策策完成后就构成了了一个完整的质量量控制系统。过程分析一切质量管理工作都必必须从过程本身开开始。在进行质量量控制前，必须分分析生产某

3、种产品品或服务的相关过过程。一个大的过过程可能包括许多多小的过程，通过过采用流程图分析析方法对这些过程程进行描述和分解解，以确定影响产产品或服务质量的的关键环节。质量检测点确定在确定需要控制的每一一个过程后，就要要找到每一个过程程中需要测量或测测试的关键点。一一个过程的检测点点可能很多，但每每一项检测都会增增加产品或服务的的成本，所以要在在最容易出现质量量问题的地方进行行检验。典型的检检测点包括：（1）生产前的外购原原材料或服务检验验。为了保证生产产过程的顺利进行行，首先要通过检检验保证原材料或或服务的质量。当当然，如果供应商商具有质量认证证证书，此检验可以以免除。另外，在在JIT（准时化化生

4、产）中，不提提倡对外购件进行行检验，认为这个个过程不增加价值值，是“浪费”。（2）生产过程中产品品检验：典型的生生产中检验是在不不可逆的操作过程程之前或高附加值值操作之前。因为为这些操作一旦进进行，将严重影响响质量并造成较大大的损失。例如在在陶瓷烧结前，需需要检验。因为一一旦被烧结，不合合格品只能废弃或或作为残次品处理理。再如产品在电电镀或油漆前也需需要检验，以避免免缺陷被掩盖。这这些操作的检验可可由操作者本人对对产品进行检验。生生产中的检验还能能判断过程是否处处于受控状态，若若检验结果表明质质量波动较大，就就需要及时采取措措施纠正。（3）生产后的产成品品检验。为了在交交付顾客前修正产产品的缺

5、陷，需要要在产品入库或发发送前进行检验。检验方法接下来，要确定在每一一个质量控制点应应采用什么类型的的检验方法。检验验方法分为：计数数检验和计量检验验。计数检验是对对缺陷数、不合格格率等离散变量进进行检验；计量检检验是对长度、高高度、重量、强度度等连续变量的计计量。在生产过程程中的质量控制还还要考虑使用何种种类型控制图问题题：离散变量用计计数控制图，连续续变量采用计量控控制图。检验样本大小确定检验数量有两种方方式：全检和抽样样检验。确定检验验数量的指导原则则是比较不合格频频造成的损失和检检验成本相比较。假假设有一批500个个单位产品，产品品不合格率为2%，每每个不合格品造成成的维修费、赔偿偿费

6、等成本为100元元，则如果不对这这批产品进行检验验的话，总损失为为100*10=1000元。若若这批产品的检验验费低于1000元元，可应该对其进进行全检。当然，除除了成本因素，还还要考虑其他因素素。如涉及人身安安全的产品，就需需要进行100%检检验。而对破坏性性检验则采用抽样样检验。检验人员检验人员的确定可采用用操作工人和专职职检验人员相结合合的原则。在6Sigma管管理中，通常由操操作工人完成大部部分检验任务。三 质量控制技术质量控制技术包括两大大类：抽样检验和和过程质量控制。抽样检验通常发生在生生产前对原材料的的检验或生产后对对成品的检验，根根据随机样本的质质量检验结果决定定是否接受该批原

7、原材料或产品。过过程质量控制是指指对生产过程中的的产品随机样本进进行检验，以判断断该过程是否在预预定标准内生产。抽抽样检验用于采购购或验收，而过程程质量控制应用于于各种形式的生产产过程。第二节 过程质量控制制技术自1924年，休哈特特提出控制图以来来，经过近80世世纪的发展，过程程质量控制技术已已经广泛地应用到到质量管理中，在在实践中也不断地地产生了许多种新新的方法。如直方方图、相关图、排排列图、控制图和和因果图等“QC七种工具”以及关联图、系系统图等“新QC七种工具具”。应用这些方法法可以从经常变化化的生产过程中，系系统地收集与产品品有关的各种数据据，并用统计方法法对数据进行整理理、加工和分

8、析，进进而画出各种图表表，找出质量变化化的规律，实现对对质量的控制。石石川謦曾经说过，企企业内95%的质质量问题可通过企企业全体人员应用用这些工具得到解解决。无论是ISO9000还还是近年来非常风风行的6Sigma质质量管理理论都非非常强调这些基于于统计学的质量控控制技术的应用。因因此，要真正提高高产品质量，企业业上至领导下至员员工都必须掌握质质量控制技术并在在实践中加以应用用。一 直方图（一）直方图用途直方图法是把数据的离离散状态分布用竖竖条在图表上标出出，以帮助人们根根据显示出的图样样变化，在缩小的的范围内寻找出现现问题的区域，从从中得知数据平均水平偏差差并判断总体质量量分布情况。（二）直

9、方图画法下面通过例子介绍直方方图如何绘制。例5-1 生产某某种滚珠，要求直直径x为15.01.0mm，试用直方图对生产过程进行统计分析。1收集数据在5M1E（人、机、法、测量和生产产环境）充分固定定并加以标准化的的情况下，从该生生产过程收集n个个数据。N应不小小于50，最好在在100以上。本本例测得50个滚滚珠的直径如下表表。其中Li为第第i行数据最大值值，Si为第i行数据最小值。表5-1 50个滚珠珠样本直径JI12345678910LiSi115.015.815.215.115.914.714.815.515.615.315.914.7215.115.315.015.615.714.814

10、.514.214.914.915.714.2315.215.015.315.615.114.914.214.615.815.215.814.2415.915.215.014.914.814.515.115.515.515.515.914.5515.115.015.314.714.515.515.014.714.614.215.514.22找出数据中最大值值L、最小值S和和极差RL=MaxLi=15.9，S=MinSi=14.2，R=S-L=1.7（5.1）区间S，L称为数数据的散布范围。3确定数据的大致分分组数k分组数可以按照经验公公式k=1+3.322lgn确定。本例取k=6。4确定分组组距

11、h（5.2）5计算各组上下限首先确定第一组下限值值，应注意使最小小值S包含在第一一组中，且使数据据观测值不落在上上、下限上。故第第一组下限值取为为：然后依次加入组距h，便便可得各组上下限限值。第一组的上上限值为第二组的的下限值，第二组组的下限值加上h为为第二组的上限值值，其余类推。各各组上下限值见表表5-2。表5-2 频数分布表表组序组界值组中值bi频数fi频率pi114.0514.3514.230.06214.3514.6514.550.10314.6514.9514.8100.20414.9515.2515.1150.32515.2514.5515.490.16615.5515.8515.

12、760.12715.8516.1516.020.04合计50100%6计算各组中心值bi、频数fi和频率pibi=（第i组下限值+第第i组上限值）/2，频频数fi就是n个数据落落入第i组的数据个数，而而频数pi=fi/n（见表14-3）。7绘制直方图图5-1频数（频率）直方图以频数（或频率）为纵纵坐标，数据观测测值为横坐标，以以组距为底边，数数据观测值落入各各组的频数fi（或频率pi）为高，画出一一系列矩形，这样样就得到图形为频频数（或频率）直直方图，简称为直直方图，见图5-1。（三）直方图的观察与与分析从直方图可以直观地看看出产品质量特性性的分布形态，便便于判断过程是否否出于控制状态，以以决

13、定是否采取相相应对策措施。直直方图从分布类型型上来说，可以分分为正常型和异常常型。正常型是指指整体形状左右对对称的图形，此时时过程处于稳定（统统计控制状态）。如如图5-2a。如如果是异常型，就就要分析原因，加加以处理。常见的的异常型主要有六六种：1双峰型（图5-2b）：直方图出现两个个峰。主要原因是是观测值来自两个个总体，两个分布布的数据混合在一一起造成的，此时时数据应加以分层层。2锯齿型（图5-2c）：直方图呈现凹凸凸不平现象。这是是由于作直方图时时数据分组太多，测测量仪器误差过大大或观测数据不准准确等造成的。此此时应重新收集和和整理数据。3陡壁型（图5-2d）：直方图像峭壁一一样向一边倾斜

14、。主主要原因是进行全全数检查，使用了了剔除了不合格品品的产品数据作直直方图。4偏态型：（图5-2e）：直方图图的顶峰偏向左侧侧或右侧。当公差差下限受到限制（如如单侧形位公差）或或某种加工习惯（如如孔加工往往偏小小）容易造成偏左左；当公差上限受受到限制或轴外圆圆加工时，直方图图呈现偏右形态。5平台型（图5-2f）：直方图顶峰不明明显，呈平顶型。主主要原因是多个总总体和分布混合在在一起，或者生产产过程中某种缓慢慢的倾向在起作用用（如工具磨损、操作者疲劳等）。6孤岛型（图5-2g）：在直方图旁边有有一个独立的“小岛”出现。主要原因因是生产过程中出出现异常情况，如如原材料发生变化化或突然变换不熟熟练的

15、工人。d）正常型b）双峰型a）正常型g）孤岛型e）偏态型f）平台型c）锯齿型图5-2 直方图形状二 过程能力指数过程能力指数（Process Capability Index）用于反映过程处于正常状态时，即人员、机器、原材料、工艺方法、测量和环境（5M1E）充分标准化并处于稳定状态时，所表现出的保证产品质量的能力。过程能力指数也称为工序能力指数或工艺能力指数。对于任何生产过程，产产品质量总是分散散地存在着。若过过程能力越高，则则产品质量特性值值的分散就会越小小；若过程能力越低，则则产品质量特性值值的分散就会越大大。那么，可用6（即3）来描述生生产过程所造成的的总分散。即过程程能力6。过程能力是

16、表示生生产过程客观存在在着分散的一个参参数。但是这个参参数能否满足产品品的技术规格要求，仅从它它本身还难以看出出。因此，还需要要另一个参数来反反映工序能力满足足产品技术要求(公差、规格等质质量标准)的程度度。这个参数就叫叫做工序能力指数数。它是技术规格格要求和工序能力力的比值，即过程能力指数=技术规规格要求过程能力（5.3）当分布中心与公差中心心重合时，过程能力指数记为为Cp。当分布中心与与公差中心有偏离离时，过程能力指数记为为Cpk。过程的质量水平按按Cp值可划分为五五个等级：Cp1.67，特级，能力过高；1.67Cp1.33，一级，能力充分；1.33Cp1.0，二级，能力尚可；1.0Cp0

17、.67， 三级，能力不足；0.67Cp，四级，能力严重不足。过程能力计算方法过程能力指数的计算可可分为四种情形：（1）过程无偏情形设样本的质量特性值X N（，2）。又设X的规格要求为（Tl，Tu），则规格中心心值Tm=（Tu+Tl）/2，T=Tu-Tl为公差。当u=Tm时，过程无偏，此此时过程能力指数数按下式计算：（5.4）（2）过程有偏情形当Tm时，则称此过过程有偏。此时，计计算修正后的过程程能力指数：（5.5）（5.6）k称为偏移系数。（3）只有单侧上规则则限Tu时，XTl产品合格情形（5.8）过程能力指数与过程不不合格品率p之间的关系Cp与p的关系（5.9）Cpk与p的关系（5.10）C

18、p(u)与p的关系系（5.11）Cp(l)与p的关系系（5.12）以上四式中，值可根根据正态分布函数数表查出。例如，（4.17）=0.999985。例5-2 已知某某零件加工标准为为1482（mm），对对100个样本计计算出均值为148mm，标标准差为0.48（mm），求求过程能力指数和和过程不合格品率率。由于样本均值=148（mm），过过程无偏。根据式式5.4，过程能能力指数为：=1.39过程不合格品率为：=310-5三 控制图CLLCLUCL1 5样本序号质量特性图5-3 控制图控制图是对生产过程中中产品质量状况进进行实时控制的统统计工具，是质量量控制中最重要的的方法。人们对控控制图的评价

19、是：“质量管理始于控控制图，亦终于控控制图”。控制图主要用用于分析判断生产产过程的稳定性，及及时发现生产过程程中的异常现象，查查明生产设备和工工艺装备的实际精精度，为评定产品品质量提供依据。我我国也制定了有关关控制图的国家标标准GB4091.1。控制图的基本样式如图图5-3所示。横横坐标为样本序号号，纵坐标为产品品质量特性，图上上三条平行线分别别为：实线CL中心线，虚线线UCL上控制界限线线，虚线LCL下控制界限线线。在生产过程中中，定时抽取样本本，把测得的数据据点一一描在控制制图中。如果数据据点落在两条控制制界限之间，且排排列无缺陷，则表表明生产过程正常常，过程出于控制制状态，否则表明明生产

20、条件发生异异常，需要对过程程采取措施，加强强管理，使生产过过程恢复正常。（一）控制图的设计原原理1正态性假设：控制制图假定质量特性性值在生产过程中中的波动服从正态态分布。23准则：若质量量特性值X服从正正态分布N（，2），根据正态分分布概率性质，有有（5.13）也即（-3，+3）是X的实际取取值范围。据此原原理，若对X设计计控制图，则中心心线CL=，上下控制界限限分别为UCL=-3，LCL=+3。3小概率原理：小概概率原理是指小概概率的事件一般不不会发生。由3准则可知，数据据点落在控制界限限以外的概率只有有0.27%。因因此，生产过程正正常情况下，质量量特性值是不会超超过控制界限的，如如果超出

21、，则认为为生产过程发生异异常变化。（二）控制图的基本种种类按产品质量的特性分类类，控制图可分为为计量值控制图和和计数值控制图1计量值控制图：用用于产品质量特性性为计量值情形，如如长度、重量、时时间、强度等连续续变量。常用的计计量值控制图有：均值极差控制图（图），中中位数极差控制图（图），单单值移动极差控制制图（图），均值值标准差控制图图（图）。2计数值控制图：用用于产品质量特性性为不合格品数、不合格品率、缺缺陷数等离散变量量。常用的计数值值控制图有：不合合格品率控制图（P图），不合格品数控制图（Pn图），单位缺陷数控制图（u图），缺陷数控制图（c图）。按控制图的用途来分，可可以分为分析用控控制

22、图和控制用控控制图。分析用控制图分析用控制图用于分析析生产过程是否处处于统计控制状态态。若经分析后，生生产过程处于控制制状态且满足质量量要求，则把分析析用控制图装化为为控制用控制图；若经分析后，生生产过程处于非统统计控制状态，则则应查找原因并加加以消除。控制用控制图控制用控制图由分析控控制图转化而来，用用于对生产过程进进行连续监控。生生产过程中，按照照确定的抽样间隔隔和样本大小抽取取样本，在控制图图上描点，判断是是否处于受控状态态。（三）控制图的判别规规则分析用控制图若控制图上数据点同时时满足下表的规则则，则认为生产过过程处于控制状态态。表5-3 分析用控制制图判别规则规则具体描述规则1：绝大

23、多数数据据点在控制界限内内1连续25点没有一点点在控制界限外2连续35点中最多只只有一点在控制界界限外3连续100点中最多多只有两点在控制制界限外规则2：数据点排列无无右边的18种种异常现象1 连续7点或更多点点在中心线同一侧侧2 连续7点或更多点点单调上升或下降降3 连续11点中至少少有10点在中心心线同一侧4连续14点中至少有有12点在中心线线同一侧5连续17点中至少有有14点在中心线线同一侧6 连续20点中至少少有16点在中心心线同一侧7连续3点中至少有2点点落在2与3界限之间8连续7点中至少有3点点落在2与3界限之间控制用控制图控制用控制中的数据点点同时满足下面规规则，则认为生产产过程

24、处于统计控控制状态：规则1：每一个数据点点均落在控制界限限内；规则2：控制界限内数数据点排列无异常常情况（参见分析析用控制图规则2）。（四）控制图的制作与与判别下面以均值极差控控制图为例说明控控制图的制作与分分析方法。其余种种类控制图的做法法和应用可参见文文献8。均值极差控制图是图（均均值控制图）和R图（极差控制图图）联合使用的一一种控制图，前者者用于判断生产过过程是否处于或保保持在所要求的受受控状态，后者用用于判断生产过程程的标准差是否处处于或保持在所要要求的受控状态。例5-3 某厂生产一一种零件，长度要要求为49.500.10（mm），生产过程质量要求为过程能力指数不小于1，为对该过程实施

25、连续控制，试设计均值极差控制图。1收集数据并加以分分组本例每隔2小时，从生生产过程中抽取5个个零件，测量长度度值，形成一组大大小为5的样本，一一共收集25组样样本。2计算每组的样本均均值和极差，（5.14）计算结果如表5-4所所示。表5-4 某零件长度度各组均值和极差差组号12345678910111213均值49.4949.5249.5049.5049.5349.5149.5049.5049.5149.5349.5049.5149.49极差0.060.070.060.060.110.120.100.060.120.090.110.060.07组号14151617181920212223242

26、5均值49.5349.4949.5049.5149.5149.5149.5049.5249.5049.5049.5049.52极差0.100.090.050.070.060.050.080.100.060.090.050.113计算总均值和极差差平均=49.5068，=0.800（5.15）4计算控制界限图的控制界限计算=49.5068+0.5770.800=49.5530=49.5068（5.16）=49.5068-0.5770.800=49.4606R图的控制界限计算=2.1150.0800=0.1692=0.0800（5.17）0以上两式中，A2、D4、D3均可从相关控制制图系数表中查出

27、出：当n=5，A2=0.577，D3AdA图5-7 一次抽样方案（n；A）一次抽样方案（n；A）是是指从批中抽取一一个大小为n的样样本，如果样本的的不合格品个数d不不超过预定指定的的数A，判定此批批为合格，否则判判为不合格。A称称为“合格判定数”或“接受数”。一次抽样实施施程序如图5-7所所示。3OC函数和OC曲曲线OC函数亦称为操作特特性函数，表示不不合品率为p的交交验批被抽样方案案（n；A）判定定为接受的概率，计计算公式如下：（5.18）式中：p=d/nOC函数具有下列性质质：（1）P(0)=1，即即当交验批没有不不合格品时，应被被百分之百接受。（2）P(1)=0，即即当交验批没有不不合格

28、品时，应被被百分之百拒受。（3）P(p)为p的的减函数。即当交交验批不合格品率率变大时，被接受受的概率应相应减减小。OC函数的图形如图5-8。（二）方案制订原理标准型抽样方案是为了了同时保障生产方方和顾客利益，预预先限制两类风险险和前提下制定的，也也即要求pp0时，P(p) 1-，也就是当样本本抽样合格时，接接受概率应该保证证大于1-。pp1时，P(p) ，即当样本抽抽样不合格时，接接受概率应该保证证小于。根据OC函数的递减性性，上述要求等价价于（n；A）满满足下列方程组：（5.19）因此，如果预先确定好好p0，p1，的大小，就可以以根据式5.19求求出n和A的大小小，也就是能确定定标准型一次

29、抽样样方案（n；A）。对对于和的值，经过长期期实践和理论证明明，一般取=5%，=10%比较合合适，国标GB/T13262-91就是按此制制订的（表5-7列列出了该标准的部部分方案）。表5-7 部分计数标标准型一次抽样方方案（GB/T13262-91）=5%，=10%p1，%p0，%7.118.008.019.009.0110.0010.111.211.312.512.614.014.116.00.7110.80049，146，142，138，134，131，127，10.8010.90047，144，140，138，134，131，127，10.9011.0074，242，139，136，13

30、4，130，127，11.011.1272，264，237，135，132，130，127，1标准型一次抽样方案制制订和实行步骤1规定单位产品需要要检验的质量特性性值；2生产方和使用方共共同协商p0，p1，的大小；组成交验批；按照国标GB/T13262-91检索出对应应的抽样方案；随机抽取大小为n的样样本；检查样本，记录不合格格数d；交验批判断：若dA，接接受交验批；若dA，拒收交验批批。交验批的处置。例5-5某批产品品交验，供需双方方规定p0=10%，p1=10%，=5%，=10%，求检检验该批产品的标标准型一次抽样方方案。查国家标准GB/T13262-91，p0=1%在在0.9011.00

31、%范范围内，p1=10%在在9.0110.00%范范围内，由表5-7可得，标准型型一次抽样方案（n；A）=（39；1）。三 计数调整型抽样方方案 详细标准及表格见国家标准GB2828-2829-87 逐批检查计算数抽样程序及抽样表，国家标准出版社。（一）基本概念可接受质量水平AQLAQL是指对于连续批批系列，为进行抽抽样检验，认为可可以接受的过程平平均的最低质量水水平。AQL不是是针对某一批产品品或某一个抽样方方案的描述，而是是生产方和使用方方商定的过程平均均的不合格品率的的上限。当AQL小小于或等于10的的合格质量水平数数值时，可以是每每百单位不合格品品数，也可以是每每百单位产品不合合格数；

32、当AQL大大于10时仅表示示每百单位产品不不合格数。表5-8 AQL参参考数值使用要求特高高中低AQL.10.652.54.0适用范围导弹、卫星宇宙飞船飞机、舰艇、重要军工工产品一般军用和工农业产品品一般民用产品检查水平调整型抽样方案中，除除了预定一个AQL外外，还要选定一个个检查水平。所谓谓检查水平是指经经过综合考虑所需需抽检费用和一旦旦被拒收可能造成成的损失而确定的的样本大小。在AQL相相同条件下，如检检查水平低，样本本就小，检验费用用也少。GB2828-87把检查水平平由低到高分为7个个等级： S-1、S-2、S-3、S-4、 I、II、III；前四个为特殊检检查水平，适用于于军品检验或

33、破坏坏性检验等检验费费用高的产品；后后三个为一般检查查水平，用于民品品，常选用检查水水平II。样本大小字码为了简化抽样方案表，可可以预先将抽样样样本大小n用一组组字码表示，再通通过字码和AQL查查得抽样方案。由由于样本大小是根根据检查水平和批批量确定的，所以以GB2828-87专门制订了了一个字码表（如如表5-9）。表表中，每种字码代代表一个样本大小小。表5-9 计数调整型型抽样字码表批量范围N特殊检查水平一般检查水平S-1S-2S-3S-4IIIIII28AAAAAAB915AAAAABC1625AABBBCD2650ABBCCDE5190BBCCCEF91150BBCDDFG151280B

34、CDEEGH281500BCDEFHJ5011200CCEFGJK12013200CDEGHKL320110000CDFGJLM1000135000CDFHKMN35001150000DEGJLNP转移规则调整型抽样方案是根据据连续交验批的产产品质量及时调整整抽样方案的宽严严，以控制质量波波动，并刺激生产产方主动、积极地地不断改进质量。GB2828的的具体转移规则见见图5-7。（1）正常转为加严。在在采用一般检查水水平抽检时，如果果质量变为低劣，则则应由正常检验转转换为加严检验。加加严意味着样本大大小n不变，但合合格判定数A变小小；（2）加严转换为正常常。当采用加严方方案时，如果连续续5批抽检合格，则则转为正常抽检。（3）正常转为放宽。如如果连续批检验发发现质量稳定，则则可将正常检验方方案转为放宽方案案。图5-7 调整方案的的转移规则调整型抽样方案（n；Ac，Ae）方案中n表示样本大小小，Ac表示接受受判定数，Ae表表示拒收判定数。若若不合格数Ac，则接受该该批；若不合格数数Ae，则拒收该该批。若不合格数数AcdAe，如如果此时为放宽检检验，则表示要该该批产品可以接受受，但要由放宽检检验转为正常检验验（图5-7的“1批附条件不合合格”规则）；若抽样样方案为二次或多多次抽样检验，AcdAe表示应应该继续进行下一一次抽样检验。如如图5-8所示。