五大工具之SPC、MSA和FMEA基础知识培训

1、五大工具之SPC、MSA和FMEA基础知识培训主讲：吴英浩三、失效效模式和和影响分分析-FMEA一、统计计过程控控制-SPC二、测量量系统分分析-MSA6TQCQMQAQC质量管理理发展趋趋势Q ？过程控制制系统模模型一个过程程控制系系统可以以称为一一个反馈馈系统，它有四四个重要要的基本本原理：过程：人人、机、料、法法、环共共同作用用将输入入转化为为输出的的集合；信息：通通过分析析过程输输出可以以获得许许多与过过程实际际性能有有关的信信息，过过程特性性是关心心的重点点（如温度度、周转转时间、进给速速率、中中止次数数等）；对过程采采取措施施：通常常，对过过程的重重要特性性采取措措施从而而避免它它

2、们偏离离目标值值太远是是很经济济的（如人员培培训、设设备修复复、变换换输入材材料等）；对输出采采取措施施：如果果仅限于于对输出出检测并并纠正不不符合规规范的产产品，而而没有分分析过程程中的根根本原因因，常常常是最不不经济的的。6 8.3 8.5.2 /8.5.3产品不符符合规范的纠纠正过程不具具备这个个能力的的纠正措施施通过检验验并剔除除不符合合要求的的产品，靠检查查、审核核来找出出工作中中的错误误，在这这两种情情况下都都是使用用“检测测”的方方法，这这种方法法是浪费费的，因因为它允允许将时时间和材材料投入入到生产产不一定定有用的的产品或或服务中中去。“第一次次就把工工作做好好”可以以避免生生

3、产无用用的输出出，从而而避免浪浪费，这这是一种种更有效效的方法法“预防”。过程控制制的需要要检测-容忍浪费费预防-避免浪费费Function/ Disfunction生产不符合客客户所需需功能输出的结结果不符预期结果果产品不合合格某一个原原因一个结果果生产符合顾客客所需功功能到达的效效果希望的效效果相同产品合格格产品检验验 8.2.4过程控制确保该质质量产品品可以批批量生产产控制原则则：规划每一一步生产产活动以以确保操操作的可可重复性性纠正过程程中与既定定目标不不符的地地方防范各种种与既定定目标不不符的风风险因素素9在控制之之下的生生产流程程，谁，什么么时候，做什么么，需要的话话：怎么么做失控

4、的流流程每个产品品的尺寸寸都与别别的不同同，但它它们形成成一个模模型，若若稳定，可以描描述为一一个分布。分布可以以通过位位置、分分布宽度度和形状状等因素素来加以以区分。如果存在在变差的的普通原原因，随随着时间间的推移移，过程程的输出出形成一一个稳定定的分布布并可预预测。如果存在在变差的的特殊原原因，随随着时间间的推移移，过程程的输出出不稳定定。的统计含含义在数理统统计中表表示标准准差，是表征任意意一组数数据或过过程输出出结果的的离散程程度的指指标，可可以用来评估产品品和生产产过程特特性波动动的大小小。6的概念六西格玛玛管理法法中提到到的6代表的是是质量水水平，意味着100万次机会会中有3.4个

5、缺陷的的可能。水平越低低，过程程满足要要求的能能力就越越低。水平合格率（%）ppm缺陷数130.2369770026932 668104 99.3790 62105 99.97670 2336 99.999660 3.4水平与合合格率及及缺陷数数之间的的关系据通用电电气公司司估计，3或4与 6之间的差差 值致致使使他们每每年因低低效率和和生产率率降低而而损失80亿至至120亿美元元。WorldClassQuality PtyLtd-1999年9月15利润通用电气气公司利利润估计为20亿美美元增加的利利润提高效率率减少浪费费缩短循环环提高市场场占有率1、SPC概念2、S

6、PC技术原理理3、SPC的好处4、SPC的两个阶段5、SPC控制图一、SPC-统计过程程控制1、SPC概念SPC即统计过程控制制。在生产过程程中，产产品的质量波波动是不可避避免的，它由由人员、机器、材材料、方方法和环环境等基基本因素素的波动动影响所所致。波动分为两种种：正常常波动和和异常波动，正常波动动是偶然性性原因（不可避避免因素素）造成成的，异常常波动是由系统原原因（异常因因素）造造成的。过程控制制的目的就就是消除除、避免免异常波波动，使使过程处处于正常常波动状状态。没有两件件产品或或特性是是完全相相同的，因为任任何过程程都存在在许多引引起变差差的原因因。过程中有些变变差造成成短期的的差异

7、，有些变变差需要要经过较较长的时时期后对对输出造造成影响响。从最低的的角度来来看，总总是希望望将变差差问题简简单化，位于规规定的公公差范围围是可接接受的，超出规规定公差差范围之之外是不不可接受受的。然而，在在管理任任何一个个过程减减少变差差时，都都必须追追究造成成变差的的原因，首先是是区分普普通原因因和特殊殊原因。普通原因表现现为一个个稳定系系统的偶偶然原因因，特殊殊原因出出现时将将造成整整个过程程的分布布改变。纠正措施施:关掉水龙龙头19生产不符客户户所需功功能8,5,2可纠正的的 （有资源)没有此能力? 没有这种资源？人力机器信息工艺方法材料 配件场地等? ?找到原因解决问题题记录归档档

8、4.2.4APCD检验随后后的效果果Nok不好允许生产产Ok好2、SPC技术原理理统计过程程控制（简称SPC），是一种借借助数理理统计方方法的过过程控制制工具，利用统计计的方法法来监控控过程的的状态，确定生生产过程程在管制制的状态态下，以以降低产产品品质质的变异异。由于过程程波动具具有统计计规律性性，当过过程受控控时，过过程特性性一般服服从稳定定的随机机分布；而过程失控时，过程分分布将发发生改变变。SPC正是利用用过程波波动的统统计规律律性对过过程进行行分析控控制，它强调过过程在受受控的状状态下运运行。控制图原原理：正正态分布布图正正态概率率密度曲曲线3原理：正态分布布中，不不论与取值如何何，

9、产品品质量特特性值落落在范范围内的的概率为为99.73%，落在该该范围外外的概率率为0.27（千分分之三）是个小小概率事事件，而而“在一一次观测测中，小小概率事事件是不不可能发发生的，一旦发发生就认认为过程程出现问问题”。故“假定工工序（过过程）处处于控制制状态，一旦显显示出偏偏离这一一状态，极大可可能性就就是工序序（过程程）失控控，需要要及时调调整”。据此休哈特发发明了控控制图。控制图的的形成把正态分分布图按按顺时针针方向转转90，再上下下翻转180，就得到到一张控控制图。 1 2 3 4 5 6 时间（h）样本统计量数值LCLCLUCL控制图的的结构3、SPC的好处对过程作出出可靠的的评估

10、。确定过程程的统计计控制界界限，判判断过程程是否失失控和过过程是否否有能力力。为过程提提供一个个早期报报警系统统，及时时监控过过程的情情况以防防止废品品的发生。减少对常常规检验验的依赖赖性，定定时的观观察以及及系统的的测量方方法替代代了大量量的检测测和验证证工作。在质量控制制上真正做到“事前”预防和控制。4、SPC的两个阶阶段分析阶段段，主要目的的在于：a.使过程处处于统计计稳态；b.使过程能能力足够够。控制阶段，主主要工作作是使用用控制图图进行监控控，全面面掌握质质量动态态，及时时发现质质量变异异。在工厂的实实际应用用中，对对于每个个控制项项目，都都必须经经过以上上两个阶阶段，并并且在必必要

11、时会会重复进进行这样样从分析析到监控控的过程程。分析阶段段过程控制制系统的的一个作作用是当当出现变变差的特特殊原因因时提供供统计信信号。首先应通通过检查查并消除除变差的的特殊原原因使过过程处于于受控统统计状态态。过程状态的分分类四种情况况能力控制满足要求受控 不受控可接受1类3类不可接受2类4类1类过程：受统计计控制且且有能力力满足要要求，是是可可接受受的；2类过程：是受控控过程但但存在因因普通原原因造成成的过大大的必须须减少的的变差；3类过程：符符合要求求可接受受，但不不是受控控过程，需要识识别变差差的特殊殊原因并并消除它它；4类过程：即即不是受受控过程程又不可可接受，必须减减少变差差的特殊

12、殊原因和和普通原原因。过程能力力是由造造成变差差的普通通原因来来确定，通常代代表过程程本身的的最佳性性能（例例如分布布宽度最最小），在处于于统计控控制状态态下的运运行过程程，数据据收集到到后就能能证明过过程能力力，而不不考虑规规范相对对于过程程分布的的位置或或宽度的的状态如如何。然而，内内部顾客客和外部部顾客更更关心过过程的输输出以及及与他们们的要求求（定义义为规范范）的关关系如何何，而不不考虑过过程的变变差如何何。过程能力（工工序能力力） 是指过程加加工质量量方面的的能力，用于衡量过程程加工内内在一致致性。过程能力决定定于质量量因素：人、机机、料、法、环环，而与与公差无无关。通常用6表示过程

13、程能力。过程能力力指数（工序能能力指数数）双侧公差差的过程程能力指指数单侧公差差的过程程能力指指数上单侧：下单侧：Cp和Cpk的比较与与说明Cp反映过程程加工的的一致性性，即“质量能能力”（过程的的声音）Cpk反映过程程中心与公差中中心的偏偏移情况况（顾客的的声音）将Cp与Cpk两数值联联合使用用，可对对产品质质量有更更全面的的了解。能力指数数可以分分成两类类：短期期的和长长期的短期能力力研究是是以从一一个操作作循环中中获取的的测量为为基础的的，这些些数据用用控制图图分析后后作为判判定该过过程是否否在统计计控制状状态下运运行的依依据。如果没有有发现特特殊原因因，可以以计算短短期能力力指数；如果

14、过过程不是是处于受受控状态态，就要要求采取取解决变变差的特特殊原因因的措施施。当收集到到足够的的数据后后，将这这些数据据画在控控制图图上，如如果没有有发现变变差的特特殊原因因，便可可以计算算长期的的能力和和性能指指数。控制阶段段当过程达到到确定的的状态后后，将分分析用控控制图的的控制限限延长，作为控控制用控控制图的的控制限限，用于于日常管管理保持持所确定定的状态态。交接手续续判异准则则新的异常出出现恢复过程判异异准则1、一点落落在A区以外；2、连续9点落在中中心线同同一侧；3、连续6点递增或或递减；4、连续14点相邻点点上下交交替；5、连续3点有2点落在中中心线同同一侧的的B区以外；6、连续5

15、点中有4点落在中中心线同同一侧的的C区以外；7、连续15点在C区中心线线上下；8、连续8点在中心心线同侧侧无一点点在C区内。5、SPC控制图使用控制制图来改改进过程程是一个个重复的的程式，多次重重复收集集、控制制及分析析几个基基本的步步骤，对对过程进进行长期性分分析、控制来来减少过过程变差差。收集：将将研究的的特性（过程或或产品）的数据据收集后后转换成成可以画画到控制制图上的的形式；控制：利利用数据据计算试试验控制制限，然然后将数数据控制制限相比比来确定定变差是是否稳定定；分析及改改进：当当所有的的特殊原原因被消消除后，过程在在统计控控制状态态下运行行，可以以继续使使用控制制图作为为监控工工具

16、，也也可以计计算过程程能力。计量型数数据噪音、温度计量型数据控控制图、计数型数数据泄漏、灯灯不亮、外观缺陷陷计数型数据控控制图p图、np图、c图、u图计量值控控制图均值-极差控制制图（图图）均值-标准差控控制图（图）中位数-极差控制制图（图图）单值-移动极差差控制图图（图）计数值控控制图不合格品品率控制制图（p图）不合格品品数控制制图（nP图）不合格数数控制图图（c图）单位不合合格数控控制图（u图）二、MSA-测量系统统分析1、测量系系统的基基本概念念2、测量系系统的特特性3、测量系系统分析4、测量系系统评价价二、MSA-测量系统统分析1、测量系系统的基基本概念念测量：给给具体事事物赋值值以表

17、示示它们在在指定特性上的的(大小、多多少)关系。测量系统统：对被被测产品品特性赋赋值的操操作者、量具、操作方法法、设备、软软件的集集合，用用来获得得测量结结果的整整个过程程称为测测量过程程或测量系统统测量过程程测量值测量分析需要控制制的过程决定一个理想想的测量量系统是是每次使使用时均均能产生生“正确确的”测测量结果果。不幸幸的是，具有这这样理想想统计特特性的测测量系统统很少存存在。测量系统统的质量量通常仅仅仅取决决于经过过一段时时间后产产生数据据的统计计特性。数据的质质量取决决于从处处于稳定定条件下下进行操操作的测测量系统统中，多多次测量量的统计计特性。通常用来来描述测测量数据据质量的的统计特

18、特性是某某测量系系统的偏偏倚（bias）及变差差（variance）。被称称为偏倚倚的统计计特征指指的是数数据相对对于参考考（基准）值值的位置；被称为变差差的统计特征征指的是是数据的分分布宽度度。每一个测测量系统统可能被被要求有有不同的的统计特特性，但但有一些些基本特特性用于于定义“好的”测量系统统。它们们包括：足够的分分辨率和和灵敏度度；通常常所知的的是10-1法则，表表明仪器器的分辨辨率应把把公差(过程变差差)分为十分分或更多多，这个个规则是是选择量量具的实实际最先先遵守原原则。测量系统统应该是是统计受受控的，这意味味着在重重复测量量条件下下，测量量系统中中的变差差只能由由普通原原因造成成

19、；为了产品品控制，测量系系统的变变差必须须小于规规范限值值，以特特性的公公差来评评估测量量系统。为了过程程控制，测量系系统的变变差应该该显示有有效的解解析度，并且小小于制造造过程的的变差。2、测量系系统的特特性Repeatability重复性Reproducibility再现性Bias偏倚Linearity线性Stability稳定性Discrimination分辨率量具重复复性的定定义重复性当由同一一操作人人员多次次测量同同一特性性时，测测量装置置重复其其读数的的能力。这通常常被称为为设备变变差。重复性设备的的变差量具再现现性的定定义再现性由不同操操作人员员使用同同一测量量装置并并测量同同一

20、特性性时，测测量平均均值之间间的变差差。这通通常被称称为操作作员变差差。再现性=操操作员变变差偏倚的定定义测量值的的平均值值与实际值之之间的差差值。偏倚与准确度度有关，因为如如果测量量值的平均值相相同或近似于于相同，就可以以说是零零偏倚，这样的话，所所用的量量具便是是“准确的的”。观测的平平均值基准值偏倚较小小观测的平平均值偏倚较大大基准值观测的平平均值无偏倚有偏倚图：线性性线性的定定义线性被定定义为在在量具预预期的工工作范围围内，量量具偏倚倚值间的的差值。测量系统统的线性特特征，是是指在其其量程范范围内，偏倚应应是基准值的线性函函数。这这个要求求对控制制线性有有好处，不致于于基准值过小或过过

21、大时测测量的系系统误差差过大。当然，这这一点应在测量系系统(或量具)的设计阶阶段做到。若若一个测量量系统不不具有线性特征征，那它它就不是是一个合合格的测测量系统统(或量具)；若一个测量量系统在在设计时时有线性性特征，但在使使用中发发现为非线性性，这时就就要查明明原因，及时查查明并纠纠正。稳定性的的定义稳定性别名为“漂移”，被定义为为在某个个时间段段内，过过程变差差的差值值。测量准确确度表示测量结果果与被测测量真值值之间的的一致程程度，准准确度是是指多次次测量的的平均值值和真值值相符合的程度，它它表征测测量过程程中系统误差差的大小，常用绝对误差差表示。这里的的绝对误误差就是是偏倚的绝对值值。测量

22、精密密度指多次重复复测定同同一个量量时，各各测量值之间彼彼此相符符合的程程度，它它表征测量过程程中隨机机误差的的大小，用标准差差来表示。分辨力是指测量系系统检出出并如实实指示测测量特性性中微小小变化的的能力，也称分分辨率或或可读性性。测量仪器分辨辨力的第第一准则则应该是是被测范范围的十分之一一，传统统上此范围就就是产品品范围。最近，10比1规则被解解释为测量设备备能够分辨辨至少十十分之一一的过程程变差。这符合合持续改进的原理。如果测量系统统缺乏分分辨力，对于识识别过程程变差或或量化单单个零件不是一个个合适的的系统。如果是是这种情情况，应应使用更更好的测量技术。如如果分辨辨力不能能测定出出过程的

23、的变差，这种分分辨力用于分析是不不可接受受的。测量系统统的分辨辨力是指指该测量量系统识识别被测测特性中中极小变变化的能能力。例例如，某某量具能能识别长长度中0.01mm的变化，但不能能识别0.001mm的变化，对这种种量具而而言，2.341和2.342都是2.34，这时0.01mm就是该量量具的分分辨力。分辨力不不足的情情况可以以通过SPC过程变差差图最好地显显示出来来。特别别是当极极差图显显示可能能只有一一个、二二个或三三个极差差值在控控制限内内，这种种测量就就是在分分辨力不不足时进进行的。同样，如如果极差差图显示示出可能能四个极极差值在在控制限限内，并并且超过过四分之之一的极极差值为为零，

24、那那么，该该测量是是在分辨辨力不足足时进行行的。测量系统统如果没没有足够的分分辨力，就不能定量量地表示示被零件件的特性性，也不不能识别别制造过过程中所所发生的的变动，这时，应该放放弃使用用该测量量系统。例：下面是是用相同同数据，而用不不同刻度度值的仪仪器测量量出数据据画出的的两组X-R图。图a使用的最最小单位位为0.001mm，其X和R图上的波波动能清清楚地表表示出来来，显示示测量系系统有足足够的分辨力。图b使用的最最小单位位为0.01mm，其X和R图的波动动明显减小，由由于四舍舍五入的结果，看上去去过程好好像是失失控了(从图a上看并没没有失控控)，特别R图，20多个点只只有三个个极差值值，明

25、显显分辨力力不足的的表现。3、测量系系统分析析4、测量系系统评价价评价测量量系统的的三个基基本问题：a.测量系统统是否有有足够的的分辨力力？b.测量系统统在一定定时间内内是否统统计稳定定？c.测量系统统的误差差是否足足够小？1、FMEA的发展2、FMEA的好处3、FMEA成功的条件4、FMEA的类型5、FMEA的实施三、FMEA-失效模式式与影响响分析1、FMEA的发展FMEA起始于20世纪60年代航空空航天工工业项目目。1980年初，产产品事故故责任的的费用突突升和不不断的法法庭起诉诉事件发发生，使使FMEA成为降低低事故的的不可或或缺的重重要工具具。1993年，在美美国质量量管理协协会和汽

26、汽车工业业行动集集团主持持下，美美国克莱莱斯勒、福特和和通用三三大汽车车公司组组织采用用、编制制了FMEA的参考手手册，形形成了统统一的标标准。2、FMEA的好处在设计期期间，利利用以前前的历史史记录和和相关的的失效模模式能够更好地了了解该产产品，来协助开开发高质质量的产产品。在失效发生之前前便识别别出潜在在的失效效原因机理，找到能能够避免免或减少少这些潜潜在的失失效及其其后果的的措施，这一过过程将节节省成本本和时间间。提供了一一个用以以确定设设计和过过程改进进措施以以及识别别特殊特特性的系统，对设计计或过程程客观评评价。3、FMEA成功的条条件团队协作失效模式式及后果分分析是一一个集体体过程

27、而而非单一一的个人人过程，应形成一个工作小小组，各各工程师师的知识和经经验有助助于迅速速找出设设计或制制造的潜潜在失效效模式及及其对顾顾客的影影响并提提出相应应的措施施。4、FMEA的类型设计FMEA（D-FMEA）-制冷系统统、控制装置置、门体组件、附附件等等等过程FMEA（P-FMEA）-注塑、吸塑、发泡泡、焊接接、装配配等等5、FMEA的实施FEMA是“事前前”行动动，而非非“事后后”工作作D-FMEA在设计（图纸、规范）完成之之前P-FMEA在过程方方案（工艺）确定之之前全面的事事先FMEA分析，可可以容易易、经济济地进行行早期更更改。FMEA应是一个个动态文文件，是是持续改改进的体体

28、现。D-FMEA应从所要要分析的的系统、子系统统或零部部件的框框图开始始，框图图描述了了所分析析对象的的各项目目之间的的主要关关系、逻逻辑顺序序、功能能项目、功功能和潜潜在失效效模式设计目标标：1）10万次的使使用寿命命2）最低3万次不用用维修功能：智能开关关潜在失效效模式：_门关不严严功能：自动化控控制潜在失效效模式：_不启动_不停机功能：提供显示示/关闭提醒醒潜在失效效模式：_灯不亮_灯不灭功能：提供满意意的外观观潜在失效效模式：_漏光_涂装瑕疵疵功能：红外线触触发信号号潜在失效效模式：_无信号功能：电磁感应应触点潜在失效效模式：_触点接触触不良智能开关关门冰箱箱LED显示红外传感感器系统

29、阶层层子系统阶阶层零部件阶阶层与功能相相关的普普通失效效模式，包括：过早工作作间歇性工工作在预定时时间内不能工作（不启动）在预定时时间内不不能停止止工作（不停机机）功能减弱弱（不制制冷）冷藏结冰灯不亮灯不灭与安全和和性能相相关的普普通失效效模式，包括：失火释放有毒毒气体触电凝露噪音温度偏高高温度偏低低老化与硬件相相关的普普通失效效模式，包括：断裂变形腐蚀松脱短路泄漏无信号异色潜在影响响（失效效后果）和严重重度潜在失效效的后果果就是失失效模式式对功能能、性能能的影响响，这些些影响会会带给顾顾客不同同的感受受。严重度是潜在在失效模模式对顾顾客影响响的严重重程度的的评价，严重度度仅针对对“影响响”。严重度建建立了失失效模式式