质量管理-过程质量培训课程

第六章过程质量控制了解产品质量波动的规律掌握统计受控与过程受控的特点掌握过程能力指数的概念和计算方法掌握各种情况下不合格品率的计算方法掌握控制图控制界限的确定及作图方法第一节过过程质质量控制制原理一、产品品质量波波动性规规律任何一个个过程所所生产出出来的产产品，其其质量特特性值总总是存在在着一定定差异，，这种客客观差异异称为产产品质量量波动性性（质量量变异）），产生生这种客客观差异异的原因因是生产产过程中中各要素素（操作作者、机机器、原原材料、、工艺方方法、检检测方法法和环境境等，简称5M1E）存在着着波动，，过程质质量控制制就是要要控制生生产过程程中各要要素的波波动（过过程质量量波动）），使产产品质量量特性值值保持在在某一特特定范围围。工序质量量即为产产品质量量特性质量波动动在质量控控制中，，产品实际达到到的质量量特性值值与规定的质质量特性性值之间发生生的偏离离称为质量变异异或质量波动动。质量波动动主要来来自以下下方面：：1)人(Man)：操作者者的质量量意识、、技术水水平、熟熟练程度度、正确确作业和和身体素素质的差差别等。。2)机器(Machine)：机器设设备、工工夹具的的精度和和维护保保养状况况等。3)材料(Material))：材料的的化学成成分、物物理性能能及外观观质量的的差别等等。质量波动动4)方法(Method)：生产工工艺、操操作规程程以及工工艺装备备选择的的差别等等。5)测量（Measure）：测量量方法的的差别。。6)环境(Environment))：工作地地的温度度、湿度度、照明明、噪声声以及清清洁条件件的差别别等。第一节过过程质质量控制制原理1产品质量量波动性性的分类类正常波动动：影响响较小；；难以避避免正常波动动又称随机波动动，是由生生产过程程中随机机性因素素或偶然然因素引引起的。。随机因素素的特点点：a随机因素素数量很很多，b来源和表表现形式式多种多多样，c大小和方方向随机机变化，，d作用时间间无规律律，对产产品质量量的影响响均比较较小。统计受控控状态：：如果生产产过程只只存在随随机因素素影响的的状态称称为稳定状态态或统计计受控状状态。普通因素素波动（（正常波波动）的的特点：：过程内有有许多波波动源；；每个波动动源对输输出质量量特性的影响都都很小，，方向不不定；质量特性性呈正态态分布；；分布不随随时间而而变化，，即X和σ不变，分分布可以以预测；；普通因素素波动不不可避免免。X6σ第一节过过程质质量控制制原理1产品质量量波动性性的分类类异常波动动：影响响较大；；可以控控制异常波动动又称系统波动动，它是由由生产过过程中的的系统性性因素引引起的。。系统性因因素的特特点：数量不不多，但但对产品品质量的的影响却却很大，，但可以以采取一一定方法法措施加加以消除除。a大小和方方向不变变；b大小和方方向按一一定规律律变化c大小和方方向不定定。非统计受受控状态态：生产过程程中存在在系统性性因素影影响的状状态称为为非稳定状状态或非非统计受受控状态态。特殊因素素波动（（异常波波动）的的特点：：有一个或或几个波波动源对对过程输输出的质质量特性性影响很很大，较强的波波动源的的出现改改变了质质量特性性的分布布状态位位置、散散布大小小和形状状；X和σ常随时间间变化，分分布不稳稳定特殊因素素波动对对产品质质量的影影响大，，这类因因素可以以查明原原因，可可以避免免。tt第一节过过程质质量控制制原理2产品质量量波动的的统计规规律随机因素素引起过过程的正正常波动动，是不不可避免免的，对对于一个个稳定的的过程，，没有异异常因素素的影响响，大批批量生产产下，其其质量特特性服从从正态分分布，且且分布中中心u和分散程程度б都不变化化。当既有随随机因素素又有系系统因素素时，这这时质量量特性的的分布状状态就不不会稳定定在一种种固定的的正态分分布下，，其分布布中心u和分散程程度б两者或其其一会有有变化。质量控制制中的数数据质量管理理中的数数据可以以分成两两大类：：计量值数数据和记记数值数数据。产品质量量数据的的变异一一般表现现为分散性和集中性两种基本本特性。。质量数据据有两类类常用的的统计特特征：一一类是表表示数据据集中性性的特征征数，如如平均值、、中位数数、众数数等；另一一类是表表示数据据分散程程度的特特征数，，如极差、标标准差等。分布中心心u和分散程程度б共同刻画画了加工工质量的的高低，，若偏移小小，分散散小，说说明过程程的加工工精度高高，产品品质量好好。第一节过过程质质量控制制原理二、过程程控制与与过程分分类统计受控控：过程在统统计控制制状态时时仅存在在普通因因素波动动，统计计受控的的结果可可能满足足规范（（公差））要求，，也可能能不满足足规范公公差的要要求。过程受控控：指过程处处于统计计受控状状态，且且满足规规范的要要求。非统计受受控：生产过程程中存在在系统性性因素影影响，过过程失控控。二、过程程控制与与过程分分类统计受控非统计受控可接受1类3类不可接受2类4类1类：受控控且在规规范内；；（理想想状态））2类：受控控但不在在规范内内；（减减小普通通波动可可提高产产品质量量）3类：不受受控但在在规范内内；（将将出现废废品）4类：不受受控也不不在规范范内；（（必须减减小特殊殊因素和和减小普普通因素素的影响响）第一节过过程质质量控制制原理过程控制制不受控受控时间存在特殊殊因素消除了特特殊因素素受控且有有能力符符合规范范普通因素素造成的的波动太太大规范上限限规范下限限普通因素素造成的的波动减减小受控但没没有能力力满足规规范第一节过过程质质量控制制原理第一节过过程质质量控制制原理只有过程程受控，，即分布布中心和和分散程程度（u不变，σ不变）不不变，且且落在公公差带范范围内是是最理想想的状态态第二节过过程程能力原原理及应应用一、过过程能力力和过程程能力指指数二、过过程能能力评价价和分析析第二节过过程程能力原原理及应应用一、过程能力力和过程程能力指指数1、过程能能力定义：过程在一定时时间，处处于控制制状态（（稳定状状态）下下的实际际加工能能力。量化：可可用过程程质量特特性值的的波动范范围来衡衡量，通通常用标标准偏差差σ表示过程程能力的的大小。。当取μ±3σσ时，产品品99.73%落在这个个范围内内。用B=6σσ表示过程程能力处处于一个个经济的的幅度当取μ±6σσ时，产品品99.9999998%落在这个个范围内内。用B=12σ表示过程程能力是是近年来来高水平平管理的的追求第二节过过程程能力原原理及应应用过程能力力B=6σσ。由于P（x∈μ±±3σ）=99..73%%,故6σ近似于过过程质量量特性值值的全部部波动范范围。显显然，B越小，过过程能力力就越强强。过程能力力B=6σσ过程能力力B=6σ6σ数值越小小，过程程能力越越强；6σ数值越大大，过程程能力越越弱。T第二节过过程程能力原原理及应应用一、过程能力力和过程程能力指指数过程能力力指数定义：表表示过程程能力B满足过程程质量标标准T要求程度度的量值值。过程程质量要要求的范范围（公公差）和和过程能能力的比比值。反映实际际生产合合格品能能能力。。公式：无偏时双双向公差差过程能能力指数数和不合合格品率率计算过程有偏偏时双向向公差过过程能力力指数和和不合格格品率计计算单项公差差过程能能力指数数和不合合格品率率计算第二节过过程程能力原原理及应应用（1）分布中心心与公差差中心重重合的情情况TuTlPuPl过程能力力指数Cp计算T——标准范围围；σ——总体标准准偏差；；S——样本标准准偏差；；Tu——质量标准准的上限限值；Tl——质量标准准的下限限值。过程能力力和过程程能力指指数Pu：质量特性性值超出出公差上上限的不不合格品品率，则则Pu=P(x>>Tu))=P(())同理：Pl：质量特性性值低于于公差下下限的不不合格品品率Pl=P(x<Tl)P=Pu+Pl=2（））不合格品品率P计算过程能力力和过程程能力指指数2.分布中心心与公差差中心不不重合的的情况过程有偏偏时双向向公差过过程能力力指数.

0ε—绝对偏移移量ε=∣M-μμ∣；M—标准中心心，M=（TU+TL）/2;μ—实际分布布中心；；k—相对偏移移量，k=ε//（T/2）过程能力力和过程程能力指指数当分布中中心恰好好在公差差中心M时K=0当分布中中心恰好好位于公公差上下下限时，，K=1当恰好位位于公差差限之外外时，K>1加工过程程中的不不合格频频率超过过50%，过程能能力严重重不足，，立即采采取纠正正措施。。过程不合合格品率率的计算算当分布中中心向公公差上限限偏移时时。用Pu表示质量量特性值值超出公公差上限限而造成成的不合合格品率率，则Pu=P(x>>Tu))=P((）所以：P=Pl+Pu=2-φ[[3Cp(1-k)]--φ[[3Cp(1+k)]过程能力力和过程程能力指指数分布中心心与标准准中心不不重合的的情况1）分布中中心向标标准上限限偏移时时，总不不合格品品率为：：P=PU+PL=2-φφ[3Cp(1-k)]--φ[[3Cp(1+k)]2）分布中中心向标标准下限限偏移时时，总不不合格品品率为：：P=PU+PL=2-φφ[3Cp(1+k)]--φ[[3Cp(1-k)]过程能力力和过程程能力指指数3、单项公差差过程能能力指数数当只要求求公差上上限时，，则若只要求求公差下下限，则则Pu=P(x>>Tu))=P((Pl=P(x<<Tl))=P((例题加工某零零件其尺尺寸公差差为，，从一一批已加加工的零零件中随随机抽取取200件，进行行测量得得到，样样本均值值=30..014，S=0..002。试求过过程能力力指数并并计算过过程不合合格品率率。如过过程能力力有问题题请提出出改进方方案过程能力力T3σ水平:4σ水平:5σ水平:6σ水平:T二、过程程能力评评价和分分析（一一般质量量特性））二、过程程能力评评价和分分析（一一般质量量特性））2.33>>>2能力及过过剩。更更换设备备，降低低对设备备精度的的要求。。2>=>>1..67能力过剩剩可可放放宽管理理，降低低设备精精度，降降低成本本1.33理想状态态。能力力充足允允许小小的干扰扰，不重重要的工工序可放放款检查查，工序序控制抽抽样间隔隔可放宽宽些。1.00低风险。。能力尚尚可（一一般）工工序需严严格控制制，否否则容易易出现不不合格品品，检查查不能放放宽0.67中风险。。能力不不足已已出现一一些不合合格品，，必须提提高工序序能力，，需要加加强检查查，必要要时全检检工序能力力严重不不足已已出现较较多的不不合格品品，立即即追查原原因，采采取措施施，提高高工序能能力。二、过程程能力评评价和分分析（一一般质量量特性））过程能力力处置当过程能能力过大大时：a降低过程程能力b提高质量量标准当过程能能力过小小时：a调整过程程加工的的分布中中心，减减小偏移移量b提高过程程能力，，减小分分散程度度c在质量保保证的要要求下，，放宽给给定的规规格要求求。第三节控控制图图原理与与应用过程控制制的目的的保证过程程处于受受控状态态，使过过程输出出的质量量特性满满足规定定的要求求，预防防不合格格品的出出现。过程控制制的工具具控制图是是统计过过程控制制的工具具，用于于对统计计过程进进行监测测和控制制。控制制图一般般用于大大批量生生产的情情况。第三节控控制图图原理与与应用一、控制制图基本本原理1、概念控制图法法是用来来分析和和判断过过程是否否处于稳稳定状态态并带有有控制界界限的图图形，由由美国贝贝尔电话话实验室室的休哈哈特于1924年提出。。可用3σ原则确定定控制图图的控制制线（ControlLines）CL=μμUCL==μ+3σLCL==μ-3σ2、控制图图原理质量具有有波动性性5M1E（工序质量量因素）人（Man）、机器器（Machine）、方法法（Method）、材料（Material）、测量量（Measure）、环境境（Environment）随机误差差系统误差差正常波动异常波动2、控制图图原理若过程正正常，即分布布不变，，则点子子超界的的概率为为：超上上界的概概率0.135%；超下界界的概率率为0.135%，可以认认为不会会发生。。若过程异异常，如刀具具剧烈磨磨损，加加工轴的的尺寸变变大。U逐渐增大大，分布布曲线上上移，点点子超过过上界的的概率增增大，概概率远大大于0.135%。小概率率事件认认为不会会发生，，如果发发生则认认为过程程出现异异常。当过程只只有偶然然波动时时，分布布范围较较小，当当过程有有偶然波波动又有有异常波波动时，，分布范范围就可可能变大大，因此此根据最最小波动动确定了了控制图图的界限限后，如如果有点点子出界界就有可可能是异异常波动动。注意：控制图本本身并不不能控制制不合格格品的产产生，而而是判断断异常波波动的存存在，提提出警告告，要预预防不合合格品的的产生，，就要按按“查出异因因，采取取措施，，加以消消除，不不再出现现，纳入入标准”这20字方针去去处理。。3.作用a.分析判断断生产过过程是否否稳定；；b.及时发现现生产过过程中的的失控现现象，控控制生产产过程的的质量状状态，预预防不合合格品发发生；c.为质量评评定提供供依据；；b.控制图部部分，是是指根椐椐概率统统计的原原理，在在普通坐坐标纸上上作出两两条控制制界限和和一条中中心线，，然后把把按时间间顺序抽抽样所得得的质量量特性值值以点子子的形式式依次描描在图上上，从点点子的动动态分布布情况来来探讨工工序质量量及其趋趋势的图图形。4.控制图的的界限确确定控制图的的格式a.标题部分分CLLCLUCL样本组号质量特性值1 2 3 4 5 6UCL,LCL的确定工序处于于稳定状状态时，，产品的的质量特特性值X~N(u,σ2)P{u–3σ<Xu+3σ}=0.9973a.确定依据据：正态态分布的的“3σ规则”(即：服从从正态分分布的变变量X落在区间间[u–3,u+3]内几乎是是肯定的的事)b.一般的，，我们取取LCL==u–3σUCL==u+3σCL==u(如果处于于生产稳稳定状态态下的X，则一定落落在u+3σ范围内，，否则，若若落在之之u+3σ外，则认认为生产产处于非非控制状状态。)5、控制图图的两种种错误统计推断断存在两两种错误误α:第一类错错误:虚发警报报.把正常判判为异常常。ß:第二类错错误:漏发警报报.把异常判判为正常常。UCLLCL控制图的的两种错错误α错误：在生产正正常的情情况下，，点子出出界的可可能性为为3‰。这数值值虽然很很小，但但这类事事件总还还不是绝绝对不能能发生的的。这样样，在纯纯粹出于于偶然点点子出界界的场合合，我们们根据点点子出界界判断生生产过程程异常就就犯了虚虚发警报报的错误误，这种种错误就就叫做第第一种错错误。ß错误：另有一种种情况，，即生产产过程已已经有了了异常，，产品质质量的分分布偏离离了典型型分布，，可是总总还有一一个部分分产品的的质量特特征值是是在上下下控制界界线之内内的。如如果我们们抽取到到这样的的产品进进行检验验，那么么，这时时由于点点子未出出界而判判断生产产过程正正常，就就犯了漏漏发警报报的错误误，这种种错误就就叫做第第二种错错误。两类错误误都会带带来损失失，减少少其中一一类的损损失就会会增加另另一类的的损失，，如图所所示：为使两类类错误引引起的损损失最小小，通常常选用±3σ作为控制制线。控制图应应用的预预防原则则“20字”：查查出异因因，采取取措施，，保证消消除，不不再出现现，纳入入标准。。控制图显示异常贯彻20字控制稳态调整控制界限有无异因有无6、控制图图的种类类控制图名称用途计量值数据均值—极差控制图各种计量值中位数—极差控制图各种计量值X—RS单值—移动极差控制图各种计量值X单值控制图计量值均值—标准偏差控制图重要产品中使用计数值数据Pn不合格品数控制图.计件数据p不合格品率控制图计件数据C缺陷数控制图计点数据U缺陷率控制图单位面积、长度的缺陷数二、计量值控控制图平均值-级差控制制图均值-极差控制制图的绘绘制1.搜集数据据（例样样本容量量n=5，共20组）2.计算各组组均值3.计算均值值的均值值4.计算各组组极差5.计算极差差的均值值6.计算均值值控制图图的控制制界限CL7.计算极差差控制图图的控制制界限CL8.做图独立同分分布的中中心极限限定理（也称列列维一林林德伯格格定理））设X1,X2,…是独立同同分布的的随机变变量序列列,且存在有有限的μ和方差σ2（i=1,2,…），当n→∞∞时，或就趋于正正态分布布。控制图控控制界线线的确定定由正态分分布的性性质可知知，落落在u或范范围内的的概率为为99.73%所以：CL===E())==μUCL==E())+3==uLCL==E())++3==u--二、计量值控控制图1、控制界界限的确确定图控制界界限一般般公式：：UCL==E（）+3==E())++3LCL==E（）-3==E())++3CL=E（）（1）控制制图的控控制界限限特性值X服从N(μ,,σ)分布时，，对于大大小为N的样本X1X2…….Xn的平均值值由下式式：二、计量值控控制图1、控制界界限的确确定控制界限限一般公公式：UCL==E（）+3LCL==E（）-3CL=E（）（1）控控制图图的控制制界限特性值X服从N(μ,,σ)分布时，，对于大大小为N的样本X1X2…….Xn的平均值值由下式式：UCL==LCL==CL由n确定的系系数。查查表可得得。二、计量值控控制图1、控制界界限的确确定（2）R控制图的的控制界界限UCL==LCL==CL=

由n确定当n<=6时，，，为负负值，而R无负值，，此时LCL==0由n确定二、计量值控控制图2、控制图图的步骤骤

例：某轧轧钢厂生生产原钢钢板，收收集20组100个数，生生产数据据见表7-7，画出（1）收集数数据，共共20组，每组组5个数据；；（2）计算各各组平均均值；；（3）计算各各组极差差值：：（4）计算；二、计量值控控制图2、控制图图的步骤骤

（5）图UCL==5..975+0..577X0..419=6.217LCL====5..975-0..577X0..419=5.733CL===5.975图UCL==2.115X0.419==0.886LCL--（不考虑虑）CL====0.419（6）画出控控制界限限（7）描点点因为n=5，可查表表A2=0.577D3=----,D4=2.115例题

数据样本号测量值均值极差X1X2X3X4X519.999.849.9310.019.9529.889.889.879.859.909.87639.889.889.8710.019.9549.889.879.859.859.90229.909.889.969.879.899.9000.09轴承厂为为了控制制产品质质量，定定时抽取取一个样样本测量量它的内内径，每每次抽取取5件产品，，连续抽抽取22次，根据据表中所所给的测测量值，，求得每每个样本本的平均均值和极极差，填填于表内内，并计计算中心心线、上上、下控控制界限限。三、控制制图的分分析1、过程稳稳定的判判断准则则：（针对分析析用控制制图）1）点子随随机排列列2）符合以以下条件件中的任任何一种种（1）连续25个点，异异常点数数d=0；（2）连续35个点，异异常点数数d<=1；（3）连续100个点，异异常点数数d<=2；当然，即即使判稳稳时，为为了保险险，对于于界限外外点也必必须按照照20字方