统计过程控制质量管理学课件

授课章节第五章统计过程控制重点难点过程能力指数的概念过程能力指数的计算掌握控制图及过程能力指数的概念及过程能力指数的计算

目的要求一、过程质量对产品可分割的过程：过程质量即为产品质量特性，如尺寸、精度、纯度、强度、额定电流、电压等。对产品不可分割或最终才能形成者：则通常指工艺质量特性，如化工产品、生产装置的温度、压力、浓度和时间等。有时，过程质量也可表现为物耗和效率。第一节过程控制的基本概念二、质量的波动产品质量在各种影响因素的制约下，呈现波动性。产品质量波动包括产品之间的波动、单个产品与目标值之间的波动。产品质量波动可分为正常波动和异常波动两类。1．正常波动正常波动又称随机波动。原材料性质上的微小差异，机床的轻微振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，工人操作上的微小变化，车间温度、湿度的微小变化等，它们都会使产品质量产生波动。但是它们在什么时候发生，具有一定的随机性（偶然性），因此，亦称随机波动。正常波动对工序质量的影响较小，在技术上难以测量和消除。2．异常波动异常波动又称系统波动。它是由某种特定原因引起的，例如混入了不同规格成分的原材料，机床、刀具的过度磨损，夹具的严重松动，机床或刀具安装和调整不准确，孔加工基准尺寸的误差，界限量规基准尺寸的误差等，引起了工序误差等，引起了产品质量的较大波动。异常波动对产品质量的影响较大。三、质量的分布1．正态分布曲线正态分布图形是一条中间高、两边低的“钟形”状态曲线，它具有集中性、对称性等特点。2．正态分布的特点正态分布由两个参数决定：均值μ和标准差σ，均值μ是正态分布曲线的位置参数，当标准差σ相同时其曲线形状相同，只是曲线中心的位置不同。标准差σ是衡量数据分布离散程度的参数，当μ值相同时，曲线的中心位置相同，而曲线的形状不同。随σ值的增大曲线变得越来越“矮”，越来越“胖”。正态分布曲线与坐标横轴所围成的面积等于1。第二节过程分析与过程控制一、过程分析1．过程分析的概念是对过程影响产品质量的各类因素进行分析，找出主导性（支配性）因素，调查这些因素（过程条件）与过程结果（质量特性值）之间的关系。

2．过程质量起支配作用的因素

（1）装置定位起支配作用

如冲压、塑压、压铸、模拉、印刷等。这类工序，只要装置定位正确，就能保证产品精度一致性。过程分析（2）机器起支配作用

如自动切割，机器打桩等。由于机器设备的技术完好状态将随时间的推移而产生磨损、升温等变化，因而致使工序质量特性值亦发生变化，甚至发生变化的程度较大而产生不合格品。（3）操作人员起支配作用例如手工焊接、纺纱和织布等。对这些工序，操作工人的技能和责任心是保证质量的关键，因而在进行控制时，重点是搞好工人的技术培训和加强考核，提高工人的技术素质，调动他们的积极性。（4）零部件（包括元器件）起支配作用

例如汽车、手表和电视机装配等。为保证外购件质量，应对供应单位实行调查评级和认定，并加强外购货品的检验。（5）时间起支配作用

例如橡胶制品的硫化、机器零件的时效处理等。（6）信息起支配作用例如炼钢时钢水成分的信息、轧钢时压下量的信息等。

3．过程分析的程序

（1）分析过程质量特性的波动情况

包括不同生产线、不同设备、不同时间、不同批次间的波动；工件间工序质量特性值的波动；装配、组合件内部的波动。（2）选择质量特性值

选择时，要考虑这个质量特性值的作用是主要的还是一般的。（3）分析影响质量特性值波动的因素也就是要分析哪几个因素处于受控状态下，才能保证其质量特性稳定地达到标准要求。（4）确定支配性因素的控制要求即建立控制管理标准，纳入经常性的过程分析活动。支配性因素的控制范围可根据工艺规程要求和生产经验确定。（5）实施活动，确认效果

用过程质量分析表、过程作用指导书等过程分析文件予以肯定。二、过程控制

1．过程控制的含义

是维持过程长期处于稳定状态的活动。具体说，就是根据产品的工艺要求，安排合适的工人和配置适当的设备，组织有关部门密切配合，根据产品质量波动的规律，判断工序异常因素所造成的波动，并采取各种措施保证产品达到技术要求的活动。过程控制二、、过过程程控控制制1．过过程程控控制制的的含含义义（1）要要制制定定进进行行控控制制所所需需要要的的各各种种标标准准（2）要要取取得得实实际际执执行行结结果果同同原原有有标标准准之之间间产产生生偏偏差差的的信信息息（3）要要具具有有纠纠正正实实际际执执行行结结果果同同原原有有标标准准之之间间所所产产生生偏偏差差的措措施施为搞搞好好过过程程控控制制，，必必须须具具有有以以下下三三个个条条件件：：2．过过程程控控制制的的内内容容（1）对对生生产产条条件件的的控控制制就是对对人、、机、、料、、法、、环等等五大大影响响因素素进行行控制制。也也就是是要求求生产产技术术业务务部门门为生生产提提供并并保持持合乎乎标准准要求求的条条件，，以工工作质质量去去保证证过程程质量量。（2）对关关键工工序的的控制制关键工工序的的具体体控制制方法法，是是通过过工序序能力力的验验证与与分析析，按按实际际需要要选用用控制制图或或记录录表，，将其其编入入工艺艺文件件，作作为工工艺纪纪律要要求操操作者者执行行，检检验人人员督督促检检查。。（3）计量量和测测试的的控制制要规定定严格格的检检定制制度，，编制制计量量标准准器具具、周周期送送检进进度表表，合合格者者有明明显的的标志志，超超期和和不合合格者者要挂挂禁用用牌。。同时时，应应保证证合格格的环环境条条件。。（4）不合合格品品控制制不合格格品控控制应应由质质量管管理或或质量量保证证部门门负责责，不不能由由检验验部门门负责责。质质量管管理或或质量量保证证部门门，除除对不不合格格品的的适用用性作作出判判断外外，还还应据据此掌掌握质质量信信息，，进行行预防防性质质量控控制，，组织织质量量改进进，改改善外外购件件供应应等，，不合合格品品控制制应有有明确确的制制度和和程序序。三、、统统计计过过程程控控制制1．统统计计过过程程控控制制的的含含义义2．统统计计过过程程控控制制的的步步骤骤即SPC（StatisticalProcessControl）。。它它是是利利用用统统计计方方法法对对过过程程中中的的各各个个阶阶段段进进行行控控制制，，从从而而达达到到改改进进与与保保证证质质量量的的目目的的。。SPC强调调全全过过程程的的预预防防为为主主。。统计计过过程程控制制SPC培训训提出出或或改改进进规规格格标标准准诊断断和和采采取取措措施施解解决决问问题题确定定关关键键变变量量在各各部部门门落落实实统计计监监控控工工序序（2）确确定定关关键键变变量量（（关关键键质质量量因因素素））1）对对全全厂厂每每道道工工序序都都要要进进行行分分析析（（可可用用因因果果图图）），，找找出出对对产产品品质质量量影影响响最最大大的的变变量量，，即即关关键键变变量量（（可可用用排排列列图图））。。2）找出关键变变量后，列出出工序流程图图。即在图中中按工艺流程程顺序将每道道工序的关键键变量列出。。（3）提出或改进进规格标准1）对步骤（2）所得到的每每个关键变量量进行详细分分析。2）对每个关键键变量建立工工序控制标准准，并填写工工序控制标准准表。第二节工工序分析与工工序控制（1）SPC培训培训内容主要要有：SPC的重要性；正正态分布等统统计基本知识识；质量管理理的7个工具，其中中控制图是培培训重点；以以及制订工序序流程图；制制定工序控制制标准等。（5）统计监控工工序主要应用控制制图对工序进进行监控。在在本步骤，能能够清楚地了了解关键变量量是如何受控控的。依据本本步骤的实践（6）诊断和采取取措施解决问问题1）可以运用传传统的质量管管理方法，如如7个工具进行分分析。2）可以应用诊诊断理论，对对工序进行分分析与诊断。。3）如果诊断和和采取措施解解决问题效果果显著，则有有可能列出一一个新变量并并制订新的工工序控制标准准，即反馈到到步骤（2）、（3）、（4）。（4）在各部门落落实将具有立法性性质的有关工工序控制标准准的文件编制制成明确易懂懂、便于操作作的手册，供供各道工序使使用。第三节控控制图的的基本原理理一、控制图图的基本概概念控制图（Controlchart）又叫管理理图。它是是用来分析析和判断工工序是否处处于稳定状状态的，并并带有控制制界限的图图形。控制制图上的控控制界限是是用来判断断工序是否否发生异常常变化的尺尺度。利用用控制图对对生产过程程进行控制制，就是把把被控制的的质量特性性值变为点点子描在图图上，如二、控制界界限的确定定以样本平均均值为中心线，，而上下取取3倍的标准偏偏差来确定控制制图的控制制界限，因因此用这样样的控制界界限作出的的控制图，，叫作3σ控制图。±3σ三、控制图图的种类P1691．计量值控控制图：一般适用于于以长度、、强度、纯纯度等计量量值为控制制对象的场场合。2．计数值控控制图：是以计数值值数据的质质量特性值值为控制对对象的。第四节计计量值控控制图一、平均值值与极差控控制图（-R控制图)平均值（）控制图：：是用来控控制平均值值的变化；；极差（R）控制图：是是用来控制制过程标准准差的变化化，它是是通通过过调调查查平平均均值值。。和极极差差（R）是否否有有异异常常变变化化，，来来对对过过程程进进行行控控制制的的。。1．控控制制界界限限的的确确定定（1）控制制图图的从数数理理统统计计的的理理论论可可知知，，特特性性值值x服从从总总体体为为N（μ，σ）的正正态态分分布布时时，则对对于于大大小小为为n的样样本本x1，x2，…，xn的平平均均值值有下下式式成成立立：：的期期望望值值E（）=μ的标标准准偏偏差差D（）=而μ和σ可通通过过k组、、容容量量大大小小为为n的样样本本数数据据求求得得：：μ的估计值

σ的估计值控制制图图的的控控制制界界限限为为：：UCLLCLCL（2）R控制图图的控控制界界限从数理理统计计的理理论可可知，，特性性值x服从总总体为为N（μ，σ）的正态态分布布时，，则对于于大小小为n的样本本x1，x2，…，xn的极差差R有下式式成立立：R的期望望值E（R）R的标准准偏差差D（R）式中，，σ可通过过样本本数据据来估估计。。则σ的估计计值R控制图图的控控制界界限为为：UCLLCL控制图图的作作图步步骤2．-R（1）收集集近期期数据据100（2）将数数据分分组，，一般般取组组数每组容容量n取4～5为宜，，本例例取（3）计算算、Rn=5（4）计算算（5）计算算控制图图的控控制界界限(6)画中心心线和和上下下控制制限。。（7）打点点（8）记入入有关关事项项第五节节计计数数值控控制图图一、计计件值值控制制图（（np及p控制图图）1．np及p控制图图控制制界限限的确确定np的期望望值E（np）=np的标准偏偏差E（np）=因此，np控制图图的控控制界界限为为UCL=CLC=CL=2．不合合格品品率（（P）控制制图的的作图图步骤骤（1）收集集数据据每次检检查数数量500个。（2）数据据分组组本例分分30组。（3）计算算各组组的不不合格格品率率和平平均不不合格格品率率。（4）计算控控制界限限（5）画控制制界限和和中心线线（6）在图上上打点（7）记入有有关事项项二、计点点值控制制图（c控制图与与u控制图））1．控制界界限的确确定生产实践践表明，，从稳定定的工序序中随机机抽取的的一定单单位的样样本中，，出现的的产品缺缺陷数c服从泊松松分布，，则有：：c的期望值值c的标准偏偏差c控制图的的控制界界限为：：UCL=LCL=CL=的期望值值的标准偏偏差控制图的的控制界界限为：：UCL=LCL=CL=2．缺陷数数（c）控制图图的作图图步骤（1）收集数数据。本本例共收收集30组数据。。（2）固定单单位面积积为10cm2（3）统计出出单位面面积中的的缺陷数数（4）计算中中心线和和控制界界限（5）画出控控制界限限和中心心线。（6）在图上上打点。。（7）记入有有关事项项。第六节控控制制图的观观察分析析与使用用一、控制制图的观观察分析析与判断断1．受控状状态的判判断判断工序序是否处处于受控控状态的的基本原原则如下下。1）所有样样本点都都在控制制界限内内；2）位于中中心线两两侧的样样本点数数目大致致相同3）离中心线越近，样本点越多。4）样本点在控制界限内的散布是独立随机的，无明显规律或倾向。

2．失控状状态的判判断只要控制制图上的的样本点点出现下下列情况况之一时时，就可可判断工工序为失失控状态态，即为为有异常常发生。。1）样本点点超出控控制界限限（样本本点在控控制界限限上，按按超出界界限处理理）；2）控控制制界界限限内内的的点点子子排排列列方方式式有有缺缺陷陷，，即即为为非非随随机机排排列列。。二、、控控制制图图的的用用途途及及使使用用方方法法1．控控制制图图的的用用途途（1）分分析析分析析用用是是利利用用控控制制图图判判断断工工序序是是否否稳稳定定，，分分析析各各种种因因素素对对质质量量特特性性的的影影响响，，如如果果发发现现有有异异常常变变化化，，就就及及时时采采取取措措施施，，调调查查原原因因、、消消除除异异常常，，使使工工序序稳稳定定。。（2）控控制制用用控制制用用的的控控制制图图是是在在已已作作好好分分析析用用控控制制图图的的基基础础上上，，在在工工序序中中定定期期采采集集数数据据，，在在控控制制图图上上打打点点，，如如果果有有点点子子越越出出界界限限或或者者虽虽然然在在界界限限内内，，但但点点子子排排列列方方式式有有缺缺陷陷，，就就表表明明有有异异常常，，就就要要采采取取措措施施，，使使之之恢恢复复稳稳定定状状态态。。2．控控制制图图的的使使用用方方法法（1）确确定定控控制制项项目目和和质质量量特特性性需要要重重点点控控制制的的项项目目（（质质量量特特性性、、关关键键部部位位或或薄薄弱弱环环节节））称称为为控控制制点点。。确确定定控控制制点点的的原原则则是是：：1）产产品品的的性性能能、、精精度度、、寿寿命命、、可可靠靠性性、、安安全全性性等等，，以以及及对对它它们有有直直接接影影响响的的零零部部件件的的关关键键质质量量特特性性及及影影响响这这些些特特性性的的支配配性性工工序序要要素素。。2）工工序序本本身身有有特特殊殊要要求求，，对对下下道道工工序序有有影影响响的的质质量量特特性性，，以以及影影响响这这些些特特性性的的工工序序支支配配性性要要素素。。3）工工序序质质量量不不稳稳定定，，出出现现不不合合格格品品多多的的质质量量特特性性，，或或其其它它支支配性性工工序序要要素素。。4）用用户户反反馈馈回回来来的的意意见见较较多多的的工工序序。。（2）选定控制图图由于使用目的的不同，对于于不同控制项项目或不同质质量特性，应应选用不同类类型的控制图图。（3）确定样本组组样本组大小的的确定，应从从技术、控制制图的类别、、需要控制质质量特性值的的时间间隔及及经济性等方方面来考虑。。（4）确定抽样方方法抽样方法不同同，控制图所所反映出来的的质量特性变变化的意义就就有所不同。。因此，必须须注意工序控控制的变化情情况，采取合合适的抽样方方法。（5）收集预备数数据作分析用用控制图必须采取近期期生产中的数数据或决定重重新采取数据据，一般需20～25组数据，每组组数据的多少少由控制图种种类和其经济济性来决定。。根据预备数数据作分析用用控制图。（6）稳定状态的的判断用预备数据作作出了分析用用控制图后，，就要观察工工序是否处于于控制状态。。也就是讨论论工序是否有有异常发生。。这时，要讨讨论以下两种种情况。（7）同标准对比比如果对工序不不稳定的因素素采取措施，，使之稳定后后，就要在稳稳定的状态下下，调查产品品是否满足标标准，使之控控制状态标准准化。如满足足标准，即可可进行下一步步；如不满足足标准，要采采取措施进行行处理，以消消除异常原因因达到标准。。（8）进行日常控控制作控制用的控控制图经过上上述步骤后，，当工序处于于稳定状态时时，就要在分分析用的控制制图上延长控控制界限，按按每天的数据据打点，若看看到控制图在在控制时有异异常情况，就就要立即追查查原因，采取取措施，并保保留记录。（9）控制制界限限的再再计算算如果工工序能能继续续处于于控制制状态态，质质量水水平就就能提提高，，这时时要定定期地地评价价控制制界限限。当当操作作者、、原材材料、、机器器设备备、操操作方方法发发生变变化时时，要要重新新进行行计算算。第七节节过过程程能力力与过过程能能力指指数一、过过程能能力1．过程程能力力的概概念：：是指过过程在在一定定时间间，处处于控控制状状态（（稳定定状态态）下下的实实际加加工能能力。。2．过程程能力力的表表示方方法通常用用产品品质量量指标标的实实际波波动幅幅度来来描述述过程程能力力的大大小，，一般般表示示为6σ

过程能能力指指数是是表示示过程程能力力满足足过程程质量量标准准要求求程度度的量量值，，它用用过程程质量量要求求的范范围（（公差差）和和过程程能力力的比比值来来表示示，即即式中：CP——过程能能力指指数；；T——公差（（技术术要求求或质质量标标准））；6σ———过程能能力。。2．过程程能力力指数数的计计算形形式（1）过程程分布布中心心与标标准（（公差差）中中心重重合的的情况况这种情情况时时的过过程能能力指指数为为：二、过过程能能力指指数1．概念念式中——标准的的范围围（公公差范范围））——样本标标准偏偏差；；——质量标标准的的上限限值；；——质量标标准的的下限限值。。（2）过程程分布布中心心与标标准中中心不不重合合的情情况Σ——总体标标准偏偏差；；（3）只有有单侧侧标准准的情情况1）当只只要求求公差差上限限时，，则CP值计算算公式式为：：2）当只只要求求公差差下限限时，，则CP值计算算公式式为：：第八节节过过程程能力力评价价与过过程能能力调调查一、过过程能能力评评价过程能能力评评价的的目的的是对对过程程进行行预防防性处处置，，以确确保生生产过过程的的质量量水平平。理理想的的过程程能力力既要要能满满足质质量保保证的的要求求，又又要符符合经经济性性的要要求。。过程能力等级过程能力指数过程能力判断特级一级二级三级四级

Cp>1.671.67≥Cp>1.331.33≥Cp>1.001.00≥Cp>0.67

Cp0.67

过剩充足正常不足严重不足二、提提高过过程能能力的的途径径1．调整整过程程加工工的分分布中中心，，减少少偏移移量方法是从影影响过程的的人、机、、料、法、、环5大因素进行行分析。1）对大量生生产过程进进行统计分分析，得出出由于刀具具磨损和加加工条件等随随时间的推推移而逐渐渐变化的偏偏移规律，，因而可及时进行中中心调整，，或采取设设备自动补补偿偏移或或刀具自动调整和补补偿等。2）根据中心心偏移量，，通过首件件检验，可可调整设备备、刀具等等的加工定位位装置。3）改变操作作者的孔加加工偏向下下差及轴加加工偏向上上差的倾向向性习惯，以以公差中心心值为加工工依据。4）配置更为为精确的量量规，由量量规检验改改为量值检检验，或采采用高—等级的量具具检测。2．提高过程程能力，减减少分散程程度过程加工的的分散程度度，即过程程加工的标标准偏差提高过程能能力，减少少分散程度度的措施极极为广泛，，一般有以以下几种。。1）修订工序序，改进工工艺方法；；修订操作作规程，优优化工艺参参数，补充增增添中间工工作；推广广应用新材材料、新工工艺、新技技术；2）检修、改改造或更新新设备。改改造、增添添与公差要要求相适应应的精度高的设设备；3）增添工具具、工装，，提高工具具、工装的的精度；4）改善现有有的现场环环境条件，，以适应产产品对现场场环境的特特殊要求；5）改变材料料的进货周周期，尽可可能减少因因材料的进进货批次不不同而造成的质量量波动；6）对关键工工序、特种种工艺的操操作者进行行技术培训训；7）加强现场场的质量控控制。设置置工序质量量控制点或或推行控制制图管理；开展QC小组活动；；加强质量量检验，适适当增加检检验频次和和数量等。3．在保证质质量的前提提下，放宽宽给定的公公差扩大加工公公差，必须须通过严格格的论证和和实践考察察，证实放放宽公差确确实不致影影响产品质质量，由工工艺设计部部门提出，，经严格审审批程序批批准才能执执行。三、过程能能力调查1．概念过程能力调调查，是指指采用一定定的方法，，对选定的的调查对象象，测量其其质量特性性值，判断断过程能力力是否充足足，并制定定相应的改改进措施的的全部活动动。2．过程能力力调查程序序步骤：（1）明确调查查目的调查目的可可在掌握和和分析资料料的基础上上确定，一一般可从以以下几方面收集资资料。1）设计方面面技术术设计、工工艺设计等等资料；2）生产制造造方面工工序6要素（5MIE）状况等资资料；3）检查、供供应和销售售方面检检查方法法、手段、、标准等资资料；材料供应、订订货前的指指导思想以以及用户的的意见等资资料。（2）选择调查查对象一般调查对对象应选择择可以进行行数据处理理的，在生生产过程中中可以进行行实验的主主要环节。。（3）进行标准准化处理调查之前，，要了解引引起质量波波动的5M1E是否巳标准准化。对于于5M1E未标准化的的，应根据据技术上、、经济上所所能达到的的力量，尽尽量使其标标准化。（4）选择调查查方法应根据调查查目的选择择合适的调调查方法。。（5）收集数据据、计算工工序能力指指数根据调查目目的和选定定的调查方方法，进行行数据的收收集、整理理、分析，，并计算工工序能力指指数，为工工序能力评评价和改进进提供依据据。（6）过程能能力评价价与反馈馈1）过程能能力过高高，需要要制定改改进措施施，使其其降低成本，提提高经济济效益；；2）过程能能力充分分，维持持原状，，继续进进行生产产；3）过程能能力不足足，找出出原因，，制定改改进措施施并加以实施。。根据过程程能力指指数的判判断标准