统计过程控制ppt课件.ppt
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1、第六章 统计过程控制,产品的质量变异与统计过程控制发现异常的方法过程能力分析控制图相关与回归分析抽样检验及其标准,质量管理新老七种工具新七种工具:系统图、关联图、矩阵图法、KJ法、头脑风暴法、PDPC法、矢线图法。老七种工具是:因果图、排列图、直方图、控制图、分层图、散步图、调查表。,6.1 产品的质量变异与统计过程控制,(2)产品质量变异的原因分类 1)偶然因素:经常存在的,对于产品质量、过程质量、工作质量的影响比较小,逐件略有不同的因素。不可避免;寻找麻烦,除去困难;导致的变异,质量特性值的分布呈现某种典型分布。 2) 系统因素:不经常发生,对于产品质量、过程质量、工作质量的影响比较大,前
2、后呈现一定规律的因素。可以避免;寻找容易,除去简单;导致的变异,质量特性值的分布偏离典型分布,而又不属于个别情况。 3)异常的特殊因素:常常是不易事先控制的,在质量控制中不予讨论。,(3)产品质量变异规律:根据概率中心极限定理,符合正态分布。,6.1 产品的质量变异与统计过程控制,1 产品的质量变异(1)产品产生质量变异的原因很多,归结为:人、机、料、法、环, 即4M1E因素。 产品质量变异是客观存在的。案例: 某工厂的某一生产工序,设备已使用多年,操作设备的是一名经验丰富的老工人。经过定期采样,使用质量控制图监控,结果是,该设备生产正常。 可是,有一天,质检员突然发现控制图显示该台设备生产的
3、产品质量特性值连续两天有异常变化,不能正常加工合格产品。 产生产品质量变异的原因是什么?,6.1 产品的质量变异与统计过程控制,2 统计过程控制SPC(Statistical Process Control)(1)概念 应用统计技术对过程中的各个阶段进行监控,从而达到保证与改进质量的目的。强调全过程的预防。(2)特点: 1)全系统,全过程,要求全员参与,人人有责。 2)用科学方法,主要是统计技术,尤其是控制图理论,保证全过程的预防。 3)不仅用于生产过程,还可用于服务过程和一切管理过程。,6.1 产品的质量变异与统计过程控制,3 SPC的发展(1) 20世纪20年代由休哈特提出(2)二次大战后
4、期,在美军工部门推广(3)19501980,逐渐从美国工业中消失。同期,成为日本成功的基石之一。(4)20世纪80年代起,SPC在西方国家复兴,列为高科技之一(5)发展阶段SPC :区分偶然波动和异常波动,对过程的异常及时告警。SPD: Statistical Process Diagnosis. 统计过程诊断。1980年张公绪教授提出选控控制图,为统计诊断理论奠定了基础。SPA: Statistical Process Adjustment 统计过程调整。目前尚无实用性的研究成果。,6.1 产品的质量变异与统计过程控制,4 SPC 的进行步骤(1)培训。(2)确定关键质量因素对每道工序进行分
5、析(可用因果图)找出关键变量(可用排列图)(3)提出和改进规范标准(4)编制控制标准手册,在部门落实(5)对过程进行统计监控。进行诊断并采取措施解决问题。,6.2 发现异常的方法,1.直方图分析法、偏度系数、数据的集中和离散(第四章),数据的动态分析2.数值分析法(1)估计总体不合格率1)计量值数据总体不合格率的计算 双侧公差( )具体公式为:(P:总体不合格品率的估计值),6.2 发现异常的方法,例6-1 测得某隧道喷射混凝土厚度 规定下限为95mm,上限为120mm,估计总体的不合格品率.解:,6.2 发现异常的方法,单侧公差( )具体公式为:2)计数值数据总体不合格率的估计公式为:,6.
6、3 过程能力分析,1 过程能力基本概念:(1)过程能力:处于稳定生产状态下的过程的实际加工能力。稳定生产状态下的过程是:原材料或上一工序的半成品按照标准要求供应本过程按照标准过程实施,并在影响过程质量各主要因素无异常的情况下进行过程完成后,产品检测按照标准进行。(2)表示:以该过程产品质量特性值的变异表示。(3)取过程能力为6 ,数值越小越好。(4)影响因素:4M1E,2 过程能力指数:设计时对产品质量标准规格的要求与制造时过程所具有满足要求能力的比值。又称为工序能力指数、工程能力指数。用 或 表示。 表示设计公差的中心值与测定数据的分布中心一致时的过程能力指数 表示设计公差的中心值与测定数据
7、的分布中心不一致时的过程能力指数,图61 分布曲线与公差范围关系图T公差带,6.3 过程能力分析,(1) 值的计算1)计量数据情况下的 值 双侧公差情况下例6-2 某隧道净宽度的质量要求为:下限为3940mm,上限为4100mm.从50个测点中测得样本标准差为32mm,均值为4020mm,求过程能力指数,6.3 过程能力分析,解: 单侧公差情况下,图62 单侧公差情况,6.3 过程能力分析,例6-3 某工程项目设计混凝土抗压强度下限为30MPa,样本标准差为0.65MPa, 样本的均值为32MPa,求过程能力指数解:,X,P,O,计算示意图,6.3 过程能力分析,2)计件值情况下的 值,6.3
8、 过程能力分析,注:以不合格品率作为衡量工序质量的指标,以 作为标准要求,则,6.3 过程能力分析,例6-4 某项目需要加工一批零件.在加工过程中,为了掌握零件加工工序的质量 保证能力,每隔2天抽取容量为10的样本,共抽取了10个样本,检查零件质 量是否合格,其中不合格品数分别为3,0,1,2,2,0,2,1,2,0,允许不合格品数 为2,求过程能力指数.解:,6.3 过程能力分析,思考:计点值情况下的 值的计算。练习题:抽取大小为n=50的样本20个,其中疵点数为:1,2,0,3,2,4,1,0,3,1,2,2,1,6,3,3,5,1,3,2。当允许疵点数 为6时,求过程能力指数。,6.3
9、过程能力分析,6.3 过程能力分析,(2) 值的计算,图64 有偏情况,6.3 过程能力分析,例6-5 某城市排污地下通道(圆形)施工项目,净直径规格界限为 测得样本样本标准差为14mm,样本均值为 2510mm,求过程能力指数解:,偏态分布可用 做近似估算,求得过程能力指数。,图65 偏态分布,6.3 过程能力分析,3.过程能力分析(1)过程能力指数与不合格品率之间的关系1)双侧公差,分布中心与公差中心一致,6.3 过程能力分析,例6-6 某湖底隧道开挖项目,要求在隧道开挖过程中,超挖不得超过150mm,欠 挖不得超过50mm,如果从100个测点中测得样本标准差为30mm,均值为100mm,
10、求可能出现的不合格品率.解:,6.3 过程能力分析,2)双侧公差,分布中心偏离公差中心( ),6.3 过程能力分析,当,6.3 过程能力分析,例6-7 某高速公路边坡采用锚杆,喷射混凝土方式支撑,要求喷射混凝土厚度 不低于100mm,不超过150mm,根据检测结果,喷射混凝土厚度数值的标准差为10mm,均值为115mm,求可能出现的不合格品率.解:,6.3 过程能力分析,(2)过程能力分析根据过程能力指数大小,可将过程能力分为五级(表6-1):,6.3 过程能力分析,4.过程能力图制作过程:按时间顺序采集质量特性值在图中画出标准规格界限将测定值按时间顺序画在图上可作出的判断:可看出过程能力高低
11、;分析图中点子的分布情况,了解项目质量随时间的变化的情况,图 67 几种典型的过程能力图,6.3 过程能力分析,5.过程能力调查(1)目的改善过程能力提供依据;减少设计盲目性;为工艺等生产过程提供可靠资料,为更经济地使产品符合规格标准打下基础。(2)步骤,6.3 过程能力分析,明确调查目的,过程标准化,收集数据,分析数据,稳定状态,过程能力分析,过程能力过强,设法降低成本,采取措施,确定调查计划和方法,修改标准规格,追查原因,过程能力不足,追查原因,不稳定状态,过程能力充分,起草总结报告,工序控制,保持稳定,原因不明或由于技术经济原因无法采取措施,6.4 控制图,1 控制图概念 对工程质量特性
12、值进行测定、记录、评估和监察过程是否处于控制状态地一种用统计方法设计的图。 从静态到动态的一种方法。2 原理:质量特性是某一随机变量,其落入控制界限之外的概率非常小,例如对于正态分布, 有,6.4 控制图,3 控制图的格式例:某产品的一个零件,每天测得10个数据,共测15天,静态直方图如图68,再用相同数据做出每天平均值和极差,如图69,图 68 直方图,控制图的画法:以横轴代表时间,纵轴代表产品、过程或工作质量的特性值。依照时间顺序,将点标在图上,再与控制界限比较,以判断质量是否稳定或处于受控状态。,6.4 控制图,控制界限的确定方法:(1) 方式控制图:控制界限为 ,落在此范围内的概率为0
13、.9973. 中国、美国、日本等采用此法;(2)概率界限方式控制图:以标点越出控制界限的概率所取定的值来确定控制界限,其取值如0.05、0.025、0.001等。英国、北欧等采用此法。 但两种方法所确定的控制图相差无几。,6.4 控制图,3)控制图的类型(统计量的不同)计量值控制图单值控制图(x控制图)平均值与极差控制图( )平均值与标准差控制图( )中位数与极差控制图( )单值与移动极差控制图( )计数值控制图不合格品率控制图(P图)不合格品数控制图( Pn图)缺陷数控制图(C图)单位缺陷数控制图(U图),6.4 控制图,2.计量值控制图(1)单值控制图(x控制图) 特点:判断迅速及处理迅速
14、,是允许偏差界限与控制界限的有机结合 允许偏差界限与控制界限的区别:,6.4 控制图, 控制界限的确定,无经验数据可用实施条件发生变化,图610 x控制图,6.4 控制图,(2)平均值与极差控制图1) 原理,计算公式:,6.4 控制图,2) 的制作(以实例说明)例4-10: 某地下工程施工项目,设计挖进断面宽度4200mm,高度4100mm,拱半径2100mm,掘进超、歉挖量不大于100mm.制作 ,以实施对掘进超、歉挖量的动态控制 收集数据,分组并填 数据表,6.4 控制图,前表续, 计算各值,6.4 控制图, 计算 图的中心线和控制界限 计算R图中心线和控制界限,6.4 控制图,图的中心线
15、和上下控制界限的确定,按照 方式( 查表)R图的中心线和上下控制界限的确定,按照 方式( 查表),6.4 控制图, 作出控制图,0,0,40,80,120,160,200,240,-50,-10,30,70,n=5,UCL=98.32,CL=31.62,LCL=35.08,UCL=243.8,CL=115,组号,R,6.4 控制图,(3)平均值与标准差控制图 S的中心线和控制界限公式:注:,6.4 控制图,的中心线和控制界限(4)中值与极差控制图 图的中心线和控制界限:,前几种方法的原理1计量 分组 总体与样本的关系,6.4 控制图,(5)单值与移动极差控制图单值控制图的中心线和控制界限为 移
16、动极差控制图的中心线和控制界限,6.4 控制图,例: 某工程项目,设计混凝土抗压强度 ,要求抗压强度最小值 不小于 ,在项目实施过程中,按时间顺序随机抽取n=1的20组样本,推定其28天强度数值 ,如下表.试作出 控制图,6.4 控制图, 算各数值 求 图的中心线和控制界限,6.4 控制图, 求 图的中心线和控制界限 作出控制图其中: 此控制图的优点 不用对数据进行分组 不用计算各样本的平均值或选择中位数 简单易行,6.4 控制图,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,2,4,6,8,10,12,14,25,30,35,40,45,CL=4.0,UCL=13.08,LCL=22.
17、36,CL=33.0,UCL=43.64,序号,X,6.4 控制图,3.计数值控制图计件值控制图不合格品数控制图( Pn图)不合格品率控制图(P图)计点值控制图缺陷数控制图(C图)单位缺陷数控制图(U图),6.4 控制图,(1)不合格品数控制图(Pn图)1)Pn控制图的原理单独使用,不需组合。稳定状态下生产的大量产品,随机抽取样品数为n的样品,r为样本中样品不合格品的个数,则r 的分布服从二项分布:,6.4 控制图,当P较小而n足够大时,r趋于正态分布根据3 方式,其中心线和控制界限为:,注: 为样本平均不合格率当LCL计算为负值时,不考虑。,6.4 控制图,Pn 图的作法及举例数据选组与分组
18、按生产条件基本相同的原则选取数据。当五大因素有较大变动时,数据不能使用。一般按时间顺序将产品分为若干群,从每群中取样品数大小为n的样本,查清样本中不合格品数Pn.Pn的数目。样本中大体包含15个不合格品。n的取值。相等。问题:样本中不合格品数为Pn, ,若可预先估计不合格品率为p时,如何计算样本容量为n?样本的数目,一般取1025组。计算计算中心线和控制界限做控制图,6.4 控制图,例: 某项目需要加工一批构件.为了使构件的加工质量处于控制之中,在加工过 程中,每天抽取50件进行质量检验,其中所含不合格品数如下表.试制作Pn 图 计算各样本的不合格品率 计算样本平均不合格品率 计算中心线和控制
19、界限,6.4 控制图,6.4 控制图,续前表,6.4 控制图, 作图,2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,0,1,2,3,4,5,6,UCL=5.3,CL=1.6,样本号,Pn,n=50,(2)不合格品率控制图(P图)1)原理:独立使用,不需组合。概率原理与Pn图相同。2)作法及举例为了便于计算,样本容量n应尽可能相等。数据选组与分组同Pn图。计算计算中心线和控制界限做控制图,3)关于样本n值的讨论与P的有关。当Pn一定,P减小时,n增大。与控制界限有关。n增大时,控制界限变窄,引起不必要的严格控制。n过小,生产过程的变异常常不能被发现当实际的不合格品率很小,又不能
20、增大n时,用严格检查标准规格的方法解决。当n相差较大时,控制界限出现明显的凹凸形。,样本号,4)中心线及上下控制界限的意义,6.4 控制图,例 某砖厂生产出的砖,其不合格品数的统计资料如下表,试作出P控制图 砖不合格品数统计表1.计算2.计算中心线和控制界限,6.4 控制图,第1号样本:,6.4 控制图,3.作出控制图,6.4 控制图,小结:样本容量不相等时,为避免出现控制界限的复杂性,可予以简化,用样本容 量的平均值 为代表值,计算控制界限,但必须限于以下条件:,6.4 控制图,(3) 缺陷数控制图(C图):控制产品的疵点或缺陷的数目缺陷与不合格品的区别:缺陷是产品存在的毛病和不足,每一个产
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