“控制图原理及应用简介”教案讲义

控制图原理及应用简介目录1统计过程控制概述2控制图原理及应用3过程能力与过程能力指数4示　例统计过程控制概述　定义：　　　　　统计过程控制（StatisticalProcessControl，简称SPC）：利用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平，从而保证产品与服务符合的要求。　解决两个基本问题：　　　１、过程运行状态是否稳定——利用控制图测定，对过程存在的异常因素进行预警；　　　２、过程能力是否充足——计算过程能力指数，分析其满足技术要求的程度，对过程质量进行评价。　预防为主首先过程管理其次提高工程能力特殊原因产生偏差的状态普通原因产生偏差的状态时间范围规格上限USL受控但没有能力符合规范（普通原因造成的变差太大）受控且有能力符合规范（普通原因造成的变差已减少）规格下限LSL附：3控制方式与6控制方式的比较：合格率：９９.７３％　　1、强调运用统计方法来保证预防原则的实现；　　2、强调全员参与，而不是依靠少数质量管理人员；　　3、强调整个过程，并不是简单地解决对特定工序用什么样的控制图的问题。ＳＰＣ的特点：控制图的原理控制图的形成定义：　　控制图：对过程质量特性值进行测定、记录、评估，以监察过程是否处于控制状态的一种用统计方法设计的图。（也称休哈特控制图）　　最优控制间隔μ：平均值，表分布中心σ：标准差，表分散程度控制图的基本结构样本号（或时间）上控制限UCL中心线CL下控制限LCL样本统计量数值x或R0123456789101112131415161718　　1、以随时间推移而变动着的样品号为横坐标，以质量特性值或其统计量为纵坐标；　　2、三条具有统计意义的控制线：上控制线UCL、中心线CL、下控制线LCL；　　3、一条质量特性值或其统计量的波动曲线。控制图原理的解释第一种解释：“点出界就判异”小概率事件原理：小概率事件实际上不发生，若发生即判异常。控制图就是统计假设检验的图上作业法。第二种解释：“抓异因，弃偶因”　　控制限就是区分偶然波动与异常波动的科学界限。　　休哈特控制图的实质就是区分偶然因素与异常因素的。始终存在，对质量影响微小，难以消除，是不可避免的　　如材料成分的微小变化、设备的轻微震动、刃具的正常磨损、夹具的弹性变型等偶然因素有时存在，对质量影响很大，不难消除，是可以避免的　　如材料成分的显著变化、设备安装不当、零件损坏、人员违反规程操作等异常因素常规控制图分类控制图缺陷数控制图控制图单位缺陷数控制图泊松分布计点型控制图不合格品数控制图控制图不合格品率控制图二项分布计件型计数型控制图单值－移动极差控制图控制图中位数－极差控制图控制图均值－标准差控制图控制图均值－极差控制图正态分布计量型简记控制图分布数据类型按用途分类：　　1、分析用控制图——用于质量和过程分析，研究工序或设备状态；或者确定某一“未知的”工序是否处于控制　　　　　　　　　　　　　　状态；　　2、控制用控制图——用于实际的生产质量控制，可及时的发现生产异常情况；或者确定某一“已知的”工序是　　　　　　　　　　　　　否处于控制状态。　　分析用控制图过程稳定控制用控制图控制图的应用Step４：中心线与控制界限计算Step1：质量特性的选择Step2：控制图类型的选择Step３：抽样频率、合理子组、子组大小的确定Step6：判断是否满足技术要求Step7：日常管理Step５：判断是否处于稳态确定控制对象确定控制图类型收集数据计算控制限绘制分析用控制图计算过程能力指数作控制用控制图Ｘ－Ｒ控制图的绘制１、确定控制对象（统计量）　　一般应选择技术上最重要的、能以数字表示的、容易测定并对过程易采取措施的、大家理解并同意的关键质量特性进行控制。　　２、选择控制图　　对于计量数据而言，X-R控制图是最常用最基本的。X控制图用于观察均值变化，Ｒ控制图用于观察分散或变异情况变化，二者合用，用于观察正态分布的变化。３、取预备数据　　1）取≥２５个子组（ｉ）；　　２）国际推荐子组大小４~６个样本量（ｎ）；　　３）合理子组原则。（短间隔内取、过程不稳时多取）　　　　４、计算控制限（见示例）n2345678均值控制限系数A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.373极差控制限系数D3＊＊＊＊＊0.0760.136D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.864极差中心线系数d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.847注：ｎ＜7时Ｄ３为负，但因Ｒ不可能为负，故计算时将下控制限表示为：ＬＣＬ＝－。图中略过不画该控制线。５、绘制分析用控制图，并判定　　１）先绘Ｒ图，并判稳——稳，绘Ｘ图；不稳，除去可查明原因后重新计算Ｘ、Ｒ；　　　　◆在坐标图上画出三条控制线，中心线一般以细实线表示，控制上下线以虚线表示；◆将预备数据点绘在控制图中；◆根据控制图的判断规则判断工序状态是否稳定。　　２）再绘Ｘ图，并判稳——步骤同上。６、计算过程能力指数由分析用控制图得知工序处于稳定状态后，还须与规格要求进行比较。若工序既满足稳定要求，又满足规格要求，则称工序进入正常状态。此时，可将分析用控制图的控制线作为控制用控制图的控制线；若不能满足规格要求，必须对工序进行调整，直至得到正常状态下的控制图。　　◆满足稳定要求——控制状态（过程中只有偶因而无异因产生的变异的状态）；　　◆满足规格要求——技术稳态（过程能力指数满足给定的Cp值要求）。７、作控制用控制图　　过程调整到稳态后，延长分析控制图的控制线作为控制用控制图，进入日常管理。若出现新的异常，需查因对策，加以消除，以恢复统计过程控制状态。　　控制图的判断准则控制图的判稳原则1、连续25点在控制线内；2、连续35点最多有一点出界；　　3、连续100点最多有两点出界。满足上面任意一点都可以判定为稳态。控制图的判异原则1、点出界就判异；2、界内点排列不随机判异。其异常的排列和分布主要归纳如下：中心线某一侧的质控点数明显比另一侧多，这时应考虑均值可能发生偏移；有多个点接近上、下控制限，提示标准差变大；中心线一侧连续出现多个控制点（链现象）、或连续上升（或下降）倾向，说明有系统因素干扰；质控点按一定时间间隔呈周期性起伏变化，一般是由于工艺、环境等因素失控造成的结果。点子波动集中在中心线附近，有可能是控制图设计中的错误导致控制界限范围过宽而导致的。通常使用以下八个判异准则。（将控制图等分为6个区，每个区宽1σ。6个区分别标号A、B、C、C、B、A，两个A区、B区及C区都关于中心线对称。）八大判异准则Test1.一个点超出A区Test2.九点在中心线一侧排列Test3.六点连续上升或下降Test4.十四点交互上下xxxCLUCLLCLA３σA-３σB２σC1σC-１σB-２σxxCLUCLLCLAABCCBUCLLCLAABCCBCLxUCLLCLAABCCBCLTest8.连续8点排在C区外Test5.每三点有两点在同侧B区外Test6.连续五点有四点在同侧C区外Test7.十五个点排在C区xxxxxxxUCLLCLAABCCBCLUCLLCLAABCCBCLUCLLCLAABCCBCLUCLLCLAABCCBCL应用控制图的注意点1、所控制的过程必须具有重复性，即具有统计规律；2、选择能代表过程的主要质量指标作为控制对象；一般是指关键部位、关健尺寸、工艺本身有特殊要求、对下工存有影响的关键点，如可以选质量不稳定、出现不良品较多的部位；3、及时打“点”，及时发现工序异常；4、如果控制图点子出界或界内点子排列非随机，则应认为生产过程失控。但在判断过程失控前，应首先检查样品的取法是否随机、数据的读取是否正确、计算有无错误、描点有无差错，然后再来调查生产过程方面的原因；5、仅打“点”而不做分析判断，失去控制图的报警作用。对于判异后的处理，应执行“查出异因、采取措施、保证消除、不再出现、纳入标准”的20字原则，立即追查原因，并采取措施防止再发；6、控制图是根据稳定状态下的条件(人员、设备、原材料、工艺方法、测量和环境，即５M1E)来制定的。上述条件一旦发生变化，控制图也必须重新加以制定，及时调整控制线。另外，控制图在使用一段时间后，应重新抽取数据，进行计算，加以检验。7、控制线不等于公差线，公差线是用来判断产品是否合格的，而控制线是用来判断工序质量是否发生变化的；过程能力概念：　　　过程能力（工序能力）：指过程加工质量方面的能力，用以衡量过程加工内在一致性。理解如下：　　１、处于稳定状态下的实际加工能力。稳定状态指：质量因素５Ｍ１Ｅ（人员、设备、原料、工艺、　　　　测量和环境）处于标准作业条件，无异常波动。　　２、以该过程产品质量特性值的变异或波动来表示。当过程处于稳态时，产品的计量质量特性值有　　　　９９.７３％落在μ±3σ的范围内（μ-总体均值；σ-总体标准差），产品合格率接近于1。　　　　因此，以±3σ即6σ的波动范围来衡量过程能力（Ｂ＝6σ）。≠生产能力（加工数量方面的能力）过程能力指数概念：　　　过程能力指数：指过程加工质量满足产品技术要求的程度，记为“ＣＰ”或“ＣＰＫ”。　　　　　　　　　通常以质量标准（Ｔ）与过程能力（Ｂ）的比值来表示，即：公差范围，反映对产品的技术要求；反映过程加工的一致性。ＣＰ无偏移短期过程能力指数ＣＰＵ无偏移上单侧短期过程能力指数ＣＰＬ无偏移下单侧短期过程能力指数ＣＰＫ有偏移短期过程能力指数分布中心μ（Ｘ）与公差中心Ｍ重合计算：１、单侧公差　　　　ａ、只有上限要求：　　　　　　　(μ＜TU)　　　　　　　　　　当μ≥TU时，ＣＰＵ＝０　　　　ｂ、只有下限要求：　　　　　　　(μ＞TU)　　　　　　　　　　当μ≤TＬ时，ＣＰＬ＝０２、双侧公差　　　　ａ、无偏：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｂ、有偏：（见示例）　　　μμ过程能力分析过程能力判定：级别工程能力指数CP或CPK对应关系T与σ不合格品率p工序能力分析特级　A+CP≥1.67T≥10σp≤0.00006%过于充分一级　A1.67＞CP≥1.3310σ＞Ｔ≥8σ0.00006%＜p≤0.006%充分二级　B1.33＞CP≥1.００8σ＞Ｔ≥6σ0.006%＜p≤0.27%尚可三级　C1.００＞CP≥0.676σ＞Ｔ≥4σ0.27%＜p≤4.45%不足四级　DCP＜0.67Ｔ＜4σp≥4.45%严重不足提高过程能力的途径：１、降ε—调整工序加工的分布中心与技术标准中心的偏移量。２、降σ—提高工序能力减少分散程度：　　１）改进工艺方法、优化工艺参数、修订操作规程、增中间工序、推广应用新技术；　　２）改造更新设备、加强点检维护，确保精度；　　３）提高工具／工艺装备精度、加强维护保养；　　４）加强人员，提高操作者的质量意识和技能水平；　　５）加强现场管控，设置关键工序管理点，开展ＱＣ小组活动，使工序处于控制状态。３、升Ｔ—在不影响产品质量和符合顾客要求的前提下，修订标准范围。示　例