SPC控制圖的繪制方法及判斷方法.ppt

1,控制圖的繪制與判斷,2,主要內(nèi)容,繪制程序 各類控制圖作法舉例 控制圖的觀察與判斷,3,繪制程序,4,1確定受控質(zhì)量特性 即明確控制對象。一般應(yīng)選擇可以計量(或計數(shù))、技術(shù)上可控、對產(chǎn)品質(zhì)量影響大的關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序的關(guān)鍵質(zhì)量特性進行控制。 2選定控制圖種類 3收集預(yù)備數(shù)據(jù) 4計算控制界限 各種控制圖控制界限的計算方法及計算公式不同，但其計算步驟一般為： (1)計算各樣本參數(shù)(見表3)； (2)計算分析用控制圖控制線(見表4)。 5作分析用控制圖并判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài) 6與規(guī)格比較，確定控制用控制圖 7應(yīng)用控制圖控制工序 控制用控制圖制好后，即可用它控制工序，使生產(chǎn)過程保持在正常狀態(tài)。,5,控制圖繪制的一般工作程序,6,7,收集預(yù)備數(shù)據(jù)的目的只為作分析用控制圖以判斷工序狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集的方法是間隔隨機抽樣。為能反映工序總體狀況，數(shù)據(jù)應(yīng)在1015天內(nèi)收集 ，并應(yīng)詳細地記錄在事先準備好的調(diào)查表內(nèi)。數(shù)據(jù)收集的個數(shù)參見表2。,表2 控制圖的樣本與樣本容量,3 收集預(yù)備數(shù)據(jù),8,5 作分析用控制圖并判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài) 在坐標圖上畫出三條控制線，控制中線一般以細實線表示，控制上下線以虛線表示。 將預(yù)備數(shù)據(jù)各樣本的參數(shù)值在控制圖中打點。 根據(jù)本節(jié)介紹的控制圖的判斷規(guī)則判斷工序狀態(tài)是否 穩(wěn)定，若判斷工序狀態(tài)不穩(wěn)定，應(yīng)查明原因，消除不穩(wěn)定因素，重新收集預(yù)備數(shù)據(jù)，直至得到穩(wěn)定狀態(tài)下分析用控制圖；若判斷工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)以下程序。 與規(guī)格比較，確定控制用控制圖 由分析用控制圖得知工序處于穩(wěn)定狀態(tài)后，還須與規(guī)格要求進行比較。若工序既滿足穩(wěn)定要求，又滿足規(guī)格要求，則稱工序進入正常狀態(tài)。此時，可將分析用控制圖的控制線作為控制用控制圖的控制線；若不能滿足規(guī)格要求，必須對工序進行調(diào)整，直至得到正常狀態(tài)下的控制圖。 所謂滿足規(guī)格要求，并不是指上、下控制線必須在規(guī)格上、下限內(nèi)側(cè)，即UCLTU；LCL TL。而是要看受控工序的工序能力是否滿足給定的Cp值要求。,9,表5 控制圖系數(shù)表,10,各類控制圖作法舉例,11,1 控制圖（平均值極差控制圖） 原理： 圖又稱平均值控制圖，它主要用于控制生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量特性的平均值； R圖又 稱極差控制圖，它主要用于控制產(chǎn)品質(zhì)量特性的分散。“ ”控制圖是通過 圖和R圖的聯(lián)合使用，掌握工序質(zhì)量特性分布變動的狀態(tài)。它主要適用于零件尺寸、產(chǎn)品重量 、熱處理后機械性能、材料成分含量等服從正態(tài)分布的質(zhì)量特性的控制。,解：,例1 某鑄造廠決定對某鑄件重量采用 圖進行控制，每天抽取一個樣本，樣本容量n=5，共抽取樣本k=25個，測取的預(yù) 備數(shù)據(jù)如表6所示。該鑄件重量規(guī)格要求為13 2(公斤)，并希望工序能力在11.33之間，試作控制圖。,12,注：表5在第16頁,13,(4) 做出 圖及R圖的坐標系，并將橫坐標樣本號單位對齊，將表6中各樣本的 、Ri在圖上打點，聯(lián)結(jié)點成平均值、極差波動曲線，圖5即為分析用控制圖。 ,(5) 根據(jù)本節(jié)“控制圖的觀察與判斷”標準，工序處于穩(wěn)定狀態(tài)。 由表6給出的數(shù)據(jù)，進而可計算出工序能力指數(shù)。,樣本號,CL1.35,CL12.940,UCL13.719,LCL12.161,UCL2.86,R圖,0 5 10 15 20 25,4 3 2 1,14,13,12,x圖,圖5 鑄件質(zhì)量分析用控制圖（xR圖）,14,工序能力指數(shù)計算,15,2 控制圖,原理： 圖是通過 圖和R圖的聯(lián)合使用掌握工序質(zhì)量特性分布變動的狀態(tài)。其適用場合與 控制圖相同，但具有計算簡便、便于現(xiàn)場使 用的優(yōu)點。,注：表5在第16頁,16,3 LS控制圖（兩極控制圖）,原理：它是通過極大值，極小值的變化掌握工序分布變化的狀態(tài)。其適用 場合與 控制圖相同。但因只用一張圖進行控制，因此具有現(xiàn)場 使用簡便的優(yōu)點。 例3：若對例1，采用LS控制圖進行控制，試作出分析用控制圖。 由表3的計算公式首先找出表6中每個樣本的極大值Li和極小值Si并記入表6 中。 如 L1=14.0 S1=12.1 ,17,作分析用控制圖（圖6）。,圖6 鑄件質(zhì)量分析用控制圖（LS圖）,18,4x-Rs控制圖(單值移動極差控制圖),應(yīng)用范圍：它適用于質(zhì)量特性值不易取得的情況。如抽取的樣本是一種混合均勻的液體、或質(zhì)量特性值的取得要花費較長時間、較高費用(如破壞性檢 查)、產(chǎn)品加工周期長等場合。x圖可不通過計算直接在圖上打點并能及時發(fā)現(xiàn)異常，但不易發(fā)現(xiàn)工序分布中心的變化。 例4 某化工廠決定對某化工產(chǎn)品中的甲醇含量采用x-Rs控制圖進行控制。每天取一 個樣本，樣本容量n=1，共抽取樣本26個，測得的預(yù)備數(shù)據(jù)如表7所示。試作x-Rs分析 用控制圖。,解:,19,作xRs分析用控制圖。（圖7）,解：,20,0.8,1.2,1.6,2.0,x圖,UCL2.067,LCL0.557,CL1.312,0 5 10 15 20 25,UCL0.929,CL0.284,組序,0.2,0.6,1.0,Rs圖,圖7 甲醇含量分析用控制圖（ xRs圖）,21,5p控制圖(不合格品率控制圖),原理：屬計件值控制圖，它是通過工序不合格品率對工序進行分析與控制的。 例5 某車間采用p控制圖對鍛件不合格品率p進行控制，統(tǒng)計了近期生產(chǎn)的24批(即 24 個樣本)鍛件質(zhì)量情況，各批批量大小(即樣本大小ni)及不合格品數(shù)pni如表 8所示。試作分析用控制圖。,22,作分析用控制圖,23,作分析用控制圖,0 5 10 15 20 25,2.0,4.0,6.0,8.0,n=200 UCL=8.45 n=250 UCL8.01,n=250 LCL0.557 n=200 LCL不考慮,CL4.20,圖8 鍛件分析用控制圖（p圖）,不合格品率100,24,由圖可見，由于ni不一致，因此上下控制線是一對對稱的折線。為簡化計算與作圖，應(yīng)盡 可能使ni一致。當ni不一致但卻滿足如下條件：,25,6pn控制圖（不合格品數(shù)控制圖）,原理：屬計件值控制圖，它是通過容量大小相同的樣本中的不合格品數(shù)對工 序進行分析和控制的。 例6 某工序用量規(guī)檢驗凸輪的厚度，檢驗30個批，每批批量為500件，每批 中的不合格品數(shù)如表9所示。若用pn圖進行控制，試作分析用控制圖。,作分析用控制圖9。與p控制圖相同，在使用pn控制圖時，樣本容量應(yīng) 滿足,26,27,7u控制圖和c控制圖（單位缺陷數(shù)、缺陷數(shù)控制圖）,原理： u控制圖又稱單位缺陷數(shù)控制圖。它通過單位產(chǎn)品上的缺陷數(shù)目對工序進行控制。 c控制圖又 稱缺陷數(shù)控制圖，它是通過容量大小相同的樣本中的缺陷數(shù)目對工序進行控制。 u圖和c圖 均屬計件值控制圖。常用于控制織物上的缺陷、鑄件的疵點，零件表面的缺陷等。 與p圖相似，u圖的各樣本容量可以不相同，但其上下控制線是一對對稱的折線。只有滿足條件 時，才可用 代替ni計算上、下控制線。此時，上、下控制線將是一對對稱的直線。 與pn圖相似，c圖的各樣本容量必須相同。 若ui表示單位產(chǎn)品上的缺陷數(shù)，使用u圖與c圖 ，要求樣本容量 。 只有此時，缺陷數(shù)及單位缺陷數(shù)才近似 服從正態(tài)分布。,例7,28,例7 某棉紡廠決定采用c控制圖控制棉布質(zhì)量，為此統(tǒng)計了25匹近期生產(chǎn)的棉布質(zhì)量。 每匹布的面積n為10m2，每匹布的疵點數(shù)ci見表10所示。試作分析用控制 圖。,表10 棉布疵點數(shù)數(shù)據(jù)表,29,作分析用控制圖。（圖10）,圖10 棉布疵點數(shù)控制圖（C圖）,30,控制圖的觀察與判斷,31,判斷標準： 工序質(zhì)量特性值分布的變化是通過控制圖上點子的分布體現(xiàn)出來的，因此工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)要依據(jù)點子的位置和排列來判斷。工序處于穩(wěn)定的控制狀態(tài)，必須同時滿足兩個條件： 控制圖的點子全部在控制界限內(nèi)。 點子的排列無缺陷。即點子在控制界限內(nèi)的波動是隨機波動，不應(yīng)有明顯的規(guī)律性。點子排列的明顯規(guī)律性稱為點子的排列缺陷。 GB/T4091-2001常規(guī)控制圖規(guī)定了8種判異準則。 (1) 鏈 (2) 復(fù)合鏈 (3) 傾向 (4) 接近控制線 (5) 周期性變動,32,由于在穩(wěn)定狀態(tài)下，控制圖也會發(fā)生誤發(fā)信號的錯誤(第一類錯誤)，因此規(guī)定在下述情況下 ，判定第一個條件，即點子全部在控制界限內(nèi)是滿足的。 (1)至少連續(xù)25點處于控制界限內(nèi)； (2)連續(xù)35點中，僅有1點超出控制界限； (3)連續(xù)100點中，至多有2點超過控制界限。,控制圖的點子全部在控制界限內(nèi),33,（1）鏈：點子連續(xù)出現(xiàn)在中心線一側(cè)的現(xiàn)象稱為鏈(圖11)。,當出現(xiàn)5點鏈時，應(yīng)注意工序的發(fā)展；當出現(xiàn)6點鏈時；應(yīng)開始作原因調(diào)查，當出現(xiàn)7點鏈時 ，判斷工序為異常狀態(tài)，須馬上進行處理。 點子出現(xiàn)在中心線一側(cè)的概率為0.5， 出現(xiàn)7點鏈的概率為,根據(jù)小概率事件原理，7點鏈出現(xiàn)的概率小于小概率事件標準0.01，因此在一次試驗中是不易出現(xiàn)的。一旦出現(xiàn)，說明發(fā)生了異常。,34,(2)復(fù)合鏈:點子較多地出現(xiàn)在中心線一側(cè)的現(xiàn)象稱為復(fù)合鏈 當連續(xù)11個點中至少有10點在中心線一側(cè)；連續(xù)14個點中至少有12個點在中心線一側(cè)；連續(xù)17個點中至少有 14 點在中心線一側(cè)；連續(xù)20個點中至少有16點在中心線一側(cè)，都說明工序處于異常狀態(tài)。 上述情況發(fā)生的概率均小于小概率事件標準0.01。如11點復(fù)合鏈的概率為,35,(3)傾向：點子連續(xù)上升或連續(xù)下降的現(xiàn)象稱為傾向(圖13)。 當出現(xiàn)7點連續(xù)上升或7點連續(xù)下降時，應(yīng)判斷工序處于異常狀態(tài)。 若將7點按其高低位置進行排列，排列種類共有7!種，而連續(xù)上升僅為其中一種，其發(fā)生的概率為,36,(4)接近控制線： 接近中心線(圖14a)： 在中心線與控制線間劃等分線，若點子大部分在靠近中心 線一側(cè)，則判斷工序狀態(tài)發(fā)生異常。 點子落在靠近上、下控制線的概率為 ,并不是小概率事件，但在靠近上、下控制線的1/2帶內(nèi)無點子出現(xiàn)并不是正?，F(xiàn)象。 接近上下控制線(圖14b)： 在中心線與控制線間作三等分線，如果連續(xù)3點中至少有2點，連續(xù)7點中至少有3點，連續(xù)10點中至少有4點居于靠近上、下控制線的1/3帶內(nèi)，則判 斷工序異常。 因為點子落在外側(cè)1/3帶內(nèi)的概率為,3點中有2點居于外側(cè)1/3帶內(nèi)的概率為,屬小概率事件，因此在正常情況下是不該發(fā)生的。,37,圖14 接近控制線,38,(5)周期性變動： 點子的變動每隔一定的時間間隔出現(xiàn)明顯重復(fù)的現(xiàn)象稱為點子的周期性變 動(圖15)。 點的周期性變動有種種形式，較難把握，一般需較長時間才能看出。對待這 種情況，必須在通過專業(yè)技術(shù)弄清原因的基礎(chǔ)上，慎重判斷是否出現(xiàn)異常,CL,CL,(a),(b),圖15 點的周期性變動,39,對控制圖上的點，不能僅當作一個“點”來看待，而是一個點代表某時刻某統(tǒng)計量的分布，而點的排列變化說明了分布狀態(tài)發(fā)生的變化。如在 圖中， 圖出現(xiàn)了連續(xù)上升的傾向，而R圖正常，說明工序均值可能由于刃具磨損、定位件磨損、溫度變形等原因產(chǎn)生逐漸變大的傾向，但工序的散差 不變；若 圖正常，R圖出現(xiàn)了連續(xù)上升的現(xiàn)象，說明工序平均值沒有變動，而散差可能由于工夾具松動、機床精度變化、毛坯余量變化大等原因而變大等等。,總結(jié)：,40,控制圖的兩類錯誤分析及應(yīng)用要點,控制圖的兩類錯誤分析 控制圖的應(yīng)用要點,41,控制圖的兩類錯誤分析,兩類錯誤： 第一類錯誤：誤發(fā)信號的錯誤，即工序正常，點子落在控制界限外。第一類錯誤發(fā)生的概率記為。 第二類錯誤：漏發(fā)信號的錯誤，即工序異常，點子卻仍然落在控制界限內(nèi)。第二類錯誤發(fā)生的概率記為。 計算：對于以3原理確定的休哈特控制圖，第一類錯誤的概率0.27（圖16） 計算： 的大小需要對具體問題進行具體分析。,控制圖計算公式 例8 的影響因素 n的選擇,42,/2,/2,圖16 控制圖的兩類點錯誤分析,43,44,45,46,二 控制圖的應(yīng)用要點,1關(guān)于樣本的抽取 (1)注意分層 同一產(chǎn)品使用多臺設(shè)備加工時，由于每臺設(shè)備的精度，使用年限、保養(yǎng)狀態(tài)不同，其質(zhì)量特 性值的分布狀態(tài)也各有差異。 因此，應(yīng)按不同的設(shè)備采集數(shù)據(jù)，分別進行質(zhì)量分析與控制。 同樣，對不同的原材料，不同的操作人員，不同的工藝裝備等條件也應(yīng)采取相應(yīng)的措施，進 行分層控制，只有這樣，才能使控制圖及時反映異常、并準確、及時地找出異常原因。 同一樣本中的幾個數(shù)據(jù)，也應(yīng)盡可能取自相同的生產(chǎn)條件，如換刀前后 的數(shù)據(jù)不應(yīng)放入一個樣本，以充分反映生產(chǎn)過程中生產(chǎn)條件之間的差異。 (2)選擇適當?shù)臉颖救萘縩和時間間隔h 2控制界限的重新計算 ,47,(2)選擇適當?shù)臉颖救萘縩和時間間隔h,在一定的生產(chǎn)速度和批量條件下，選擇適當?shù)膎和h是使用控制圖時首先要解決的問題。樣本 容量n過小、抽樣間隔時間h過長顯然不能及時、準確地反映工序狀況。n大一些，h小一些， 對生產(chǎn)過程的了解就會及時和準確一些，結(jié)論也相對可靠一些。但n、h的加大又會造成工作 量及費用的增加。綜合考慮可靠性和經(jīng)濟性兩方面的因素，在選擇n、h時應(yīng)注意以下原則： 采用小樣本、勤檢查比大樣本，少檢查好； 對控制圖的靈敏度要求高時，n應(yīng)取的大一些； 工序偏離正常狀態(tài)后造成的損失較大時，h應(yīng)小一些；反之，檢測費用較大時，h可取得大一些。,48,為使控制圖適應(yīng)今后一段時期的生產(chǎn)過程，在最初確定控制界限時，常常需要進行反復(fù)計算 。經(jīng)過一段時間的控制，工序狀態(tài)有了改善，原來的控制界限就不再適合作為判定基準。此時，應(yīng)重新收集數(shù)據(jù)計算控制線。以使控制圖適應(yīng)生產(chǎn)過程。,2控制界限的重新計算,49,SPC的最新發(fā)展,50,（1）分析功能強大，輔助決策作用明顯 在眾多企業(yè)的實踐基礎(chǔ)上發(fā)展出繁多的統(tǒng)計方法和分析工具，應(yīng)用這些方法和工具可根據(jù)不同目的、從不同角度對數(shù)據(jù)進行深入的研究與分析，在這一過程中SPC的輔助決策功能越來越得到強化,51,（2）體現(xiàn)全面質(zhì)量管理思想 隨著全面質(zhì)量管理思想的普及，SPC在企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量管理上的應(yīng)用也逐漸從生產(chǎn)制造過程質(zhì)量控制擴展到產(chǎn)品設(shè)計、輔助生產(chǎn)過程、售后服務(wù)及產(chǎn)品使用等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，強調(diào)全過程的預(yù)防與控制,52,（3）與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合 現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量管理要求將企業(yè)內(nèi)外更多的因素納入考察監(jiān)控范圍、企業(yè)內(nèi)部不同部門管理職能同時呈現(xiàn)出分工越來越細與合作越來越緊密兩個特點，這都要求可快速處理不同來源的數(shù)據(jù)并做到最大程度的資源共享。適應(yīng)這種需要，SPC與計算機技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合越來越緊密。,53,（4）系統(tǒng)自動化程度不斷加強 傳統(tǒng)的SPC系統(tǒng)中，原始數(shù)據(jù)是手工抄錄，然后人工計算、打點描圖，或者采用人工輸入計算機，然后再利用計算機進行統(tǒng)計分析。隨著生產(chǎn)率的提高，在高速度、大規(guī)模、重復(fù)性生產(chǎn)的制造型企業(yè)里，SPC系統(tǒng)已更多采取利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備自動進行數(shù)據(jù)采集，實時傳輸?shù)劫|(zhì)量控制中心進行分析的方式。,54,（5）系統(tǒng)可擴展性和靈活性要求越來越高 企業(yè)外部和內(nèi)部環(huán)境的發(fā)展變化速度呈現(xiàn)出加速度的趨勢，成功運用的系統(tǒng)不僅要適合現(xiàn)時的需要，更要符合未來發(fā)展的要求，在系統(tǒng)平臺的多樣性、軟件技術(shù)的先進性、功能適應(yīng)性和靈活性以及系統(tǒng)開放性等方面提出越來越高的要求。,55,內(nèi)容回顧,56,1、何謂SPC （Statistical Process Control）？ 即利用統(tǒng)計規(guī)律判別和控制異常因素造成的質(zhì)量波動，從而保證過程處于控制狀態(tài)的手段稱為統(tǒng)計過程控制.,57,2、SPC的產(chǎn)生,Average Company 一般公司,Best in class 世界標竿公司,58,3、產(chǎn)品檢驗與SPC,59,4、SPC的特點,SPC是全系統(tǒng)的，全過程的，要求全員參加，人人有責。這點與全面質(zhì)量管理的精神完全一致。 SPC強調(diào)用科學的方法(主要是統(tǒng)計技術(shù)，尤其是控制圖理論）來保證全過程的預(yù)防。 SPC不僅用于生產(chǎn)過程，而且可用于服務(wù)過程和一切管理過程。 SPC并不是簡單的解決對特定的過程采用什么樣的控制圖的問題，它強調(diào)整個過程，SPC的重點就在于過程。,60,5、SPC的作用,SPC是一種質(zhì)量技術(shù)，是過程控制的一部分，主要有以下兩個方面的作用： 利用控制圖分析過程的穩(wěn)定性，對過程存在的異常因素進行預(yù)警； 計算過程能力指數(shù)，分析穩(wěn)定的過程能力滿足技術(shù)要求的程度，對過程質(zhì)量進行評價。,61,6、正態(tài)分布的特點,在中心線或平均值兩側(cè)呈現(xiàn)對稱之分布； 正態(tài)分布左右兩尾與橫軸漸漸靠近但不相交； 曲線下的面積總和為1。,62,7、過程能力,所謂過程能力，是指處于穩(wěn)定、標準狀態(tài)下，過程的實際加工能力。,63,8、過程能力指數(shù),過程能力指數(shù)是衡量過程能力對產(chǎn)品規(guī)格要求滿足程度的數(shù)量值，記為Cp。通常以規(guī)格范圍T與過程能力B的比值來表示。即： T=規(guī)格上限TU - 規(guī)格下限TL。,64,9、過程能力與過程能力指數(shù)的區(qū)別,過程能力是過程具有的實際加工能力，而過程能力指數(shù)是指過程能力對規(guī)格要求滿足的程度，這是兩個完全不同的概念。 過程能力強并不等于對規(guī)格要求的滿足程度高，相反，過程能力弱并不等于對規(guī)格要求的滿足程度低。當質(zhì)量特性服從正態(tài)分布，而且其分布中心 與規(guī)格中心Tm重合時，一定的過程能力指數(shù)將與一定的不合格品率相對應(yīng)。 因此，工序能力指數(shù)越大，說明過程能力的貯備越充足，質(zhì)量保證能力越強，潛力越大，不合格品率越低。但這并不意味著加工精度和技術(shù)水平越高。,65,10、過程能力指數(shù)的計算,一 計量值 1 雙側(cè)規(guī)格界限 （1）無偏 （2）有偏 2 單側(cè)規(guī)格界限 （1）僅給出規(guī)格上限TU（望小值） （2）僅給出規(guī)格上限TL（望大值） 二 記數(shù)值 1 記件值 2 記點值,66,11、過程能力的評價與處置,過程能力指數(shù)Cp客觀地、定量地反映了過程能力對規(guī)格要求的適應(yīng)程度，因此它是過程能 力評價的基礎(chǔ)。 根據(jù)過程能力指數(shù)的大小一般可將加工分為五類： 1 Cp1.67 特級加工 2 1.67Cp1.33 一級加工 3 1.33 Cp1 二級加工 4 1Cp0.67 三級加工 5 Cp0.67 四級加工,67,12、過程能力調(diào)查,一 過程能力調(diào)查程序 過程能力調(diào)查的應(yīng)用 工藝驗證 工藝診斷 技術(shù)經(jīng)濟分析 對比分析 為過程控制、檢查方式、產(chǎn)品說明書、質(zhì)量體系等提供資料,68,13、控制圖的構(gòu)造,1以隨時間推移而變動著的樣品號為橫坐標，以質(zhì)量特性值或其統(tǒng)計量為縱坐標的平面坐 標系； 2三條具有統(tǒng)計意義的控制線：中心線CL、上控制線UCL和下控制線LCL； 3一條質(zhì)量特性值或其統(tǒng)計量的波動曲線。,69,14、控制圖的分類,1按用途劃分