第十四章工序控制方法

1、第十四章 工序控制方法實(shí)行工序質(zhì)量控制，是生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量管理的重要任務(wù)之一，工序控制可以確保生產(chǎn)過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)防次品的發(fā)生。工序質(zhì)量控制的統(tǒng)計(jì)方法主要有直方圖法和控制圖法。直方圖法已在第13章介紹過(guò)了。 本章要求（1）掌握工序質(zhì)量的概念和分布特征；（2）掌握工序能力和工序能力指數(shù)的概念及區(qū)別；（3）掌握工序能力指數(shù)的計(jì)算方法（4）熟悉控制圖法的概念；（5）掌握計(jì)量、計(jì)件與計(jì)點(diǎn)控制圖的類型和具體設(shè)計(jì)過(guò)程；（6）了解控制圖的觀察分析方法。 本章重點(diǎn)（1）工序質(zhì)量的分布特征（2）工序能力指數(shù)的概念及計(jì)算（3）控制圖的基本概念（4）計(jì)量、計(jì)件與計(jì)點(diǎn)控制圖的具體設(shè)計(jì)過(guò)程 本章難點(diǎn)（1）工序能力指數(shù)

2、的計(jì)算（2）計(jì)量、計(jì)件與計(jì)點(diǎn)控制圖的設(shè)計(jì)§1工序質(zhì)量控制的基本概念一、工序質(zhì)量的概念工序質(zhì)量因行業(yè)而異。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)產(chǎn)品可分割的工序，工序質(zhì)量即為產(chǎn)品質(zhì)量特性，如尺寸、精度、純度、強(qiáng)度、額定電流、電壓等。對(duì)產(chǎn)品不可分割或最終才能形成者，則通常指工藝質(zhì)量特性，如化工產(chǎn)品、生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、濃度和時(shí)間等。有時(shí)，工序質(zhì)量也可表現(xiàn)為物耗和效率。工序質(zhì)量屬制造質(zhì)量的范疇。質(zhì)量?jī)?yōu)劣主要表現(xiàn)為產(chǎn)品或工藝質(zhì)量特性符合設(shè)計(jì)規(guī)范、工藝標(biāo)準(zhǔn)的程度，既符合性質(zhì)量。二、質(zhì)量的波動(dòng)與分布工序質(zhì)量在各種影響因素的制約下，呈現(xiàn)波動(dòng)性。工序質(zhì)量波動(dòng)包括產(chǎn)品之間的波動(dòng)，單個(gè)產(chǎn)品與目標(biāo)值之間的波動(dòng)。質(zhì)量特性的波動(dòng)分為

3、正常波動(dòng)和異常波動(dòng)。正常波動(dòng)在每個(gè)工序中都是經(jīng)常發(fā)生的。引起正常波動(dòng)的影響因素很多，諸如機(jī)器的微小振動(dòng)，原材料的微小差異等等。正常波動(dòng)對(duì)工序質(zhì)量的影響較小，在技術(shù)上難以測(cè)量和消除。工序中的異常波動(dòng)是由某種特定原因引起的，例如機(jī)器磨損、誤操作等都可導(dǎo)致異常波動(dòng)。異常波動(dòng)對(duì)工序質(zhì)量的影響較大。生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)的目標(biāo)是當(dāng)工序出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)迅速發(fā)出信號(hào)，使我們能很快查明異常原因并采取行動(dòng)消除波動(dòng)。產(chǎn)品質(zhì)量雖然是波動(dòng)的，但正常波動(dòng)是有一定規(guī)律的，即存在一種分布趨勢(shì)，形成一個(gè)分布帶，這個(gè)分布帶的范圍反映了產(chǎn)品精度。實(shí)踐證明，在正常波動(dòng)下，大量生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量特性波動(dòng)的趨勢(shì)大多服從正態(tài)分布。因此，正態(tài)分布

4、是一個(gè)最普遍、最基本的分布規(guī)律，它具有集中性、對(duì)稱性等特點(diǎn)。如下圖14-1所示：圖14-1正態(tài)分布的特點(diǎn) 正態(tài)分布由兩個(gè)參數(shù)決定：均值和標(biāo)準(zhǔn)差，均值是衡量分布的集中趨勢(shì)，標(biāo)準(zhǔn)差是反映數(shù)據(jù)的離散程度。當(dāng)均值和標(biāo)準(zhǔn)差確定時(shí)，一個(gè)正態(tài)分布曲線就確定了。正態(tài)分布曲線與坐標(biāo)橫軸所圍成的面積等于1?？梢运愠觯涸?#177;范圍內(nèi)的面積為68.26%；在±2范圍內(nèi)的面積為95.45%；在±3范圍內(nèi)的面積為99.73%。§2工序能力和工序能力指數(shù)一、工序能力的概念工序能力是指工序在一定時(shí)間，處于控制狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)）下的實(shí)際加工能力。它是工序固有的能力，或者說(shuō)它是工序保證質(zhì)量的能力

5、。工序能力可用工序質(zhì)量特性值的波動(dòng)范圍來(lái)衡量。若工序質(zhì)量特性值的標(biāo)準(zhǔn)差為，則工序能力B=6。由正態(tài)分布理論知，P（x±3）=99.73%, 故6近似于工序質(zhì)量特性值的全部波動(dòng)范圍。顯然，B越小，工序能力就越強(qiáng)。二、工序能力指數(shù)工序能力指數(shù)是表示工序能力滿足工序質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求程度的量值。它用工序質(zhì)量要求的范圍（公差）和工序能力的比值表示，記為Cp。 即式中：T工序公差；總體標(biāo)準(zhǔn)差。工序能力指數(shù)Cp與工序能力6是不同的。工序能力在一定工序條件下是一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值，而工序能力指數(shù)則是一個(gè)相對(duì)的概念。工序能力相同的兩個(gè)工序，若工序質(zhì)量要求范圍不同，則會(huì)有不同的工序能力指數(shù)。計(jì)算工序能力指數(shù)是

6、假設(shè)工序質(zhì)量特性值服從正態(tài)分布，即xN(,2)和工序處于受控狀態(tài)下進(jìn)行的。在具體的計(jì)算方法上包括：（1）無(wú)偏時(shí)雙向公差工序能力指數(shù)計(jì)算 （2）工序有偏時(shí)雙向公差工序能力指數(shù)計(jì)算引用偏移量和偏移系數(shù)k：則有 （3）單項(xiàng)公差工序能力指數(shù)計(jì)算當(dāng)只要求公差上限時(shí)，則若只要求公差下限，則工序的質(zhì)量水平按Cp值可劃分為五個(gè)等級(jí)，按其等級(jí)的高低，在管理上可以做出相應(yīng)的判斷和處置。工序能力指數(shù)的判斷與處置可參見(jiàn)教科書(shū)上所示的工序能力指數(shù)判別準(zhǔn)則。§3控制圖法一、控制圖的概念控制圖（control chart）又叫管理圖。它是判斷和預(yù)報(bào)生產(chǎn)工序中質(zhì)量狀況是否發(fā)生異常波動(dòng)的一種有效的方法?？刂茍D是在19

7、24年由美國(guó)的休哈特（W. A. Shewhart）首創(chuàng)?？梢杂?原則確定控制圖的控制線（Controle Lines）。CL=UCL=+3LCL=-3如圖14-2便是一張 的示意圖。圖142 的示意圖控制圖是把造成質(zhì)量波動(dòng)的六個(gè)原因（人機(jī)料法環(huán)、測(cè)量等）分為兩個(gè)大類：隨機(jī)性原因（偶然性原因）和非隨機(jī)性原因（系統(tǒng)原因）。這樣，我們就可以通過(guò)控制圖來(lái)有效地判斷生產(chǎn)工序質(zhì)量的穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工序中的異常現(xiàn)象，查明生產(chǎn)設(shè)備和工藝裝備的實(shí)際精度，從而為制定工藝目標(biāo)和規(guī)格界限確立可靠的基礎(chǔ)，使得工序的成本和質(zhì)量成為可預(yù)測(cè)的，并能夠以較快的速度和準(zhǔn)確性測(cè)量出系統(tǒng)誤差的影響程度。二、計(jì)量控制圖類型（1）

8、均值標(biāo)準(zhǔn)差控制圖均值控制圖主要用于判斷生產(chǎn)過(guò)程中的均值是否處于或保持在所要求的統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)差控制圖主要用于判斷生產(chǎn)過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)差是否處于或保持在所要求的統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，這兩張圖通常一起用，因此稱為均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖，記為 ?？刂茍D的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。（2）平均值級(jí)差控制圖將均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖（ 圖）中的s圖用級(jí)差控制圖（R圖）代替，即得 圖，這里用級(jí)差控制圖來(lái)判斷生產(chǎn)過(guò)程的波動(dòng)是否處于或保持在索要的統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，把 與R圖一起用，就稱為均值-級(jí)差控制圖。控制圖的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。（3）中位數(shù)級(jí)差控制圖 用 表示樣本組的中位數(shù)。在 圖中，以 代替 就得到 控制圖。由于中位數(shù)易得，不

9、必進(jìn)行任何計(jì)算。加之，中位數(shù)不受樣本兩端異常數(shù)值的影響而較穩(wěn)定。故 在一些企業(yè)的過(guò)程控制上，廣泛的應(yīng)用?？刂茍D的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。（4）單值移動(dòng)級(jí)差控制圖單值控制圖（即x圖），只有一個(gè)測(cè)量值。適用于單件加工時(shí)間較長(zhǎng)的過(guò)程。也適用于在一較長(zhǎng)的抽樣間隔內(nèi)只能獲得一個(gè)觀察值的情形，譬如生產(chǎn)成本，生產(chǎn)效率等，或當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量均勻的場(chǎng)合，如液體的濃度等，每次只需測(cè)一個(gè)值時(shí)，這里的單值是指每次所得的一個(gè)測(cè)量值，移動(dòng)級(jí)差是指相鄰兩次觀察值的差的絕對(duì)值，也即兩個(gè)數(shù)據(jù)的級(jí)差?？刂茍D的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。三、計(jì)件控制圖類型（1）不合格率控制圖（p圖）不合格品率控制圖用于判斷生產(chǎn)過(guò)程中的不合格品率是否處于

10、或保持在所要求的水平，記為p圖。P圖的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。（2）不合格品數(shù)控制圖（pn圖）不合格品數(shù)控制圖這是通常在子樣本大小n固定的情況下，通過(guò)控制不合格品數(shù)，來(lái)控制過(guò)程的一種情形，記為pn圖。P圖的具體設(shè)計(jì)過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。四、計(jì)點(diǎn)控制圖類型缺陷數(shù)控制圖和單位缺陷數(shù)控制圖。缺陷數(shù)屬計(jì)點(diǎn)數(shù)據(jù)，如布匹上的疵點(diǎn)、鑄件表面的氧化坑、噴漆表面上的色斑、一定長(zhǎng)度的導(dǎo)線在規(guī)定電壓試驗(yàn)后被擊穿的點(diǎn)數(shù)等。計(jì)點(diǎn)數(shù)據(jù)在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于出現(xiàn)缺陷的機(jī)會(huì)面較大，但每次出現(xiàn)的概率卻很小。因此，記點(diǎn)數(shù)據(jù)一般遵循泊松分布，其期望與方差都是。缺陷數(shù)和單位缺陷數(shù)控制圖的實(shí)際控制線確定過(guò)程詳見(jiàn)教科書(shū)。五、控制圖的觀察分析（1）工序處于穩(wěn)定狀態(tài)下的判斷如果點(diǎn)子的排列是隨機(jī)地處于下列情況，則可認(rèn)為過(guò)程處于穩(wěn)定狀態(tài)。連續(xù)25個(gè)點(diǎn)子在控制界限內(nèi)。連續(xù)35個(gè)點(diǎn)子，僅有一個(gè)點(diǎn)子超出控制界限。連續(xù)100個(gè)點(diǎn)子，僅有2個(gè)點(diǎn)子超出控制界限。（2）工序處于不穩(wěn)定狀態(tài)下的判斷只要具有下列條件之一時(shí)，均可判斷為過(guò)程不穩(wěn)定。點(diǎn)子超出