SC中控制圖的原理制作和方法

SPC中控制圖的原理、

制作和分析方法SPC中控制圖的制作和分析方法一、控制圖控制圖是對過程質(zhì)量特性值進行測定、記錄和評估，并監(jiān)察過程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計方法計算、設計的示圖。圖上有用實線繪制的中心限（CL）、用虛線繪制的上控制限（UCL)和下控制限LCL，圖中并有按時間順序抽取的樣本統(tǒng)計量數(shù)值的描點序列，各點之間用直線段相連，以便看出點子變化的趨勢。2UCL、CL和CLC統(tǒng)稱為控制限，它們是互相平行的。若控制圖中的描點落在控制限之外或描點在控制限之間的排列不隨機，則表明過程異常。世界上第一張控制圖是美國休哈特(W.A.Shewhart)在1924年提出的不合格率（P）控制圖。3二、控制圖的形成將通常的正態(tài)分布圖轉(zhuǎn)個90度方向，使自變量增加方向垂直向上，并將μ、μ＋3σ和μ－3σ分別稱為CL、UCL和LCL，這樣就得到了一張控制圖。三、控制圖的原理根據(jù)來源的不同，影響質(zhì)量的原因（因素）可分為人、機、料、法、測、環(huán)六個方面。4

但從對產(chǎn)品質(zhì)量的影響大小來分，又可分為偶然因素（簡稱偶因）與異常因素（簡稱異因），在國際標準和我國國家標準中稱為可查明因素）兩類。偶因是過程固有的，始終存在，對質(zhì)量影響微小，但難以除去，例如機床開動時輕微的振動等。異因則非過程固有，有時存在，有時不存在，對質(zhì)量特性影響大，但不難除去，例如刀具過程磨損以至于使質(zhì)量特性值超過工藝要求等。5偶因引起質(zhì)量的偶然波動，異因引起質(zhì)量的異常波動。偶然波動是不可能避免的，但對質(zhì)量的影響一般不大。異常波動對質(zhì)量的影響大，且采取措施不難消除，故在過程中異常波動及造成異常波動的原因是我們注意的對象，一旦發(fā)生就應該盡快找出，并采取措施加以消除。將質(zhì)量波動區(qū)分為偶然波動與異常波動兩類，并分別采取不同的對策，這是休哈特的貢獻。6偶然波動與異常波動都是產(chǎn)品質(zhì)量的波動，控制圖上的控制限就是區(qū)分偶然波動與異常波動的科學界限。常規(guī)控制圖的實質(zhì)是區(qū)分偶然因素與異常因素兩類因素。7四、控制圖的作用

按下列情形分別考慮：情形1、應用控制圖對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控，如出現(xiàn)圖上的點上升趨勢，顯然過程有問題，故異因剛一露頭就可發(fā)現(xiàn)，于是可及時采取措施加以消除，這當然是預防。情形2、更經(jīng)常的是控制圖上的點無任何預兆，突然出界顯示異常。這時應查出原因，采取措施加以消除。8控制圖的作用是及時告警。只在控制圖上描點，當然是不可能起到預防作用的。必須強調(diào)要求現(xiàn)場第一線工程技術(shù)人員來推行SPC，把它作為日常工作的一部分，而質(zhì)量管理人員則應該起到組織、協(xié)調(diào)、鑒定與當好領(lǐng)導參謀的作用。9五、控制圖的狀態(tài)統(tǒng)計控制圖的狀態(tài)，也稱穩(wěn)態(tài)，即過程中只有偶因而無異因產(chǎn)生的變異狀態(tài)。⑴對產(chǎn)品質(zhì)量有完全的把握（通?？刂茍D的控制界限都在規(guī)范界限內(nèi)，故至少有99.73%的產(chǎn)品是合格品）。(2)生產(chǎn)也是最經(jīng)濟的（偶因和異因都可造成不合格品，但由偶因造成的不合格品極少，10在3σσ控制制原原則則下下平平均均只只占占2.7%左右右，，主主要要是是由由異異因因造造成成））。。故故在在統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)下下產(chǎn)產(chǎn)生生的的不不合合格格品品最最少少，，生生產(chǎn)產(chǎn)最最經(jīng)經(jīng)濟濟。。⑶在在統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)下下，，過過程程的的變變異異最最小小。。所謂謂的的控控制制都都要要以以某某個個標標準準為為基基準準，，一一旦旦偏偏離離這這個個基基準準，，就就要要盡盡快快加加以以糾糾正正，，使使之之保保持持這這個個基基準準。。SPC（統(tǒng)統(tǒng)計計過過程程控控制制））就就是是以以統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)（（穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)））作作為為基基準準的的。。推行行SPC能保保證證實實現(xiàn)現(xiàn)全全過過程程預預防防。。11六、、3σσ（西西格格瑪瑪））原原則則UCL=μμ＋3σσCL=μμLCL=μμ——3σσ式中中：：μ、σ為總總體體參參數(shù)數(shù)。。規(guī)范范限限（（SL）不不能能用用作作控控制制限限，，規(guī)規(guī)范范限限用用于于區(qū)區(qū)分分合合格格與與不不合合格格。?？乜刂浦葡尴迍t則用用于于區(qū)區(qū)分分偶偶然然波波動動與與異異常常波波動動；；二二者者不不能能混混淆淆。。12七、X——R圖的的控控制制限限計計算算公公式式X控制制圖圖計計算算公公式式13八、、分分析析用用控控制制圖圖和和控控制制用用控控制制圖圖1、分分析析用用控控制制圖圖與與控控制制用用控控制制圖圖的的含含義義在一一道道工工序序開開始始應應用用控控制制圖圖時時，，幾幾乎乎總總不不會會恰恰巧巧處處于于統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)（（穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)）），，也也即即是是說說存存在在異異因因。。如如果果就就以以這這種種非非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)狀狀態(tài)態(tài)下下的的參參數(shù)數(shù)來來建建立立控控制制圖圖，，控控制制圖圖界界限限之之間間的的間間隔隔一一定定較較寬寬，，以以這這樣樣的的控控制制圖圖來來控控制制未未來來，，將將導導致致錯錯誤誤的的結(jié)結(jié)論論。。因因此此，，一一開開始始，，總總要要將將非非穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)的的過過程程調(diào)調(diào)整整到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)的的過過程程，，也也即即調(diào)調(diào)整整到到過過程程的的穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)，，這這就就是是分分析析用用控控制制圖圖的的階階段段。。等等到到過過14程調(diào)調(diào)整整到到穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)后后，，才才能能延延長長控控制制圖圖的的控控制制限限作作為為控控制制用用控控制制圖圖，，這這就就是是控控制制用用控控制制圖圖階階段段。。故故日日本本有有句句名名言言：：““始始于于控控制制圖圖，，終終于于控控制制圖圖””。。所所謂謂““始始于于控控制制圖圖””是是指指對對過過程程的的分分析析從從應應用用控控制制圖圖對對過過程程進進行行分分析析開開始始；；所所謂謂““終終于于控控制制圖圖””是是指指對對過過程程的的分分析析結(jié)結(jié)束束，，最最終終建建立立控控制制用用控控制制圖圖。。分析析用用控控制制圖圖15分析析用用控控制制圖圖主主要要分分析析以以下下兩兩個個方方面面⑴分分析析過過程程是是否否處處于于統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)？？⑵該該過過程程的的過過程程能能力力指指數(shù)數(shù)是是否否滿滿足足要要求求？？維維爾爾達達（（S.L.Wierda)把過過程程能能力力指指數(shù)數(shù)稱稱作作技技術(shù)術(shù)控控制制狀狀態(tài)態(tài)。。由由于于過過程程能能力力指指數(shù)數(shù)Cp需在在穩(wěn)穩(wěn)態(tài)態(tài)下下進進行行計計算算，，故故應應先先將將過過程程能能力力調(diào)調(diào)整整到到統(tǒng)統(tǒng)計計控控制制狀狀態(tài)態(tài)，，然然后后再再調(diào)調(diào)整整到到技技術(shù)術(shù)控控制制狀狀態(tài)態(tài)。。分分析析用用控控制制圖圖調(diào)調(diào)整整過過程程即即質(zhì)質(zhì)量量不不斷斷改改進進過過程程。。16控制用用控制制圖當過程程達到到所確確定的的狀態(tài)態(tài)后，，才能能將分分析用用控制制圖控控制限限延長長作為為控制制用控控制圖圖。進進入日日常管管理后后，關(guān)關(guān)健是是保持持所確確定的的狀態(tài)態(tài)。經(jīng)經(jīng)過一一個階階段使使用后后，可可能又又會出出現(xiàn)異異常，，這時時應查查出異異因，，采取取必要要措施施，加加以消消除，，以恢恢復統(tǒng)統(tǒng)計控控制狀狀態(tài)。。17九、判判異準準則判異準準則有有兩類類：①①點子子出界界應判判異；；②界界內(nèi)點點排列列不隨隨機判判異。。關(guān)于于判異異準則則，常常規(guī)控控制圖圖的標標準GB/T4091-2001有8種準則則，將將控制制圖等等分為為6個區(qū)、、每個個區(qū)寬寬1σ。這6個區(qū)的的編號號為A、B、C、C、B、A。（如如圖九九－1）其中中兩個個A區(qū)、B區(qū)及C區(qū)對于于中心心線C對稱；；需需要指指明的的是這這些判判異準準則主主要適適用X均值圖圖，且且假定定質(zhì)量量特性性值服服從正正態(tài)分分布。。1819由于在在過程程正常常的情情況下下，下下述8種準則則出現(xiàn)現(xiàn)的概概率都都很小小，若若出現(xiàn)現(xiàn)即判判斷過過程異異常。。準則1：一個個點落落在A區(qū)外；；如圖圖九－－22021準則2：連續(xù)續(xù)9點落在在中心心線同同一側(cè)側(cè)。如如圖九九－322準則3：連續(xù)續(xù)6點遞增增或遞遞減；；如圖圖九－－4。23準則4：連續(xù)續(xù)14點中相相鄰點點交替替上下下；如如圖九九－524準則5：連續(xù)續(xù)3點中有有2點落在在中心心線同同一側(cè)側(cè)的B區(qū)以外外；如如圖九九－6.25準則6：連續(xù)續(xù)5點中有有4點落在在中心心線同同一側(cè)側(cè)的C區(qū)以外外；如如圖九九－7.26準則7：連續(xù)續(xù)15點落在在中心心線兩兩側(cè)C區(qū)內(nèi)；；如圖圖九－－8.27準則8：連續(xù)續(xù)8點落在在中心心線兩兩側(cè)且且無一一在C區(qū)內(nèi)；；如圖圖九－－9.28十、如如何作作休哈哈特控控制圖圖例：我我公公司生生產(chǎn)軸軸頸產(chǎn)產(chǎn)品，，工序序冷軋軋占占軸軸頸不不合格格項的的比例例比較較大，，由于于是關(guān)關(guān)健質(zhì)質(zhì)量特特性，，故故決定定應用用控制制圖對對此工工序（（85）進進行行過程程控制制。分析：：此質(zhì)質(zhì)量特特性是是計量量特性性值，，故可可選用用正態(tài)態(tài)分布布圖。。又由由于本本例是是大量量生產(chǎn)產(chǎn)，不不難取取得數(shù)數(shù)據(jù)，，決定定選用用均值值X－R極差控控制圖圖。步驟1：取預預備數(shù)數(shù)據(jù)，，然后后將數(shù)數(shù)據(jù)合合理分分成25組。29步驟2：計算算各子子組樣樣本平平均數(shù)數(shù)X，例如如第一一組樣樣本的的平均均值為為1.840.步驟3：計算算各子子組樣樣本極極差R，例如如第一一組樣樣本的的極差差為0.010.步驟4：計算算樣本本總均均值X與平均均樣本本極差差R，樣本本總均均值為為1.843,平均樣樣本極極差為為0.019.步驟5：計算算R圖和X圖的參參數(shù)。。30先計算算R圖的參參數(shù)，，然后后作極極差圖圖。當當樣本本n=5,D4=2.114,D3=0代入R圖的公公式可可得UCLR=D4R=2.114×0.019=0.040CLR=R=0.019LCLR=D3R=0×0.019=0(A2、D3和D4是常數(shù)數(shù)查表表可得得0.577、0、2.114）31可見現(xiàn)現(xiàn)在R圖判穩(wěn)穩(wěn)。故故可接接著在在建立立均值值圖。。由于n＝5、A2＝0.577代入X圖公式式可得得UCLX=X+A2R=1.843+0.577×0.019=1.852CLX=X=1.843LCLX=X-A2R=1.843-0.577×0.019=1.832作極差差控制制圖，，作均均值控控制圖圖（見見下超超級鏈鏈）32數(shù)據(jù)表步驟6：與規(guī)范進進行比較。。已經(jīng)給定的的質(zhì)量規(guī)范范限為TL=1.83,TU=1.87、利用得到到的統(tǒng)計控控制狀態(tài)下下的R；X來計算過程程能力指數(shù)數(shù)：3334由于X＝1.843,與容差中心心M＝（Tu+TL)/2=(1.87+1.83)/2=1.85不重合，有有必要計算算偏移過程程能力指數(shù)數(shù)計算有偏移移的過程能能力：由于存在分分布中心與與容差中心心的偏移，，故有偏移移的過程能能力不足1.35步驟7：延長統(tǒng)計計控制狀態(tài)態(tài)下的X-R圖的控制限限，進入控控制用控制制圖的階段段，實現(xiàn)對對過程的日日?？刂?。。36過程能力分分析一、過程能能力過程能力是是指過程加加工方面的的能力，它它是衡量過過程加工內(nèi)內(nèi)在的一致致性；而生生產(chǎn)能力是是指加工數(shù)數(shù)量方面的的能力；二二者不可混混淆。過程程能力決定定于質(zhì)量因因素與公差差無關(guān)。SPC的基準就是是統(tǒng)計控制制狀態(tài)或稱稱穩(wěn)態(tài)，過過程能力是是穩(wěn)態(tài)下所所能達到的的最小變差差。過程能能力反映了了穩(wěn)態(tài)下該該過程本身身所表現(xiàn)的的最佳性能能（分布寬寬度最?。?7因此在穩(wěn)態(tài)態(tài)下，過程程的性能是是可預測的的，過程能能力也是可可評價的。。離開穩(wěn)態(tài)態(tài)這個基準準，對過程程就無法預預測，也無無法評價。。過程能力決決定于由偶偶因造成的的總變差б，當過程處處于穩(wěn)態(tài)時時，產(chǎn)品的的計量特性性值有99.73%點落在μ＋3б的范圍內(nèi)，，其中б和μ為質(zhì)量特性性值的總體體參數(shù)，也也即有99.73%的產(chǎn)品落在在6σ落圍內(nèi)，這這幾乎包括括了全部產(chǎn)產(chǎn)品。故通通常用6倍標準差（（6б）表示過程程能力，它它的數(shù)值越越小越好。。38二、過程能能力指數(shù)過程能力指指數(shù)（ProcessCapabilityIndex)簡稱PCI或Cp，也可稱為為工序能力力指數(shù)。過程能力一一般是通過過過程能力力指數(shù)度量量如下：39式中，公差差T＝Tu-TL，Tu為公差上限限，TL為公差下限限，б為質(zhì)量特性性值的標準準差，б為其估計值值，國標GB/T4901－2001可由R/d2（X-R控制圖）估估計。Cp值越大，表表面加工能能力越高，，但這時對對設備和操操作人員的的要求也高高，加工成成本也越大大，所以對對于Cp的選擇應根根據(jù)技術(shù)與與經(jīng)濟的綜綜合分析來來決定。當當T=6б、Cp＝1,從表面上看看，似乎這這是既滿足足技術(shù)要求求又很經(jīng)濟濟的40情況。但由由于過程總總是波動的的，分布中中心一有偏偏移，不合合格率就會會增加，因因此通常取取Cp＞1,