統計過程控制(質量管理學課件)2024/3/29統計過程控制(質量管理學課件)一、過程質量對產品可分割的過程：過程質量即為產品質量特性，如尺寸、精度、純度、強度、額定電流、電壓等。對產品不可分割或最終才能形成者：則通常指工藝質量特性，如化工產品、生產裝置的溫度、壓力、濃度和時間等。有時，過程質量也可表現為物耗和效率。第一節過程控制的基本概念二、質量的波動產品質量在各種影響因素的制約下，呈現波動性。產品質量波動包括產品之間的波動、單個產品與目標值之間的波動。產品質量波動可分為正常波動和異常波動兩類。統計過程控制(質量管理學課件)1．正常波動正常波動又稱隨機波動。原材料性質上的微小差異，機床的輕微振動，刀具的正常磨損，夾具的微小松動，工人操作上的微小變化，車間溫度、濕度的微小變化等，它們都會使產品質量產生波動。但是它們在什么時候發生，具有一定的隨機性（偶然性），因此，亦稱隨機波動。正常波動對工序質量的影響較小，在技術上難以測量和消除。2．異常波動異常波動又稱系統波動。它是由某種特定原因引起的，例如混入了不同規格成分的原材料，機床、刀具的過度磨損，夾具的嚴重松動，機床或刀具安裝和調整不準確，孔加工基準尺寸的誤差，界限量規基準尺寸的誤差等，引起了工序誤差等，引起了產品質量的較大波動。異常波動對產品質量的影響較大。統計過程控制(質量管理學課件)三、質量的分布1．正態分布曲線正態分布圖形是一條中間高、兩邊低的“鐘形”狀態曲線，它具有集中性、對稱性等特點。2．正態分布的特點正態分布由兩個參數決定：均值μ和標準差σ，均值μ是正態分布曲線的位置參數，當標準差σ相同時其曲線形狀相同，只是曲線中心的位置不同。標準差σ是衡量數據分布離散程度的參數，當μ值相同時，曲線的中心位置相同，而曲線的形狀不同。隨σ值的增大曲線變得越來越“矮”，越來越“胖”。正態分布曲線與坐標橫軸所圍成的面積等于1。統計過程控制(質量管理學課件)第二節過程分析與過程控制一、過程分析1．過程分析的概念是對過程影響產品質量的各類因素進行分析，找出主導性（支配性）因素，調查這些因素（過程條件）與過程結果（質量特性值）之間的關系。

2．過程質量起支配作用的因素

（1）裝置定位起支配作用

如沖壓、塑壓、壓鑄、模拉、印刷等。這類工序，只要裝置定位正確，就能保證產品精度一致性。過程分析統計過程控制(質量管理學課件)（2）機器起支配作用

如自動切割，機器打樁等。由于機器設備的技術完好狀態將隨時間的推移而產生磨損、升溫等變化，因而致使工序質量特性值亦發生變化，甚至發生變化的程度較大而產生不合格品。（3）操作人員起支配作用例如手工焊接、紡紗和織布等。對這些工序，操作工人的技能和責任心是保證質量的關鍵，因而在進行控制時，重點是搞好工人的技術培訓和加強考核，提高工人的技術素質，調動他們的積極性。統計過程控制(質量管理學課件)（4）零部件（包括元器件）起支配作用

例如汽車、手表和電視機裝配等。為保證外購件質量，應對供應單位實行調查評級和認定，并加強外購貨品的檢驗。（5）時間起支配作用

例如橡膠制品的硫化、機器零件的時效處理等。（6）信息起支配作用例如煉鋼時鋼水成分的信息、軋鋼時壓下量的信息等。統計過程控制(質量管理學課件)

3．過程分析的程序

（1）分析過程質量特性的波動情況

包括不同生產線、不同設備、不同時間、不同批次間的波動；工件間工序質量特性值的波動；裝配、組合件內部的波動。（2）選擇質量特性值

選擇時，要考慮這個質量特性值的作用是主要的還是一般的。統計過程控制(質量管理學課件)（3）分析影響質量特性值波動的因素也就是要分析哪幾個因素處于受控狀態下，才能保證其質量特性穩定地達到標準要求。（4）確定支配性因素的控制要求即建立控制管理標準，納入經常性的過程分析活動。支配性因素的控制范圍可根據工藝規程要求和生產經驗確定。（5）實施活動，確認效果

用過程質量分析表、過程作用指導書等過程分析文件予以肯定。統計過程控制(質量管理學課件)二、過程控制

1．過程控制的含義

是維持過程長期處于穩定狀態的活動。具體說，就是根據產品的工藝要求，安排合適的工人和配置適當的設備，組織有關部門密切配合，根據產品質量波動的規律，判斷工序異常因素所造成的波動，并采取各種措施保證產品達到技術要求的活動。過程控制統計過程控制(質量管理學課件)二、過程控制

1．過程控制的含義

（1）要制定進行控制所需要的各種標準（2）要取得實際執行結果同原有標準之間產生偏差的信息（3）要具有糾正實際執行結果同原有標準之間所產生偏差的措施為搞好過程控制，必須具有以下三個條件：統計過程控制(質量管理學課件)2．過程控制的內容（1）對生產條件的控制就是對人、機、料、法、環等五大影響因素進行控制。也就是要求生產技術業務部門為生產提供并保持合乎標準要求的條件，以工作質量去保證過程質量。（2）對關鍵工序的控制

關鍵工序的具體控制方法，是通過工序能力的驗證與分析，按實際需要選用控制圖或記錄表，將其編入工藝文件，作為工藝紀律要求操作者執行，檢驗人員督促檢查。統計過程控制(質量管理學課件)（3）計量和測試的控制要規定嚴格的檢定制度，編制計量標準器具、周期送檢進度表，合格者有明顯的標志，超期和不合格者要掛禁用牌。同時，應保證合格的環境條件。（4）不合格品控制不合格品控制應由質量管理或質量保證部門負責，不能由檢驗部門負責。質量管理或質量保證部門，除對不合格品的適用性作出判斷外，還應據此掌握質量信息，進行預防性質量控制，組織質量改進，改善外購件供應等，不合格品控制應有明確的制度和程序。統計過程控制(質量管理學課件)

三、統計過程控制1．統計過程控制的含義

2．統計過程控制的步驟即SPC（StatisticalProcessControl）。它是利用統計方法對過程中的各個階段進行控制，從而達到改進與保證質量的目的。SPC強調全過程的預防為主。統計過程控制SPC培訓提出或改進規格標準診斷和采取措施解決問題確定關鍵變量在各部門落實統計監控工序統計過程控制(質量管理學課件)（2）確定關鍵變量（關鍵質量因素）1）對全廠每道工序都要進行分析（可用因果圖），找出對產品質量影響最大的變量，即關鍵變量（可用排列圖）。2）找出關鍵變量后，列出工序流程圖。即在圖中按工藝流程順序將每道工序的關鍵變量列出。（3）提出或改進規格標準

1）對步驟（2）所得到的每個關鍵變量進行詳細分析。2）對每個關鍵變量建立工序控制標準，并填寫工序控制標準表。第二節工序分析與工序控制（1）SPC培訓

培訓內容主要有：SPC的重要性；正態分布等統計基本知識；質量管理的7個工具，其中控制圖是培訓重點；以及制訂工序流程圖；制定工序控制標準等。統計過程控制(質量管理學課件)（5）統計監控工序主要應用控制圖對工序進行監控。在本步驟，能夠清楚地了解關鍵變量是如何受控的。依據本步驟的實踐，可以對工序控制標準手冊加以調整，即反饋到步驟（4）。（6）診斷和采取措施解決問題1）可以運用傳統的質量管理方法，如7個工具進行分析。2）可以應用診斷理論，對工序進行分析與診斷。3）如果診斷和采取措施解決問題效果顯著，則有可能列出一個新變量并制訂新的工序控制標準，即反饋到步驟（2）、（3）、（4）。（4）在各部門落實將具有立法性質的有關工序控制標準的文件編制成明確易懂、便于操作的手冊，供各道工序使用。統計過程控制(質量管理學課件)第三節控制圖的基本原理一、控制圖的基本概念

控制圖（Controlchart）又叫管理圖。它是用來分析和判斷工序是否處于穩定狀態的，并帶有控制界限的圖形。控制圖上的控制界限是用來判斷工序是否發生異常變化的尺度。利用控制圖對生產過程進行控制，就是把被控制的質量特性值變為點子描在圖上，如果點子全部落在上、下控制界限之內，而且點子的排列又沒有什么缺陷（如鏈、傾向、周期等），就判斷生產過程是處于控制狀態，否則就認為生產過程中存在有異常因素，于是，就要查明其原因，予以消除。二、控制界限的確定以樣本平均值

為中心線，而上下取3倍的標準偏差來確定控制圖的控制界限，因此用這樣的控制界限作出的控制圖，叫作3

σ

控制圖。

±3σ

統計過程控制(質量管理學課件)

三、控制圖的種類P169

1．計量值控制圖：一般適用于以長度、強度、純度等計量值為控制對象的場合。2．計數值控制圖：是以計數值數據的質量特性值為控制對象的。統計過程控制(質量管理學課件)第四節計量值控制圖一、平均值與極差控制圖（

-R

控制圖)平均值（

）控制圖：是用來控制平均值的變化；

極差（R）控制圖：是用來控制過程標準差的變化，它是通過調查平均值。

和極差（R）是否有異常變化，來對過程進行控制的。

1．控制界限的確定

（1）控制圖的控制界限

從數理統計的理論可知，特性值x

服從總體為N（μ，σ）的正態分布時，

則對于大小為n

的樣本

x1，x2，…，xn

的平均值有下式成立：

統計過程控制(質量管理學課件)的期望值

E（）=μ的標準偏差

D（）=而μ和σ可通過k組、容量大小為n的樣本數據求得：

μ的估計值

σ的估計值控制圖的控制界限為：

UCL

LCL統計過程控制(質量管理學課件)CL

（2）R控制圖的控制界限

從數理統計的理論可知，特性值x服從總體為N（μ，σ）的正態分布時，則對于大小為n的樣本x1，x2，…，xn的極差

R有下式成立：R的期望值

E（R）

R的標準偏差

D（R）

式中，σ可通過樣本數據來估計。則

σ的估計值統計過程控制(質量管理學課件)R控制圖的控制界限為：

UCLLCL

控制圖的作圖步驟

2．-R

（1）收集近期數據100

（2）將數據分組，一般取組數每組容量n取4～5為宜，本例取（3）計算、R

n=5統計過程控制(質量管理學課件)（4）計算

（5）計算

控制圖的控制界限

(6)畫中心線和上下控制限。

（7）打點

（8）記入有關事項

統計過程控制(質量管理學課件)第五節計數值控制圖

一、計件值控制圖（np及p控制圖）

1．np及p控制圖控制界限的確定np的期望值

E（np）=np的標準偏差E（np）=統計過程控制(質量管理學課件)因此，np控制圖的控制界限為UCL=

CLC=

CL

=2．不合格品率（P）控制圖的作圖步驟（1）收集數據每次檢查數量500個。（2）數據分組本例分30組。（3）計算各組的不合格品率和平均不合格品率。（4）計算控制界限（5）畫控制界限和中心線（6）在圖上打點（7）記入有關事項統計過程控制(質量管理學課件)二、計點值控制圖（c控制圖與u控制圖）1．控制界限的確定

生產實踐表明，從穩定的工序中隨機抽取的一定單位的樣本中，出現的產品缺陷數c服從泊松分布，則有：c的期望值

c的標準偏差

c控制圖的控制界限為：

UCL=

LCL=

CL=

統計過程控制(質量管理學課件)的期望值

的標準偏差

控制圖的控制界限為：

UCL=

統計過程控制(質量管理學課件)

LCL=

CL=

2．缺陷數（c）控制圖的作圖步驟（1）收集數據。本例共收集30組數據。（2）固定單位面積為10cm2（3）統計出單位面積中的缺陷數（4）計算中心線和控制界限（5）畫出控制界限和中心線。（6）在圖上打點。（7）記入有關事項。統計過程控制(質量管理學課件)第六節控制圖的觀察分析與使用一、控制圖的觀察分析與判斷

1．受控狀態的判斷判斷工序是否處于受控狀態的基本原則如下。1）所有樣本點都在控制界限內；2）位于中心線兩側的樣本點數目大致相同；3）離中心線越近，樣本點越多。4）樣本點在控制界限內的散布是獨立隨機的，無明顯規律或傾向。

2．失控狀態的判斷只要控制圖上的樣本點出現下列情況之一時，就可判斷工序為失控狀態，即為有異常發生。

統計過程控制(質量管理學課件)1）樣本點超出控制界限（樣本點在控制界限上，按超出界限處理）；2）控制界限內的點子排列方式有缺陷，即為非隨機排列。二、控制圖的用途及使用方法

1．控制圖的用途

（1）分析

分析用是利用控制圖判斷工序是否穩定，分析各種因素對質量特性的影響，如果發現有異常變化，就及時采取措施，調查原因、消除異常，使工序穩定。統計過程控制(質量管理學課件)（2）控制用

控制用的控制圖是在已作好分析用控制圖的基礎上，在工序中定期采集數據，在控制圖上打點，如果有點子越出界限或者雖然在界限內，但點子排列方式有缺陷，就表明有異常，就要采取措施，使之恢復穩定狀態。2．控制圖的使用方法（1）確定控制項目和質量特性

需要重點控制的項目（質量特性、關鍵部位或薄弱環節）稱為控制點。確定控制點的原則是：統計過程控制(質量管理學課件)1）產品的性能、精度、壽命、可靠性、安全性等，以及對它們有直接影響的零部件的關鍵質量特性及影響這些特性的支配性工序要素。2）工序本身有特殊要求，對下道工序有影響的質量特性，以及影響這些特性的工序支配性要素。3）工序質量不穩定，出現不合格品多的質量特性，或其它支配性工序要素。4）用戶反饋回來的意見較多的工序。（2）選定控制圖

由于使用目的不同，對于不同控制項目或不同質量特性，應選用不同類型的控制圖。

（3）確定樣本組

樣本組大小的確定，應從技術、控制圖的類別、需要控制質量特性值的時間間隔及經濟性等方面來考慮。統計過程控制(質量管理學課件)（4）確定抽樣方法

抽樣方法不同，控制圖所反映出來的質量特性變化的意義就有所不同。因此，必須注意工序控制的變化情況，采取合適的抽樣方法。（5）收集預備數據作分析用控制圖

必須采取近期生產中的數據或決定重新采取數據，一般需20～25組數據，每組數據的多少由控制圖種類和其經濟性來決定。根據預備數據作分析用控制圖。（6）穩定狀態的判斷

用預備數據作出了分析用控制圖后，就要觀察工序是否處于控制狀態。也就是討論工序是否有異常發生。這時，要討論以下兩種情況。統計過程控制(質量管理學課件)（7）同標準對比如果對工序不穩定的因素采取措施，使之穩定后，就要在穩定的狀態下，調查產品是否滿足標準，使之控制狀態標準化。如滿足標準，即可進行下一步；如不滿足標準，要采取措施進行處理，以消除異常原因達到標準。

（8）進行日常控制

作控制用的控制圖經過上述步驟后，當工序處于穩定狀態時，就要在分析用的控制圖上延長控制界限，按每天的數據打點，若看到控制圖在控制時有異常情況，就要立即追查原因，采取措施，并保留記錄。統計過程控制(質量管理學課件)（9）控制界限的再計算

如果工序能繼續處于控制狀態，質量水平就能提高，這時要定期地評價控制界限。當操作者、原材料、機器設備、操作方法發生變化時，要重新進行計算。統計過程控制(質量管理學課件)第七節過程能力與過程能力指數

一、過程能力

1．過程能力的概念：

是指過程在一定時間，處于控制狀態（穩定狀態）下的實際加工能力。2．過程能力的表示方法通常用產品質量指標的實際波動幅度來描述過程能力的大小，一般表示為6σ

統計過程控制(質量管理學課件)過程能力指數是表示過程能力滿足過程質量標準要求程度的量值，它用過程質量要求的范圍（公差）和過程能力的比值來表示，即式中：CP——過程能力指數；

T——公差（技術要求或質量標準）；6σ——過程能力。2．過程能力指數的計算形式（1）過程分布中心與標準（公差）中心重合的情況

這種情況時的過程能力指數為：二、過程能力指數1．概念統計過程控制(質量管理學課件)式中

——標準的范圍（公差范圍）

——樣本標準偏差；

——質量標準的上限值；——質量標準的下限值。（2）過程分布中心與標準中心不重合的情況Σ——總體標準偏差；統計過程控制(質量管理學課件)（3）只有單側標準的情況1）當只要求公差上限時，則CP值計算公式為：

2）當只要求公差下限時，則CP值計算公式為：

統計過程控制(質量管理學課件)第八節過程能力評價與過程能力調查一、過程能力評價過程能力評價的目的是對過程進行預防性處置，以確保生產過程的質量水平。理想的過程能力既要能滿足質量保證的要求，又要符合經濟性的要求。過程能力等級過程能力指數過程能力判斷特級一級二級三級四級

Cp>1.671.67≥Cp>1.331.33≥Cp>1.001.00≥Cp>0.67

Cp0.67

過剩充足正常不足嚴重不足統計過程控制(質量管理學課件)二、提高過程能力的途徑1．調整過程加工的分布中心，減少偏移量方法是從影響過程的人、機、料、法、環5大因素進行分析。

1）對大量生產過程進行統計分析，得出由于刀具磨損和加工條件等隨時間的推移而逐漸變化的偏移規律，因而可及時進行中心調整，或采取設備自動補償偏移或刀具自動調整和補償等。2）根據中心偏移量，通過首件檢驗，可調整設備、刀具等的加工定位裝置。3）改變操作者的孔加工偏向下差及軸加工偏向上差的傾向性習慣，以公差中心值為加工依據。4）配置更為精確的量規，由量規檢驗改為量值檢驗，或采用高—等級的量具檢測。統計過程控制(質量管理學課件)2．提高過程能力，減少分散程度

過程加工的分散程度，即過程加工的標準偏差提高過程能力，減少分散程度的措施極為廣泛，一般有以下幾種。1）修訂工序，改進工藝方法；修訂操作規程，優化工藝參數，補充增添中間工作；推廣應用新材料、新工藝、新技術；2）檢修、改造或更新設備。改造、增添與公差要求相適應的精度高的設備；3）增添工具、工裝，提高工具、工裝的精度；4）改善現有的現場環境條件，以適應產品對現場環境的特殊要求；

統計過程控制(質量管理學課件)5）改變材料的進貨周期，盡可能減少因材料的進貨批次不同而造成的質量波動；6）對關鍵工序、特種工藝的操作者進行技術培訓；7）加強現場的質量控制。設置工序質量控制點或推行控制圖管理；開展QC小組活動；加強質量檢驗，適當增加檢驗頻次和數量等。

3．在保證質量的前提下，放寬給定的公差擴大加工公差，必須通過嚴格的論證和實踐考察，證實放寬公差確實不致影響產品質量，由工藝設計部門提出，經嚴格審批程序批準才能執行。

三、過程能力調查1．概念過程能力調查，是指采用一定的方法，對選定的調查對象，測量其質量特性值，判斷過程能力是否充足，并制定相應的改進措施的全部活動。統計過程控制(質量管理學課件)2．過程能力調查程序步驟：

（1）明確調查目的

調查目的可在掌握和分析資料的基礎上確定，一般可從以下幾方面收集資料。1）設計方面技術設計、工藝設計等資料；2）生產制造方面工序6要素（5MIE）狀況等資料；3）檢查、供應和銷售方面檢查方法、手段、標準等資料；材料供應、訂貨前的指導思想以及用戶的意見等資料。（2）選擇調查對象

一般調查對象應選擇可以進行數據處理的，在生產過程中可以進行實驗的主要環節。統計過程控制(質量管理學課件)（3）進行標準化處理

調查之前，要了解引起質量波動的5M1E是否巳標準化。對于5M1E未標準化的，應根據技術上、經濟上所能達到的力量，盡量使其標準化。

（4）選擇調查方法

應根據調查目的選擇合適的調查方法。

（5）收集數據、計算工序能力指數

根據調查目的和選定的調查方法，進行數據的收集、整理、分析，并計算工序能力指數，為工序能力評價和改進提供依據。統計過程控制(質量管理學課件)（6）過程能力評價與反饋

1）過程能力過高，需要制定改進措施，使其降低成本，提高經濟效益；2）過程能力充分，維持原狀，繼續進行生產；3）過程能力不足，找出原因，制定改進措施并加以實施。

根據過程能力指數的判斷標準，對過程能力進行評價。過程能力評價結果有3種情況：過程能力的評價結果不管處于哪一種情況，均要向有關部門進行信息反饋。統計過