中级质量工程师考试第四章统计过程控制SPC

第四章统计过程控制（SPC）（中级）第一节统计过程控制概述一、过程控制的基本概念为实现产品生产过程质量而进行的有组织、有系统的过程管理活动主要内容（1）对过程进行分析并建立控制标准（2）对过程进行监控和评价（3）对过程进行维护和改进二、统计过程控制应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规定的要求的一种质量管理技术。内容（1）利用控制图分析过程的稳定性，对过程存在的异常原因进行预警；（2）计算过程能力指数分析稳定的过程能力满足技术要求的程度，对过程质量进行评价。三、统计过程控制的特点是一种预防性的方法贯彻预防原则是现代质量管理的核心强调全员参与为了贯彻预防原则，应用统计技术对过程各阶段评估和监控，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规定的要求的一种质量管理技术。SPC的涵义（四）统计过程诊断SPDSPC——判断过程是否异常，及时告警SPD——对过程的各个阶段进行监控与诊断第二节控制图原理一、控制图的结构123456时间（h）样本统计量数值LCLCLUCL二、重要性1.控制图是贯彻预防原则的SPC的重要工具；可用以直接控制与诊断过程；2.国外先进发达国家的企业广泛应用；3.控制图的数量与产品种类和工艺复杂性有关；4.反映管理现代化的程度。三、控制图原理正态分布图正态概率密度曲线3σ原理：正态分布中，不论μ与σ取值如何，产品质量特性值落在范围内的概率为99.73%，落在该范围外的概率为0.27％（千分之三）是个小概率事件，而“在一次观测中，小概率事件是不可能发生的，一旦发生就认为过程出现问题。”故“假定工序（过程）处于控制状态，一旦显示出偏离这一状态，极大可能性就是工序（过程）失控，需要及时调整。”据此休哈特发明了控制图。33,(一)控制图的形成把正态分布图按顺时针方向转90°，再上下翻转180°，就得到一张控制图。（二）控制图原理的第一种解释点子出界就判异——小概率事件原理（三）控制图原理的第二种解释区分偶然因素与异常因素两类因素四、控制图在贯彻预防原则中的作用及时告警。五、统计控制状态(1)SPC的基准——统计控制状态，或称稳态。(2)过程中只有偶因而无异因产生的变异的状态；(3)统计控制状态的好处——质量稳定、生产经济、过程变异小；(4)全过程预防——全稳生产线。六、两类错误：1.第一类错误：虚发警报过程实际上没有失控而虚报失控，这类错误发生的概率记为α。2.第二类错误：漏发警报过程已经异常，但仍会有部分产品落在控制线内，这类错误发生的概率记为β。3.如何减少两类错误上下控制线最优间距——6σ（3σ方式）。七、3σ原则UCL=μ+3σCL=μLCL＝μ－3σ其中：μ为正态总体的均值σ为正态总体的标准差八、常规控制图分类常用休图参见表4.2-1（国标GB4091—2001）。1.-R2.-S3.Me-R4.X-Rs5.P6.nP7.u8.CXCLXXCLX第三节分析用控制图与控制用控制图一、含义（一）分析用控制图所分析的过程是否为统计控制状态——统计稳态该过程的过程能力指数是否满足要求——技术稳态过程状态的分类——四种情况（二）控制用控制图当过程达到确定的状态后，将分析用控制图的控制限延长，作为控制用控制图的控制限，用于日常管理保持所确定的状态。交接手续：判异准则新的异常出现——恢复二、常规控制图的设计思想（1）点出界就判异——3σ方式，确定α0=0.27%（2）界内点排列不随机——第二类判异准则三、判异准则常见的异常情况与模式有如下八种：1.一点落在A区以外；2.连续9点落在中心线的同侧；3.连续6点递增或递减；4.连续14点中相邻点上下交替；5.连续3点中有2点落在中心线同侧的B区以外；6.连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外；7.连续15点在C区中心线上下；8.连续8点在中心线两侧而无一点在Ｃ区。四、局部问题对策与系统改进（1）局部问题——处理由异常原因造成的质量波动通常由过程人员负责处理（2）系统改进——解决由偶然原因造成的质量波动需由高一级管理人员决策第四节过程能力与过程能力指数一、过程能力（工序能力）是指过程加工质量方面的能力，用于衡量过程加工内在一致性。过程能力决定于质量因素：人、机、料、法、环，而与公差无关。通常用6σ表示过程能力。二、过程能力指数（工序能力指数）（一）双侧公差的过程能力指数6TT6TCpLu（二）单侧公差的过程能力指数上单侧：3TCpUUUT3TCpLLLT（三）有偏移情况的过程能力指数Cpk=min(Cpu，Cpl)T22/TK（0K1）6TK1CpK1CpK其中：ε——μ与公差中心M偏移量T——公差带宽T=TU—TL则：K:μ对M的偏移度，ε=|M-μ|（四）Cp和Cpk的比较与说明Cp——反映过程加工的一致性，即“质量能力”Cpk——反映过程中心μ与公差中心的偏移情况，是“质量能力”与“管理能力”综合的结果将Cp与Cpk两数值联合使用，可对产品质量有更全面的了解。三、过程改进策略国家标准GB/T4091-2001《常规控制图》给出过程改进策略图包括：1．判断过程是否处于统计控制状态2．评价过程能力四、过程性能指数PP与PPKPP——无偏移过程性能指数PPU——无偏移上单侧过程性能指数PPL——无偏移下单侧过程性能指数PPK——有偏移过程性能指数PPK=min（PPU，PPL）或PPK=（1-K）PP过程能力指数过程性能指数STLUPˆ6TTCLTLUPˆ6TTP其中——Stˆ短期波动的标准差估计，在稳态下计算或2StdRˆ4CSLtˆ——长期波动的标准差估计，在实际情况下计算SˆLt2StdRˆLtˆ过程稳定指数dσ=—过程相对稳定系数dIσ=(Ltˆ—2StdRˆ)/Ltˆ第五节常规控制图的作法及其应用一、各类常规控制图的使用场合（1）计量值控制图均值-极差控制图（图）均值-标准差控制图（图）中位数-极差控制图（图）单值-移动极差控制（图）RXsXRMeRsX（2）计数值控制图不合格品率控制图（p图）不合格品数控制图（nP图）不合格数控制图（c图）单位不合格数控制图（u图）二、应用控制图需要考虑的问题1)控制图用于何处？2)如何选择控制对象？3)怎样选择控制图？4)如何分析控制图？5)对于点子出界或违反其他准则的处理。6)控制图的重新制定。7)未给定标准值和给定标准值两种情形不能混淆8)控制图的保管问题。三、控制图Rx（一）图的特点：适用范围广灵敏度高RX（二）图的作法RX1.预备数据：观测值样本均值样本极差ijXiXiR2.中心线和控制限：RAXUCLX2XCLX图：xRAXLCLX2RDUCLR4图：RRRCLRDLCLR33.-R图中，应先做R图，在R图上判稳定后，再作图。XCLXXCLX（三）控制图的操作步骤Rx1.确定控制对象（统计量）2.收集k组预备数据（一般K=25；每组数据个数n≥2;遵循合理子组原则）3.计算每一个样本的均值与极差。4.计算5.计算R图控制限并作图6.用各样本点绘在图中，判断状态。iXiRRX与分析过程若失控或异常，找出原因，进行纠正，防止再发生。7.计算图控制限并作图，判断状态。8.计算过程能力指数验证是否符合要求9.延长控制限，作控制用控制图，进行日常管理X四、图（掌握）SX五、X-Rs图（了解）六、Me-R图（了解）七、P控制图（一）P控制图的控制状态（二）P控制图的统计基础为二项分布，其参数为平均不合格品率。常数PPPnP1PPniiniin/dppˆ11，（三）建立P图的步骤1.预备数据选取样本量n应充分大，使得np0≥1，通常00P5nP1或PnP512.计算样本不合格品率PP0：给定标准值：未给定标准值3.计算P图的控制限nP1P3PUCLPPCLPnP1P3PLCLP4.样本不合格品率描点5.判稳/判异6.关于样本量ni的说明（1）若样本量n大小相等，则P图控制限为两条直线。（2）若样本量ni不全相等，则P图控制限呈凹凸状。GB/T4091-2001推荐的解决办法：当ni的变化不超过±25%时，采用单一的等于平均子组大小的一组控制限当ni的变化超过±25%时，采用如下标准化变换，改为Zi值绘图。iinP1PPPZ则UCL=3CL=0LCL=-3中心线和控制限与ni无关八、C图CCUCLC3CCLCCCLCLC3九、u图in/uuUCLu3uCLuiun/uuLCL3若样本量ni不全相等，则u图控制限呈凹凸状，处理方法同p图