统计过程控制技术(第一次课)

1/43质量工程技术基础第一章：概述第七章：统计过程控制技术第七章：统计过程控制技术（第一次课）（第一次课）何益海何益海((hyh@buaa.edu.cnhyh@buaa.edu.cn))20092009年年1212月月1111日日PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建第七章统计过程控制技术u7.1统计过程控制基础u7.2控制图基本原理u7.3经典控制图技术介绍u7.4过程能力分析PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建字母计数练习uImagineforonebriefmomentthateachoftheonehundredandforty-onewordsofthisparagraphisaseparatecomponentfromafirstrunoffourteen-inchflywheels.Youareoneoffiveinspectorsperformingthefinalinspectionofthesefinishedcomponentswhichwereproducedonfairlysmalldialindexmachinesthatarenotbeingcontrolledbytheuseofstatisticaltechniques.Ascanbeexpectedfromanoperationofthisnature,thereareanumberofdefectivescomponentsbeingmade.Eachwordthatcontainsanfrepresentsadefectivecomponent.Howmanyofthedefectivesareyouabletofind?Checkagainandinspectforthepresent’soff’s.Writeyourfinalcountinthebottomlefthandcornerofthispage.Thisexampleshouldgiveyouafairideaofhowreliable100%inspectioncanbe.请用1分钟，彻底检查一次，看看字母“F”出现的次数答案＝？PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建字母计数练习u结论：100％的检验不能保证100％的合格PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建过程预防与检验u过去，制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不合格产品。在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检验的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中。u一种在第一步就可以避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法是－－预防u统计过程控制技术（StatisticalProcessControl，SPC）强调全过程的预防！PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建过程质量控制u过程质量控制定义n质量控制是为了达到质量要求所采取的作业技术和活动，过程质量控制的目的在于为了监视过程并排除产品质量形成过程中导致不满意的因素，以此来确保产品质量。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建统计过程控制技术起源u统计过程控制（StatisticalProcessControl，SPC）技术n应用统计技术对过程进行控制，从而达到改进与保证产品质量的目的。统计技术泛指以控制图理论为主线的任何可以应用的数理统计方法u1924年5月16日，世界统计质量控制奠基人休哈特（WalterA.Shewhart）发明了控制图。PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建休哈特生平u1891.3.18~1967.3.11(76岁)u1891.3.18沃特·阿曼德·休哈特出生于美国伊利诺伊州的新坎顿u1917获得加州大学伯克莱分校的物理学博士学位u1918-1924西方电气公司（WesternElectric）工程师u1925-1956贝尔试验室研究员PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建休哈特对质量专业的贡献u人类历史上最早进行质量专业研究的人员之一（道奇(H.F.Dodge)和罗米格(H.G.Romig)–抽样检验）u1924年发明控制图u1931年出版《产品生产的质量经济控制》EconomicControlofQualityofManufa-cturedProduct）u1939年出版《质量控制中的统计方法》(StatisticalMethodfromtheViewpo-intofQualityControl)uASQ设立ShewhartMedal我国质量之父-刘源张院士（1925年1月出生，1940s留学日本与美国，1956回国后在中科院力学所创建我国首个质量管理研究组）PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建过程质量统计观点u质量具有变异性n人、机、料、法、环、测u质量变异具有统计规律性⎩⎨⎧⇒⇒统计规律随机现象确定性规律确定性现象规律PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建常见统计规律u正态分布(Normaldistribution)n计量特性n长度、重量…u二项分布(Binomialdistribution)n计量之计件n合格品率u泊松分布(Poissondistribution)n计量之计点n铸件的砂眼PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图基本形式u控制图能反映出过程质量数据随时间变化的信息，这也是控制图与其他统计工具的区别所在n中线CL(CentralLine)、上控制界限UCL(UpperControlLimit)和下控制界限LCL(LowerControlLimit)ms3s3PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图统计模型u小概率事件原理n概率很小的事件在一次试验中实际上是不可能发生的u认为从处于稳定状态（统计受控状态）的生产过程中抽取的任一产品，其特征值不符合过程总体分布的事件是一小概率事件u控制图的诊断是统计推断，是根据有限的样本信息来判断总体分布是否具有指定的特征，是一种假设检验u工序质量控制过程就是利用样本统计量检验总体均值μ和标准差σ是否发生显著性变化的过程PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图统计模型m)(2/nzsma-)(2/nzsa+a-12/a2/amsm3-sm3+msm3+sm3-abPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图的设计思想u假设检验固有的两类错误，即“弃真”的错误和“取伪”的错误。u弃真错误-过程正常，点子偶然出界n犯这种错误的概率记为αu取伪错误-过程异常，点子落入界限内n犯这种错误的概率记为βPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图的设计思想u两类错误的辩证关系u常规控制图的设计思想是先定α，再看βn判异准则来协调u休哈特提出3σ方式u常规控制图并非依据使两种错误造成的总损失最小为原则来设计故错误不可避免减小增加，间距缩小增大减少，间距增大⎭⎬⎫⇒⇒babass33-==+=uLCLuCLuUCLPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建判稳准则与判异准则u判稳准则n背景：一个点子在界内却远不能判断生产过程处于稳态，α=0.27％n思想：增加连续在界内的点子的数量，即降低犯错误的概率，通过检验αØ准则1：连续25个点子都在控制界限内；Ø准则2：连续35个点子至多有1个点子落在控制界限外；Ø准则3：连续100个点子至多有2个点子落在控制界限外。bPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建判稳准则与判异准则u三个准则的弃真概率0654.09973.01250251=-=Ca0041.0)0027.09973.09973.0(134135350352=+-=CCa0026.0)0027.09973.00027.09973.09973.0(1298210099110010001003=++-=CCCaPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建判稳准则与判异准则u过程异常n过程显著偏离稳态就称为异常n异常好与异常坏两类u判异准则有两类n点出界就判异；n界内点排列不随机判异u常用判异准则n准则虚发警报的概率均在0.0027左右n共8条PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则1n一点落在A区以外XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则2n连续9点落在中心线同一侧XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则3n连续6点递增或递减XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则4n连续14点中相邻点上下交替XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则5n连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则6n连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则7n连续15点在C区中心线上下XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则u准则8n连续8点在中心线两侧，且无一在C区中XPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建八条常见判异准则总结数据分层不够数据分层不够8：8点落在中心线两侧且无一在C区内控制图C区或数据分层不够参数变小或数据分层不够7：15点落在中心线两侧的C区内控制图B区参数的变化6：5点中4点落在中心线同一侧C区外控制图A区参数的变化5：3点中2点落在中心线同一侧B区外数据分层不够数据分层不够4：14点中相邻点上下交替控制界限内全部参数随时间的变化3：6点倾向控制界限内全部参数的变化2：链长≥9控制界限以外界外点1：点出界控制图上的控制范围针对对象判异准则mmmmsPDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建控制图分类u按用途n分析用n控制用u按控制对象n计量Ø①均值－极差控制图。②均值－标准差控制图。③中位数－极差控制图。④单值－移动极差控制图n计数Ø①不合格品率控制图。②不合格品数控制图。③单位缺陷数控制图。④缺陷数控制图PDF文件使用pdf