2009年初級(jí)質(zhì)量專(zhuān)業(yè)理論與實(shí)務(wù)精講(四)

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第十一講 常規(guī)控制圖的分類(lèi)、分析用控制圖與控制用控制圖
    基本內(nèi)容
    常規(guī)控制圖的作用、類(lèi)別和用途
    R控制圖、 s控制圖和P控制圖的使用方法
    分析用控制圖與控制用控制圖的區(qū)別
    判異準(zhǔn)則
    一 常規(guī)控制圖的分類(lèi)與討論
    (一)、常規(guī)控制圖的分類(lèi)及使用場(chǎng)合
    常規(guī)控制圖的分類(lèi)見(jiàn)下表:
    分布控制圖代號(hào)控制圖名稱(chēng)
    正態(tài)分布(計(jì)量值)均值—極差控制圖
    均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖
    中位數(shù)—-極差控制圖
    單值—-移動(dòng)極差控制圖
    二項(xiàng)分布(計(jì)件值)不合格品率控制圖
    不合格品數(shù)控制圖
    泊松分布(計(jì)點(diǎn)值)單位不合格數(shù)控制圖
    不合格數(shù)控制圖
    表l 常規(guī)控制圖的分類(lèi)
    1各個(gè)控制圖的使用場(chǎng)合:
    (1) 控制圖
    對(duì)于計(jì)量值數(shù)據(jù)而言,這是最常用最基本的控制圖。它用于控制對(duì)象為長(zhǎng)度、重量、強(qiáng)度、純度、時(shí)間、收率和生產(chǎn)量等計(jì)量值的場(chǎng)合。
    控制圖主要用于觀察正態(tài)分布的均值的變化, 控制圖用于觀察正態(tài)分布的波動(dòng)情況或變異度的變化,而 控制圖則將二者聯(lián)合運(yùn)用,用于觀察正態(tài)分布的變化。
    (2) 控制圖
    控制圖與 圖相似,只是用標(biāo)準(zhǔn)差 圖代替極差R圖而已。極差計(jì)算簡(jiǎn)便,故R圖得到廣泛應(yīng)用,但當(dāng)樣本量 ,這時(shí)應(yīng)用極差估計(jì)總體標(biāo)準(zhǔn)差 的效率減低,需要應(yīng)用s圖來(lái)代替R圖。
    (3) 控制圖
    控制圖與 圖也很相似,只是用中位數(shù)Me圖代替均值 圖。由于中位數(shù)的計(jì)算比均值簡(jiǎn)單,所以多用于現(xiàn)場(chǎng)需要把測(cè)定數(shù)據(jù)直接記入控制圖進(jìn)行控制的場(chǎng)合。為了簡(jiǎn)便,常規(guī)定n為奇數(shù)。中位數(shù)圖還有一個(gè)好處,即它受異常數(shù)據(jù)的影響較少,但如果收集數(shù)據(jù)時(shí)注意遵守各種規(guī)定,則異常數(shù)據(jù)的出現(xiàn)也不會(huì)很多。
    (4) 控制圖
    控制圖多用于下列場(chǎng)合:
    (1) 對(duì)每一個(gè)產(chǎn)品都進(jìn)行檢驗(yàn),采用自動(dòng)化檢查和測(cè)量的場(chǎng)合;
    (2) 取樣費(fèi)時(shí)、昂貴的場(chǎng)合;
    (3) 如化工等氣體與液體流程式過(guò)程,樣品均勻的場(chǎng)合。
    由于它不像前三種控制圖那樣取得較多的信息,所以它檢出過(guò)程變化的靈敏度也要差一些。
    (5) P控制圖
    P控制圖用于控制對(duì)象為不合格品率或合格品率等計(jì)數(shù)值質(zhì)量指標(biāo)的場(chǎng)合。
    這里需要注意的是,在根據(jù)多種檢查項(xiàng)目綜合起來(lái)確定不合格品率的情況,當(dāng)控制圖顯示異常后難以找出異常的原因。因此,使用P圖時(shí)應(yīng)選擇重要的檢查項(xiàng)目作為判斷不合格品的依據(jù)。
    P圖常用于控制不合格品率、交貨延遲率、缺勤率,差錯(cuò)率等等。
    (6) 控制圖
    用于控制對(duì)象為不合格品數(shù)的場(chǎng)合。
    設(shè) 為樣本置,P為不合格品率,則 為不合格品數(shù),故取 作為不合格品數(shù)控制圖的簡(jiǎn)記記號(hào)。
    由于當(dāng)樣本量 變化時(shí) 控制圖的控制線(xiàn)都成為凹凸?fàn)?,不但作圖難,而且無(wú)法判異、判穩(wěn),故只在樣本量相同的情況下,方才應(yīng)用此圖。
    (7) c控制圖
    c控制圖用于控制一部機(jī)器,一個(gè)部件,一定的長(zhǎng)度,一定的面積或任何一定的單位中所出現(xiàn)的缺陷數(shù)目。如布匹上的疵點(diǎn)數(shù),鑄件上的砂眼數(shù),機(jī)器設(shè)備的缺陷數(shù)或故障次數(shù),電子設(shè)備的焊接不良數(shù)、傳票的誤記數(shù),每頁(yè)印刷錯(cuò)誤數(shù),辦公室的差錯(cuò)次數(shù)等等。
    (8) 控制圖
    控制圖當(dāng)上述單位一定,也即樣品的大小保持不變時(shí)可以應(yīng)用 控制圖,而當(dāng)樣品的大小變化時(shí)則應(yīng)換算為平均每單位的缺陷數(shù)后再使用 控制圖。
    例如,在制造厚度為2mm的鋼板的生產(chǎn)過(guò)程中,一批樣品面積為2 ,下一批樣品面積為3 。這時(shí)就應(yīng)都換算為平均每平方米的缺陷數(shù),然后再對(duì)它進(jìn)行控制。
    (二)、常規(guī)控制圖的進(jìn)一步分析評(píng)論
    現(xiàn)在對(duì)表1的有關(guān)常規(guī)控制圖進(jìn)一步分析評(píng)論:
    1首先根據(jù)控制圖統(tǒng)計(jì)量的數(shù)據(jù)性質(zhì)將常規(guī)控制圖分為兩類(lèi):計(jì)量控制圖與計(jì)數(shù)控制圖。
    前者即屬于正態(tài)分布的4種圖: 、 、 和 ;后者則為屬于二項(xiàng)分布的P圖與 圖以及屬于泊松分布的 圖與c圖。
    2計(jì)量控制圖和計(jì)數(shù)控制圖還可分為未給定標(biāo)準(zhǔn)值和給定標(biāo)準(zhǔn)值兩種情形。
    其基本原理是相同的,都是在偶因的基礎(chǔ)上檢測(cè)是否有異因存在。本章只討論未給定標(biāo)準(zhǔn)值的情形。
    3由于正態(tài)分布的兩個(gè)參數(shù) 與 是獨(dú)立的,故欲控制正態(tài)分布就必須分別控制參數(shù) 與 。于是正態(tài)分布的4種常規(guī)控制圖都是兩種圖聯(lián)合應(yīng)用的。
    例如, 圖就是均值 圖與標(biāo)準(zhǔn)差 圖二者聯(lián)合應(yīng)用的,前者 圖用以控制參數(shù)u,后者s圖則用以控制參數(shù) 。
    4由于二項(xiàng)分布和泊松分布的均值與方差是不獨(dú)立的,控制其中的一個(gè)等于控制另一個(gè),故二項(xiàng)分布和泊松分布的常規(guī)控制圖每一種都只有一張控制圖。
    例如,控制過(guò)程不合格品率只有一張p控制圖。
    5均值的總體參數(shù)記為 ,樣本均值記為 ;標(biāo)準(zhǔn)差的總體參數(shù)記為 ,樣本標(biāo)準(zhǔn)差記為s;故通過(guò) 來(lái)控制總體的u以及通過(guò)s來(lái)控制總體的 是合乎邏輯的。
    對(duì)于反映正態(tài)分布集中位置和分散程度的常規(guī)控制圖,除了 圖外,還有 圖和 圖,其原因在于Me比 、R比s計(jì)算更為簡(jiǎn)單,并且依GB/T4091-2001, 圖可以用于判斷過(guò)程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。
    6對(duì)于自動(dòng)化檢查和測(cè)量的場(chǎng)合,取樣費(fèi)時(shí)、昂貴的場(chǎng)合以及如化工等氣體與液體流程型生產(chǎn)的場(chǎng)合,需要采用 圖。
    在現(xiàn)場(chǎng),這種控制圖還是經(jīng)常應(yīng)用的。
    二 分析用控制圖與控制用控制圖
    (一)、分析用控制圖與控制用控制圖的含義
    1引言
    在一道工序開(kāi)始應(yīng)用控制圖時(shí),幾乎總不會(huì)恰巧處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)(穩(wěn)態(tài)),也即總存在異因。如果就以這種非穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下的參數(shù)來(lái)建立控制圖,控制圖界限之間的間隔一定較寬,以這樣的控制圖來(lái)控制未來(lái),將導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
    因此,一開(kāi)始,總要將非穩(wěn)態(tài)的過(guò)程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)的過(guò)程,也即調(diào)整到過(guò)程的基準(zhǔn),這就是分析用控制圖的階段。等到過(guò)程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)后,才能延長(zhǎng)控制圖的控制線(xiàn)作為控制用控制圖,這就是控制用控制圖的階段。故日本有句質(zhì)量管理的名言:“始于控制圖,終于控制圖?!彼^“始于控制圖”是指對(duì)過(guò)程的分析從應(yīng)用控制圖對(duì)過(guò)程進(jìn)行分析開(kāi)始,所謂“終于控制圖”是指對(duì)過(guò)程的分析結(jié)束,最終建立了控制用控制圖。故根據(jù)使用的目的不同,控制圖可分為分析用控制圖與控制用控制圖。
    2分析用控制圖
    分析用控制圖主要分析以下兩個(gè)方面:
    (1)所分析的過(guò)程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)?
    (2)該過(guò)程的過(guò)程能力指數(shù)是否滿(mǎn)足要求?維爾達(dá)(S.L.Wierda)把過(guò)程能力指數(shù)滿(mǎn)足要求稱(chēng)作技術(shù)控制狀態(tài)。
    由于過(guò)程能力指數(shù)Cp需在穩(wěn)態(tài)下計(jì)算,故應(yīng)先將過(guò)程調(diào)整到統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài),然后再調(diào)整到技術(shù)控制狀態(tài)。
    3過(guò)程狀態(tài)的四種情況:
    根據(jù)過(guò)程狀態(tài)是否達(dá)到統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)與技術(shù)控制狀態(tài),可以將它分為如表2所示的四種情況:
    表2 狀態(tài)分類(lèi)
    統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)
    技術(shù)控制狀態(tài)統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)
    是否
    技術(shù)控制狀態(tài)是ⅠⅡ
    否ⅢⅣ
    (1)狀態(tài)I:統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)與技術(shù)控制狀態(tài)同時(shí)達(dá)到,是最理想的狀態(tài);
    (2)狀態(tài)Ⅱ:統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)未達(dá)到,技術(shù)控制狀態(tài)達(dá)到;
    (3)狀態(tài)Ⅲ:統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)達(dá)到,技術(shù)控制狀態(tài)未達(dá)到;,
    (4)狀態(tài)Ⅳ:統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)與技術(shù)控制狀態(tài)均未達(dá)到,是最不理想的狀態(tài)。
    顯然,狀態(tài)Ⅳ也是現(xiàn)場(chǎng)所不能容忍的,需要加以調(diào)整,使之逐步達(dá)到狀態(tài)I。
    從表2可見(jiàn),從狀態(tài)Ⅳ達(dá)到狀態(tài)I的途徑有二:狀態(tài)Ⅳ→狀態(tài)Ⅱ→狀態(tài)I或狀態(tài)Ⅳ→狀態(tài)Ⅲ→狀態(tài)I,究竟通過(guò)哪條途徑應(yīng)由具體的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來(lái)決定。有時(shí),為了更加經(jīng)濟(jì),寧可保持在狀態(tài)Ⅱ也是有的。當(dāng)然,在生產(chǎn)線(xiàn)的末道工序一般以保持狀態(tài)I為宜。
    分析用控制圖的調(diào)整過(guò)程即是質(zhì)量不斷改進(jìn)的過(guò)程。
    4控制用控制圖
    當(dāng)過(guò)程達(dá)到了我們所確定的狀態(tài)后,才能將分析用控制圖的控制線(xiàn)延長(zhǎng)作為控制用控制圖。由于后者相當(dāng)于生產(chǎn)中的立法,故由前者轉(zhuǎn)為后者時(shí)應(yīng)有正式交接手續(xù)。
    進(jìn)入日常管理后,關(guān)鍵是保持所確定的狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一個(gè)階段的使用后,可能又會(huì)出現(xiàn)異常,這時(shí)應(yīng)查出異因,采取必要措施,加以消除,以恢復(fù)統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。
    (二)、判異準(zhǔn)則的思路
    1兩類(lèi)判異準(zhǔn)則
    (1) 點(diǎn)出界就判異;
    (2) 界內(nèi)點(diǎn)排列不隨機(jī)判異。
    上述(1)是針對(duì)界外點(diǎn)的,而上述(2)則是針對(duì)界內(nèi)點(diǎn)的。
    關(guān)于判異準(zhǔn)則,常規(guī)控制圖的標(biāo)準(zhǔn)GB/T4091-2001有8種準(zhǔn)則,參見(jiàn)圖4和圖5。
    2 控制圖的分區(qū)
    圖4將控制圖等分為6個(gè)區(qū),每個(gè)區(qū)寬l 。這6個(gè)區(qū)的標(biāo)號(hào)分別為A、B、C、C、B、A。其中兩個(gè)A區(qū)、B區(qū)及C區(qū)都關(guān)于中心線(xiàn)CL對(duì)稱(chēng),需要指明的是這些判異準(zhǔn)則主要適用于 圖及單值 圖,且假定質(zhì)量特性 服從正態(tài)分布。
    區(qū)域A
    CL+2
    CL
    CL-
    LCL=CL-3
    CL-2
    CL+
    UCL=CL+3
    區(qū)域B
    區(qū)域C
    區(qū)域C
    區(qū)域B
    區(qū)域A
    圖4 控制區(qū)域的劃分
    3 判異的8個(gè)準(zhǔn)則
    準(zhǔn)則1:一個(gè)點(diǎn)落在A區(qū)以外。 準(zhǔn)則2:連續(xù)9點(diǎn)落在中心線(xiàn)同一側(cè)。
    圖5 八種判異準(zhǔn)則
    由于在過(guò)程正常的條件下,上述8種準(zhǔn)則出現(xiàn)的概率都很小,若出現(xiàn)即判斷過(guò)程異常。