《宝钢统计过程控制》PPT课件.ppt
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1、 统计过程控制统计过程控制(Statistical Process ControlStatistical Process Control)宝通钢铁炼钢厂宝通钢铁炼钢厂2011年年5月月1课程目录课程目录第一部分第一部分 统计方法基础知识统计方法基础知识第二部分第二部分 统计过程控制统计过程控制2第一部分 统计方法基础知识第一节 统计方法及其用途第二节 产品质量波动第三节 统计数据及其分类第四节 总体与样本第五节 随机抽样方法第六节 统计特征数第七节 两类错误和风险3第一节 统计方法及其用途一、什么是统计方法二、统计方法的性质三、统计方法的用途4一、什么是统计方法统统计计方方法法:是指有关收集、
2、整理、分析和解释统计数据,并对其所反映的问题作出一定结论的方法。描述性统计方法:描述性统计方法:是对统计数据进行整理和描述的方法;常用曲线、表格、图形等反映统计数据和描述观测结果,以使数据更加容易理解,例如,可将统计数据整理成折线图、曲线图和频数直方图等。推断性统计方法:推断性统计方法:是在对统计数据描述的基础上,进一步对其所反映的问题进行分析、解释和作出推断性结论的方法;5二、统计方法的性质1.描述性描述性利用统计方法对统计数据进行整理和描述,以便展示统计数据的的规律;统计数据可用数量值加以度量,如平均数、中位数、级差和标准差等,亦可用统计图表予以显示,如条形图、折线图、圆形图、频数直方图、
3、频数曲线等。2.推断性推断性统计方法都要通过详细研究样本来达到了解、推测总体状况的目的,因此它具有由局部推断整体的性质。3.风险性风险性统计方法既然要推断用部分整体,那么这种由推断而得出的结论就不会是百分之百正确,即可能有错误。犯错误就要担风险。6三、统计方法的用途1.提供表示事物特征的数据;(平均值、中位数、标准偏差、方差、极差)2.比较两事物的差异;(假设检验、显著性检验、方差分析、水平对比法)3.分析影响事物变化的因素;(因果图、调查表、散布图、分层法、树图、方差分析)4.分析事物之间的相互关系;(散布图、试验设计法)5.研究取样和试验方法,确定合理的试验方案;(抽样方法、抽样检验、试验
4、设计、可靠性试验)6.发现质量问题,分析和掌握质量数据的分布状况和动态变化;(频数直方图、控制图、排列图)7.描述质量形成过程。(流程图、控制图)7第二节 产品质量波动一、正常波动二、异常波动8一、正常波动正常波动是由随机原因(普通原因)引起的产品质量波动;仅有正常波动的生产过程称为处于统计控制状态,简称为控制状态或稳定状态。9二、异常波动异常波动是由系统原因(特殊原因)引起的产品质量波动;有异常波动的生产过程称为处于非统计控制状态,简称为失控状态或不稳定状态。引起产品波动的原因主要来自六个方面(5 M1E):人(Man):操作者的质量意识、技术水平、文化素养、熟练程度、身体素质等;机器(Ma
5、chine):机器设备、工夹具的精度、维护保养状况等;材料(Material):材料的化学成分、物理性能和外观质量等;方法(Method):加工工艺、操作规程和作业指导书的正确程度等;测量(Measure):测量设备、试验手段和测试方法等;环境(Environment):工作场地的温度、湿度、含尘度、照明、噪声、震动等;10第三节 统计数据及其分类一、计量型数据二、计数型数据11一、计量数据 凡是可以连续取值的,或者说可以用测量工具具体测量出小数点以下数值的这类数据。如:长度、容积、质量、化学成分、温度、产量、职工工资总额等。计量数据一般服从正态分布。12二、计数数据凡是不能连续取值的,或者说
6、即使使用测量工具也得不到小数点以下数值,而只能得到0或1,2,3等自然数的这类数据。计数数据还可细分为记件数据和记点数据。记件数据是指按件计数的数据,如不合格品数、彩色电视机台数、质量检测项目数等;记点数据是指按缺项点(项)计数的数据,如疵点数、砂眼数、气泡数、单位(产品)缺陷数等。记件数据一般服从二项式分布,记点数据一般服从泊松分布。13第四节 总体与样本总体(母体):是指在某一次统计分析中研究对象的全体。有限总体:被研究对象是有限的,如一批产品的总数;无限总体:被研究对象是无限的,如某个企业、某个生产过程从前、现在、将来生产的全部产品。个体:组成总体的每个单元(产品)叫做个体。总体含量(总
7、体大小):总体中所含的个体数,常用N表示。14第四节 总体与样本样本(子样):是指从总体中随机抽取出来并且要对它进行详细研究分析的一部分个体(产品);样本是由1个或若干个样品组成的。样本容量(样本大小):样本中所含的样品数目,常用n表示。抽样:是指从总体中随机抽取样品组成样本的活动过程。随机抽样:是指要使总体中的每一个个体(产品)都有同等机会被抽取出来组成样本的活动过程。15第四节 总体与样本数据、样本和总体的关系数据、样本和总体的关系无无限限总总体体有有限限总总体体工序一批产品一批半成品样本样本数据数据判断判断16第五节 抽样方法一、简单随机抽样法二、系统抽样法三、分层抽样法四、整群抽样法1
8、7一、简单随机抽样法又叫随机抽样法,是指总体中的每个个体被抽到的机会是相同的。优点:抽样误差小缺点:抽样手续比较繁杂。18二、系统抽样法又叫等距抽样法或机械抽样法。优点:操作简便,实施不易出差错。缺点:容易出较大偏差。适用场合:总体发生周期性变化的场合,不宜使用这种方法。19三、分层抽样法也叫类型抽样法。它是从一个可以分成不同于总体的总体(或称为层)中,按规定的比例从不同层中随机抽取样品(个体)的方法。优点:样本的代表性比较好,抽样误差比较小。缺点:抽样手续较简单随机抽样还要繁杂。适用场合:常用于产品质量验收。20四、整群抽样法又叫集团抽样法。是将总体分成许多群,每个群由个体按一定方式结合而成
9、,然后随机抽取若干群,并由这些群中的所有个体组成样本。优点:抽样实施方便。缺点:代表性差,抽样误差大。适用场合:常用在工序控制中。21案例 某种成品零件分装在20个零件箱装,每箱各装50个,总共是1000个。如果想从中取100个零件作为样本进行测试研究。简单随机抽样:将20箱零件倒在一起,混合均匀,并将零件从1 1000编号,然后用查随机数表或抽签的办法从中抽出编号毫无规律的100个零件组成样本。系统抽样:将20箱零件倒在一起,混合均匀,并将零件从1 1000编号,然后用查随机数表或抽签的办法先决定起始编号,按相同的尾数抽取100个零件组成样本。分层抽样:20箱零件,每箱都随机抽取5个零件,共
10、100个组成样本。整群抽样:先从20箱零件随机抽出2箱,该2箱零件组成样本。22第六节 统计特征数一、样本平均值二、样本中位数三、样本方差四、样本标准偏差五、样本极差表示数据的集中位置表示数据的离散程度23一、样本平均值如果从总体中抽取一个样本,得到一批数据X 1,X 2,X 3.X n,则样本的平均值 :样本的算术平均值;n :样本大小。24二、样本中位数把收集到的统计数据X 1,X 2,X 3.X n,按大小顺序重新排列,排在正中间的那个数就叫作中位数,用符号 来表示。当 n 为奇数时,正中间的数只有一个;当 n 为偶数时,正中间的数有两个,此时,中位数为正中两个数的算术平均值。25三、样
11、本方差样本方差是衡量统计数据分散程度的一种特征数,其计算公式:S S 2 2:样本方差;:某一数据与样本平均值之间的偏差。26四、样本标准偏差国际标准化组织规定,把样本方差的正平方根作为样本标准偏差,用符号 S S 来表示。其计算公式:27五、样本极差极差是一组数据中最大值与最小值之差。常用符号 R 表示,其计算公式:R =X max -X min28第七节 两类错误和风险第一类错误(弃真错误称为虚发报警):把质量好的一批成品当作质量坏的一批成品去看待、处理的错误;:第一类错误的概率值,也叫第一类错误的风险率。第二类错误(取伪错误称为漏发报警):把质量坏的一批成品当作质量好的一批成品去看待、处
12、理的错误;:第二类错误的概率值,也叫第二类错误的风险率。29第二部分统计过程控制第一节 SPC发展第二节 什么是SPC第三节 变差第四节 控制图第五节 过程能力第六节 SPC的应用误区30第一节 SPC发展一、SPC的产生二、SPC的发展三、SPC的作用四、SPC的使用31一、一、SPC的产生的产生工业革命以后,随着生产力的进一步发展,大规模生产的形成,如何控制大批量产品质量如何控制大批量产品质量成为一个突出问题,单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求,必须改进质量管理方式。于是,英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量控制方法。1924年,美国的休哈特博士提出将
13、3Sigma原理运用于生产过程当中,并发表了著名的“控制图法”,对过程变量进行控制,为统计质量管理奠定了理论和方法基础。32二、二、SPC的发展的发展1950年戴明博士把SPC技术引入日本,它在日本工业界的大量推广应用对日本产品质量的崛起起到了至关重要的作用 八十年代以后,世界许多大公司纷纷在自己内部推广和应用SPC,同时对其供应商也提出了相应的要求SPC为质量管理五大核心工具之一33三、三、SPC的作用的作用对设计和过程能力进行可靠性的评估用于区分正常波动和异常波动可以依据以往过程的运行情况预测将来过程如何运行降低对检验的依赖性验证问题是否已经永久的纠正了有助于了解过程是否有能力形成100%
14、的满足要求的输出提高质量和生产率,降低成本34四、四、SPC的使用的使用原则上原则上,应该用于有数量特性或参数和持续性的所有工艺应该用于有数量特性或参数和持续性的所有工艺过程过程;SPC SPC使用的领域是大规模生产使用的领域是大规模生产;多数企业,多数企业,SPCSPC用于生产阶段用于生产阶段;在强调预防的企业,在开发阶段也用在强调预防的企业,在开发阶段也用SPCSPC。35第二节第二节 什么是什么是SPCSPC是英文Statistical Process Control的简称,即统计过程控制SPC就是应用统计技术对过程中的各个阶段收集的数据进行分析,并通过调整过程来达到改进与保证质量的目的
15、SPC强调全过程的预防36一种用于检测变差的工具它能识别问题,但不能解决问题。增强产品一致性 提高产品质量减少废品和返工缺陷提高产量第二节第二节 什么是什么是SPC37第三节第三节 变差变差定义:过程的单个输出之间所不可避免的差异;变差的来源可分成两个主要的类别:普通原因和特殊原因38一、普通原因一、普通原因普通原因指的是造成随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因,我们称之为“处于受控状态”、“受控”,其表现为一个稳定系统的偶然原因。只有普通原因存在且不改变时,过程的输出才可以预测。39二、特殊原因二、特殊原因特殊原因指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因,当它们出现时
16、将造成过程分布的改变。如果系统内存在变差的特殊原因,随着时间的推移,过程的输出将不稳定。40三、变差的种类普通原因普通原因由于正常的磨耗和磨损,如工具磨损。特殊原因特殊原因非正常情况,如工具损坏。41第四节 控制图一、概述二、应用控制图的步骤三、应用实例四、控制图的观察与分析42一、概述控制图又叫管制图。它是用来区分由异常原因引起的波动、或是由过程固有的随机原因引起的偶然波动的一种工具。控制图建立在数理统计学的基础上,它利用有效数据建立控制界限。控制界限一般分为上控制限(UCL)和下控制限(LCL)。质量特性值抽样时间和样本序号UCLCLLCL3倍标准偏差(3)3倍标准偏差(3)43控制图的作
17、用1.在质量诊断方面,可以用来度量过程的稳定性,即过程是否处于统计控制状态;2.在质量控制方面,可以用来确定什么时候需要对过程加以调整,而什么时候则需使过程保持相应的稳定状态;3.在质量改进方面,可以用来确认某过程是否得到了改进。44控制图的种类控制图的种类很多,一般按数据的性质分为计量值控制图、计数值控制图两大类。45控制图的阶段1、分析用控制图(初始能力研究阶段)主要是进行初始能力研究并确定过程控制阶段用控制图。需注意事项:A、初始能力研究时需抽取足够的数据,便于将过程调整到稳定状态。B、一般当过程能力指数Cpk1.33(部分过程要求Cpk 1.67)时才认为能进入过程控制阶段,2、控制用
18、控制图(过程控制阶段)由分析用控制图转化而来,一般等过程调整到稳态后,延长分析用控制图的控制线作为控制用控制图。需注意事项:当有因素变化时需重新进行初始能力研究。46二、应用控制图的步骤应用步骤如下:1.选择控制图拟控制的质量特性,如重量、不合格品数等;2.选用合适的控制图种类;3.确定样本容量和抽样间隔;4.收集并记录至少20 25个样本的数据,或使用以前所记录的数据;5.计算各个样本的统计量,如样本平均值、样本极差、样本标准差等;6.计算各统计量的控制界限;7.画控制图并标出各样本的统计量;8.研究在控制线以外的点子和在控制线内排列有缺陷的点子以及标明异常(特殊)原因的状态;9.决定下一步
19、的行动。47控制图控制界限线的计算公式-IxRx xxxRRxRRx x RSRSRRSx x x RRRRRSx48控制图控制界限线的计算公式IIPu c Pn3P(1 )PPnP(1 )PPn3(1 )PnPn3Pn Pn (1 )PnPn3u3nu u3nu-c3c c3c 49控制系数选用表50三、应用实例某公司新安装一台装填机。该机器每次可将5000g的产品装入固定容器。规范要求为5000 (g)。050使用控制图的步骤如下:1.将多装量(g)看成应当加以研究并由控制图加以控制的重要质量特征。2.由于要控制的多装量使计量特性值,因此选用 x R 控制图。3.以5个连续装填的容器为一个
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