统计学基础及MSA-CPK和SPC-文档资料.ppt
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1、统计学基础及MSA,SPC,CPK1一、统计方法及用途一、统计方法及用途 (一)统计方法的含义 统计是指对某一现象有关的数据进行搜集、整理、计算和分析等的活动。搜集搜集搜集搜集整理整理整理整理计算计算计算计算分析分析分析分析为某一目的2一、统计方法及用途一、统计方法及用途 (二)统计方法的分类 统计方法一般分为描述性统计方法和推断性统计方法。1、描述性统计方法常用曲线、表格、图形和指标(均值、标准差等)反映统计数据和描述观测的结果,以使数据更加容易理解。例如:学校中5班的班主任计算本班学生数学科目考试的平均成绩、最高成绩、最低成绩。2、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
2、的问题进行分析、解释和做出推断性结论的方法。例如:上例中5班的班主任通过本班的学生考试成绩信息推断3班的学生的考试成绩。3一、统计方法及用途一、统计方法及用途 (三)统计方法的性质 统计方法有三种性质:1、描描描描述述述述性性性性。利用统计方法对统计数据进行整理和描述,以便展示出统计数据的规律。例如运用统计指标均值、中位数、众数等来表示数据分布位置,用极差、标准差等来表示数据的散布情况。再如使用直方图、折线图、柱状图等来直观的展示数据。2、推推推推断断断断性性性性。统计方法都要通过详细研究样本达到了解、推测总体状况的目的,因此都具有由局部推断整体的性质。3、风风风风险险险险性性性性。统计方法既
3、然要用部分去推断全体,那么这种由推断而得出的结论就不会百分之百的准确,不准确就要承担风险。但是统计学可以给出推断存在风险的大小。4一、统计方法及用途一、统计方法及用途 (四)统计方法的用途 1、提供表示事物特征的数据 例如表示数据分布位置,用极差、标准差等来表示数据的散布情况。2、比较两事物的差异 在质量管理活动中,实施质量改进后要判断与改进前是否有显著改进,就需要用到假设检验、显著性检验、方差分析和水平对比法等。3、分析影响事物变化的因素 在质量管理活动中可以应用因果图、调查表、散布图、分层法、树图、方差分析等来分析影响某一问题的各种原因。5一、统计方法及用途一、统计方法及用途 4、分析事物
4、间的关系 在质量管理中往往会遇见两个以上变量之间虽然没有确定的函数关系,但往往存在着一定的相关关系。运用统计方法确定这种关系的性质(线性相关、高阶相关等)和程度,对于质量活动的有效性就显得十分重要。常用的比如散布图、回归分析、试验设计等等。5、研究取样和试验方法 为了获得准确的数据来推断整体的情况,或者为了确定合理的试验防范,我们还需要研究数据取样的方法。这些方法有抽样方法、抽样检验、试验设计、可靠性试验等。6一、统计方法及用途一、统计方法及用途 6、发现问题 我们还会遇见用收集到的数据或以一定的规则获取数据,通过一定的方法来分析,来发现是否出现异常。例如直方图、控制图、散布图、排列图等等。7
5、、描述质量形成过程 例如流程图、控制图等等。应当指出的是,统计方法起到的作用是归纳、分析问题,并客观的显示事物的规律的作用,而并不是具体解决问题的方法。要解决问题还需要专业技术和组织管理等措施。7二、统计数据及其分类二、统计数据及其分类 从统计的角度来看,一般把形形色色的统计数据归成两大类,计量数据和计数数据。(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数据。例如长度、容积、质量、温度、化学成分、产量等等。计量数据一般服从正态分布。(二)计数数据 凡是不能连续取值的,或者说即使测量工具也得不到小数点以下数据,而只能得到自然数的这类数据。例如不合格品数、瑕疵
6、点、缺陷数等。计数数据分为计件数据和计点数据。例如不合格数、电视机数量、检验项目数量等为计件数据。例如瑕疵点数、沙眼数等为计点数据。计件数据一般服从二项分布,计点数据一般服从泊松分布。8三、总体与样本三、总体与样本 通常我们不可能为了掌握一批产品的质量信息而检查整批产品,更何况如果检查是破坏性检验时。而只能按照一定的抽样规则,从中抽取一定数量的样品进行检测,从样品检测结果来推断整批产品的质量。总总总总体体体体是某次统计分析中研究对象的全体,上例中就是一批产品的所有。样样样样本本本本是从总体中按照一定抽样规则抽取的一本个体的综合。被抽出的样本中的每一个产品叫做样品样品样品样品。9四、统计特征数四
7、、统计特征数 在研究样本的时候我们需要用一些特征数来描述样本的情况。在统计方法中常用的统计特征值可以分为两类。一类是表示数据的集中位置的,如样本均值、样本中位数等;一类是表示数据的离散程度的,如样本极差、样本标准差等。10 (一)样本平均值 (二)样本中位数 将样本按照大小顺序重新排列。当样本量为奇数时,正中间的数就是样本的中位数;当样本量为偶数时,中间的两个数据的平均值为样本的中位数。四、统计特征数四、统计特征数11 (三)样本方差 (四)样本标准差 样本方差的量纲和样本不一致,在某些问题的处理上不方便,这是我们取样本方差的正平方根作为样本的标准差,用符号S来表示。(五)样本极差 极差是样本
8、中最大值与最小值之差。用符号R表示。四、统计特征数四、统计特征数12五、数据分布形态五、数据分布形态类型分布形态计量数据正态分布正态分布偏态分布指数分布分布均匀分布计数数据二项分布二项分布泊松分布正态分布正态分布偏态分布偏态分布指数分布指数分布泊松分布泊松分布二项分布二项分布缺陷率缺陷率缺陷数缺陷数具体缺陷数具体缺陷数缺陷率,有缺陷率,有没有缺陷没有缺陷13六、产品质量波动六、产品质量波动 (一)产品质量具有波动性和规律性。在生产实践中,生产过程受到操作者、机器、原材料、加工方法、测试手段、生产环境等因素的干扰,生产出的产品的质量特性数据都不完全相同,总是存在差异,这就是产品质量的波动性。这种
9、波动是普遍存在的。但是当我们逐渐的减弱这些因素对产品的影响后,我们就会发现产品质量特性的波动会符合一定的规律,并可以被我们描述出来。这就是产品质量的规律性。14六、产品质量波动六、产品质量波动 (二)质量波动的分类 从统计学的角度来看,可以把产品质量波动分为正常波动和异常波动两类。1、正常波动 正常波动时随机原因引起的产品质量波动。这些随机因素在生产中大量存在,并不容易消除,对产品质量经常发生影响,但是它们所造成的质量特性值波动往往比较小。例如机器的轻微震动;温度、湿度的微小变化等等。一般情况这些质量波动在生产过程中是允许存在的,而公差概念的存在就说明我们承认并接受这种波动,我们要做的是将这种
10、波动控制在能承受的范围内,就是公差。15六、产品质量波动六、产品质量波动 2、异常波动 异常波动时由系统原因引起的产品质量波动,这些系统原因在生产中并不大量存在,一旦发生,对产品质量影响较为显著。例如机器设备带病运转、操作者违反规程作业、原材料质量不符合要求等等。由于这些因素引起的质量波动大小和作用方向一般具有一定的周期性或持续的倾向性,往往比较容易发现和预防,也易于处理和解决。16六、产品质量波动六、产品质量波动 质质质质量量量量管管管管理理理理工工工工作作作作就就就就是是是是要要要要找找找找出出出出产产产产品品品品质质质质量量量量波波波波动动动动的的的的规规规规律律律律,把把把把正正正正常
11、常常常波动控制在合理范围内,消除系统原因引起的异常波动。波动控制在合理范围内,消除系统原因引起的异常波动。波动控制在合理范围内,消除系统原因引起的异常波动。波动控制在合理范围内,消除系统原因引起的异常波动。从微观角度,引起产品质量波动的原因主要有以下6项:人:操作者的质量意识、技术水平、文化素养、熟练程度和身体素质。机器:机器设备、工夹具的精度和维护保养状况。材料:材料的化学成分、物理性能和外观质量。方法:加工工艺、操作规程和作业指导书的正确程度以及是否被严格执行。测量:测量设备、试验手段和测试方法等。环境:工作场地或测量场地的温度、湿度、含尘度、照明、噪声、震动等。17六、产品质量波动六、产
12、品质量波动 这这这这六六六六大大大大因因因因素素素素涵涵涵涵盖盖盖盖了了了了生生生生产产产产过过过过程程程程的的的的方方方方方方方方面面面面面面面面,是是是是从从从从事事事事生生生生产产产产过过过过程程程程质质质质量量量量管管管管理理理理工工工工作作作作的的的的基基基基础础础础。我我我我们们们们要要要要自自自自觉觉觉觉的的的的应应应应用用用用它它它它们们们们解解解解决决决决实实实实际际际际的问题。的问题。的问题。的问题。18 测量为了显示某物体的特性,给物体赋与数值。测量系统被赋与的数值叫测定值(Measurement Value),为得到测定值的设备叫测量仪器,测量步骤、仪器及其它设备、So
13、ftware(软件)、测定者等为得到测定值而使用的全部叫测量系统.测定系统System分析 MSA(Measurement System Analysis)为了确保数据的信赖性,评价或检定测量系统System.为了确认改善对象过程(Process)当前能力的数据收集前,先确认数据是否可信。七、(测量系统分析计量型)七、(测量系统分析计量型)19 测量System误差或变动的类型 位置(Location)或平均-偏离(Bias)-直线性(Linearity)-稳定性(Stability)宽度或散布-再现性(Repeatability)-反复性(Reproducibility)测量System误差
14、20意味着观测测定平均和基准值间的偏差。(基准值通过更高精度的仪器测量获得)偏离又叫正确性。基准值Reference value观测平均Observed Average偏离 偏离(Bais)测量System误差真值测定值的平均值21仪器的全体测定可能范围内的倾斜差异。真值 1观测值1倾斜小 倾斜大真值 2测定的下限范围测定的上限范围真值观测值倾斜无倾斜观测值2 直线性测量System误差22起点 1起点 2稳定性把同样的特性在不同的起点用同样的Gage测定的结果平均值差异。测量System误差 稳定性23同样人使用同样部品、同样特性、同样机器反复测定得到的测定值之间散布。基准值平均平均好的反复
15、性不好的反复性基准值测量System误差 反复性24测定同一特性时,互相不同的人使用同样机器得到的测定值之间的平均差。好的再现性不好的再现性 再现性测量System误差评价者 A评价者B评价者 C评价者 C评价者 A评价者 B基准值ABC基准值ABC25测量测量SystemSystem误差误差 不倾斜但不精密 精密但倾斜 既不精密又倾斜既不倾斜又很精密26 测定误差的评价 正确性精密度散布平均散布倾斜校正分析(Calibration Study)R&R Study 测量System评价27 观测值(测定值)的变动要素+=真值(实际工程的变动)误差(测定变动)测定值(被观测的变动)量具 R&R
16、Study 在测定过程中得到的测定值里一般包含着实际工程的变动和根据测量System的变动。被观测的变动(2total)=工程的变动(2p)+测定变动(2MS)测定变动再区分为反复性和再现性。测定变动(2MS)=反复性(2Repeatability)+再现性(2Reproducibility)反复性和再现性两种变动的合。即,测定量ystem的变动叫 Gage R&R.对测量System变动的分析也可以认为是精密度的分析,称为Gage R&R study.28 观测值(测定值)的变动要素Gage R&R Study 被观测的变动(2total)实际工程的变动(2p)测定System变动(2MS)
17、再现性(2Reproducibility)反复性(2Repeatability)R&R%=测量系统方差测量系统方差/总方差总方差=(再现性方差(再现性方差+反复性方差)反复性方差)/总方差总方差29 一般事项一般事项一般对2 3名作业者(平时检查的作业者)实施一般用10个部品为对象测定一般2 3回反复测定 步骤步骤 1.选定代表工程长期变动的10个标本 2.测定器的校正 3.让第一个作业者对所有标本任意顺序各做一次测定 (Blind Measurement)4.让第二个作业者按同样地方法实施 (所有作业者相同)5.以同样的方法按必要的次数反复测定 6.得到的DATA输入Minitab并进行分析
18、Gage R&R 步骤30 评价基准Gage R&R 评价指标区分%Contribution(贡献值)值良好 1%10%30%31案例练习测试数据测试数据部件号石秀梅1石秀梅2石秀梅3高开龙1高开龙2高开龙3康龙飞1康龙飞2康龙飞3160.97 60.9660.9760.9560.9760.9760.9660.9760.98261.07 61.0761.0661.0861.0661.0761.0461.0761.07361.00 60.9960.9960.9860.9860.9960.9760.9961460.99 60.9760.9860.9960.9960.9860.996160.9856
19、1.07 61.0761.0761.0661.0561.0661.0761.0661.07660.94 60.9460.9360.9260.9260.9560.9460.9460.94761.02 60.996161.0361.0261.0261.0260.9961860.97 60.9860.9760.9760.9660.9560.9760.9660.96961.03 61.026161.0461.0361.0261.0461.0261.021060.99 60.9960.9960.9960.9860.9960.9860.9960.99分析该测量系统如何?分析该测量系统如何?32案例练习数据
20、复制到软件中数据复制到软件中33案例练习操作:、数据堆叠行:将所有数据放入到一列中操作:、数据堆叠行:将所有数据放入到一列中、计算产生模板化数据简单数集、计算产生模板化数据简单数集34案例练习、计算产生模板化数据文本值、计算产生模板化数据文本值35案例练习、统计质量工具量具研究量具研究、统计质量工具量具研究量具研究数据一定要按规矩数据一定要按规矩分列显示,否则软分列显示,否则软件无法分析。件无法分析。36案例练习从均值控制图来看,大部分都不在控制限内,是不是不受控过了?从均值控制图来看,大部分都不在控制限内,是不是不受控过了?37案例练习量具量具 R&R 研究研究-方差分析法方差分析法 包含交
21、互作用的双因子方差分析表包含交互作用的双因子方差分析表 来源 自由度 SS MS F P编号 9 0.144916 0.0161017 122.234 0.000操作人员 2 0.000007 0.0000033 0.025 0.975编号*操作人员 18 0.002371 0.0001317 1.395 0.168重复性 60 0.005667 0.0000944合计 89 0.152960 量具量具 R&R 方差分量来源 方差分量 贡献率合计量具合计量具 R&R 0.0001069 5.68 重复性重复性 0.0000944 5.02 再现性再现性 0.0000124 0.66 操作人员
22、0.0000000 0.00 操作人员*编号 0.0000124 0.66部件间部件间 0.0017744 94.32合计变异 0.0018813 100.00 研究变异%研究变来源 标准差(SD)(6*SD)异(%SV)合计量具合计量具 R&R 0.0103379 0.062027 23.83 重复性重复性 0.0097183 0.058310 22.41 再现性再现性 0.0035253 0.021152 8.13 操作人员 0.0000000 0.000000 0.00 操作人员*编号 0.0035253 0.021152 8.13部件间部件间 0.0421242 0.252745 97
23、.12合计变异 0.0433741 0.260245 100.00可区分的类别数可区分的类别数=5该测量系统勉强可以接受;该测量系统勉强可以接受;主要为量具(深度尺)的影响度为主要为量具(深度尺)的影响度为22.1%22.1%,大于但小于,量具贡献度为,大于但小于,量具贡献度为,小于但大于,勉强可以,小于但大于,勉强可以接受接受测量人员比较稳定且优秀测量人员比较稳定且优秀判定主要指标:研究变异:研究变异交互作用:怎么理解?交互作用:怎么理解?38八、计数型测量系统分析八、计数型测量系统分析 计数型计数型 Gage R&RGage R&R检定把各标本的合格、不合格是否按不同检验员一贯性地进行评价
24、目的考察检验员(外观类)之间、检验员对标准的一致性掌握和检验员自身的一致性进行考量,从而确定检验员是否满足检验能力要求。一般事项一般事项 一般对 2 3名作业者实施 一般选 2025个试料为对象测定 一般 2 3回反复测定39 留意事项(1)试料应选定代表过程的试料。任意选定25个试料时,以下能成为向导。(2)把平时检查的作业者选定为作业者的选定对象计数型 Gage R&R很难区分良/不率的试料20%30%不易区分良/不率的试料30%40%比较容易区分良/不率的试料30%40%很容易区分良/不率的试料0%20%40 测定能力评价指标判断基准(良好)判断基准(考虑)判断基准(不足)判断指标90%
25、8090%80%计数型 Gage R&R41案例练习外观测量系统记录数据外观测量系统记录数据零件康艳-1康艳-2康艳-3罗忠英-1罗忠英-2罗忠英-3吴胜香-1吴胜香-2吴胜香-3基准1111000111121111110011300000000004110000000050000000000611111111117111001111181111111111900000000001011111111111111111111111200000000001311111111111411111111111511111111111611111111111711111111111811111100011
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