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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第五章 过程控制和统计过程控制【精品文档】第 12 页第五章 过程控制和统计过程控制目的和要求：了解统计过程控制，理解测量系统的特性和几个概念，理解过程能力及过程能力指数（短期和长期）的概念，掌握测量系统分析的ANOVA方法及其Minitab输出结果的意义，掌握短期（和）和长期过程能指数（和）的计算，以及水平、ZBench的计算，了解过程能力指数与不合格品率的关系。第一节 测量系统分析一、测量系统及其性质数据是由测量的来的，测量的结果能否代表被测量物体的真实值，测量误差有哪些部分组成，有多大，如何确定，什么样的测量误差可以接受，什么样的又不能接受呢？这都
2、是我们在利用测量数据进行分析决策之前所关心的问题。（一） 测量系统测量系统是与测量有关的人、测量仪器/工具软、硬件、测量对象、测量方法和环境的总称。（二） 测量系统的几个特性和概念1、准确性用同一测量仪器由同一测量人员测量同一样品，并重复无限多次，测量结果的平均值与真值之间会存在差异，差异大小就反映了该测量系统的准确性。偏差分析可利用单样本的T-检验来确定是否有偏差，即：H0：Bias=0 H1：Bias0 。利用Minitab可按如下步骤进行：StatBasic Statistics1-Sample t.2、精密度精密度包括反复性和再现性（1）反复性（Repeatability）由同一测量人
3、员用同一测量仪器在较短时间内重复测量同一测量对象时所存在的差异，即测量值的变动，此变动称为EV(Equipment Variation)，是因为测量仪器引起的变动。（2）再现性（Reproducibility）由几个不同的测量人员用同一测量仪器对同一被测对象进行测量时存在的差异。此变动称为AV(Appraiser Variation)，是因为测量者引起的变动。当EVAV时，需要考虑是否是测量工具的精度不够，或测量工具本身测量不稳定。当EVAV时，需要考虑是否是测量者的使用方法不正确，或由于精度模糊，在判断测量值上发生误差。3、稳定性（Stability）用同一测量仪器，由同一测量人员在不同的时
4、间测量同一被测对象时存在的差异，反映随时间的变化对同一物品测量结果变动的程度。4、线性性（Linearity）线性性用以衡量测量系统在不同的测量范围的测量值与被测对象真值的差异大小。二、测量误差测量数据的误差是由被测量对象的实际误差和测量系统误差两部分组成，若用总表示总误差，产品表示被测对象误差，测量表示测量误差，则有：2总=2产品+2测量。下图（图5-1）测量误差的构成及来源。三、合理分组（Rational Sub Grouping）（一）组内误差和组间误差合理分组是测量阶段收集数据的一种策略，通过合理分组可以分短期和长期误差，从而可以确认过程目前的问题是技术实力不够（ZST太小），还是控制
5、水平差（ZST与ZLT差异太大）。收集数据时，要求每组内的数据只包含偶然因素引起的误差，即组内误差；组与组之间存在异常原因引起的误差和偶然因素引起的误差，即组间误差；这样收集的数据可对过程的长期能力和短期能力分别作出评估。测量仪器误差总误差测量系统误差被测量对象误差测量人员误差准确性线性性稳定性反复性测量人员误差测量人员和被测量对象交互作用误差四、Gage R&R（一）Gage R&R的基本条件1、选定测量仪器：Gage 必须选定能够读出Process的变动或Spec允许误差10%以下的最小测量单位的测量仪器。2、Sample的准备：不能随意准备样品，而是按照事先计划的包含变动或Spec全范围
6、的样品。这是为了确认测量系统能否读出已知特性值来判定测量系统能否被接受。3、测定者：须确定23个典型的测定者（二）Gage R&R Study1、基本公式Total Variance(总误差)= Total Gage R&R=% R&R= Total Gage R&R SV/ Tolerance=5.15测量/ Tolerance，又记为：%Tolerance， Gage变动与公差的比值，用于判定部品合格与否的信赖性判断。%Study= Total Gage R&R SV/ Total Variance，用于测定系统的信赖性判断。2、 Gage R&R的判断基准% R&R20%，测量系统可以接
7、受；20% R&R29%，有条件接受，即考虑成本费用后决定；% R&R29%，测量系统不可以接受，应寻找改善措施。3、Number of Distinct Categories 的判断基准Number of Distinct Categories=1.41(P/Gage R&R)若Number of Distinct Categories=01：不能使用该测量系统（改善测量系统）；若Number of Distinct Categories=24：有条件的接受该测量系统；若Number of Distinct Categories5：可以接受该测量系统。五、利用Minitab 进行Gage R
8、&R Study分析1、Minitab软件的操作步骤：StatQuality ToolGage R&R Study；当部品和测量者之间存在不可忽略的交互作用时，为把握交互作用必须使用ANOVA method（方差分析法）。2、一般先做ANOVA分析，若PARTS*OPERATOR栏的P值20%，表明需要改善测量的工具系统，否则采用现有的测量系统可能犯错； %Tolerance=11.4420%，表明部品是满足测量要求的，应保持产品的公差不变。3）Minitab输出图形的分析。 X-Bar管理图和R管理图从X-Bar管理图可知，大部分测量值都超出管理界限，说明结果是良好的；从R管理图可知，大部分
9、测量值都在管理界限范围内，表明对样品反复测量得出的数据中没有异常数据。Operator* Parts Interaction图从上图可知，除了Operator1和 Part4之间有交互作用外，对其它所有部品和测量者表现出良好的测量结果；对于Part10，测量者的测量分布较大，需要查找造成散布大的原因。Response By Parts 图从上图可看出，部品的变化较大，即部品对测量系统的影响较大。Response By Operator图: 测量人员的影响较小，不需重新选择测量者。第二节 过程能力及过程能力指数一、什么是过程能力1、过程能力（Process Capability）Process
10、Capability以往称为工序能力，过程能力是指过程的加工质量满足技术标准的能力，它是衡量过程加工的内在一致性的，与生产能力不同，后者则是指加工数量方面的能力，两者不可混淆。故通常用6倍标准差（6）表示过程能力，它数值越小越好。2、短期过程能力与长期过程能力（1） 短期过程能力（Short-Term Process Quality）。所谓短期过程能力是指在任一时刻，过程处于稳定状态的能力，指仅由偶然因素所引起的变异所形成的过程能力，表示了组内变异，实际上反映了短期变异；（2）长期过程能力（Long-Term Process Quality）。长期过程能力择考虑了生产过程中人、机、料等类似的可
11、预期的微小波动，使指由偶然因素和特殊因素之和所引起的总变异，表示了组内变异和组间变异之和。二、短期过程能力指数（Process Capability Index）常将允许的容差范围除以6的比值，称为过程能力指数。是反映过程满足产品标准要求的能力的系数。适用于计量值质量过程。当容差的中心值M与数据分布中心相一致时，即=M，称为过程能力“无偏”，用表示；不一致时，称为“有偏”，用表示。计算过程能力指数时必须在过程的稳态下进行。1、 无偏移双侧规范情况的短期过程能力指数（=M）式中，T为容差范围，即技术规范的规范幅度，分别容差上限、容差下限， ，为过程特性值的总体标准差，可用（控制图）或（控制图）来
12、估计。可看出，公差范围越大，值越高，数据的散布()越大，值越低。2、 偏移情况的短期过程能力指数当产品质量特性值分布的平均值与容差的中心值不重合时，显然不合格频率增大，即值降低，故按式（5.2.3）所计算的过程能力指数不能反映有偏移的实际情况，需要加以修正。记表示生产中心与规格中心M的中心漂移量，也称为偏移量；称为偏移度，则修正的过程能力指数：当M=时，K=0, =，当=或=TL时， =0，实际上这是的不合格品率仍为50%，故=0是不恰当的，这说明公式（5.2.4）只能用于偏力量不太大的场合，即（）。3、单侧容差限的短期过程能力指数若只有上限要求，而对下限没有要求，则上单侧短期过程能力指数的计
13、算如下：若只有下限要求，而对上限没有要求，则下单侧短期过程能力指数的计算如下：4、当目标值与公差中心不重合时，需要用Cpm或Cpmk来反映过程的短期能力。即USL - LSL6Cp = USL - 3Cpk = Min ( - LSL3,)USL - LSL6 2 + (-T)2Cpm = USL - Cpmk = Min ( - LSL,)3 2 + (-T)23 2 + (-T)2三、长期过程能力指数（Process Performance Index）1、无偏移长期过程能力指数2、无偏移单侧长期过程能力指数无偏移上单侧长期过程能力指数的计算公式为：无偏移上单侧长期过程能力指数的计算公式为：3、 有偏移长期过程能力指数有偏移长期过程能力指数的计算公式：=min(,)或=（1-K）。4、当目标值与公差中心不重合时，需要用Ppm或Ppmk来反映过程的短期能力。计算公式与Cpm或Cpmk相似。四、水平在6管理中使用的过程能力指标还有水平，其中短期过程能力指标的计算公式为： 或 6管理中总是假定生产中心与目标值（即计算的规格中心）的漂移量在1.5之内，并且就假设1.5为实际的漂移量。故反映长期过程能力的指标长期水平的计算公式为：ZBench是不良率总和所对应的标准正态分布表中的Z值。