質量管理第十四章工序控制方法

2021-03-04 09:54:51 字數 4824 閱讀 2752

全面質量管理強調以預防為主,要求在質量的形成過程中,在整個生產過程中,儘量減少出或不出不合格品。這樣就需要研究兩個問題:一是怎樣使生產過程具有不出不合格品的保證能力;二是怎樣把保證質量的能力保持下去,一旦這種保證質量的能力不能維持下去,能盡早得到情報,查明原因,採取措施,使這種保證質量的能力繼續穩定下來,保持下去,真正做到防患於未然。

前乙個問題一般叫做工序能力的分析;後乙個問題一般叫做工序控制。這兩個問題都涉及到控制圖。

實行工序質量控制,是生產過程中質量管理的重要任務之一,工序控制可以確保生產過程處於穩定狀態,預防次品的發生。工序質量控制的統計方法主要有直方圖法和控制圖法。直方圖法已在第13章介紹過了。

※ 本章要求

(1)掌握工序質量的概念和分布特徵;

(2)掌握工序能力和工序能力指數的概念及區別;

(3)掌握工序能力指數的計算方法

(4)熟悉控制圖法的概念;

(5)掌握計量、計件與計點控制圖的型別和具體設計過程;

(6)了解控制圖的觀察分析方法。

※ 本章重點

(1)工序質量的分布特徵

(2)工序能力指數的概念及計算

(3)控制圖的基本概念

(4)計量、計件與計點控制圖的具體設計過程

※ 本章難點

(1)工序能力指數的計算

(2)計量、計件與計點控制圖的設計

一、工序質量的概念

工序質量因行業而異。一般來說,對產品可分割的工序,工序質量即為產品質量特性,如尺寸、精度、純度、強度、額定電流、電壓等。對產品不可分割或最終才能形成者,則通常指工藝質量特性,如化工產品、生產裝置的溫度、壓力、濃度和時間等。

有時,工序質量也可表現為物耗和效率。

工序質量屬製造質量的範疇。質量優劣主要表現為產品或工藝質量特性符合設計規範、工藝標準的程度,既符合性質量。

二、質量的波動與分布

工序質量在各種影響因素的制約下,呈現波動性。工序質量波動包括產品之間的波動,單個產品與目標值之間的波動。質量特性的波動分為正常波動和異常波動。

正常波動在每個工序中都是經常發生的。引起正常波動的影響因素很多,諸如機器的微小振動,原材料的微小差異,刀具的正常磨損,夾具的微小鬆動,工人操作中的微小變化,測試手段的微小誤差,檢查員讀值的微小差異等等。一般說來,這類影響因素很多,不易識別,其大小和作用方向都不固定,也就是說是隨機的,因此難以確定。

正常波動對工序質量的影響較小,在技術上難以測量和消除,而且經濟上也很不合算,所以這類影響原因又叫做不可避免的原因或偶然性原因。這種由正常原因造成的質量波動不應由工人和管理人員來負責。減少這類質量波動只能靠提高技術水平或科學水平來達到。

工序中的異常波動是由某種特定原因引起的,例如機器磨損、誤操作等都可導致異常波動。異常波動對工序質量的影響較大。

生產過程控制系統的目標是當工序出現異常波動時迅速發出訊號,使我們能很快查明異常原因並採取行動消除波動。

產品質量雖然是波動的,但正常波動是有一定規律的,即存在一種分布趨勢,形成乙個分布帶,這個分布帶的範圍反映了產品精度。實踐證明,在正常波動下,大量生產過程中產品質量特性波動的趨勢大多服從正態分佈。因此,正態分佈是乙個最普遍、最基本的分布規律,它具有集中性、對稱性等特點。

如下圖14-1所示:

正態分佈的特點正態分佈由兩個引數決定:均值μ和標準差σ,均值μ是衡量分布的集中趨勢,標準差σ是反映資料的離散程度。當均值和標準差確定時,乙個正態分佈曲線就確定了。

正態分佈曲線與座標橫軸所圍成的面積等於1。可以算出:在μ±σ範圍內的概率(面積)為68.

26%;在μ±2σ範圍內的概率(面積)為95.45%;在μ±3σ(如果將加工公差界定在μ±3σ範圍,質量合格率能夠達到99.73%!

)範圍內的概率(面積)為99.73%。

一、工序能力的概念

工序/工藝process能力是指工序在一定時間,處於控制狀態(穩定狀態)下的實際加工能力。它又叫做裝置加工精度,用符號b來表示。它是工序固有的能力,或者說它是工序保證質量的能力。

工序能力可用工序質量特性值的波動範圍來衡量。若工序質量特性值的標準差為σ,則工序能力b=6σ。由正態分佈理論知,p(x∈μ±3σ)=99.

73%, 故6σ近似於工序質量特性值的全部波動範圍。顯然,b越小,工序能力就越強。在p(x∈μ±4σ)=99.

994%(可包括產品的99.994%);在p(x∈μ±5σ)=99.9994%(可包括產品的99.

9994%)。

二、工序能力指數

工序能力是描述加工過程客觀存在著分散的乙個引數,但是這個引數能否滿足產品的技術要求呢?從它本身還看不出來。因此還要引進乙個引數來反映工序能力滿足產品質量標準(規格、公差等)的程度。

工序能力指數是表示工序能力滿足工序質量標準要求程度的量值。它用工序質量要求的範圍(公差)產品設計時允許或者說規定的誤差範圍;和工序能力(裝置實際加工產品的特性值-即離散程度/誤差範圍)的比值表示,記為capabilityprocess。 即

式中:t——工序公差;

σ——總體標準差。

工序能力指數cp與工序能力6σ是不同的。工序能力在一定工序條件下是乙個相對穩定的數值,而工序能力指數則是乙個相對的概念。工序能力相同的兩個工序,若工序質量要求範圍t不同,則會有不同的工序能力指數。

計算工序能力指數是假設工序質量特性值服從正態分佈,即

x∽n(μ,σ2)和工序處於受控狀態下進行的。

在具體的計算方法上包括:

(1)無偏時雙向公差工序能力指數計算,即分布中心與公差中心重合的情況。這是一種比較理想的情況。這時可用下面的公式來計算工序加工能力:

(2)分布中心與公差中心偏離的情況。

2-1:工序有偏時雙向公差工序能力指數計算,即給出雙側公差的情況,當分布中心μ與公差中心m偏離了一段距離ε之後,顯然用上面公式算出來的工序能力指數值已經不能反映這時的生產能力的實際情況。因此,為了保持這道工序的實際加工能力,必須用乙個考慮了偏移量ε的新的工序能力指數cpk來評價工序能力。

這時的工序能力指數可用下面公式計算:

偏移係數k:

2-2 給出單項公差的情況。單項公差工序能力指數計算

當只要求公差上限時,則

若只要求公差下限,則

工序的質量水平按cp值可劃分為五個等級,按其等級的高低,在管理上可以做出相應的判斷和處置。工序能力指數的判斷與處置可參見教科書上所示的工序能力指數判別準則。

練習:1、車床加工某零件的尺寸公差為,今從該零件加工過程中隨機抽樣求得σ=0.0052,問該工序的工序能力指數cp值等於多少?

t=︱上公差值 – 下公差值︱= 7.95 – 7.90 = 0.05

6σ=6*0.0052 =0.0312

cp = t /6σ = 1.60

2、已知一批零件的標準偏差s=0.056公釐,公差範圍t=0.35公釐,從該批零件的直方圖中得知尺寸分布中心(樣本平均值)與公差中心(工藝標準中心值)偏移0.

022公釐,求cpk值。

3、加工某零件,要求徑向跳動不超過0.05公釐(上限),今從該工序抽取n=100的樣本進行測量,得到樣本平均值,樣本標準偏差s=0.016公釐。求該工序的工序能力指數。

4、某絕緣材料廠生產一種絕緣材料,規定它的擊穿電壓下限標準為1200伏,今從該工序抽取n=100的樣本進行測試,得到樣本平均值,樣本標準偏差s=1千伏。求該工序的工序能力指數。

5、某產品尺寸公差要求為ф12.2 mm, 經隨機抽樣測算,樣本加工尺寸均值(中心值) x =12.19238 mm,樣本標準差為s=0.

00286mm。試求:1、cp、k、cpk 2、對工序能力進行判斷。

5、解:1、公差中心tm=12.194

2、因為0

一、控制圖的概念

控制圖(control chart)又叫管理圖。它是判斷和預報生產工序中質量狀況是否發生異常波動的一種有效的方法。控制圖是在2023年由美國的休哈特(w.

a. shewhart)首創。

可以用3σ原則確定控制圖的控制線(control lines)。

cl=μ 平均值

ucl=μ+3σ 標準差

lcl=μ-3σ

如圖14-2便是一張的示意圖。

圖14-2的示意圖

控制圖是把造成質量波動的六個原因(人機料法環、測量等)分為兩個大類:隨機性原因(偶然性原因)和非隨機性原因(系統原因)。這樣,我們就可以通過控制圖來有效地判斷生產工序質量的穩定性,及時發現生產工序中的異常現象,查明生產裝置和工藝裝備的實際精度,從而為制定工藝目標和規格界限確立可靠的基礎,使得工序的成本和質量成為可**的,並能夠以較快的速度和準確性測量出系統誤差的影響程度。

控制圖的分類:(1)按控制物件分類:計量值控制圖和計數值控制圖;(2)按用途分類:分析用控制圖和管理用控制圖。

二、計量控制圖型別

(1)均值-標準差控制圖

均值控制圖主要用於判斷生產過程中的均值是否處於或保持在所要求的統計控制狀態,標準差控制圖主要用於判斷生產過程的標準差是否處於或保持在所要求的統計控制狀態,這兩張圖通常一起用,因此稱為均值-標準差控制圖,記為控制圖的具體設計過程詳見教科書。

(2)平均值-級差控制圖

將均值-標準差控制圖圖)中的s圖用級差控制圖(r圖)代替,即得圖,這裡用級差控制圖來判斷生產過程的波動是否處於或保持在索要的統計控制狀態,把與r圖一起用,就稱為均值-級差控制圖。控制圖的具體設計過程詳見教科書。

(3)中位數-級差控制圖

用表示樣本組的中位數。在圖中,以代替就得到控制圖。由於中位數易得,不必進行任何計算。加之,中位數不受樣本兩端

異常數值的影響而較穩定。故在一些企業的過程控制上,廣泛的應用。控制圖的具體設計過程詳見教科書。

(4)單值-移動級差控制圖

單值控制圖(即x圖),只有乙個測量值。適用於單件加工時間較長的過程。也適用於在一較長的抽樣間隔內只能獲得乙個觀察值的情形,譬如生產成本,生產效率等,或當生產過程質量均勻的場合,如液體的濃度等,每次只需測乙個值時,這裡的單值是指每次所得的乙個測量值,移動級差是指相鄰兩次觀察值的差的絕對值,也即兩個資料的級差。

控制圖的具體設計過程詳見教科書。

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