生产现场工艺管理课件

大家好大家好1第第6章章 生产现场的工艺管理生产现场的工艺管理n6.1生产现场工艺管理与工艺服务 n6.1.1生产现场工艺管理的任务与内容生产现场工艺管理的任务与内容 现代机械工业企业是一个复杂的制造系统，整个生产过程始终贯穿着各种工艺活动。加强生产现场的工艺管理，是实现产品设计、保证产品质量、发展生产、降低消耗、提高生产率的重要手段。22.生产现场工艺管理的主要内容n（3）指导和监督工艺规程的正确实施。n（4）进行工序质量控制n（5）建立现场施工技术档案，做好各种数据的记录和管理。n（6）不断总结工艺过程中的各种合理化建议和先进经验，并及时加以实施和推广。n（7）搞好文明生产和现场定置管理n（8）搞好现场工艺纪律管理。n（9）做好外协件的质量控制3生产现场工艺管理的基本任务 n确保产品质量。n提高劳动生产率。n节约材料和能源消耗。n改善劳动条件和文明生产。4生产现场工艺管理的基本要求 n生产现场工艺管理应在传统管理方法的基础上，积极采用现代化的技术、组织、管理方法。n必须强化质量意识。n在生产现场工艺管理中，工艺、生产、质量管理、检验、计量、设备、工具和车间等有关部门都应有机地配合，以保证生产现场的物流和信息流的顺利畅通，实现“基本任务”中所规定的各项工作。5生产现场工艺管理的主要内容（一）n（1）科学地分析产品零、部件的工艺流程，合理地规定投产批次和期量。n（2）做好毛坯、原材料、辅助材料和工艺装备的及时供应，并要符合工艺文件要求。n（3）指导和监督工艺规程的正确实施。n（4）进行工序质量控制6工序质量控制点确定原则 n对产品精度、性能、安全、寿命等有重要影响的项目和部位（即后面讲到的重要度为A的项目和关键部位）。n工艺上有特殊要求，或对下道工序有较大影响的部位。n质量信息反馈中发现不合格品较多的项目或部位。7工序质量控制点管理内容 n分析或测定工序能力，当工序能力不足时应及时采取措施加以调整。工序能力的分析、测定步骤按JB/Z 220的规定。工序能力指数的计算和判定按JB 3736.7的规定。n编制工序质量表和操作指导卡片（作业指导书），其格式按JB/Z 187规定。n编制设备的“点检卡”和设备检查维修规范（由设备部门负责）。n编制工艺装备检查维修规范（由工具部门负责）。n编制计量器具周期检查卡片和量仪校正、维修规范（由计量部门负责）。n根据需要设置工序控制图，常用控制图的形式见GB/T4091-2001。n做好工序质量的信息反馈及处理。8生产现场工艺管理的主要内容（二）n（5）建立现场施工技术档案，做好各种数据的记录和管理。n（6）不断总结工艺过程中的各种合理化建议和先进经验，并及时加以实施和推广。n（7）搞好文明生产和现场定置管理 生产现场必须符合工艺要求，并要做到清洁、整齐、物归其位、道路畅通。保证产品的清洁度要求。n（8）搞好现场工艺纪律管理。n（9）做好外协件的质量控制 外协件的选点应保证工艺要求。重要的外协件在加工过程中应进行技术监督。外协件在进厂前一定要认真进行检查，不合格不能验收。96.1.2生产现场的工艺服务 n工艺人员生产现场工艺技术服务工作，是为生产工人稳定而经济地生产出用户满意的产品所进行的工艺技术服务。它包括：工艺人员对所设计的工艺规程、专业工艺守则、工艺装备设计等主要工艺文件进行验证、检查、补误，对操作人员进行技术指导和工艺检查监督，从而提高工艺文件的正确性、完整性和统一性。工艺服务是贯彻工艺规程的有效措施，是检验工艺规程、工艺装备设计质量的重要手段，是严肃工艺纪律的重要条件，是检验工艺工作经济效益的有效方法。10工艺服务的任务n（1）验证产品设计的结构工艺性n（2）完善工艺设计n（3）提高工艺文件的严肃性n（4）协调解决有关工艺中的新问题11工艺服务方法n（1）技术交流n（2）深入现场具体指导n（3）参与车间的技术革新和技术改造 改进生产工艺和操作方法 改进工艺方法，积极采用新工艺。采用新材料，节约原材料和能源 节约资源和能源，提高材料利用率，降低消耗。改善劳动条件，提高劳动生产率 采取措施改善劳动环境，实行劳动保护，采用自动化技术，既可提高生产率，又可减轻劳动强度。改进检测手段，保证产品质量 采用高精度、自动化检测仪器，以提高检测精度和效率，并尽量排除人为因素的影响。126.2 车间工艺布局与物流管理车间工艺布局与物流管理n6.2.1车间的工艺布局车间的工艺布局 企企业业产产品品的的生生产产是是在在车车间间内内进进行行的的，车车间间是是企企业业的的基基本本生生产产单单位位。在在设设计计车车间间的的工工艺艺布布局局时时，应应按按照照产产品品的的生生产产纲纲领领及及产产品品工工艺艺路路线线中中所所明明确确规规定定的的车车间间任任务务，编编制制出出车车间间的的生生产产大大纲纲，制制订订加加工工（装装配配）的的工工艺艺规规程程，确确定定车车间间内内的的工工艺艺路路线线和和生生产产组组织织形形式式，确确定定设设备备、辅辅助助设设备备和和起起重重运运输输设设备备的的种种类类、型型号号及及数数量量。实实践践证证明明，良良好好的的车车间间工工艺艺布布局局，可可以以有有效效、经经济济、合合理理地地使使用用人人力力、设设备和财力，提高产品质量和劳动生产率。备和财力，提高产品质量和劳动生产率。13车间工艺布局的原则n（1）工艺专业化原则工艺原则 工艺专业化原则就是按照生产过程中工艺性质，按较大的工艺阶段把同类型的设备集中在一起，形成一个基本生产单位。例如，铸造车间、锻造车间、热处理车间、机械加工车间、装配车间等。图6-1中A零件经过车、镗、刨、磨、装配工序；B零件经过车、钳、热、磨、装配工序；C零件经过铣、刨、热、装配工序；D零件经过冲压、装配工序。在这样的车间内，由于加工的方法相同，可以加工多种多样的产品零件。14图6-1工艺专业化原则 B零件A零件D零件毛坯车间车钳车间镗磨车间装配车间铣刨车间冲压车间热处理车间C零件AAABBCDBA15工艺专业化原则的特点 n车间对产品品种的适应性强，比较灵活。n由于同种设备集中在一起，可以充分利用设备和生产面积，提高设备负荷系数。n工艺单一化，便于工艺管理和提高工艺技术。n生产控制灵活性较强，便于生产任务连续进行。n零件加工工序较多时，需要由不同车间来完成，故加工路线长，往返运输多，不仅增加了运输费用，也影响产品质量，停顿时间多，生产周期长。n在制品数量多，流动资金占用量增大。n各车间之间的联系和协作关系复杂，影响各项管理工作的协调一致。按工艺专业化原则的车间工艺布局，多用于单件小批生产类型。16（2）对象专业化原则对象原则 n对象专业化原则就是把加工对象的全部或大部分工艺过程集中在一个生产单位中，组成以产品或零件为对象的生产单位。例如，齿轮车间、标准件车间、发动机车间等。在对象专业化的车间内，集中了不同类型的设备，对同类加工对象进行不同工艺的加工，也就是说，加工对象是一定的，而加工的工艺方法是多种多样的。图6-2中E零件经过车、插、钳、铣、热、磨工序；F零件经过车、车、插、铣、热、磨工序；G零件经过车、车、铣、钳、热、磨工序；H零件经过刨、刨、镗、镗、钳、钳工序。17图6-2 对象专业化原则车床钳工设备磨床插床铣床热处理设备标准件车间刨床镗床钳工设备刨床镗床钳工设备大件车间车床铣床磨床车床钳工设备备热处理设备轴套车间车床插床磨床车床铣床热处理设备齿轮车间装配车间或半成品库材料、铸锻件仓库EFGH18对象专业化原则的特点 n 设备按零件或产品的工艺流程布置，缩短了产品的加工路线，节约运输，减少库存和生产面积的占用。n 缩短生产周期，减少了在制品数量和流动资金的占用量。n 减少车间之间的联系，便于各项管理工作。n 因加工对象一定，故对产品品种变换的适应性差。n 生产计划与控制等管理工作复杂。n 因生产工序不同，设备负荷不均衡，设备生产能力的发挥受到一定影响。而且某个环节出故障，将会影响生产的正常进行。由此可知，按照对象专业化原则的车间工艺布局，适用于产品专业化方向稳定，大批大量的生产类型。如果实施了成组技术（成组生产单元），也可适用于多品种零件的生产。19（3）综合原则 n综合原则就是综合运用工艺专业化和对象专业化原则来建立生产单位的原则。n上述车间的划分原则，同样也适用于车间内部工段、班组的划分。20车间的总体布局n在车间的专业化形式确定以后，就应该考虑设置车间的规模和车间内部工段、班组的划分，即进行车间的总体布局（如图6-3所示）。21图6-3 机械加工与装配车间平面布置示意图 大 型 毛 坯 车 间 刃 磨 间 工 具 间 车 间 量 具 间 小 型 车 间仓 库 机 修 间 技 术 组 毛 坯 库 办 公 室 桥式起重机 机 座 加 工 工 段 油 漆 间 发 送 间 总 装 传 送 带 加 工 工 段 标准件工段 零 件 库 标准件库 部件装配 零 件 机 械 零 件 库 部件装配22车间的总体布局原则 n（1）各工段、班组应按工艺流程配置。n（2）辅助工段及生产服务部门的配置要有利于为基本工段服务。n（3）中间库的设置应将机械加工车间和装配车间有效地连接起来。23车间设备配置的内容 车间的设备配置就是按零、部件生产工艺规程进行设备的平面配置。其具体内容有：n 工艺设计 即零、部件按工艺要求构成生产线，并确定设备种类、规格型号、数量等。n 物流设计 即设备的位置配置，以保证物流畅通、物流活动流程时间短和物流费用消耗低。24车间设备配置的原则 n遵循工艺规程的原则。n最短路线原则。n生产力均衡的原则。由于零、部件的每一工序时间定额不同，为满足生产纲领的要求，在设备配置上，应尽可能做到工序间的生产均衡，充分利用设备负荷，实现最大的生产能力。n充分利用空间、场地的原则。在布置设备生产线时，充分发挥车间内每一块生产面积的作用，同时要保持设备间的适当距离，以免影响工作。n方便运输的原则。车间内应有标准的通道，便于物料搬运，提高运输效率。n安全和环保的原则。合理布置工作地，以保证安全生产，并要创造良好的工作环境，保证工人的身心健康。n快速重组的原则。要适应新产品、新工艺、新技术等应用，以及生产能力扩充的需要，以设备的快速重组，达到缩短生产周期和节约费用的要求。25车间设备的布置形式 n机群式布置 它是按工艺专业化原则，把同类机床布置在一起，如车床组、刨床组、铣床组、钻床组等进行布置。这种方式多适用于单件、小批生产类型。n流水（自动）线布置 它是按对象专业化原则对某种零件（或零件组），按工艺顺序来排列各种机床设备，形成流水（自动）线。可分为单品种、多品种流水（自动）线。前者适用于大批大量生产类型，后者适用于多品种的柔性加工，如成组生产线及柔性生产线（FMS、FML）等。26车间设备的具体布置方法 n平面模型布置法 它是利用硬纸板或塑料板制成各种设备模型，在平面上进行布置的方法，该法由于简单灵活，使用较多，但体现不了空间状况。n立体模型布置方法 它是利用木块或塑料块制成各种设备模型来进行布置的一种方法，由于费时、费用大，所以应用较少。应当指出的是，由于应用计算机辅助进行设备布置，尤其是利用仿真系统，可大大节约时间和费用，是一种很有发展前途的方法。276.2.2物流管理物流管理n1.物流及物流管理的含义n（1）物流的含义 “物流”是指物质资料（原材料、毛坯、工具、燃料、半成品零件、成品零部件、产品等）在整个生产过程中以及从生产现场到消费场所之间所经过的运动过程。物流的功能包括：物资的运输、保管、装卸、包装、流通加工、包装物和废品回收等，以及与之相联系的物流信息。28图6-4 物流基本功能构成物流构成实物流动信息流动物流基础设施的建设运输保管装卸搬运包装流通加工配运物流信息设施的建立物流信息的收集加工和传输29（2）物流管理的含义 n 以物品流动过程为主体，运用各种管理职能，对物品流动过程进行系统的统一管理，以降低物流成本，提高物流的经济效益。n在企业中，物流活动贯穿于生产全过程的始终，包括原材料的采购、运输、储存；车间送料、搬运；半成品的流动、检验；成品的组装、分类、挑选、包装、搬运，一直到成品入库、保管或运往用户手中。302.物流管理的作用n（1）物流是企业的供应链系统 n（2）物流是生产过程不断进行的前提条件 n（3）物流技术的发展是决定商品生产规模和产业结构变化的重要因素 n（4）物流的改进是提高经济效益的重要源泉313.物流管理研究的对象和任务n物流管理研究的对象和任务就是研究物流构成中各要素的特性，用先进的管理技术和专业技术，对物流活动进行统一管理，充分发挥各要素在物流活动中的主导作用，以降低物流成本，提高企业的经济效益。324.物流管理方法n（1）物料流程分析工程分析图 生产流程图 图6-5 工艺流程分析图表 图6-6所 加工路线图（图6-7）、（图6-8）n（2）物料搬运分析n（3）物料仓库管理33生产流程图 n它是表示加工对象加工、搬运、检查、停放等在整个生产过程中的顺序，及工序间的相互关系（包括装配顺序）。根据加工对象的生产过程，生产流程可分为直线型、装配型和分解型三种，图6-5所示为装配生产流程分析图。记载了时间和移动距离等信息，可从总体上掌握加工对象生产活动的全过程。34 图6-5生产流程图 35工艺流程分析图表 n它是以符号详细记录研究对象的实际工艺过程，发现和分析存在的问题，提出改进方案的一种分析技术。如图6-6所示。3637加工路线图 n在工艺流程分析图表分析的基础上，把分析的对象在企业（车间）内经过的路线用工序符号和工序路线，简明地在企业（车间）厂房布置图或设备布置图上标记下来，就构成了加工路线图。它分为水平路线图（图6-7）、上下移动路线图（图6-8）和立体路线图（很少用）。这些图是用流程的流向描绘出生产布局状况的路线图，能一目了然地掌握分散大范围内的设备、作业场所或仓库等相互间的关联性，以及作业流程改变的方向或倒流的情况。38图6-7 水平路线图39图6-8 上下移动路线图台高度在制品60(m)402023裁剪手工搬运缝纫水平移动距离14010060200上下移动距离cm照布机检查布材料间地面两手抱着搬运40（2）物料搬运分析n 物料搬运的方式与物料的流程、流量、物料的结构及其生产方式有关。改善物料搬运是加快物料运转、减少流动资金占用和物料损耗的重要手段。根据有关资料介绍，我国机械工业企业每生产1吨产品，需进行252吨次的装卸搬运，其成本为加工成本的15.5%。41物料搬运的特点 n物料搬运是伴随生产与流通的其它环节发生的。它在生产中既不可缺少，又与其它环节紧密相关。n物料搬运的均衡性。物料搬运的均衡性应与生产的均衡性相一致，以保证生产连续、均衡地进行。n物料搬运的稳定性。因为作业对象是稳定的或略有变化，但有一定的规律。因此，物料搬运亦应具有稳定性。42物料搬运的原则 n减少环节、缩短流程。n文明装卸、科学运营。n协调兼顾、标准通用。n巧装满载、牢固可靠。43物料搬运的方法 应选择最优的工艺方法，使之标准化、通用化，才能保证物料搬运的质量，降低成本，以达到最佳的经济效益。在选用物料搬运方法时，主要考虑以下几个方面：n物料搬运设备的机械化、自动化，提高劳动效率，减轻工人劳动强度，减少事故。如在FMS中应用的机器人、自动导引小车（AGV）等。n针对不同的作业对象，设计合适的工位器具和运送装置。工位器具做到标准化、通用化，避免磕碰，定量存放，达到过目知数，便于统计。44（3）物料仓库管理 n 物料储存是物流活动的主要部分。它是物流的一个中心环节，也是一项主要业务活动。一定的物料储存应做到：储存多、进出快、保管好、损耗小、费用省、保安全。45物料储存工作的内容 n储存计划管理：入库计划、出库计划、维护包管计划、储存费用计划。n入库管理：仓库应做好接货、验收和入库三项工作。n在库管理 n出库管理 n储存安全管理 n合理存储46合理存储 n合理储存就是在保证生产连续不断进行的条件下，物品最小的储存量。储存量小，占用流动资金少，加快物料周转速度，降低保管费和损耗，有利于降低物流费用，提高经济效益。图6-9 A、B、C分类图n在物料储存中，采用ABC分析法是行之有效的科学方法。ABC分析法就是将物资分为A、B、C三类：A类物资是指占总品种种类的515%，占用资金约80%；B类物资占总品种数的2030%，占用资金约为15%；C类物资占总品种数的6065%，占用资金约为5%，如图6-9所示。n通过ABC方法分类后，A类物资应给予重点管理，B类物资给予一般管理，C类物资不做重点管理。47图6-9 A、B、C分类图486.3车间生产技术准备中的工艺管车间生产技术准备中的工艺管理理n自学496.4 质量改进及其常用的工具质量改进及其常用的工具 6.4.1质量改进概述质量改进概述n质量改进是通过改进过程来实现的，要明确质量改进是通过改进过程来实现的，要明确质量改进的概念，可以从了解质量改进与质质量改进的概念，可以从了解质量改进与质量控制之间的关系入手。量控制之间的关系入手。n质量改进与质量控制都是质量管理的一部分，质量改进与质量控制都是质量管理的一部分，前者致力于增强满足质量要求的能力，而后前者致力于增强满足质量要求的能力，而后者致力于满足质量要求。质量控制是消除偶者致力于满足质量要求。质量控制是消除偶发性问题，使产品质量保持在规定的水平，发性问题，使产品质量保持在规定的水平，即质量维持；而质量改进是消除系统性问题，即质量维持；而质量改进是消除系统性问题，对现有的质量水平在控制的基础上加以提高，对现有的质量水平在控制的基础上加以提高，使质量达到一个新水平。使质量达到一个新水平。50质量改进的意义 n质量改进具有很高的投资收益率；可以促进新产品开发，改进产品性能，延长产品的寿命周期；通过对产品设计和生产工艺的改进，更加合理、有效地使用资金和技术力量，充分挖掘企业的潜力;提高产品的制造质量，减少不合格品的产生，实现增产增效的目的;通过提高产品的适用性，从而提高企业产品的市场竞争力；有利于发挥企业各部门的质量职能，提高工作质量，为产品质量提供强有力的保证。51质量改进的步骤及内容n（1）质量改进的基本过程PDCA循环 n任何一个质量改进活动都要遵循PDCA循环的原则，即策划(Plan)、实施(Do)、检查(Check)、处置(Act)。52 PDCA的内容 n第一阶段是策划，制定方针、目标、计划书、管理项目等；第二阶段是实施，按计划实地去做，去落实具体对策；第三阶段是检查，对策实施后，把握对策的效果；第四阶段是处置，总结成功的经验，实施标准化，以后就按标准进行。对于没有解决的问题，转入下一轮PDCA循环解决，为制定下一轮改进计划提供资料。53 PDCA的特点 n四个阶段一个也不能少；大环套小环，在某一阶段也会存在制定实施计划、落实计划、检查计划的实施进度和处理的小PDCA循环，如图611所示；每循环一次，产品质量、工序质量或工作质量就提高一步，PDCA是不断上升的循环，见图6-12所示。54（2）质量改进的步骤、内容及注意事项 n质量改进步骤本身就是一个PDCA循环，分“四阶段、七步骤”完成，即：选择课题；掌握现状；分析问题原因；拟定对策并实施；确认效果；防止再发生和标准化；总结。556.4.2质量改进常用工具质量改进常用工具n质量管理常用的14种工具，尽管各种资料介绍的不尽相同，但基本上差别不大，本书仅对工序（过程）质量管理中最常用的几种加以介绍。56排列图（JB/T 3736.194）n排列图适用于找出主要的质量问题，以便确定质量改进的项目及其改进的效果。n排列图由两个纵坐标，一个横坐标，几个按高低顺序排列的矩形和一条累积百分率曲线所组成（见图6-13）。它是以矩形高度下降的次序来显示每个问题在全部问题中的重要程度，从而找出关键的少数。左边纵坐标用刻度线表示问题发生的数量（频次、金额等），右边纵坐标用刻度线表示问题的累积频率（百分率），横坐标用一定间隔表示问题的种类或项目，并在坐标系中按不同问题的数量绘出不同高度的矩形及其累积百分率点，然后连成曲线。图形纵坐标与横坐标长度之比以（1.52）：1为宜。57图6-13排列图58应用步骤 n确定分析的对象。可以是某种产品（零件）的废品件数、吨数，损失金额，消耗工时及不合格项数等。n确定问题分类的项目。可按不合格品项目、质量缺陷项目、零件项目、不同操作者等进行分类。发生数量较少的项目合并为“其他”项。n确定收集数据的时间周期。n收集数据。列表记录每个项目发生的数量。图6-13排列图n整理数据。列表汇总每个项目发生的数量，项目按发生的数量大小，由大到小排列（“其他”项不论发生数量大小，皆放在最后一项）。计算各项目发生比率与累积百分率。n画图。n确定质量改进项目。根据排列图，首先选严重影响质量的、累积百分率大约在80%以内的一个或几个关键问题作为质量改进项目。59画图步骤n画纵、横坐标轴。横坐标表示项目，按上图中的顺序，由左向右排列；左边的纵坐标表示项目发生的数量，其最高点的标值一般为项目发生的总数；右边的纵坐标表示项目发生的累积百分率。左、右两个坐标一定要吻合，即100%的点对应发生的总数。n画直方。直方的高度表示对应项目发生的数量。n画累积百分率曲线。在各直方的右边延长线上打点，各点的纵坐标表示对应项目发生的累积百分率；以原点为起点，依次连接上述各点，所得曲线为累积百分率曲线。n标明条件。将排列图名称、分析对象总数、生产单位、绘图者、绘图时间等标在图上。60示例 n分析的对象 某厂铸铁件的废品吨数。n分类的项目 气孔、浇不足、夹砂、硬度低、裂纹与其他。n收集数据的时间 年月日。n收集数据 见表6-1。n整理数据 见表6-2。61表6-1 收集数据 日期废品数量/t气孔浇不足夹砂硬度低裂纹其他月1日4.51.1月2日0.70.8月5日3.62.71.3月6日1.21.80.70.6月8日1.1月9日5.83.10.8月10日3.22.00.9月11日2.31.61.2月13日0.81.41.2月15日2.0月16日3.30.50.8月17日1.5月20日1.21.81.00.7月22日0.9月23日0.80.8月25日5.21.31.4月26日1.11.3月27日2.41.0合计37.08.116.53.34.14.462表6-2 整理数据项目废品数/t废品比率%累积废品百分率%气孔37.050.450.4夹砂16.522.572.9浇不足8.111.083.9裂纹4.15.689.5硬度低3.34.594.0其他4.46.0100合计N73.463画图。64结论n确定质量改进项目 选气孔、夹砂两个问题作为质量改进项目。652.因果图（JB/T3736.2-94）n适用范围 因果图适用于分析产生质量问题的原因，以便在侯选原因中确定因果关系的要因，为质量改进提供依据。n因果图的构成 因果图由质量问题和影响因素两部分组成。图中主干箭头所指的为质量问题，主干上的大枝表示影响质量诸因素的基本分类，中枝、小枝、细枝等表示因素从上层次到下层次的依次展开，构成树枝状图形（见图6-15）。66图6-15 因果图67应用步骤 n确定待分析的质量问题，将其写在图右侧的方框内，画出主干，箭头指向右端。n确定该问题中影响质量诸因素的分类方法。例如分析工序质量问题时，可按其影响因素操作者、机器、材料、方法、环境等分类。也可按加工工步分类等。作图时，依次画出大枝，箭头方向从左到右倾斜指向主干，在箭头尾端写上因素分类项目。n将各分类项目分别展开，形成中枝。每个中枝表示所属大枝造成质量问题的一个原因。作图时中枝平行于主干，箭头指向所属大枝，将原因记在中枝的上、下方；n将各中枝的原因再展开形成小枝。小枝是造成中枝的原因依次展开，直到能提出解决措施为止。n分析图上标出的原因，从最下层次的原因中找出少量的（35个）来看对结果有最大影响的主要原因，并画上标记。对它们进一步开展工作。如进一步收集资料、进行试验加以确认，采取改进措施等。n注明因果图的名称、绘图者、绘图时间、参加分析的人员等。68示例 n确定待分析的质量问题（如精车端面跳动超差）。n确定影响质量因素的分类。n展开到中枝。n继续展开完成因果图（图6-16）。n在因果图上标出主要原因。n注明因果图的名称、绘图者、绘图时间、参加分析的人员（图6-16）。69图6-16齿轮精车端面跳动因果图 70直方图（JB/T 3736.594）n适用范围：直方图适用于分析观测值分布的状态，以便对总体的分布特征进行推断。即判断工序能力是否足够，是否合理，是否存在常值系统性误差，以便采取相应措施予以改进。它是一种事后处理方法，只能对下批零件起作用。n直方图的构成：直方图由直角坐标系中若干顺序排列的长方形组成，各长方形的底边相等，为观测值区间，长方形的高为观测值落入各相应区间的频数。矩形高度的变化呈现一定的规律，常见的趋势是从中间向两端呈逐渐下降的分布，见图6-17。71图 6-17 直方图72绘图步骤 n收集n个观测值（n50）。n找出观测值中的最大值xU，最小值xL。n确定观测值大约的分组数k。n确定各组组距h：n将结果圆整，取一位有效数字。n确定各组组界。首先确定第一组下组界，然后依次加上组距h，即可得到各组组界，最后一组应包含最大值xU。确定第一组下组界时，应满足最小值包含在第一组内，观测值不能落在组界上，下组界最后一位有效数字应为观测值单位的一半。n作频数表。将各组组界依次列在频数表中，将观测值分别画线道记入相应各组，统计频数f。n画图，横坐标上标明观测值分组的各组组界，纵坐标表示频数。以各组组界为底边，以观测值落入各组的频数为高，画长方形；在图的右上方记上观测值的个数（图中未列入），并在图上标明规范界限。n计算均值、标准差s。73直方图的分析 n分析直方图的形状 分析直方图的形状可以判断总体正常或异常，进而寻找异常的原因。分析时要着眼于形状的整体，常见的图例如表6-3所示：n直方图与规范界限比较 以下为常见的观测值分布与满足规范要求对比的图例。74表6-3 直方图形状分析直方图类型直方图形状分析直方图类型直方图形状分析对称型精度、重量等特性值多数是对称型分布，这是观测值来自正态总体的必要条件锯齿型作直方图分组不当，观测数据不准确等原因都会造成锯齿型分布，应查明原因，采取措施，重新作图分析偏向型一些有形位公差等要求的特性值是偏向型分布。因加工习惯也可以造成这样的分布，如孔加工往往偏小，轴外圆加工往往偏大，此情况不正常，应改进平顶型生产过程中有缓慢变化的因素在起作用，会造成平顶型分布，如刀具的磨损等，应采取措施，控制该因素稳定在良好的水平上双峰型观测值来自两个不同的总体会造成双峰型分布，如设备或操作者不同等，应把数据分层后重新作图分析孤岛型有测量错误或生产过程出现异常因素会造成孤岛型分布，应查明原因，采取措施75示例 n例 某工厂加工螺栓，其外径尺寸要求为mm，现场随机抽样100件，其数据见表6-5，试画出直方图。n图6-18连杆螺栓直方图n直方图的纵坐标表示频数，横坐标标明分组的各组组界。以各组组界为底边，以各组的频数为高，画长方形（图6-18）并标明规格界限。数据分布正常，能满足规范要求。76图6-18连杆螺栓直方图77图6-18连杆螺栓直方图784.控制图n（1）质量统计的观点n 质量具有变异性n 质量变异具有统计规律性。79质量具有变异性 n 机械加工实践表明，同一名工人在同一台设备上，用同一种原材料，采用同样的工艺方法，加工同一批零件，并用同一种计量器具进行测量，所得的结果并非完全相同。这种现象称为质量变异。质量变异在任何加工过程都是客观存在的，是不以人的意志为转移的。考核工序质量的好坏，主要看其变异性大小。变异小，工序质量就稳定；变异大，说明工序保证加工质量的能力差。公差制度的建立就是承认这种变异的一个标志。80质量变异具有统计规律性。n质量变异是有规律性的，但它不是通常的确定性现象的确定性规律，而是随机现象的统计规律。对于随机现象通常应用分布来描述，分布可以描述变异的幅度大小和出现一定幅度可能性的大小。n对于计量特性值最常见的是正态分布；对于计件特性值最常见的是二项分布；对于计点特性值最常见的是泊松分布。n统计过程控制SPC（Statistical Process Control）就是应用统计技术对过程进行控制，从而达到改进与保证产品质量的目的。控制图是贯彻预防原则的统计过程控制SPC理论的重要工具，它可用于直接控制过程，是常用质量管理工具的核心。81控制图的原理 n控制图是一种将显著性统计原理应用于控制生产过程的图形方法。控制图理论认为存在两种变异：其一为随机变异，由种种始终存在的、且不易识别的偶然原因引起，其中每一种原因的影响只构成总变异的一个很小的分量，而且无一构成显著的分量。然而，所有这些不可识别的偶然原因影响总和是可度量的，并假定为过程所固有。消除或纠正这些偶然原因，需要管理决策来配置资源，以改进过程和系统。第二种变异表征过程中的实际的改变。这种改变可归因于某些可识别的、非过程所固有的、并且至少在理论上可以消除的原因，又称可查明原因。它们可归结为原材料不均匀、刀具磨损、工艺或操作问题、设备或工艺装备性能的不稳定等。82控制图的构成 n常规控制图要求从中以近似等间隔抽取的数据。此间隔可以用时间或数量来定义。通常，这样抽取的子组在过程控制中称为子组，每个子组由具有相同可测量单位和系统子组大小的同一产品或服务所组成。从每一子组得到一个或多个子组特性，如子组的平均值、子组级差R或标准差s。常规控制图就是给定的子组特性值与子组号对应的一种图形，它包含一条中心线（CL），作为所点绘特性的基准值。在评定过程是否处于统计控制状态时，此基准值通常为所考查数据的平均值。对于过程控制，此基准值通常为产品规范中所规定特性的长期值，或者是基于过程以往经验所点绘特性的标准值，或者是产品或服务的隐含n目标值。控制图还包含由统计方法确定两条控制线，位于中心线的各一侧，称为上控制界限（UCL）和下控制限（LCL），见图6-19。83图6-19控制图的示意图84常规控制图说明n常规控制图的控制限与中心线相距数倍标准差，广泛的工业应用三倍标准差的控制界限。描点超出控制限确实是由偶然事件引起而非真实信号的可能性被定得很小，因此当一个点超出控制限时，就应该采取行动，故3控制限有时也称“行动限”。许多场合，在控制图上另外加上2控制限是有益的。这样，任何落在2界限外的子组值都可作为失控状态即将来临的一个警示信号，因此，2控制限有时也称作“警戒限”。控制界限是判断生产过程是否存在异常原因的准则，注意一定不要把控制界限与规范界限相混淆。85常规控制图的类型（一）n常规控制图主要有两种类型：计量控制图和计数控制图。每一种类型的控制图又有两种不同的情形：标准值未给定和标准值给定。标准值即为规定的要求或目标值。n标准值未给定控制图的目的是发现所点绘特性（如，或任何其它统计量）观测值本身的变差是否显著大于由偶然原因造成的变差。这种控制图完全基于子组数据，用来检测非偶然原因造成的那些变差。n标准值给定控制图的目的是确定若干个子组的等特性的观测值与其对应的标准值X0（或0）之差，是否显著大于仅由预期的偶然原因造成的差异，其中每个子组的n值相同。标准值给定情形的控制图与标准值未给定情形控制图之间的差别，在于有关过程中心位置与变差的附加要求不同。标准值可以基于通过使用无先验信息或无规定标准值的控制图而获得的经验来确定，也可基于通过考虑服务的需要和生产的费用而建立的经济值来确定，或可以是由产品规范指定的标准值。86常规控制图的类型（二）n计量值控制图包括：平均值（）图与极差（R图）或标准差（s）图；单值（X）图与移动极差（Rs）图；中位数（Me）图与极差（R）图。n计数值控制图包括：不合格品率（p）图或不合格品数（np）图；不合格数（c）图或单位产品不合格数（u）图。87（3）常规控制图的特点及用途n计量控制图的特点及用途n计量控制图的潜在应用广泛 n计量值包含了更多的信息 n不依赖特性值的规范来分析过程的性能 n计量数据更为有效 nXR控制图、X一s控制图、Me一R控制图、nXRs控制图88XR控制图n对于计量数据而言，这是最常用最基本的控制图。均值控制图主要用于观察正态分布均值的变化，极差R控制图用于观察正态分布的分散情况，即质量波动的情况。XR控制图将二者联合运用，用于观察正态分布的变化。89X一s控制图nX一s控制图与X一R图相似，只是用标准差控制图(s图)代替极差控制图(R图)。因为子组极差R的计算远比子组标准差s的计算简便，所以R图得以广泛应用。但是当子组大小n10时，极差对数据的利用效率大为减低，需要应用标准差s图来代替极差R图。现在由于计算机的使用非常普及，标准差的烦琐计算已不成问题，故X一s控制图的应用越来越广泛。因为，子组标准差s能够充分利用子组的信息，所以，X一R控制图可由X一s控制图代替。90Me一R控制图nMe一R控制图与X一R图也很相似，只是用中位数控制图(Me图)代替均值控制图(图)。所谓中位数即指在一组按大小顺序排列的数列中居中的数。对于有偶数个数据，则中位数规定为中间两个数的均值。由于中位数的计算比均值简单，所以多用于现场需要把测定数据直接记入控制图进行控制的场合。n当然，为了简便，一般规定数据取奇数个。现在计算机的普及，的计算已不成问题，故Me一R控制图已经很少在实际中应用。91XRs控制图 此图多用于下列场合：n对每件产品都进行检验，采用自动化检查和测量的场合；n取样费时、昂贵的场合；n以及如化工等气体与液体流程式过程，样品均匀，多抽样也无太大意义的场合。总之，子组大小为l，每个子组只有一个数据。由于它不像前三种控制图那样可以得到较多的子组信息，所以，使用XRs控制图判断过程变化的灵敏度也要略差一些。92计数值控制图的特点及用途n计数值控制图的用途，可根据所控制质量指标的情况和数据性质等因素加以选择。计数数据记录了子组中具有某种特性(或属性)的个体的数量，记录了一件产品或一定面积内某种事件发生的次数。通常，获得计数数据方便快捷而且成本低，常常不需要专门的技术。n计量控制图通常需要采用一对控制图，其中：一张用于控制均值，一张用于控制波动情况。因为，计量数据的常见分布是正态分布，而正态分布取决于上述两个参数，两张控制图分别控制两个参数是必要的。而计数控制图则不同，因为离散数据的分布，例如：二项分布、泊松分布，只有一个独立的参数，即平均值水平，可能是不合格品率，也可能是单位个体中的不合格数，故使用一张控制图就足够了。p图和np图基于二项分布，c图和u图基于泊松分布。93p控制图n用于控制对象为不合格品率或合格品率等计数值质量指标的场合。这里需要注意的是，在根据多种检查项目综合起来确定不合格品率的情况，当控制图显示异常后难以找出异常的原因。因此，使用p图时应选择重要的检查项目作为判断不合格品的依据。常见的不良率有不合格品率、废品率、交货延迟率、缺勤率，邮电、铁道部门的各种差错率等等。94np控制图n用于控制对象为不合格品数的场合。设n为子组大小，p为不合格品率，则np为不合格品个数。故取np作为不合格品数控制图的简记记号。由于当子组大小n变化时，np控制图的三条控制限都成为凹凸状，作图很困难，故要求只有在子组大小相同的情况下，才能应用此图。95c控制图n用于控制一部机器，一个部件，一定的长度，一定的面积或任何一定的单位中所出现的不合格数目。如铸件上的砂眼数，机器设备的缺陷数或故障次数，电子设备的焊接不良数等等。96u控制图n当数据的基本单位确定时，也即子组大小保持不变时，可以应用u控制图。当子组大小变化时，则须将数据换算为平均每单位的不合格数，使用u控制图。例如，在制造厚度为2mm的钢板的生产过程中，一批样品是2m2的，下一批样品是3m2的。这时就应将数据都换算为每平方米的平均不合格数，然后再运用u控制图进行控制。97常规控制图的总结 n计量控制图由于现在计算工具的便利，X一s控制图的计算困难已经可以解决，而且不论子组大小n是否大于10，X一s图计算的结果都是精确的，故X一s图完全可以代替XR图。Me一R控制图是为了简化计算提出的，用中位数代替平均数，以便迅速对数据作出反映。现在有了计算机，Me一R在实际工作中已经很少使用了。故本章随后将依次介绍R控制图、一s控制图和XRs控制图，而Me一R控制图就不进行详细介绍了。计数控制图由于当样本n变化时，控制界线都呈凹凸状，不但作图不便，而且难于判异、判稳，可以应用通用控制图来代替。所谓通用控制图是将统计变量y，经过标准变换，即YT=(y-)/，这样用通用控制图的UCLT=3，CLT=0，LCLT=-3，均为直线，适用于任何分布，且其判断也是精确的。因此，现在常规控制图真正经常使用的是X一s控制图、X一Rs控制图、npT控制图与cT控制图。985.散布图（JB/T 3736.694）n适用范围 散布图适用于判断两个变量之间是否存在相关关系。n散布图的构成 散布图是研究两组相关数据之间关系的简单图示技术。由分布在直角坐标系中的一系列点子所组成，这些点子表示所分析变量的若干对数据（见图6-20）。99图6-20散布图100绘制步骤 n选定分析对象。可以是质量特性值与因素之间的关系、质量特性值与质量特性值之间的关系、因素与因素之间的关系。n收集的数据一般应有30对以上；n记录观测值及其名称、取样方法、取样日期、测定方法、测定仪器、观测者、环境条件等。n在坐标纸上建立直角坐标系，把数据（x、y）分别标在坐标系内相应的位置上。从X组和y组中找出最小值和最大值，并在横坐标（x轴）和纵坐标（y轴）中标出刻度。两个坐标的长度应基本相同。如果有理由相信一个变量是另一个变量的原因或预兆，则用横坐标（x轴）表示原因或预兆的变量。n当散布图上出现明显偏离其余数据的点时，应查明原因，以便决定是否删除或校正。101散布图的分析与使用 n散布图典型状态的分析，见表6-11。在使用散布图得到结论时，原条件应保持基本不变，否则，需重新验证。当散布图上的点呈弱相关或处于强、弱相关之间时，需进行相关性检验。102图形x与y的关系说明图形x与y的关系说明x变大时，y也变大（强正相关）x变大时，y也相应变大，且数据密集，线性关系较好（强正相关）x变大时，y变小（强负相关）x变大时，y相应变小，数据密集，线性关系较好（强负相关）x变大时，y大致变大（弱正相关）用“相关性检验”规定的方法进一步判断x与y之间有无相关关系x与y无任何关系（不相关）不必计算相关系数x变大时，y大致变小（弱负相关）x与y之间不是线性关系（曲线相关）X与y需作某种变换后再来判断，如都取其对数值，画对数值的散布图103相关系数的计算 观测顺序测定结果x 2y 2x yxy1x1y1x12y12x1 y12x2y2x22y22x2 y23x3y3x32y32x 3y3nxnynxn2yn2xn yn合计xyx 2y 2x y104相关性分析 n相关系数r的取值范围为-1r1。nr0时，x增加y也有增加倾向。nr0时，x增加y有减小倾向。nr0时，x和y不相关。nr=1时，x和y完全相关。n|r|越大，相关性越好。105相关性检验 n检验利用表6-13的数据进行。当|r|r时，则判定变量x、y之间，在显著性水平上有线性相关关系。此时，总体相关系数0。本标准提供了两种风险水平供选用，选用的值越小，则要求两变量间相关的程度越高。106表6-13 相关性检验n-2 0.050.01n-2 0.050.0110.9971.000210.4130.52620.9500.990220.4040.51530.8780.959230.3960.50540.8110.917240.3880.49650.7540.874250.3810.48760.7070.834260.3740.47870.6660.798270.3670.47080.6320.765280.3610.46390.6020.735290.3550.456100.5760.708300.3490.449110.5530.684350.3250.418120.5320.661400.3040.393130.5140.641450.2880.372140.4970.623500.2730.354150.4820.606600.2500.325160.4680.590700.2320.302170.4560.575800.2170.283180.4440.561900.2050.267190.4330.5491000.1950.254200.4230.5372000.1380.181107（2）用散布图进行预测和控制的方法n在散布图上画回归直线 图 6-21 n在散布图上画上、下控制界限 图6-21n预测 对给定的x0，推断相应y0的取值范围（图6-22）。n控制 当要求y值处在y1yy2内n图6-23或图6-24 n（3）示例 表6-14、图6-25 108n图 6-21画回归直线图 6-21画回归直线109n图6-22预测 110n图6-23x的控制范围（一）111n图 6-24 x的控制范围（二）112图6-25 回归直线和误差的分解1136.5 工序质量控制点的管理工序质量控制点的管理n6.5.1质量控制的基础知识质量控制的基础知识n分析用控制图与控制用控制图分析用控制图与控制用控制图n 鉴于稳态对质量有完全的把握、生产鉴于稳态对质量有完全的把握、生产最经济，因而稳态是生产追求的目标。最经济，因而稳态是生产追求的目标。根据追求稳态所处阶段的不同，控制图根据追求稳态所处阶段的不同，控制图可分为：分析用控制图与控制用控制图可分为：分析用控制图与控制用控制图两种。分析用控制图的目的是对收集到两种。分析用控制图的目的是对收集到的一定数据进行分析，寻找稳态。控制的一定数据进行分析，寻找稳态。控制用控制图是对实时数据进行分析，保持用控制图是对实时数据进行分析，保持稳态。稳态。114（1）分析用控制图n分析用控制图的首要目的是寻找过程的稳态，即只有偶因没有异因的状态，判断过程是否达到稳态依据的是判稳准则。对未达到稳态的过程进行调整，运用“查出异因，采取措施，保证消除，纳入标准，不再出现”，最终达到稳态。这种稳态又称为统计稳态。n除了统计稳态以外，还要分析过程的技术稳态。技术稳态是指过程满足技术标准、技术要求的能力，判断过程是否达到技术稳态依据的是规范界限。换言之，利用控制界限来判断过程是否处于统计稳态，利用规范界限来判断技术稳态。n衡量过程技术稳态的常用指标是过程能力指数(Process Capability Index)，记为PCI或Cp，荷兰学者维尔达(SL Wierda)把过程能力指数满足技术要求称作技术稳态。115（2）控制用控制图n当过程达到了可以认可的状态以后，即统计稳态和技术稳态，就从分析用控制图阶段进入了控制用控制图阶段。控制用控制图阶段的目的是保持稳态。对于常规控制图，可以将分析用控制图的控制界线延长作为控制用控制图，利用判异准则来判断过程是否异常，如果出现异常，说明过程的稳态被破坏，需要立即利用执行“查出异因，采取措施，保证消除，纳入标准，不再出现”，恢复稳态。由于稳态是生产追求的目标，保持过程的稳态是生产立法，应高度重视，故由分析用控制图阶段进入控制用控制图阶段需要有正式的交接手续，应有质量记录。116常规控制图的判断准则n控制图的判断准则，是从统计角度进行分析，用物理意义进行识别。判断准则分为判稳准则和判异准则。n（1）判稳准则 连续25个点，界外点数=0，就判稳。n（2）判异准则n判异准则分为两大类，即：点子出界就判异；界内点排列不随机就判异。判异准则国家标准GBT 40912001常规控制图又可细化为以下八个准则（图6-30）。117检验1给出了对控制图的基本解释：点出界就判异。118检验2 在控制图中心线同一侧连续出现的点称为链，链可能位于中心线的上侧也可能位于下侧。注意：链必须由“连续”出现的点子构成。链中包含的点子数目称为链长。链长9，判断出现了异常。119检验3 点子逐点上升或下降的状态称为倾向或趋势。注意，递减的下降倾向，后面的点子一定要低于或等于前面的点子，否则倾向中断，需要重新起算。递增的上升倾向也是同样。可见，“连续6点递增或递减”则判断出现异常。120检验4对于“连续14点中相邻点交替上下”这种模式，则判断出现异常。121检验5当过程处于统计控制状态时，连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外时，判断出现了异常。122检验6当过程处于统计控制状态时，连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外时，则判断出现异常。123检验7当过程处于统计控制状态时，连续15点落在中心线两侧的C区内时，则判断出现异常。124检验8当过程处于统计控制状态时，连续8点落在中心线两侧且无一在C区内时，判断出现异常。1256.5.2工序质量控制工序质量控制n1.工序分析n（1）影响工序质量的因素n（2）工序分析程序n（3）工序分析的方法（系统图-工序质量表）126（1）影响工序质量的因素 n 影响工序质量的因素主要有：Man(人)、Machine(机器)、Material(材料)、Method(方法)、Measure(测量)、Environment(环境)等，简称5M1E。对工序质量的控制，事实上就是对这六大要素进行控制。n 在影响工序质量诸因素中，找出一些起主导性作用的因素，称为关键因素，如果在生产中控制了它们，产品质量就有了保证。工序分析的目的就是对影响工序质量的各种因素进行全面分析，找出关键因素，并确定关键因素与工序质量之间的关系，在此基础上对关键因素制订出控制标准并实施控制。127（2）工序分析程序n第一步 应用因果分析工具（因果图、系统图、关联图等）进行分析，通过分析找出关键因素。该步骤包括如下内容：通过工序能力调查，确定关键和有问题的工序，决定对其进行工序分析。确定工序分析的部门并组成工序分析小组，要求有明确的分工、落实责任。掌握现状和问题点，确定改善工序质量的目标。应用因果分析工具进行工序分析。拟订对策计划，决定试验方案，拟订暂定标准。n第二步 实施对策计划 按试验方案的规定条件进行试验，找出质量特性与工序因素之间的关系。经过审核和鉴定，确认试验结果的有效性。如果试验结果达不到预定目标，可再进行分析，按上述顺序反复进行，直到实现目标为止。n第三步 制订标准，加以管理 将试验结果纳入标准或规范，按质量管理文件管理的要求办理。对需要控制和管理的项目落实到有关部门或人员的责任制中，实施日常管理。128（3）工序分析的方法 n专业技术和长期积累的工作经验，是进行工序分析的基础。应用数理统计方法进行工序分析工作，应在生产制造过程中长期坚持，通过持续不断地改进过程质量，逐步完善。n 在应用因果分析工具进行分析时，应找出影响工序质量的关键因素，同时应在生产现场进行验证、核实。对核实的关键因素，要应用系统图进行逐级展开，直到可以直接采取措施并便于管理为止。要将这一过程编入工序质量表。n 最后制订标准，落实有关部门和人员的作业指导书或责任制，加以管理。1292.工序控制n（1）工序控制的含义 工序控制是使工艺过程长期处于受控状态所进行的活动。在工序控制中要根据产品的工艺要求，研究产品的波动规律，判断造成异常波动的工艺因素，并采取各种措施使波动保持在技术要求范围内。130工序控制须具备的条件 n 要制订控制所需要的各种标准，包括产品标准、工序作业标准、设备保证标准、仪器仪表校正标准等。这些标准是判断工序是否处于稳定状态的依据。n要取得实际执行结果与标准之间差异的信息，因此，有必要建立一套灵活的信息反馈系统，把握工序的现状及可能的变化趋势。n要具有纠正偏差的具体措施，没有纠正措施，工序控制就成了一句空话。131（2）工序控制的内容 n对生产条件的控制。就是对人、机、料、法、测、环境六大影响因素进行控制。n对关键工序的控制。对影响质量的关键工序应采取特殊措施，除控制生产条件外，还要随时掌握工序质量变化趋势，采取各种措施使其始终处于受控状态。n对计量和测试条件的控制。计量测试条件关系到质量数据的准确性，必须加以严格控制。n不合格品