常规分析的质量管理与控制图讲义

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,本资料来源,常规分,析,析的质量管,理,理与控,制,制图,臧慕文,北京有,色,色金属,研,研究总,院,院分析,测,测试技,术,术研究,所,所国家有,色,色金属,及,及电子,材,材料分,析,析测试,中,中心,1994年，美,国,国著名,质,质量管,理,理学家J.M,.,.Juran曾在美,国质量,管,管理学,会,会年会,上,上指出,：,：20世纪以,“,“生产,力,力的,世纪”,载,载入史,册,册，未,来,来的21世纪将,是,是“质,量,量的世,纪,纪”。,科学研,究,究、资,源,源开发,、,、环境,保,保护、,产,产品质,量,量控制,和商业,贸,贸易等,等,等各方,面,面都离,不,不开分,析,析测试,。,。如何保,证分析,测,测试的,质,质量，,使,使分析,结,结果既,正,正确又,精,精密，,即,即,准确度,高,高？,影响分,析,析测试,质,质量的,五,五大因,素,素是：人(人员)、机,(仪器)、料(试剂)、法(方法)、环(环境)。在正,常,常,的情况,下,下，应,该,该对这,五,五大方,面,面有良,好,好的管,理,理和控,制,制，,使测试,质,质量获,得,得重要,保,保证。,统计分,析,析测试,数,数据并,检,检验测,试,试数据,的,的可靠,性,性也是,测试质,量,量的重,要,要保证,：,：,正确度,计,计算：,平,平均值,，,，中,位,位值,；,；,正确度,检,检验：标准物,质,质对照,、,、标准,方,方法比,对,对、加,标,标回收,试,试,验并用t检验和,方,方差分,析,析进行,统,统计检,验,验。,精密度,计,计算：,极,极差R，标准,偏,偏差s，不确,定,定度u，重复,性,性限r，,再现性,限,限R，标准,四,四分位,距,距Norm IQR等；,精密度,检,检验：,检,检验,、,、F检验、Cochran检验等,方,方差检,验,验；,但是，,这,这些保,证,证测试,质,质量的,办,办法、,措,措施，,都,都是“,离,离,线”的,、,、“静,态,态”的,，,，没有,起,起到“,全,全过程,的,的监控,”,”作用,。,。,20世纪20年代美,国,国的休,哈,哈特(W.A.Shewhart)提出了,“统计过,程,程控制(StatisticalProcessControl)”简称SPC,的概念,。,。SPC就是应,用,用统计,技,技术对,过,过程中,的,的各个,阶,阶段,进行监,控,控，是用控制,图,图法(或质量,管,管理图,法,法)进行质,量,量管,理，从而,达,达到保,证,证与改,进,进质量,的,的目的,。,。,SPC强调全,过,过程的,预,预防，首先在,生,生产管,理,理中采,用,用，以,后推广,应,应用到,其,其它方,面,面，常规分,析,析质量,管,管理也,可,可采用,控制图,。,。,1.简述SPC及其发,展,展,SPC是利用统,计,计技术(控制图)对生产(管理)过程中,的,的各个,阶段进,行,行监控,，,，科学地,区,区分出,生,生产过,程,程中产,品,品质量,的,的偶然,波,波,动与异,常,常波动,，,，以便,采,采取措,施,施，消,除,除异常,，,，恢复,过,过程的,稳,稳定。,作用预防判,断,断过程,的,的异常,，,，及时告警。,缺点不能告,知,知异常,是,是由什,么,么因素,引,引起的,和,和发生,于,于何处,，,，,即不能,进,进行诊,断,断。,SPD,(,(Statistical ProcessDiagnosis)即统计,过,过程诊,断,断,是SPC,的进一,步,步发展,。,。上世,纪,纪80年代开,始,始，张公绪,教,教授提,出,出选控,控,控,制图系,列,列、两,种,种质量,诊,诊断理,论,论，开,辟,辟了统,计,计质量,诊,诊断的,新,新方,向，90年代又,提,提出两,种,种多元,诊,诊断理,论,论，解,决,决了多,工,工序、,多,多指,标系统,的,的质量,控,控制与,诊,诊断问,题,题。目前SPD已进入,实,实用性,阶,阶段。,SPA,(,(Statistical ProcessAdjustment)即统计,过,过程调,整,整,是SPD的进一,步,步发展,，,，这方,面,面国外,刚,刚刚起,步,步，目,前,前尚无,实,实用性,的,的研究,成,成果。,SPC,SPD,SPA,SPC、SPD、SPA三者构,成,成一个,闭,闭环，,循,循环不,已,已。,2质量控制图,控制图(ControlChart)是对过,程,程质量,特,特性值,进,进行测,定、记,录,录、评,估,估以及,监,监察过,程,程是否,处,处于控,制,制状态,的,的一,种用统,计,计方法,设,设计的,图,图。,控制图,显,显示质,量,量特性,值,值随时,间,间变化,的,的波动,曲,曲线，,并分析,和,和判断,是,是由于,偶,偶然原,因,因抑或,由,由于系,统,统原因,所,所造,成的质,量,量波动,，,，从而,告,告警，,提,提醒操,作,作者作,出,出准确,判,判断,和提出,有,有效对,策,策，消,除,除系统,性,性原因,产,产生的,影,影响，,使,使操,作程序,处,处于稳,定,定并得,到,到动态,控,控制。,2.1控制图,原,原理及,形,形式,在正态,分,分布密,度,度函数,曲,曲线中,可,可以看,到,到，正态分,布,布,由,由,两个参,数,数，即,总,总体均,值,值和总体,标,标准差,来,来,决,决定的,。,。,这对质,量,量管理,很,很有用,，,，即无,论,论总体,均,均值,和,和总体,标,标准差,取何值,，,，产品,质,质量特,性,性值落,在,在,之,之,间,间的概,率,率为99.73%，,落在,之,之外,的,的概率,为,为100,%,%-99.73%=0.27%，而超,过,过一侧,即大于,或,或,小,小于,的,的,概,概率为0.27%/2=0,.,.135%。,图1正态分,布,布在3区间的,概,概率,Shewhart根据正,态,态分布,的,的这一,特,特性，,提,提出了,控,控制图,。,。,将图1先按顺,时,时针方,向,向转90即成图2(a,),),再上下,翻,翻转180,即成图2(b,),)。以,测量值,为,为纵坐,标,标，以,日,日期或,测,测量顺,序,序为横,坐,坐标，,即,即得图3单值控,制,制图，,也,也叫x,控制图,。,。,该图纵坐标,为,为质量,特,特性值,，,，横坐,标,标为抽,样,样时间,或,或样本,序,序号。,三,三条线,：,：上面,一条虚,线,线叫上,控,控制界,限,限线(简称上,控,控制线)，相应,于,于,，,，用符,号,号UCL表示，,中间一,条,条实线,是,是中心,线,线,相应于,用,用符号CL表示，,下,下面一,条,条虚线,叫,叫下控,制,制界,限线(简称下,控,控制线)，相应,于,于,，,，,用,用符号LCL表示。,图3单值控,制,制图(x控制图),图2由正态,分,分布概,率,率密度,曲,曲线,演变的,控,控制图,t,/h,为什么,用,用,控,控制图,的,的控制,界,界限?,质量指,标,标值落,在,在以外的,概,概率只,有,有0.27%，这是一,个,个,小概率,。,。按照小,概,概率事,件,件原理,，,，在一,次,次实践,中,中超出,范,范围,的,的,小概率,事,事件几,乎,乎是不,会,会发生,的,的。若发生,了,了小概,率,率事件,，,，说明,过,过,程已处,于,于不稳,定,定状态,。,。,利用控,制,制图来,判,判断过,程,程是否,处,处于稳,定,定和受,控,控状态,就,就是进,行,行统,计推断,。,。统计,推,推断就,会,会产生,两,两种错,误,误。,第一类,错,错误是,将,将正常,判,判为异,常,常，即,测,测试本,来,来并没,有,有发生,异,异常,只是由,于,于偶然原,因,因的影,响,响，使,质,质量波,动,动过大,而,而超过,了,了界限,线,线，,却判为,存,存在系,统,统原因,造,造成分,析,析数据,异,异常，,从,从而因,“,“虚告,警,警”造,成损失,。,。,第二类,错,错误是,将,将异常,判,判为正,常,常。即,虽,虽然已,经,经存在,系,系统因,素,素的,影响，,但,但因某种原,因,因，质,量,量波动,并,并没有,超,超过界,限,限线，,因,因此认,为,为,测试仍,处,处于控,制,制状态,而,而没有,采,采取相,应,应的措,施,施加以,改,改进。,这,这样因,“漏告,警,警”而,造,造成损,失,失。,根据数,理,理统计,学,学原理,，,，放宽,控,控制界,限,限线范,围,围固然,可,可以减,少,少,犯第一,类,类错误,的,的机会,，,，但却,会,会增加,犯,犯第二,类,类错误,的,的可能,，,，反之,压缩控,制,制界限,线,线范围,可,可以减,少,少犯第,二,二类错,误,误的机,会,会，但,却,却会增,加犯第,一,一类错,误,误的可,能,能。显,然,然，控,制,制图的,控,控制界,限,限线范,围,围的确,定应以,两,两类错,误,误的综,合,合总损,失,失最小,为,为原则,。,。,方法确,定,定的控,制,制图控,制,制界限,，,，被认,为,为是经,济,济合理,的,的方法因此，,大,大多数,国,国家都,采,采用这,个,个方法，并称,为,为“,原,原,理,理”。,20世纪80年代Motorola.Co.将控制方,式,式由过,去,去的控制方,式改为控制方,式,式。控制方,式,式下的,稳,稳态不,合,合格品,率,率为,控制方,式,式下的,稳,稳态不,合,合格品,率,率为，,后者比,前,前者降,低,低了：,即135万倍!,2.2常规分,析,析中常,用,用的控,制,制图,2.2,.,.1单值控,制,制图,实例：,某,某管理,样,样中铜,的,的测定,。,。在一,段,段时间,里,里穿插,在,在日常,分,分析工,作,作中，,用,用常规,方,方法独,立,立测定20次以上,，,，计算,标,标准偏,差,差，积,累,累结果,，,，绘制,控,控制图,。,。测定,结,结果如,表,表1。,月 日,2,月,1,3,4,7,11,12,16,20,21,23,样品编号,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,w,/%,0.251,0.250,0.250,0.263,0.235,0.240,0.260,0.290,0.262,0.234,月 日,2,月,25,28,3,月,2,5,8,12,15,18,23,30,样品编号,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,w,/%,0.229,0.250,0.283,0.300,0.262,0.270,0.225,0.250,0.256,0.250,该系列,测,测定值,的,的平均,值,值为，标准,偏,偏差,绘图如,图,图4。图中,中,中心线,，,，即0.256%；UCL和LCL分,别在CL(均值)的上下,两,两边()和()处，而,上,上下警,告,告,限则分,别,别在()和()处，用,虚,虚线表,示,示之。,联结各,测,测定值,的,的曲线,，,，虽然,有,有起伏,，,，但除23#点，各点都,在,在控,制限内,。,。有了,这,这张控,制,制图，,以,以后再,进,进行此,管,管理样,中,中铜的,测,测定时,就可以,利,利用图,对,对分析,质,质量进,行,行监控,。,。,UCL,LCL,CL,测定值,顺,顺序号,图4控制图,的,的打点,监控办,法,法：只,要,要在分,析,析未知,样,样时，,附,附带分,析,析这份,管,管理样,。,。把管,理,理样的,分,分析结,果,果接着“打点”到这张,控,控制图,上,上。如,果,果“打点”未出界,，,，表示,分,分析的,各,各种条,件,件正常,。,。影响,结,结果的,，,，无系,统,统因素