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统计过程控制(spc)案例分析(-03-24).电子教案

【案例1】 R X -控制图示例某手表厂为了提高手表的质量,应用排列图分析造成手表不合格品的各种原因,发现“停摆”占第一位。

为了解决停摆问题,再次应用排列图分析造成停摆事实的原因,结果发现主要是由于螺栓松动引发的螺栓脱落成的。

为此厂方决定应用控制图对装配作业中的螺栓扭矩进行过程控制。

分解:螺栓扭矩是一计量特性值,故可选用基于正态分布的计量控制图。

又由于本例是大量生产,不难取得数据,故决定选用灵敏度高的R X -图。

解:我们按照下列步骤建立R X -图步骤1:取预备数据,然后将数据合理分成25个子组,参见表1。

步骤2:计算各组样本的平均数i X 。

例如,第一组样本的平均值为:0.16451621661641741541=++++=X其余参见表1中第(7)栏。

步骤3:计算各组样本的极差i R 。

例如,第一组样本的极差为:{}{}20154174min max 111=-=-=j j X X R其余参见表1中第(8)栏。

表1: 【案例1】的数据与R X -图计算表i故:272.163=X ,280.14=R 。

步骤5:计算R 图的参数。

先计算R 图的参数。

从D 3、D 4系数表可知,当子组大小n =5,D 4=2.114,D 3=0,代入R 图的公式,得到: 188.30280.14114.24=⨯==R D UCL R280.14==R CL R ==R D LCL R 3—极差控制图:均值控制图:图1 【案例1】 的第一次R X -图参见图1。

可见现在R 图判稳。

故接着再建立X 图。

由于n =5,从系数A 2表知A 2=0.577,再将272.163=X ,280.14=R 代入X 图的公式,得到X 图:512.171280.14577.0272.1632≈⨯+=+=R A X UCL X 272.163==X CL X032.155280.14577.0272.1632≈⨯-=-=R A X LCL X因为第13组X 值为155.00小于X LCL ,故过程的均值失控。

经调查其原因后,改进夹具,然后去掉第13组数据,再重新计算R 图与X 图的参数。

此时,125.14241835724≈-=='∑R R617.16324.1558.408124≈-=='∑XX代入R 图与X 图的公式,得到R 图:13579111315171921232530.18814.2800.000 135791113151719212325171.512 163.272155.032860.29125.14114.24≈⨯='=R D UCL R 125.14≈'=R CL R 03='=R D LCL R从表1可见,R 图中第17组R=30出界。

于是舍去该组数据,重新计算如下:435.13233033923≈-==''∑R R670.163234.1628.392623≈-==''∑XXR 图:402.28435.13114.24≈⨯=''=R D UCL R 435.13=''=R CL R =''=R D LCL R 3—从表1可见,R 图可判稳。

于是计算X 图上,见图2此时过程的变异度与均值均处于稳态。

步骤6:与规范进行比较对于给定的质量规范140=L T ,180=U T ,利用R 和X 计算P C 。

极差控制图:均值控制图:图2 【案例1】 的第二次R X -图776.5326.2435.132≈==d R ρ)σ15.1776.561401806≈⨯-=-=σ)L U P T T C 由于670.163=X 与容差中心M=160不重合,所以需要计算PK C 。

18.02/)140180(670.1631602/=--=-=T M K μ)94.015.1)18.01()1(=⨯-=-=P PK C K C可见,统计过程状态下的P C 为1.16>1,但是由于μˆ与M 偏离,所以1<PK C 。

因此,应根据对手表螺栓扭矩的质量要求,确定当前的统计过程状态是否满足设计的、工艺的和顾客的要求,决定是否以及何时对过程进行调整。

若需调整,那么调整数应重新收集为据,绘制R X -图。

步骤7:延长统计过程状态下的R X -图的控制限,进入控制用控制图阶段,实现对过程的日常控制。

1 35791113151719212328.40213.435 0.000 1 357911131517192123171.422163.670155.918X-图【案例2】sX-图。

为充分利用子组信息,对【案例1】选用s解:步骤如下:步骤1:依据合理分组原则,取得25组预备数据,参见表2。

表2:手表的螺栓扭矩步骤2:计算各子组的平均值i X 和标准差i s 。

各子组的平均值见表2(与表1相同),而标准差需要利用有关公式计算,例如,第一子组的标准差为:211.715)164162()164166()164164()164174()164154(15)(2222251111=--+-+-+-+-=--=∑=j jX Xs 其余参见表2中的标准差栏。

步骤3:计算所有观测值的总平均值X 和平均标准差s 。

得到256.163=X ,644.5=s 。

步骤4:计算s 图的控制限,绘制控制图。

先计算s 图的控制限。

从计量控制图系数表可知,当子组大小n =5时,089.24=B ,03=B ,代入s 图公式,得到:790.11644.5089.24=⨯==s B UCL s 644.5==s CL s ==s B LCL s 3—相应的s 控制图见图3。

标准差控制图: 13579111315171921232511.7905.644 0.000图3 表1中25个子组的标准差控制图可见,s 图在第17点超出了上控制限,应查找异常的原因,采取措施加以纠正。

为了简单起见,我们将第17子组剔除掉。

利用剩下的24个子组来重新计算s X -控制图的控制限。

得到:292.163=X ,370.5=s089.24=B ,03=B ,代入s 图的控制限公式,得到: 218.11370.5089.24=⨯==s B UCL s 370.5==s CL s ==s B LCL s 3—参见图4的标准差控制图。

可见,标准差s 控制图不存在变差可查明原因的八种模式,那么,可以利用s 来建立X 图。

由于子组大小n =5,从计量控制图系数表知,427.13=A ,将292.163=X ,370.5=s 代入X 图的控制限公式,得到:955.170370.5427.1292.1633≈⨯+=+=s A X UCL X292.163==X CL X629.155370.5427.1292.1633≈⨯-=-=s A X LCL X相应的均值控制图见图4。

标准差控制图:均值控制图:1 35791113151719212311.2185.370 0.000 170.955163.292155.629图4 剔除第17子组后得到的s X -控制图由图4的均值控制图可知,第13组X 值为155.00小于X LCL ,故过程的均值失控。

调查其原因发现是夹具松动造成的,已经很快进行了纠正,在采集第14个子组的数据时,该问题已获解决。

故可以去掉第13子组的数据,重新计算R 图与X 图的参数。

此时,617.163=X ,265.5=s 。

代入R 图与s 图的控制限公式,得到: s 图:999.10265.5089.24=⨯==s B UCL s 265.5==s CL s ==s B LCL s 3—参见图5的标准差控制图。

可见,标准差s 控制图不存在变差可查明原因的八种模式,那么,可以利用s 来建立X 图。

由于子组大小n =5,从计量控制图系数表知,427.13=A ,将617.163=X ,265.5=s 代入X 图的控制限公式,得到:131.171265.5427.1617.1633≈⨯+=+=s A X UCL X617.163==X CL X104.156265.5427.1617.1633≈⨯-=-=s A X LCL X参见图5的均值控制图。

标准差控制图均值控制图:图5 再去掉第13个子组后得到的s X -控制图1 35791113151719212310.9995.265 0.000 1 357911131517192123171.131163.617 156.104由图5的均值控制图可知,没有出现变差可查明原因的八种模式。

即标准差控制图和均值控制图都没有出现可查明原因的八种模式,说明装配作业中螺栓扭矩的生产过程处于统计控制状态。

步骤5:与容差限比较,计算过程能力指数。

已知手表螺栓扭矩的容差限为:140=L T ,180=U T 。

利用得到的统计控制状态下的617.163=X ,265.5=s 来计算过程能力指数:601.5940.0265.54===c s σ)19.1601.561401806=⨯-=-=σL U P T T C由于617.163=X 与容差中心1602/)(=+=L U T T M 不重合,所以,有必要计算有偏称的过程能力指数。

18.020617.32/)(617.1631602/==--=-=L U T T T M K μ) 9758.019.1)18.01()1(=⨯-=-=P PK C K C可见,统计控制状态下的过程能力指数为1.19,大于1,但是,由于存在分布中心与容差中心的偏移,故有偏移的过程能力指数不足1。

因此,应该根据对手表螺栓扭矩的质量要求,确定当前的统计控制状态是否满足设计的、工艺的、顾客的要求,决定是否以及何时对过程进行调整。

若需进行调整,那么调整后,应重新收集数据,绘制s X -控制图。

由于R X -控制图以平均极差R 为σ的估计值,s X -控制图以平均子组标准差s 为σ的估计值,所以,运用R X -控制图与运用s X -控制图分析同一个问题,得到的过程能力指数一般略有不同。

因为子组极差R 只利用了子组中的最大值和最小值的信息,而子组标准s 充分利用了子组中所有的信息,所以,当R X -控制图与s X -控制图的分析结果不同时,尽管R 图计算上比s 图简单,但仍建议以s X -控制图的结果为准。

步骤6:延长统计控制状态下的s X -控制图的控制限,进入控制用控制图阶段,实现对过程的日常控制。

【案例3】s R X -图表3给出了连续10批脱脂奶粉的样本“水分含量百分比”的实验室分析结果。

半一个样本的奶粉作为一批的代表,在实验室对其成分特性进行分析测试,如脂肪、水分、酸度、溶解指数、沉积物、细菌以及乳清蛋白。

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