五大工具之SPC、MSA、FMEA基礎(chǔ)知識培訓(xùn)課件

1、五大工具之SPC、MSA和FMEA基礎(chǔ)知識培訓(xùn)主講：吳英浩三、失效模式和影響分析-FMEA 一、統(tǒng)計過程控制-SPC二、測量系統(tǒng)分析-MSA6 TQCQMQAQC質(zhì)量管理發(fā)展趨勢Q ？過程控制系統(tǒng)模型一個過程控制系統(tǒng)可以稱為一個反饋系統(tǒng)，它有四個重要的基本原理：過程：人、機、料、法、環(huán)共同作用將輸入轉(zhuǎn)化為輸出的集合；信息：通過分析過程輸出可以獲得許多與過程實際性能有關(guān)的信息，過程特性是關(guān)心的重點（如溫度、周轉(zhuǎn)時間、進給速率、中止次數(shù)等）；對過程采取措施：通常，對過程的重要特性采取措施從而避免它們偏離目標值太遠是很經(jīng)濟的（如人員培訓(xùn)、設(shè)備修復(fù)、變換輸入材料等）；對輸出采取措施：如果僅限于對輸出檢

2、測并糾正不符合規(guī)范的產(chǎn)品，而沒有分析過程中的根本原因，常常是最不經(jīng)濟的。6 8.3 8.5.2 / 8.5.3產(chǎn)品不符合規(guī)范的糾正過程不具備這個能力的糾正措施通過檢驗并剔除不符合要求的產(chǎn)品，靠檢查、審核來找出工作中的錯誤，在這兩種情況下都是使用“檢測”的方法，這種方法是浪費的，因為它允許將時間和材料投入到生產(chǎn)不一定有用的產(chǎn)品或服務(wù)中去?！暗谝淮尉桶压ぷ髯龊谩笨梢员苊馍a(chǎn)無用的輸出，從而避免浪費，這是一種更有效的方法“預(yù)防”。過程控制的需要檢測-容忍浪費預(yù)防-避免浪費Function / Disfunction生產(chǎn)不符合客戶所需功能輸出的結(jié)果不符預(yù)期結(jié)果產(chǎn)品不合格某一個原因一個結(jié)果生產(chǎn)符合顧客所

3、需功能到達的效果希望的效果相同產(chǎn)品合格產(chǎn)品檢驗 8.2.4過程控制確保該質(zhì)量產(chǎn)品可以批量生產(chǎn)控制原則：規(guī)劃每一步生產(chǎn)活動以確保操作的可重復(fù)性糾正過程中與既定目標不符的地方防范各種與既定目標不符的風(fēng)險因素9在控制之下的生產(chǎn)流程，誰，什么時候，做什么，需要的話：怎么做失控的流程每個產(chǎn)品的尺寸都與別的不同，但它們形成一個模型，若穩(wěn)定，可以描述為一個分布。分布可以通過位置、分布寬度和形狀等因素來加以區(qū)分。如果存在變差的普通原因，隨著時間的推移，過程的輸出形成一個穩(wěn)定的分布并可預(yù)測。如果存在變差的特殊原因，隨著時間的推移，過程的輸出不穩(wěn)定。的統(tǒng)計含義在數(shù)理統(tǒng)計中表示標準差，是表征任意一組數(shù)據(jù)或過程輸出結(jié)

4、果的離散程度的指標，可以用來評估產(chǎn)品和生產(chǎn)過程特性波動的大小。6的概念六西格瑪管理法中提到的6代表的是質(zhì)量水平，意味著100萬次機會中有3.4個缺陷的可能。水平越低，過程滿足要求的能力就越低。水平合格率（%）ppm缺陷數(shù)130.2369770026932 668104 99.3790 62105 99.97670 2336 99.999660 3.4水平與合格率及缺陷數(shù)之間的關(guān)系據(jù)通用電氣公司估計，3 或4與 6之間的差 值 致 使他們每年因低效率和生產(chǎn)率降低而損失80億至120億美元。World Class Quality Pty Ltd - 1999年9月15利潤

5、通用電氣公司利潤估計為20億美元增加的利潤提高效率減少浪費縮短循環(huán)提高市場占有率1、SPC概念2、SPC技術(shù)原理3、SPC的好處4、SPC的兩個階段5、SPC控制圖一、SPC-統(tǒng)計過程控制1、SPC概念SPC即統(tǒng)計過程控制。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的質(zhì)量波動是不可避免的，它由人員、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動影響所致。波動分為兩種：正常波動和異常波動，正常波動是偶然性原因（不可避免因素）造成的，異常波動是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的。過程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)。 沒有兩件產(chǎn)品或特性是完全相同的，因為任何過程都存在許多引起變差的原因。過程中有些變差造成短期的

6、差異，有些變差需要經(jīng)過較長的時期后對輸出造成影響。從最低的角度來看，總是希望將變差問題簡單化，位于規(guī)定的公差范圍是可接受的，超出規(guī)定公差范圍之外是不可接受的。然而，在管理任何一個過程減少變差時，都必須追究造成變差的原因，首先是區(qū)分普通原因和特殊原因。普通原因表現(xiàn)為一個穩(wěn)定系統(tǒng)的偶然原因，特殊原因出現(xiàn)時將造成整個過程的分布改變。糾正措施:關(guān)掉水龍頭19生產(chǎn)不符客戶所需功能 8,5,2可糾正的 （有資源)沒有此能力? 沒有這種資源？人力機器信息工藝方法材料 配件場地等? ?找到原因解決問題記錄歸檔 4.2.4A PC D檢驗隨后的效果Nok不好允許生產(chǎn)Ok好2、SPC技術(shù)原理統(tǒng)計過程控制（簡稱SP

7、C），是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具，利用統(tǒng)計的方法來監(jiān)控過程的狀態(tài)，確定生產(chǎn)過程在管制的狀態(tài)下，以降低產(chǎn)品品質(zhì)的變異。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當(dāng)過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機分布；而過程失控時，過程分布將發(fā)生改變。SPC正是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律性對過程進行分析控制，它強調(diào)過程在受控的狀態(tài)下運行?？刂茍D原理：正態(tài)分布圖 正態(tài)概率密度曲線 3原理： 正態(tài)分布中，不論與取值如何，產(chǎn)品質(zhì)量特性值落在 范圍內(nèi)的概率為99.73%，落在該范圍外的概率為0.27（千分之三）是個小概率事件，而“在一次觀測中，小概率事件是不可能發(fā)生的，一旦發(fā)生就認為過程出現(xiàn)問題”。故“假定工序（過程）處于

8、控制狀態(tài)，一旦顯示出偏離這一狀態(tài)，極大可能性就是工序（過程）失控，需要及時調(diào)整”。據(jù)此休哈特發(fā)明了控制圖。 控制圖的形成 把正態(tài)分布圖按順時針方向轉(zhuǎn)90，再上下翻轉(zhuǎn)180，就得到一張控制圖。 1 2 3 4 5 6 時間（h）樣本統(tǒng)計量數(shù)值LCLCLUCL 控制圖的結(jié)構(gòu) 3、SPC的好處對過程作出可靠的評估。確定過程的統(tǒng)計控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力。為過程提供一個早期報警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生。減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗證工作。在質(zhì)量控制上真正做到“事前”預(yù)防和控制。4、SPC的兩個階段分析階段，主要目的在于： a

9、. 使過程處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)； b. 使過程能力足夠。控制階段，主要工作是使用控制圖進行監(jiān)控，全面掌握質(zhì)量動態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變異。 在工廠的實際應(yīng)用中，對于每個控制項目，都必須經(jīng)過以上兩個階段，并且在必要時會重復(fù)進行這樣從分析到監(jiān)控的過程。分析階段過程控制系統(tǒng)的一個作用是當(dāng)出現(xiàn)變差的特殊原因時提供統(tǒng)計信號。首先應(yīng)通過檢查并消除變差的特殊原因使過程處于受控統(tǒng)計狀態(tài)。 過程狀態(tài)的分類四種情況能力控制滿足要求受控 不受控可接受1類3類不可接受2類4類1類過程：受統(tǒng)計控制且有能力滿足要求，是 可接受的；2類過程：是受控過程但存在因普通原因造成的過大的必須減少的變差；3類過程：符合要求可接受，但不是受控過程，

10、需要識別變差的特殊原因并消除它；4類過程：即不是受控過程又不可接受，必須減少變差的特殊原因和普通原因。過程能力是由造成變差的普通原因來確定，通常代表過程本身的最佳性能（例如分布寬度最?。谔幱诮y(tǒng)計控制狀態(tài)下的運行過程，數(shù)據(jù)收集到后就能證明過程能力，而不考慮規(guī)范相對于過程分布的位置或?qū)挾鹊臓顟B(tài)如何。然而，內(nèi)部顧客和外部顧客更關(guān)心過程的輸出以及與他們的要求（定義為規(guī)范）的關(guān)系如何，而不考慮過程的變差如何。 過程能力（工序能力） 是指過程加工質(zhì)量方面的能力，用于衡量過程加工內(nèi)在一致性。過程能力決定于質(zhì)量因素：人、機、料、法、環(huán)，而與公差無關(guān)。通常用6表示過程能力。 過程能力指數(shù)（工序能力指數(shù)） 雙

11、側(cè)公差的過程能力指數(shù) 單側(cè)公差的過程能力指數(shù) 上單側(cè)： 下單側(cè)： Cp和Cpk的比較與說明 Cp反映過程加工的一致性，即“質(zhì)量能力”（過程的聲音） Cpk 反映過程中心與公差中心的偏移情況（顧客的聲音） 將Cp與Cpk兩數(shù)值聯(lián)合使用，可對產(chǎn)品質(zhì)量有更全面的了解。能力指數(shù)可以分成兩類：短期的和長期的短期能力研究是以從一個操作循環(huán)中獲取的測量為基礎(chǔ)的，這些數(shù)據(jù)用控制圖分析后作為判定該過程是否在統(tǒng)計控制狀態(tài)下運行的依據(jù)。如果沒有發(fā)現(xiàn)特殊原因，可以計算短期能力指數(shù)；如果過程不是處于受控狀態(tài)，就要求采取解決變差的特殊原因的措施。當(dāng)收集到足夠的數(shù)據(jù)后，將這些數(shù)據(jù)畫在控制 圖上，如果沒有發(fā)現(xiàn)變差的特殊原因，

12、便可以計算長期的能力和性能指數(shù)?？刂齐A段 當(dāng)過程達到確定的狀態(tài)后，將分析用控制圖的控制限延長，作為控制用控制圖的控制限，用于日常管理保持所確定的狀態(tài)。交接手續(xù) 判異準則新的異常出現(xiàn) 恢復(fù)過程判異準則1、一點落在A區(qū)以外； 2、連續(xù)9點落在中心線同一側(cè)； 3、連續(xù)6點遞增或遞減； 4、連續(xù)14點相鄰點上下交替； 5、連續(xù)3點有2點落在中心線同一側(cè)的B區(qū)以外； 6、連續(xù)5點中有4點落在中心線同一側(cè)的C區(qū)以外； 7、連續(xù)15點在C區(qū)中心線上下；8、連續(xù)8點在中心線同側(cè)無一點在C區(qū)內(nèi)。5、SPC控制圖 使用控制圖來改進過程是一個重復(fù)的程式，多次重復(fù)收集、控制及分析幾個基本的步驟，對過程進行長期性分析、

13、控制來減少過程變差。收集：將研究的特性（過程或產(chǎn)品）的數(shù)據(jù)收集后轉(zhuǎn)換成可以畫到控制圖上的形式；控制：利用數(shù)據(jù)計算試驗控制限，然后將數(shù)據(jù)控制限相比來確定變差是否穩(wěn)定；分析及改進：當(dāng)所有的特殊原因被消除后，過程在統(tǒng)計控制狀態(tài)下運行，可以繼續(xù)使用控制圖作為監(jiān)控工具，也可以計算過程能力。計量型數(shù)據(jù)噪音、溫度計量型數(shù)據(jù)控制圖 、計數(shù)型數(shù)據(jù) 泄漏、燈不亮、 外觀缺陷計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖 p圖、np圖、c圖、u圖計量值控制圖均值-極差控制圖 （ 圖） 均值-標準差控制圖 （ 圖）中位數(shù)-極差控制圖 （ 圖）單值-移動極差控制圖（ 圖） 計數(shù)值控制圖不合格品率控制圖（p圖）不合格品數(shù)控制圖（nP圖）不合格數(shù)控制圖

14、 （c圖）單位不合格數(shù)控制圖（u圖）二、MSA-測量系統(tǒng)分析1、測量系統(tǒng)的基本概念2、測量系統(tǒng)的特性3、測量系統(tǒng)分析4、測量系統(tǒng)評價二、MSA-測量系統(tǒng)分析1、測量系統(tǒng)的基本概念測量：給具體事物賦值以表示它們在指定特性上的(大小、多少)關(guān)系。測量系統(tǒng)：對被測產(chǎn)品特性賦值的操作者、量具、操作方法、設(shè)備、軟件的集合，用來獲得測量結(jié)果的整個過程稱為測量過程或測量系統(tǒng)測量過程測量值測量分析需要控制的過程決定一個理想的測量系統(tǒng)是每次使用時均能產(chǎn)生“正確的”測量結(jié)果。不幸的是，具有這樣理想統(tǒng)計特性的測量系統(tǒng)很少存在。測量系統(tǒng)的質(zhì)量通常僅僅取決于經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特性。數(shù)據(jù)的質(zhì)量取決于從處于穩(wěn)定條

15、件下進行操作的測量系統(tǒng)中，多次測量的統(tǒng)計特性。通常用來描述測量數(shù)據(jù)質(zhì)量的統(tǒng)計特性是某測量系統(tǒng)的偏倚（bias）及變差（variance）。被稱為偏倚的統(tǒng)計特征指的是數(shù)據(jù)相對于參考（基準）值的位置；被稱為變差的統(tǒng)計特征指的是數(shù)據(jù)的分布寬度。 每一個測量系統(tǒng)可能被要求有不同的統(tǒng)計特性，但有一些基本特性用于定義“好的”測量系統(tǒng)。它們包括：足夠的分辨率和靈敏度；通常所知的是10-1法則，表明儀器的分辨率應(yīng)把公差(過程變差)分為十分或更多，這個規(guī)則是選擇量具的實際最先遵守原則。測量系統(tǒng)應(yīng)該是統(tǒng)計受控的，這意味著在重復(fù)測量條件下，測量系統(tǒng)中的變差只能由普通原因造成；為了產(chǎn)品控制，測量系統(tǒng)的變差必須小于規(guī)范

16、限值，以特性的公差來評估測量系統(tǒng)。為了過程控制，測量系統(tǒng)的變差應(yīng)該顯示有效的解析度，并且小于制造過程的變差。2、測量系統(tǒng)的特性 Repeatability重復(fù)性 Reproducibility再現(xiàn)性 Bias偏倚 Linearity線性 Stability穩(wěn)定性 Discrimination分辨率量具重復(fù)性的定義 重復(fù)性當(dāng)由同一操作人員多次測量同一特性時，測量裝置重復(fù)其讀數(shù)的能力。這通常被稱為設(shè)備變差。 重復(fù)性設(shè)備的變差量具再現(xiàn)性的定義再現(xiàn)性由不同操作人員使用同一測量裝置并測量同一特性時，測量平均值之間的變差。這通常被稱為操作員變差。再現(xiàn)性 = 操作員變差偏倚的定義 測量值的平均值 與 實際值

17、之間的差值。偏倚與準確度有關(guān)，因為如果測量值的平均值相同或近似于相同，就可以說是零偏倚，這樣的話，所用的量具便是“準確的”。觀測的平均值基準值偏倚較小觀測的平均值偏倚較大基準值觀測的平均值無偏倚有偏倚圖：線性 線性的定義 線性被定義為在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，量具偏倚值間的差值。 測量系統(tǒng)的線性特征，是指在其量程范圍內(nèi)，偏倚應(yīng)是基準值的線性函數(shù)。這個要求對控制線性有好處，不致于基準值過小或過大時測量的系統(tǒng)誤差過大。 當(dāng)然，這一點應(yīng)在測量系統(tǒng)(或量具)的設(shè)計階段做到。若一個測量系統(tǒng)不具有線性特征，那它就不是一個合格的測量系統(tǒng)(或量具)；若一個測量系統(tǒng)在設(shè)計時有線性特征，但在使用中發(fā)現(xiàn)為非線性，這時

18、就要查明原因，及時查明并糾正。穩(wěn)定性的定義 穩(wěn)定性別名為“漂移”，被定義為在某個時間段內(nèi)，過程變差的差值。測量準確度 表示測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度，準確度是指多次測量的平均值和真值相符合的程度，它表征測量過程中系統(tǒng)誤差的大小，常用絕對誤差表示。這里的絕對誤差就是偏倚的絕對值。測量精密度 指多次重復(fù)測定同一個量時，各測量值之間彼此相符合的程度，它表征測量過程中隨機誤差的大小，用標準差來表示。分辨力 是指測量系統(tǒng)檢出并如實指示測量特性中微小變化的能力，也稱分辨率或可讀性。 測量儀器分辨力的第一準則應(yīng)該是被測范圍的十分之一，傳統(tǒng)上此范圍就是產(chǎn)品范圍。最近，10比1規(guī)則被解釋為測量設(shè)備能夠分

19、辨至少十分之一的過程變差。這符合持續(xù)改進的原理。 如果測量系統(tǒng)缺乏分辨力，對于識別過程變差或量化單個零件不是一個合適的系統(tǒng)。如果是這種情況，應(yīng)使用更好的測量技術(shù)。如果分辨力不能測定出過程的變差，這種分辨力用于分析是不可接受的。測量系統(tǒng)的分辨力是指該測量系統(tǒng)識別被測特性中極小變化的能力。例如，某量具能識別長度中0.01mm的變化，但不能識別0.001mm的變化，對這種量具而言，2.341和2.342都是2.34，這時0.01mm就是該量具的分辨力。分辨力不足的情況可以通過SPC過程變差圖最好地顯示出來。特別是當(dāng)極差圖顯示可能只有一個、二個或三個極差值在控制限內(nèi)，這種測量就是在分辨力不足時進行的。

20、同樣，如果極差圖顯示出可能四個極差值在控制限內(nèi)，并且超過四分之一的極差值為零，那么，該測量是在分辨力不足時進行的。 測量系統(tǒng)如果沒有足夠的分辨力，就不能定量地表示被零件的特性，也不能識別制造過程中所發(fā)生的變動，這時，應(yīng)該放棄使用該測量系統(tǒng)。 例：下面是用相同數(shù)據(jù)，而用不同刻度值的儀器測量出數(shù)據(jù)畫出的兩組X-R圖。 圖a使用的最小單位為0.001mm，其X和R圖上的波動能清楚地表示出來，顯示測量系統(tǒng)有足夠的分辨力。 圖b使用的最小單位為0.01mm，其X和R圖的波動明顯減小，由于四舍五入的結(jié)果，看上去過程好像是失控了(從圖a上看并沒有失控)，特別R圖，20多個點只有三個極差值，明顯分辨力不足的表

21、現(xiàn)。 3、測量系統(tǒng)分析4、測量系統(tǒng)評價評價測量系統(tǒng)的三個基本問題：a. 測量系統(tǒng)是否有足夠的分辨力？b. 測量系統(tǒng)在一定時間內(nèi)是否統(tǒng)計穩(wěn)定？c. 測量系統(tǒng)的誤差是否足夠小？1、FMEA的發(fā)展2、FMEA的好處3、FMEA成功的條件4、FMEA的類型5、FMEA的實施三、FMEA-失效模式與影響分析1、FMEA的發(fā)展FMEA起始于20世紀60年代航空航天工業(yè)項目。1980年初，產(chǎn)品事故責(zé)任的費用突升和不斷的法庭起訴事件發(fā)生，使FMEA成為降低事故的不可或缺的重要工具。1993年，在美國質(zhì)量管理協(xié)會和汽車工業(yè)行動集團主持下，美國克萊斯勒、福特和通用三大汽車公司組織采用、編制了FMEA的參考手冊，形

22、成了統(tǒng)一的標準。2、FMEA的好處在設(shè)計期間，利用以前的歷史記錄和相關(guān)的失效模式能夠更好地了解該產(chǎn)品，來協(xié)助開發(fā)高質(zhì)量的產(chǎn)品。在失效發(fā)生之前便識別出潛在的失效原因機理，找到能夠避免或減少這些潛在的失效及其后果的措施，這一過程將節(jié)省成本和時間。提供了一個用以確定設(shè)計和過程改進措施以及識別特殊特性的系統(tǒng)，對設(shè)計或過程客觀評價。3、FMEA成功的條件團隊協(xié)作 失效模式及后果分析是一個集體過程而非單一的個人過程，應(yīng)形成一個工作小組，各工程師的知識和經(jīng)驗有助于迅速找出設(shè)計或制造的潛在失效模式及其對顧客的影響并提出相應(yīng)的措施。4、FMEA的類型設(shè)計FMEA（D-FMEA） -制冷系統(tǒng)、控制裝置、門體組件、

23、附件等等過程FMEA（P-FMEA） -注塑、吸塑、發(fā)泡、焊接、裝配等等5、FMEA的實施FEMA是“事前”行動，而非“事后”工作 D-FMEA在設(shè)計（圖紙、規(guī)范）完成之前 P-FMEA在過程方案（工藝）確定之前全面的事先FMEA分析，可以容易、經(jīng)濟地進行早期更改。FMEA應(yīng)是一個動態(tài)文件，是持續(xù)改進的體現(xiàn)。D-FMEA應(yīng)從所要分析的系統(tǒng)、子系統(tǒng)或零部件的框圖開始，框圖描述了所分析對象的各項目之間的主要關(guān)系、邏輯順序、功能項目、功能和潛在失效模式設(shè)計目標：1）10萬次的使用壽命2）最低3萬次不用維修功能：智能開關(guān)潛在失效模式：_門關(guān)不嚴功能：自動化控制潛在失效模式：_不啟動_不停機功能：提供顯

24、示/關(guān)閉提醒潛在失效模式：_燈不亮_燈不滅功能：提供滿意的外觀潛在失效模式：_漏光_涂裝瑕疵功能：紅外線觸發(fā)信號潛在失效模式：_無信號功能：電磁感應(yīng)觸點潛在失效模式：_觸點接觸不良智能開關(guān)門冰箱LED顯示紅外傳感器系統(tǒng)階層子系統(tǒng)階層零部件階層與功能相關(guān)的普通失效模式，包括：過早工作間歇性工作在預(yù)定時間內(nèi)不能工作（不啟動）在預(yù)定時間內(nèi)不能停止工作（不停機）功能減弱（不制冷）冷藏結(jié)冰燈不亮燈不滅與安全和性能相關(guān)的普通失效模式，包括：失火釋放有毒氣體觸電凝露噪音溫度偏高溫度偏低老化與硬件相關(guān)的普通失效模式，包括：斷裂變形腐蝕松脫短路泄漏無信號異色潛在影響（失效后果）和嚴重度潛在失效的后果就是失效模式對功能、性能的影響，這些影響會帶給顧客不同的感受。嚴重度是潛在失效模式對顧客影響的嚴重程度的評價，嚴重度僅針對“影響”。嚴重度建立了失效模式與風(fēng)險等級之間