GB／T 17989.8-2022  生產(chǎn)過程質(zhì)量控制統(tǒng)計方法 控制圖 第8部分：短周期小批量的控制方法

圖1測量數(shù)據(jù)選擇常規(guī)控制圖的流程圖

對于短周期和小批量的情況，當預期目標和過程散布發(fā)生變動時，一些常規(guī)控制圖可 包括：

可變目標，單值和移動極差控制圖； 可變目標，移動平均和移動極差控制圖； C 通用，移動平均和移動極差控制圖； d）通用，單值和移動極差控制圖。 圖2給出了選擇合適控制圖的流程

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抽樣標準表1有助于對圖2的理解

圖2短周期、小批量選擇控制圖的流程圖

期、小批量過程的控制圖選擇表（子組大小，11=1

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5如何準備繪制短周期、小批量控制圖

5.2相似過程分組的程序

為了有效地對特性進行分組，需要建立程序，以防止來自顯著不同的過程的數(shù)據(jù)最終由一張控制圖 進行監(jiān)測。如果系統(tǒng)性影響是未知的或未被補償，會導致由一張控制圖進行監(jiān)測的兩個或多個穩(wěn)定過 程頻繁發(fā)出虛發(fā)警報，這是不期望發(fā)生的結果。 圖3給出了結合專家知識和數(shù)據(jù)分析形成分組并根據(jù)需要予以調(diào)整的程序

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圖3相似特性識別與分組的程序

步驟一：首先，要識別潛在“可分組”的過程。這些過程遵循相同程序但有不同特性，例如標 值/目標值、公差、材料、測量過程、生產(chǎn)設備、工具、環(huán)境條件等。過程之間變化的特性以及 自的參數(shù)區(qū)間，可以展示在一張因果圖上（見圖4）。

圖4確立相似過程間差異的因果圖

步驟二：下一步就要確定特定特性的差異是否導致兩個或多個過程的表現(xiàn)顯著不同。該信息 可通過如下方式獲得： 1）專家知識/研討； 2）仿真模擬； 3） 實驗初探； 4)過程現(xiàn)有數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

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如果沒有顯著差異，或者差異是系統(tǒng)性的可以通過標準化予以抵消且沒有其他實質(zhì)性的原因予以 反對，那么可將這些特性形成一組、聯(lián)合起來，使用控制圖。 c）步驟三：在應用控制圖的過程中，會收集到更多數(shù)據(jù)，獲得更多的過程知識。因此，定期地重新 檢驗分組的有效性是明智的，尤其在找不到可查明原因的虛發(fā)警報頻繁發(fā)生的情況下。為了 靈活地將過程分組和再分組，將特性作為元數(shù)據(jù)和測量數(shù)據(jù)一起加以記錄很重要，以使得每個 測量值都與一組過程相關聯(lián) 示例：表2展示了圖4所給出的特性的分組。如果沒有進行分組，就需要監(jiān)測360種組合。而分組后，需要監(jiān)測的 組合數(shù)減至4。該示例中，假定工具、公差與測量過程對過程沒有顯著影響，標稱值的差異通過標準化進行補償，材料和 生產(chǎn)設備對過程有無法補償?shù)娘@著影響

短周期控制圖用于產(chǎn)品特性或過程參數(shù)，無需考慮特征的類型或測量單位的差異、過程散布。例 如，建立一張單一的短周期控制圖來監(jiān)測多個特性，諸如：圓柱體上的錐度、平行度、橢圓度和硬度。 另一個應用是穿行在一項作業(yè)的各個過程階段的小批量識別標識。一張單一的短周期控制圖用于 監(jiān)測一項作業(yè)的各個過程階段的質(zhì)量表現(xiàn)，例如：機加工操作、熱處理、氧化和噴漆。對研磨機，建立 張短周期控制圖監(jiān)測所執(zhí)行的不同操作，例如：X，Y，Z軸方向的鉆孔和鉸孔。 短周期控制圖體現(xiàn)出的原理也能同樣用于短周期小批量以外的其他情形。例如，汽車車門與車身 面板之間的縫隙，對于同一個車門和車身的組合，在A，B，C，D四個不同的位置測量縫隙的寬度，不 需要在每個檢測位置建立控制圖，使用一張控制圖即可

進行統(tǒng)計過程控制，預先建立過程中主要的潛在波動來源的類別很重要。這不僅決定了進行統(tǒng)計 過程控制要使用哪種方法，更重要的是確定是否應用統(tǒng)計過程控制。作為唯一的檢測，某些關于短周期 小批量過程的問題需要提出并加以考慮。在制造業(yè)，宜對下列最有可能的過程波動的主要來源進行 評估： a） 原材料主導：當來料或上道工序有重大影響時； b） 設置主導：當設置正確，特性高度可重復時； 操作員主導：當過程高度依賴于操作人員的技能、謹慎與專注度時； 時間主導：當過程可漂移時（例如，因刀具磨損或溶液配比沒有及時補充）； e） 夾具或托盤主導：當固定部件的夾具或托盤是造成不一致的主要來源時； f 過程參數(shù)主導：當輸出依賴于過程參數(shù)時（例如，深度、切割速度和油溫）； g 環(huán)境主導：當制造區(qū)的溫度和濕度變化時； h） 信息主導：當波動和不合格是由于作業(yè)或規(guī)范的頻繁變動或測量信息不良所導致時。

5.5建立過程特性的正確初始架構的程序

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當測量至少三件樣品是可行的時，本程序確定了過程特性均值的初始維度架構是否可接

如果過程特性的取值服從正態(tài)分布，則測試是準確的。如果不服從正態(tài)分布，則測試只能 的指導。

5.5.3程序的必要性

圖5只有一個觀測值的四種不同情況

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表3設置時進行一次測量的四種情況

表4接受設置的u的臨界值范圍

注：瞄準目標的過程有10%的概率通不過檢驗

某過程的目標值T=4.00，n=3,設置機制以0.01進行分級

某過程的目標值T=4.00，n=3,設置機制以0.01進行分級。

初始設置后，3個工件的測量值分別為4.02，4.00，4.02。 平均值為4.0133。 標準差為0.0115。 王是有：

表4是使用如下的檢驗統(tǒng)計量基于T分布得到的：

使用以下公式對標準差進行估計：

計算得到的u=1.16，位于表4給出的n=3對應的范圍土1.69之內(nèi) 因此過程設置不需任何調(diào)整就可以被接受，

.6短周期小批量過程預先設立統(tǒng)計過程控制圖

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本程序在測量或替代產(chǎn)品特性、工件或工藝參數(shù)的統(tǒng)計信息不足的情況下，為確定短周期或小批量 空制圖的中心線和控制限提供指南。 使用本程序之前.應按照5.4進行初步過程分析

與常規(guī)控制圖一樣，控制限是基于 周期的均值和標準差恒定的期望而設立的， 存在著可預期漂移的過程，或其

5.6.3程序的必要性

有意義的短周期小批量過程的統(tǒng)計控制需要快速建立控制圖。因此，通常建立控制限使用至少 子組（至少準備10個子組)的建議并不可行。為了給控制圖建立合適的控制限，對過程均值、標準 及分布信息進行合理估計是很必要的。應基于很有限的樣本量建立控制限，利用正態(tài)概率圖進 計。

當設置被認為是可接受的，按生產(chǎn)順序，運行、測量以及記錄可行的工件數(shù)，作為建立控制圖的 基礎。 a） 按照生產(chǎn)順序，在標準繪圖紙上對單值打點。如果出現(xiàn)明顯的異常，找出原因。如果目前未出 現(xiàn)明顯的異常，繼續(xù)該過程。 b） 除手工打點，還能利用軟件程序來完成該功能以及其他功能 將數(shù)值按升序排列，與表5樣本量對應的百分數(shù)打點位置組成對照表， 把結果繪制在正態(tài)概率圖（圖A.5給出示例） 根據(jù)數(shù)據(jù)點擬合一條最佳直線。將直線延長到概率紙的邊界。利用概率紙上50%所對應的 測量值，不論是單值控制圖還是均值控制圖，得到控制圖的中心線。由標繪線與50%點的交 點和4s標度位置之間的垂直距離除以4，得到觀測值標準差的估計值。利用觀測值均值和標

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圖6過程穩(wěn)定性的初步監(jiān)測

c）檢驗過程的正態(tài)性。 將測量結果按升序排列，參照表5的樣本量，表6給出測量結果與對應的百分數(shù)打點位置的 表。

表6正態(tài)概率圖打點的數(shù)據(jù)

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d）估計過程均值和標準差。 過程均值和標準差可通過正態(tài)概率圖來估計，因此： 均值：50.00（擬合直線上50%概率值對應的測量值）； 標準差：0.08（圖7中4倍標準差所標注的距離的1/4）。 將同樣的數(shù)據(jù)（即均值49.99，標準差0.07960，n=6，AD=0.129，P值0.959）輸入軟件，得到下面 的概率圖（見圖8）。

d）估計過程均值和標準差。 過程均值和標準差可通過正態(tài)概率圖來估計，因此： 均值：50.00（擬合直線上50%概率值對應的測量值）； 標準差：0.08（圖7中4倍標準差所標注的距離的1/4）。 將同樣的數(shù)據(jù)（即均值49.99，標準差0.07960，n=6，AD=0.129，P值0.959）輸入軟件，得到下面 的概率圖（見圖8）

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圖8用軟件生成的概率圖

這樣得到的均值和標準差能用來構建適用于小批量、短周期的初步統(tǒng)計過程控制圖的中 制限。

6如何建立并應用短周期、小批量控制圖

4.3給出了建立并部署四種短周期和小批量控制圖的方法，如圖2所示。他們皆基于這樣的理解， 即有可靠的信息用以監(jiān)測特性的目標值和散布（如：標準差）

6.2可變目標的單值和移動極差控制圖

本程序描述了統(tǒng)計過程控制圖的設置和使用。符合下列條件時適用： a）子組大小為1； b）1 監(jiān)測的過程，在生產(chǎn)不同尺寸的工件，或是帶有不同目標或標稱值的相異特性： 特性的散布程度預計會一直保持不變； d）被監(jiān)測的特性所發(fā)生的任何突然變化都需要及時的響應

在下列情況應用該方法

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僅限于子組天小為1的情況； b) 當同一工作站需要監(jiān)測多個不同特性，有必要減少控制圖的數(shù)量； C) 過程參數(shù)或產(chǎn)品特性的標稱值在不斷變化，諸如：同一工作站在短期加工的不同尺寸的相似 工件； d 特性的過程散布預計會一直保持不變； e 過程水平的任何變化都需要及時響應； 特性的波動近似服從正態(tài)分布。

建立可變目標的單值和移動極差控制圖，如圖A.1所示。使用GB/T17989.2介紹的方法，下列情 況除外。 a） 為每一工件或特性建立目標。通常是標稱值、期望值或以往的總平均值。 b） 單值控制圖的每個數(shù)據(jù)點都基于一次單獨的測量。如適用，利用與相應目標值的偏差進行打 點（例如X減去標稱值或X減去總平均值）。 隨著每個獨立的測量值被獲得，逐步構建（X一T)的計數(shù)圖，其剖面展示了“分布”。檢查分布 形狀是否近似正態(tài)分布（對稱且“鐘”形）。 移動極差圖中，利用每兩個相鄰（X一T)數(shù)據(jù)點之差的絕對值進行打點。 e 利用表7計算中心線與控制限。參照GB/T17989.2進行過程控制

表7構建可變目標的單 控制圖的關鍵數(shù)據(jù)

在一個持續(xù)的、短周期的壓鑄工序，每10min采集一個樣品。每個樣品都要測量擠壓的長度。該 工作站生產(chǎn)4種尺寸的產(chǎn)品：小、標準、大、超大。設置過程以生產(chǎn)標稱值分別為17.0、20.0、30.0和36.0 的產(chǎn)品。所有尺寸的產(chǎn)品的設定公差為標稱值的土5.0。 該工序的歷史數(shù)據(jù)表明，各種尺寸的擠壓的Rex近似常數(shù)，其數(shù)值為2.0。這是基于相鄰數(shù)據(jù)的移 動極差得到的。 產(chǎn)品的相應信息匯總如下：

表8給出了該工作站采集到的12個連續(xù)樣品的結果。為該壓鑄工序建立控制圖

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表8可變目標的單值和移動極差控制圖的數(shù)據(jù)和計算

圖9給出了計算機生成的控制圖。 圖A. 張可手工繪制、重復使用的控制圖。

圖9給出了計算機生成的控制圖 工繪制、重復使用的控制圖。

圖9可變目標的單值和移動極差控制圖

對短周期的單值和移動極差控制圖的解釋與GB/T17989.2給出的常規(guī)控制圖的 的重大區(qū)別是單值控制圖上所標出的產(chǎn)品型號，如圖9所示

周期的單值和移動極差控制圖的解釋與GB/T17989.2給出的常規(guī)控制圖的解釋相類似。唯 區(qū)別是單值控制圖上所標出的產(chǎn)品型號，如圖9所示

6.3可變目標的移動平均和移動極差控制圖

本程序描述了統(tǒng)計過程控制圖的設置和使用。符合下列條件時適用

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樣本大小為1； b） 監(jiān)測的過程，在生產(chǎn)不同尺寸的工件，或是帶有不同目標或標稱值的相異特性； 特性的散布程度預計會一直保持不變； d）趨勢的發(fā)現(xiàn)比突然變化的響應更重要。

在下列情況應用該方法： a） 僅限于子組大小為1的情況； b 當同一工作站需要監(jiān)測多個不同特性，有必要減少控制圖的數(shù)量； 過程參數(shù)或產(chǎn)品特性的標稱值在不斷變化，諸如：同一工作站在短期加工的不同尺寸的相似 工件； d）判定趨勢比突變更重要

建立特殊的移動平均和移動極差控制圖，如圖A.2所示。使用GB/T17989.2介紹的方法，下列情 況除外。 a） 為每一工件或特性建立目標。通常是標稱值、期望值或以往的總平均值。 b） 移動平均控制圖中，計算并繪制每兩個相鄰的（X一T)值的移動平均所對應的點。如適用，利 用X減去標稱值或X減去總平均值的移動平均進行打點。 隨著每個測量值被獲得，逐步構建（X一T)的計數(shù)圖，其剖面展示了“分布”。注意分布形狀， 見GB/T17989.5。 移動極差圖中，利用每兩個相鄰（X一T）數(shù)據(jù)點之差的絕對值進行打點。 e） 利用表9計算中心線和控制限 f 參照GB/T17989.5進行過程控制和過程能力分析

可變目標的移動平均和移動極差控制圖的關鍵數(shù)

利用6.2.4給出的數(shù)據(jù)來構建目標可變但散布恒定的短周期移動平均控制圖。只需在表8中增 行來計算移動平均，如表10所示。

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表10可變目標的移動平均和移動極差控制圖的數(shù)據(jù)和計算

圖10給出了計算機生成的移動平均控制圖。移動極差控制圖與6.2.4示例的結果一致。圖1 出了一張可手工繪制、重復使用的控制圖

拉伸強度測試標準標引序號說明： 1 ——測量值序號； —移動平均。

圖10可變目標的移動平均控制圖

移動平均控制圖的解釋見GB/ 的移動平均控制圖的解釋與GB/ 給出的解釋相類似。唯一 所標出的產(chǎn)品型號，如圖10所示

6.4通用的單值和移動極差控制

5.4通用的單值和移動極差控制圖

本程序描述了統(tǒng)計過程控制圖的設置和使用。符合下列條件時適用

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子組大小為1； 監(jiān)測的過程，在生產(chǎn)不同尺寸的工件，或是帶有不同目標的相異特性； ） 具有不同目標或標稱值的特性或尺寸建筑施工組織設計，平均極差或標準差的值會有顯著變化； d 被監(jiān)測的特性所發(fā)生的任何突然變化都需要及時的響應

在下列情況應用該方法： a） 僅限于子組大小為1的情況； b） 當同一工作站需要監(jiān)測多個不同特性，有必要減少控制圖的數(shù)量； 過程參數(shù)或產(chǎn)品特性的目標在不斷變化，諸如：同一工作站在短期加工的不同尺寸的相似 工件； d） 過程的散布程度隨特性的種類或工件的尺寸而變化； e） 過程水平的任何變化都需要及時響應； f 特性的波動近似服從正態(tài)分布（對稱且“鐘”形）