工程建设质量控制第11讲

职业教育在线---2004年监理工程师考前辅导班

建设工程质量控制

第 11 讲工程质量控制的统计分析方法

一、内容提要

这节课主要介绍建设工程质量控制第七章工程质量控制的统计分析方法第三节直方图法、控制图法与相关图法。

二、重点、难点

熟悉：控制图的原理。

掌握：直方图和控制图的用途和观察分析。

第七章工程质量控制的统计分析方法

第三节直方图法、控制图法与相关图法

一、直方图的用途、观察分析

(一)直方图的用途

直方图法即频数分布直方图法，它是将收集到的质量数据进行分组整理，绘制成频数分布直方图，用以描述质量分布状态的一种分析方法，所以又称质量分布图法。

通过直方图的观察与分析，可了解产品质量的波动情况，掌握质量特性的分布规律，以便对质量状况进行分析判断。同时可通过质量数据特征值的计算，估算施工生产过程总体的不合格品率，评价过程能力等。

（二）直方图的绘制方法

1. 收集整理数据

2. 计算极差R

3. 对数据分组

4. 编制数据频数统计表

5. 绘制频数分布直方图

（三）直方图观察与分析。

1. 观察直方图的形状、判断质量分布状态

作完直方图后，首先要认真观察直方图的整体形状，看其是否是属于正常型直方图。正常型直方图就是中间高，两侧底，左右接近对称的图形，如图7—8(a)所示。

出现非正常型直方图时，表明生产过程或收集数据作图有问题。这就要求进一步分析判断，找出原因，从而采取措施加以纠正。凡属非正常型直方图，其图形分布有各种不同缺陷，归纳起来一般有五种类型，如图3—5所示。

1)折齿型(图7—8(b))，是由于分组不当或者组距确定不当出现的直方图。

2)左(或右)缓坡型(图7—8(c))，主要是由于操作中对上限(或下限)控制太严造成的。

3)孤岛型(图7—8(d))，是原材料发生变化，或者临时他人顶班作业造成的。

4)双峰型(图7—8(e))，是由于用两种不同方法或两台设备或两组工人进行生产，然后把两方面数据混在一起整理产生的。

5)绝壁型(图7—8(f))，是由于数据收集不正常，可能有意识地去掉下限以下的数据，或是在检测过程中存在某种人为因素所造成的。

例题

由于分组不当或者组距确定不当出现的直方图是（）型。

A. 折齿型

B. 孤岛型

C. 右)缓坡型

D. 双峰型

答案：A

2. 将直方图与质量标准比较，判断实际生产过程能力

作出直方图后，除了观察直方图形状，分析质量分布状态外，再将正常型直方图与质量标准比较，从而判断实际生产过程能力。正常型直方图与质量标准相比较，一般有如图7—9所示六种情况。图7—9中：

T—表示质量标准要求界限；

B——表示实际质量特性分布范围。

(1)图7—9(a)，B在T中间，质量分布中心x与质量标准中心M重合，实际数据分布与质量标准相比较两边还有一定余地。这样的生产过程质量是很理想的，说明生产过程处于正常的稳定状态。在这种情况下生产出来的产品可认为全都是合格品。

(2)图7—9(b)，B虽然落在T内，但质量分布中心x与T的中心M不重合，偏向一边。这样如果生产状态一旦发生变化，就可能超出质量标准下限而出现不合格品。出现这样情况时应迅速采取措施，使直方图移到中间来。

(3)图7—9(c)，B在T中间，且B的范围接近了的范围，没有余地，生产过程一旦发生小的变化，产品的质量特性值就可能超出质量标准。出现这种情况时，必须立即采取措施，以缩小质量分布范围。

(4)图7—9(d)，B在了中间，但两边余地太大，说明加工过于精细，不经济。在这种情况下，可以对原材料、设备、工艺、操作等控制要求适当放宽些，有目的地使B扩大，从而有利于降低成本。

(5)图7—9(e)，质量分布范围B已超出标准下限之外，说明已出现不合格品。此时必须采取措施进行调整，使质量分布位于标准之内。

(6)图7—9(f)，质量分布范围完全超出了质量标准上、下界限，散差太大，产生许多废品，说明过程能力不足，应提高过程能力，使质量分布范围B缩小。

例题

下列图形中，哪一个表示加工过于精细，不经济。（）

A

B

C

D

二、控制图的用途、原理和观察分析

(一)控制图的基本形式及其用途

控制图又称管理图。它是在直角坐标系内画有控制界限，描述生产过程中产品质量波动状态的图形。利用控制图区分质量波动原因，判明生产过程是否处于稳定状态的方法称为控制图法。 1．控制图的基本形式

控制图的基本形式如图7—10所示。横坐标为样本(子样)序号或抽样时间，纵坐标为被控制对象，即被控制的质量特性值。控制图上一般有三条线：在上面的一条虚线称为上控制界限,用符号UCL表示；在下面的一条虚线称为下控制界限，用符号LCL表示；中间的一条实线称为中心线，用符号CL表示。中心线标志着质量特性值分布的中心位置，上下控制界限标志着质量特性值允许波动范围。

在生产过程中通过抽样取得数据，把样本统计量描在图上来分析判断生产过程状态。如果点子随机地落在上、下控制界限内，则表明生产过程正常处于稳定状态，不会产生不合格品；如果点子超出控制界限，或点子排列有缺陷，则表明生产条件发生了异常变化，生产过程处于失控状

态。

2．控制图的用途

控制图是用样本数据来分析判断生产过程是否处于稳定状态的有效工具。它的用途主要有两个：

(1)过程分析，即分析生产过程是否稳定。为此，应随机连续收集数据，绘制控制图，观察数据点分布情况并判定生产过程状态。

(2)过程控制，即控制生产过程质量状态。为此，要定时抽样取得数据，将其变为点子描在图上，发现并及时消除生产过程中的失调现象，预防不合格品的产生。

前述排列图、直方图法是质量控制的静态分析法，反映的是质量在某一段时间里的静止状态。然而产品都是在动态的生产过程中形成的，因此，在质量控制中单用静态分析法显然是不够的，还必须有动态分析法。只有动态分析法，才能随时了解生产过程中质量的变化情况，及时采取措施，使生产处于稳定状态，起到预防出现废品的作用。控制图就是典型的动态分析法。

例题

控制图是用样本数据来分析判断生产过程是否处于稳定状态的有效工具。它的用途主要有（）。

A. 过程分析

B. 过程控制

C. 过程判断

D. 过程稳定

答案：AB

3．控制图的原理

本章第三点质量数据波动的原因中已讲到，影响生产过程和产品质量的原因，可分为系统性原因和偶然性原因。

在生产过程中，如果仅仅存在偶然性原因影响，而不存在系统性原因，这时生产过程是处于稳定状态，或称为控制状态。其产品质量特性值的波动是有一定规律的，即质量特性值分布服从正态分布。控制图就是利用这个规律来识别生产过程中的异常原因，控制系统性原因造成的质量波动，保证生产过程处于控制状态。

如何衡量生产过程是否处于稳定状态呢?我们知道：一定状态下的生产的产品质量是具有一定分布的，过程状态发生变化，产品质量分布也随之改变。观察产品质量分布情况，一是看分布中心位置(υ)；二是看分布的离散程度(σ)。这可通过图7—11所示的四种情况来说明。

图7—11(a)，反映产品质量分布服从正态分布，其分布中心与质量标准中心M重合，散差分布在质量控制界限之内，表明生产过程处于稳定状态，这时生产的产品基本上都是合格品，可继续生产。

图7—11(b)，反映产品质量分布散差没变，而分布中心发生偏移。

图7—11(c)，反映产品质量分布中心虽然没有偏移，但分布的散差变大。

图7—11(d)，反映产品质量分布中心和散差都发生了较大变化，即υ值偏离标准中心，σ(s)值增大。

后三种情况都是由于生产过程中存在异常原因引起的，都出现了不合格品，生产过程处于不稳定状态，应及时分析，消除异常原因的影响。

综上所述，我们可依据描述产品质量分布的集中位置和离散程度的统计特征值，随时间(生产进程)的变化情况来分析生产过程是否处于稳定状态。在控制图中，只要样本质量数据的特征值是随机地落在上、下控制界限之内，就表明产品质量分布的参数υ和σ基本保持不变，生产中只存在偶然原因，生产过程是稳定的。而一旦发生了质量数据点飞出控制界限之外，或排列有缺陷，则说明生产过程中存在系统原因，使υ和σ发生了改变，生产过程出现异常情况。

4．控制图的观察与分析