GB/T 17989.6-2022《生產(chǎn)過程質(zhì)量控制統(tǒng)計方法控制圖 第6部分:指數(shù)加權(quán)移動平均控制圖》由國家市場監(jiān)督管理總局、國家標準化管理委員會批準發(fā)布(2022年第2號中國國家標準公告),已于2022年10月1日起正式實施。
一、標準制定背景
傳統(tǒng)的制造工藝針對制造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,通過檢測最終產(chǎn)品、篩除其中的不合格品來進行質(zhì)量控制。這種檢測策略通常是浪費的、不經(jīng)濟的,因為它采用事后檢測,這時廢品已經(jīng)生產(chǎn)出來。相反,一開始就采取預防措施、有效防止廢品產(chǎn)生而導致的浪費,則會更加高效。這可以通過收集和分析過程信息,在過程中及時采取措施實現(xiàn)。
常規(guī)控制圖是過程控制中應用最廣泛的統(tǒng)計控制方法,但它對于監(jiān)測過程的小幅偏移較為遲緩。指數(shù)加權(quán)移動平均控制圖則能夠及時迅速地監(jiān)測過程的小幅和中幅偏移。
常規(guī)控制圖易于使用,能夠迅速監(jiān)測到過程的大幅偏移,然而它并不能高效地監(jiān)測過程的小幅、中幅偏移。很多情況下,過程的變化是緩慢、逐漸發(fā)生的(尤其是連續(xù)生產(chǎn)的情況)。為了防止過程嚴重偏離目標值,需要提早監(jiān)測到這種變化。有兩種方法可以提高常規(guī)控制圖監(jiān)測小幅和中幅偏移的有效性:
——最簡便的方法是增大抽取的子組大小,但往往不夠經(jīng)濟。當生產(chǎn)率較低、耗費時間過長或檢測成本過高時,抽取子組大小大于1的子組是不可行的,這一方法無法使用。
——為了發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常波動,可以在過程控制中將此前的檢測結(jié)果考慮在內(nèi)。常規(guī)控制圖僅對樣本觀測值獨立地予以考慮,忽視了觀測結(jié)果整個序列所包含的信息,導致常規(guī)控制圖對監(jiān)測過程小幅偏移不靈敏。引入之前觀測結(jié)果的方法可以提高監(jiān)測小幅偏移的有效性。
本標準給出了理解和應用指數(shù)加權(quán)移動平均(EWMA)控制圖進行統(tǒng)計過程控制的指南。EWMA控制圖是一種用于監(jiān)測過程均值的小幅波動的統(tǒng)計過程控制技術(shù)。它能夠及時發(fā)現(xiàn)過程均值的小幅和中幅波動。EWMA控制圖以對全部歷史數(shù)據(jù)的樣本均值進行指數(shù)加權(quán)移動平均的方式,對過程均值進行評價。EWMA按與當前位置由近及遠、以幾何遞減的方式對樣本進行加權(quán),離當前越近的樣本權(quán)重越大影響越大,而越遠的樣本權(quán)重越小影響越小,具體的權(quán)重大小取決于平滑參數(shù)(λ)。
二、標準主要內(nèi)容
該標準的核心技術(shù)內(nèi)容包括計量數(shù)據(jù)的EWMA,控制圖的選用,實施EWMA控制圖的程序。與常規(guī)控制圖不同,EWMA控制圖無法基于樣本給出檢測過程偏移的概率。因為這一概率值不是常數(shù),它受先前樣本的影響。針對每個樣本都可以計算出該概率值,但概率值的變化次數(shù)過多,沒有實用價值。
因此,用ARL(檢測出偏移所需的平均連續(xù)樣本數(shù))來衡量EWMA控制圖的有效性。
如果過程處于受控狀態(tài),那么,希望虛發(fā)警報的概率很低,即虛發(fā)警報前的平均樣本數(shù)應該較大(通常ARL_0在100到1000之間取值)。
另一方面,如果過程出現(xiàn)了偏移,希望EWMA能盡快發(fā)現(xiàn),即從偏移發(fā)生到出現(xiàn)第一個超出控制限的點之間的樣本數(shù)應盡可能?。ˋRL_1較小)。
與常規(guī)控制圖相比,EWMA控制圖對小幅和中等幅度的偏移更為有效:λ值越小,有效性越高。而常規(guī)控制圖對于監(jiān)測突然、大幅的偏移更有效。
EWMA控制圖的有效性與子組大小有關(guān),n越大,有效性越高。
EWMA控制圖的實施與其他控制程序相同。EWMA控制圖的程序是基于如下假定:“好的”歷史數(shù)據(jù)已表明過程受控。EWMA控制圖用來檢驗來自相同生產(chǎn)過程的后續(xù)數(shù)據(jù)是否與歷史數(shù)據(jù)的分布一致。使用EWMA控制圖之前,需用歷史數(shù)據(jù)估計過程均值的目標值和過程標準差。之后進入控制階段,計算EWMA統(tǒng)計量并檢測其是否超出控制限。
單值控制圖和EWMA控制圖均可用于子組大小為1的情形。但是單值控制圖對非正態(tài)數(shù)據(jù)較為敏感,而設計合理的EWMA控制圖對正態(tài)假設并不敏感?!?/p>
三、標準實施意義
通過該標準的制定和實施,將為生產(chǎn)過程中常見的監(jiān)測過程均值的小幅波動監(jiān)控與分析問題提供解決辦法,對生產(chǎn)過程中的質(zhì)量指標進行更及時準確的判斷,對可能出現(xiàn)的問題進行預警,從而達到提高生產(chǎn)過程水平的效果。該標準可對我國高速鐵路、裝備制造、復雜產(chǎn)品制造等系統(tǒng)在運行過程中所產(chǎn)生的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)進行監(jiān)測,提升系統(tǒng)安全可靠性。