TA的首页借助于PFMEA选择控制图判异准则
前言：熟悉SPC控制图的朋友一般都知道，常规控制图有8个判异准则，在AIAG发布的《SPC参考手册》第二版中（英文版P75)特别提到，除了准则1（一个点，距离中心线超过3个标准差）必须使用外，其他准则的应用没有优先级，应当根据实际过程特性的特点来选用。用的判异准则越多，那么犯第I类错误的机会也越大，也就是说，会有更多的机会把实际上受控的过程，判断为失控，即误报警。为什么使用的准则越多，误报警的机会越多？这个概率有多大？我们到底应当依据什么来选择判异准则？那么，本文就来对这些疑问进行探讨。
下面是常规控制图的8个判异准则：
准则1：1个点，距离中心线大于3个标准差
准则2：连续9个点，在中心线同一侧
准则3：连续6个点，全部递增或全部递减
准则4：连续14个点，上下交错
准则5：3个点中有2个点，距离中心线（同侧）大于2个标准差
准则6：5个点中有4个点，距离中心线（同侧）大于1个标准差
准则7：连线15个点，距离中心线（任一侧）1个标准差以内
准则8：连线8个点，距离中心线（任一侧）大于1个标准差。
在使用（On-going）控制图进行过程控制时，只要出现上述模式的点，就判断为失控。
然而，我们还要明白：即使过程处于统计受控的状态之中，仍然有机会出现上述情况，只不过每一种情况出现的概率很小，属于“小概率事件”。
例如，准则1：在过程受控时，均值图中的点构成正态分布，我们通常使用正态分布中离均值两侧3倍标准差的地方为控制限，如下图所示，那么点子超出控制限一侧的概率为0.135%，也就是说，即使过程统计受控，它也会有0.135%的误报警概率！
我们再看准则2：在过程受控时，控制图中连续9点位于中心线同一侧的概率为2×(1/2)^(9)=0.00391，也就是说会有0.391%的误报警概率。
假设我们全部使用上述8条准则，则即使过程稳定受控，也会有2.373%的误报警率！
误报警，会给我们的正常生产带来不必要的成本损失，而且停线了也找不到报警的原因，最后会使人们对SPC控制图这个工具产生质疑，甚至弃用！
因此，使用的判异准则并不是越多越好，而是应当根据所控过程特性的特点来选择使用。那么，我们应当依据什么来选择控制图的判异准则呢？
我们需要事先对所要控制的过程和特性做一个深入的研究，而能够帮助我们做出深入研究的工具，就是PFMEA!
PFMEA，可以帮助我们全面认识所控过程的失效模式及其失效起因，我们就会提前知道当某种失效起因存在时，它所导致的失效模式，或者失效起因，在控制图上会以一种什么方式显现，这样就可以选择与其对应的那条判异准则。下面我们通过几个示例来说明一下。
在此还需要说明一下：如果在PFMEA的优化措施之后，失效起因对应的发生频度O很小，则可以不用考虑对应的判异准则。
请注意：为了使内容显得紧凑、重点突出，下面的系列示例中，特使用《FMEA参考手册》第四版的表格格式，只写出部分失效模式，且只写到失效起因，其余信息在此略去。
示例1：“变速箱输出轴加工\冷车削”的PFMEA分析的部分内容
在本示例中，我们可以使用2个控制图监控2个产品特性：“密封面外径”和“圆柱外径”，除了使用准则1外，我们还可以根据它们的失效起因来选择其他准则。对于密封面外径大这个失效模式，它有2个潜在失效起因，起因1—进给量设置过小，它导致失效时对应的判异准则应当是准则2，且可能是出现在均值图上，即连续9个点（以上）位置中心线的上侧。
起因2—刀具硬度过低，磨损严重，它导致失效时所对应的判异准则，应当是准则3，且可能是出现在均值图上，即连续6个点（以上）上升，这是因为刀具磨损是一个逐渐恶化的过程，越磨，刀具磨损的就越多，则轴密封面的外径就越大。同时，它还可能导致极差图上有点超过上控制限。
对于密封面外径过小这个失效模式，它有1个潜在失效起因，就是进给量设置过大，它导致的失效模式对应的异准则，是准则2。
圆柱外径的失效模式，分析内容同密封面外径的失效模式，在此略。
示例2：“气体保护焊”的PFMEA分析的部分内容
我们可以对过程特性“气体流量”来使用控制图进行监控，不过，由于从流量计读出的流量数据随时间的变化不敏感，因此，它适用于单值-移动极差控制图，而这种控制图的失控判断准则，只有准则1适用（该结论来源于《SPC参考手册》第二版英文版P87)。不过，从理论来讲，如果单值数据符合正态分布，则可以适用于其他准则。
如果是由于输气管泄漏或者气瓶/气站压力不足而引起的流量不足，也会呈现出单值图上连续6点或以上下降的模式。
示例3：“电阻点焊”的PFMEA分析的部分内容
如果对焊点离板边距离做控制图，建议只使用偏离最严重的那个点的数据，可以使用均值-极差控制图。
如果是由于“定位基准偏移”造成了焊点位置偏离板边距离过大，那么，除了准则1外，在均值图上将会出现与准则2对应的模式，即连续9点在中心线一侧。
如果是由于“定位基准松动”的原因，那么，在极差图上会有准则1的模式。
示例4：“熔化焊过程”的PFMEA分析的部分内容
我们可以针对焊喉尺寸a和焊缝凹凸值c，如上图所示，分别做控制图进行监控。由于a和z均可通过专用焊缝测量尺进行无损测量，如下图所示，可以方便地获得大量样本，过程稳定受控时，a值和z值各自符合正态分布，c值是通过减法运算得到的，故c值也符合正态分布，因此，可以使用均值-极差控制图。
对于焊喉尺寸a，影响a值的焊接电流、焊接速度的变化，属于偏移，而不属于波动，因为瞬时的波动通常会引起未焊透或熔深的波动，而不会引起焊缝尺寸上的变化，而偏移一段时间，则会得到过大或过小的焊缝尺寸值，故所对应的控制图的失控判异准则，除了准则1外，还应选择准则2，即连续9点在中心线一侧。
对于焊缝凹凸值c，影响c值的焊接电流、导电嘴-工件距的变化，属于偏移，而不属于波动，与a的情况相同，因此，除准则1外，也可以选择准则9。
示例5：“静电喷涂”过程的PFMEA分析的部分内容
我们对“涂层厚度”做控制图进行监控，使用测厚仪进行测量，可以使用均值-极差控制图。
对于涂层厚度过小的影响因素—喷枪移动速度，则会存在速度总体偏快的情况，那么对应的控制图判异准则除了1外，对于均值图，可使用准则2；如果是手工喷涂，则还存在速度时快时慢的问题，反映到极差图上，则会有过高的极差点，故应使用准则1。
对于泵管堵塞这个失效起因，堵塞会越堵越厉害，它会引起涂料的在管内的滞留和堆积，使得流速越来低，导致涂层厚度越来越小，那么对应的判异准则，除1外，还有3，即连续6点下降。
对于涂料粉末过粗，流动性过低，则会使涂层厚度整体减小， 即对应准则2（除使用准则1外）。
示例6：“扫描仪组装”的PFMEA分析的部分内容
我们对无尘室离子浓度使用控制图进行监控，但是离子浓度的测量值不适合使用均值-极差图，而适用于单值-移动极差图，因此，根据SPC参考手册的要求，一般只用准则1。
但是，如果我们验证测量值确实符合正态分布，那么也可以使用其他准则。如果是无尘室有泄漏，则室内的离子浓度会越来越高，因此会在单值图上呈现出准则3的模式；如果是无尘室的吸尘器功能减弱，则在单值图上会呈现出准则2所描述的模式。
以上是通过6个示例，从不同的应用领域和行业，说明了如何借助于PFMEA来选择控制图以及控制图的判异准则，也由此可以看出，工具是相互联系的，我们应当做到将不同的工具进行联合应用，这样才能真正切合工作实际，真正解决实际问题！
下面是常规控制图的8个判异准则：
准则1：1个点，距离中心线大于3个标准差
准则2：连续9个点，在中心线同一侧
准则3：连续6个点，全部递增或全部递减
准则4：连续14个点，上下交错
准则5：3个点中有2个点，距离中心线（同侧）大于2个标准差
准则6：5个点中有4个点，距离中心线（同侧）大于1个标准差
准则7：连线15个点，距离中心线（任一侧）1个标准差以内
准则8：连线8个点，距离中心线（任一侧）大于1个标准差。
在使用（On-going）控制图进行过程控制时，只要出现上述模式的点，就判断为失控。
然而，我们还要明白：即使过程处于统计受控的状态之中，仍然有机会出现上述情况，只不过每一种情况出现的概率很小，属于“小概率事件”。
例如，准则1：在过程受控时，均值图中的点构成正态分布，我们通常使用正态分布中离均值两侧3倍标准差的地方为控制限，如下图所示，那么点子超出控制限一侧的概率为0.135%，也就是说，即使过程统计受控，它也会有0.135%的误报警概率！
我们再看准则2：在过程受控时，控制图中连续9点位于中心线同一侧的概率为2×(1/2)^(9)=0.00391，也就是说会有0.391%的误报警概率。
假设我们全部使用上述8条准则，则即使过程稳定受控，也会有2.373%的误报警率！
误报警，会给我们的正常生产带来不必要的成本损失，而且停线了也找不到报警的原因，最后会使人们对SPC控制图这个工具产生质疑，甚至弃用！
因此，使用的判异准则并不是越多越好，而是应当根据所控过程特性的特点来选择使用。那么，我们应当依据什么来选择控制图的判异准则呢？
我们需要事先对所要控制的过程和特性做一个深入的研究，而能够帮助我们做出深入研究的工具，就是PFMEA!
PFMEA，可以帮助我们全面认识所控过程的失效模式及其失效起因，我们就会提前知道当某种失效起因存在时，它所导致的失效模式，或者失效起因，在控制图上会以一种什么方式显现，这样就可以选择与其对应的那条判异准则。下面我们通过几个示例来说明一下。
在此还需要说明一下：如果在PFMEA的优化措施之后，失效起因对应的发生频度O很小，则可以不用考虑对应的判异准则。
请注意：为了使内容显得紧凑、重点突出，下面的系列示例中，特使用《FMEA参考手册》第四版的表格格式，只写出部分失效模式，且只写到失效起因，其余信息在此略去。
示例1：“变速箱输出轴加工\冷车削”的PFMEA分析的部分内容
在本示例中，我们可以使用2个控制图监控2个产品特性：“密封面外径”和“圆柱外径”，除了使用准则1外，我们还可以根据它们的失效起因来选择其他准则。对于密封面外径大这个失效模式，它有2个潜在失效起因，起因1—进给量设置过小，它导致失效时对应的判异准则应当是准则2，且可能是出现在均值图上，即连续9个点（以上）位置中心线的上侧。
起因2—刀具硬度过低，磨损严重，它导致失效时所对应的判异准则，应当是准则3，且可能是出现在均值图上，即连续6个点（以上）上升，这是因为刀具磨损是一个逐渐恶化的过程，越磨，刀具磨损的就越多，则轴密封面的外径就越大。同时，它还可能导致极差图上有点超过上控制限。
对于密封面外径过小这个失效模式，它有1个潜在失效起因，就是进给量设置过大，它导致的失效模式对应的异准则，是准则2。
圆柱外径的失效模式，分析内容同密封面外径的失效模式，在此略。
示例2：“气体保护焊”的PFMEA分析的部分内容
我们可以对过程特性“气体流量”来使用控制图进行监控，不过，由于从流量计读出的流量数据随时间的变化不敏感，因此，它适用于单值-移动极差控制图，而这种控制图的失控判断准则，只有准则1适用（该结论来源于《SPC参考手册》第二版英文版P87)。不过，从理论来讲，如果单值数据符合正态分布，则可以适用于其他准则。
如果是由于输气管泄漏或者气瓶/气站压力不足而引起的流量不足，也会呈现出单值图上连续6点或以上下降的模式。
示例3：“电阻点焊”的PFMEA分析的部分内容
如果对焊点离板边距离做控制图，建议只使用偏离最严重的那个点的数据，可以使用均值-极差控制图。
如果是由于“定位基准偏移”造成了焊点位置偏离板边距离过大，那么，除了准则1外，在均值图上将会出现与准则2对应的模式，即连续9点在中心线一侧。
如果是由于“定位基准松动”的原因，那么，在极差图上会有准则1的模式。
示例4：“熔化焊过程”的PFMEA分析的部分内容
我们可以针对焊喉尺寸a和焊缝凹凸值c，如上图所示，分别做控制图进行监控。由于a和z均可通过专用焊缝测量尺进行无损测量，如下图所示，可以方便地获得大量样本，过程稳定受控时，a值和z值各自符合正态分布，c值是通过减法运算得到的，故c值也符合正态分布，因此，可以使用均值-极差控制图。
对于焊喉尺寸a，影响a值的焊接电流、焊接速度的变化，属于偏移，而不属于波动，因为瞬时的波动通常会引起未焊透或熔深的波动，而不会引起焊缝尺寸上的变化，而偏移一段时间，则会得到过大或过小的焊缝尺寸值，故所对应的控制图的失控判异准则，除了准则1外，还应选择准则2，即连续9点在中心线一侧。
对于焊缝凹凸值c，影响c值的焊接电流、导电嘴-工件距的变化，属于偏移，而不属于波动，与a的情况相同，因此，除准则1外，也可以选择准则9。
示例5：“静电喷涂”过程的PFMEA分析的部分内容
我们对“涂层厚度”做控制图进行监控，使用测厚仪进行测量，可以使用均值-极差控制图。
对于涂层厚度过小的影响因素—喷枪移动速度，则会存在速度总体偏快的情况，那么对应的控制图判异准则除了1外，对于均值图，可使用准则2；如果是手工喷涂，则还存在速度时快时慢的问题，反映到极差图上，则会有过高的极差点，故应使用准则1。
对于泵管堵塞这个失效起因，堵塞会越堵越厉害，它会引起涂料的在管内的滞留和堆积，使得流速越来低，导致涂层厚度越来越小，那么对应的判异准则，除1外，还有3，即连续6点下降。
对于涂料粉末过粗，流动性过低，则会使涂层厚度整体减小， 即对应准则2（除使用准则1外）。
示例6：“扫描仪组装”的PFMEA分析的部分内容
我们对无尘室离子浓度使用控制图进行监控，但是离子浓度的测量值不适合使用均值-极差图，而适用于单值-移动极差图，因此，根据SPC参考手册的要求，一般只用准则1。
但是，如果我们验证测量值确实符合正态分布，那么也可以使用其他准则。如果是无尘室有泄漏，则室内的离子浓度会越来越高，因此会在单值图上呈现出准则3的模式；如果是无尘室的吸尘器功能减弱，则在单值图上会呈现出准则2所描述的模式。
以上是通过6个示例，从不同的应用领域和行业，说明了如何借助于PFMEA来选择控制图以及控制图的判异准则，也由此可以看出，工具是相互联系的，我们应当做到将不同的工具进行联合应用，这样才能真正切合工作实际，真正解决实际问题！
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