新編初級(jí)SPCRevA--Feb19’09

1、 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(初級(jí)) Statistical Process Control編制:陳豐林確認(rèn):張 偉批準(zhǔn):吳少杰日期:2009/02/19課程大綱學(xué)習(xí)本課程之目的何謂 SPC控制圖的歷史與發(fā)展波動(dòng)的概念統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制原理“”及“”風(fēng)險(xiǎn)控制圖的種類X bar-R控制圖的作法控制圖之判讀使用控制圖常犯的錯(cuò)誤觀念制程能力分析與制程能力指標(biāo)P圖的制作2一.本課程的目的使學(xué)員能了解并說(shuō)出統(tǒng)計(jì)制程管制之 (A.基本概念,B.應(yīng)用,C.繪制,D.判圖)能了解并計(jì)算制程能力指數(shù)與進(jìn)行制程能力分析異常反應(yīng)與進(jìn)行處置進(jìn)行制程監(jiān)控及改善 3上課前先問(wèn)各位一個(gè)問(wèn)題?1.請(qǐng)問(wèn)各位對(duì)自己的體重滿意嗎?2.為何滿意或不滿意

2、?3.判定標(biāo)準(zhǔn)何在? 判定標(biāo)準(zhǔn):理想體重是: 男生:(身高(公分)-80)*0.7 女生:(身高(公分)-70)*0.6, 加減百分之十以內(nèi)都可以接受. 如:女生身高1.55M,體重應(yīng)控制在51kg+5.1kg即45.956.1kg均是正常.4如何維持理想體重?5二.何謂 SPC ?S (Statistic): 統(tǒng)計(jì) 即透過(guò)統(tǒng)計(jì)的技術(shù)手法P (Process): 過(guò)程 用來(lái)檢視過(guò)程是否正常C (Control): 控制 產(chǎn)品的品質(zhì)控制系統(tǒng) SPC就是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)過(guò)程中的各個(gè)階段收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并調(diào)整制程，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。SPC強(qiáng)調(diào)預(yù)防，防患於未然是SPC的宗旨SPC 即 S

3、tatistic Process Control 的縮寫6控制圖是1924年由美國(guó)品管大師W.A. Shewhart博士發(fā)明。當(dāng)時(shí)稱為(Statistical Quality Control)。三.控制圖的歷史與發(fā)展7四. SPC 的基本觀念世上沒(méi)有任何兩件事.人員.產(chǎn)品是完全一樣制造過(guò)程中所產(chǎn)生之變異是可以衡量的事情.產(chǎn)品的變異通常根據(jù)一定的模式而產(chǎn)生宇宙萬(wàn)物及工業(yè)產(chǎn)品大都呈常態(tài)分配例如 :身高.體重.智力.考試成績(jī).所得分配變異的原因可分為偶因及異因偶因?qū)俟芾硐到y(tǒng)的范圍異因卻是作業(yè)人員本身就能解決的應(yīng)用SPC 可以指出制程最需要改善的地方8SPC是全系統(tǒng)的，全過(guò)程的，要求全員參加，人人有責(zé)

4、。這點(diǎn)與全面質(zhì)量管理的精神完全一致。 SPC強(qiáng)調(diào)用科學(xué)方法(主要是統(tǒng)計(jì)技術(shù)，尤其是控制圖理論)來(lái)保證全過(guò)程的預(yù)防。 SPC不僅用于生產(chǎn)過(guò)程，而且可用於服務(wù)過(guò)程和一切管理過(guò)程。 五. SPC的特點(diǎn)9六. 波動(dòng)的概念 波動(dòng)的概念是指在現(xiàn)實(shí)生活中沒(méi)有兩件東西是完全一樣的。生產(chǎn)實(shí)踐證明，無(wú)論用多么精密的設(shè)備和工具，多么高超的操作技術(shù)，甚至由同一操作工，在同一設(shè)備上，用相同的工具，生產(chǎn)相同材料的同種產(chǎn)品，其加工后的質(zhì)量特性（如：重量、尺寸等）總是有差異，這種差異稱為波動(dòng)，公差制度實(shí)際上就是對(duì)這個(gè)事實(shí)的客觀承認(rèn)。消除波動(dòng)不是SPC的目的，但通過(guò)SPC可以對(duì)波動(dòng)進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制。波動(dòng)原因人機(jī)器材料方法測(cè)量環(huán)境

5、10PROCESS原料人機(jī)法環(huán)測(cè)量結(jié)果好不好不要等產(chǎn)品做出來(lái)后再去看它好不好而是在制造的時(shí)候就要把它制造好七. 波動(dòng)的概念11波動(dòng)的種類:正常波動(dòng)：是由普通(偶然)原因造成的。如操作方法的微小變動(dòng)，機(jī)床的微小振動(dòng)，刀具的正常磨損，夾具的微小松動(dòng)，材質(zhì)上的微量差異等。正常波動(dòng)引起工序質(zhì)量微小變化，難以查明或難以消除。它不能被操作工人控制，只能由技術(shù)、管理人員控制在公差范圍內(nèi)。異常波動(dòng)：是由特殊(異常)原因造成的。如原材料不合格，設(shè)備出現(xiàn)故障，工夾具不良，操作者不熟練等。異常波動(dòng)造成的波動(dòng)較大，容易發(fā)現(xiàn)，應(yīng)該由操作人員發(fā)現(xiàn)并糾正。七. 波動(dòng)的概念12普通原因、特殊原因普通原因：指的是造成隨著時(shí)間推

6、移具有穩(wěn)定的且可重復(fù)的分布過(guò)程中的許多變差的原因，我們稱之為：“處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)”、“受統(tǒng)計(jì)控制”，或有時(shí)間稱“受控”，普通原因表現(xiàn)為一個(gè)穩(wěn)定系統(tǒng)的偶然原因。只有變差的普通原因存在且不改變時(shí)，過(guò)程的輸出才可以預(yù)測(cè)。特殊原因：指的是造成不是始終作用于過(guò)程的變差的原因，即當(dāng)它們出現(xiàn)時(shí)將造成(整個(gè))過(guò)程的分布改變。除非所有的特殊原因都被查找出來(lái)并且采取了措施，否則它們將繼續(xù)用不可預(yù)測(cè)的方式來(lái)影響過(guò)程的輸出。如果系統(tǒng)內(nèi)存在變差的特殊原因，隨時(shí)間的推移，過(guò)程的輸出將不穩(wěn)定。七. 波動(dòng)的概念13 控制圖是用于分析和控制過(guò)程質(zhì)量的一種方法。控制圖是一種帶有控制界限的反映過(guò)程質(zhì)量的記錄圖形，圖的縱軸代表產(chǎn)品質(zhì)

7、量特性值(或由質(zhì)量特性值獲得的某種統(tǒng)計(jì)量)；橫軸代表按時(shí)間順序(自左至右)抽取的各個(gè)樣本號(hào)；圖內(nèi)有中心線(記為CL)、上控制界限(記為UCL)和下控制界限(記為L(zhǎng)CL)三條線. 上控制界限(UCL)中心線(CL)下控制界限(LCL)八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理14規(guī)格界限：是用以說(shuō)明質(zhì)量特性的最大許可值，來(lái)保證各個(gè)單位產(chǎn)品的正確性能。(一般用黑色實(shí)線表示)控制界限：應(yīng)用于一群?jiǎn)挝划a(chǎn)品集體的量度，這種量度是從一群中各個(gè)單位產(chǎn)品所得觀測(cè)值中計(jì)算出來(lái)者 (一般用紅色虛線表示)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的目的: 在盡快偵測(cè)出可歸屬原因(特殊原因)之發(fā)生或過(guò)程之跳,以便在制造出更多不合格品之前,就能發(fā)現(xiàn)制程之變異并進(jìn)行改善工

8、作 例如:連續(xù)7天因每天吃宵夜所以體重持續(xù)增加八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理15在制程上為何要使用統(tǒng)計(jì)制程管制? 在任何的生產(chǎn)過(guò)程中,不管如何設(shè)計(jì)或維護(hù),產(chǎn)品的一些固有的或自然的變異將永遠(yuǎn)存在.這些變異是由一些小量不可控制原因累積而成的,如:同種原料內(nèi)的變化、機(jī)器的震動(dòng)所引起的變化等,當(dāng)這些變異之量極小時(shí),制程仍可被接受.這些自然變異通常稱為機(jī)遇原因或是普通原因.八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理16在制程上為何要使用統(tǒng)計(jì)制程管制? 此外,制程中可能存在有其它的變異,這些變異的來(lái)源有機(jī)器的不適當(dāng)調(diào)整、操作員之錯(cuò)誤、機(jī)器故障或損壞等,這些變異的幅度通常較機(jī)遇原因之變異大,當(dāng)這些變異出現(xiàn)時(shí),代表制程不可接受.這些變異稱為

9、非機(jī)遇原因或特殊原因,制程若在非機(jī)遇變異下操作則稱為制程失控(Out of control). “非機(jī)遇原因” 就是我們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)制程管制所要找到的重點(diǎn)因此,統(tǒng)計(jì)制程管制對(duì)改善制程而言是一個(gè)很重要的工具.八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理17品質(zhì)變異的原因機(jī)遇原因(正常波動(dòng))非機(jī)遇原因(異常波動(dòng))1.大量之微小原因所引起2.品質(zhì)變異極為微小3.幾個(gè)較代表性例子如下： （1）原料之微小變異 （2）機(jī)械之微小震動(dòng) （3）儀器量測(cè)不十分準(zhǔn)確4.實(shí)際上要除去一般變異原因，是件非常不經(jīng)濟(jì)之處置1.一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)較大原因所引起2.任何一個(gè)非機(jī)遇原因，都可能發(fā)生大的變異3.幾個(gè)較代表性例子如下： （1）原料之批不良 （2）

10、不完全之機(jī)械調(diào)整 （3）新手之作業(yè)員4.除去這些原因，在經(jīng)濟(jì)上通常是正確的八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理18 其中 :常態(tài)分配的中心值 (Mean) 2：常態(tài)分配的變異（Variance） :常態(tài)分配的標(biāo)準(zhǔn)差(Standard Deviation)常態(tài)分配特性(1)曲線與橫軸所圍的面面積1;(2)以為中心呈對(duì)稱性分布;(3)變異2代表分配函數(shù)的離散程度 如圖1所示,具有相同的二個(gè)常態(tài)分配(a)與(b), (a)的離散程度比 (b)小, 即 2 a2b,所以常態(tài)分配(a)大多數(shù)的點(diǎn)傾向於集中的附近.圖1(a) 2 a(b)2 b八.統(tǒng)計(jì)制程管制原理19不良率在常態(tài)分配圖中的表示常態(tài)分配中任一點(diǎn)出現(xiàn)在:1內(nèi)

11、的機(jī)率為P(-X +=68.27%)2內(nèi)的機(jī)率為P(-2X +2=95.45%)3內(nèi)的機(jī)率為P(-3X=25組37分層問(wèn)題同樣產(chǎn)品用若干臺(tái)設(shè)備進(jìn)行加工時(shí), 由于每臺(tái)設(shè)備工作精度、使用年限、保養(yǎng)狀態(tài)等都有一定差異, 這些差異常常是增加產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)、使散差加大的原因. 因此, 有必要按不同的設(shè)備進(jìn)行質(zhì)量分層, 也應(yīng)按不同條件對(duì)質(zhì)量特性值進(jìn)行分層控制, 作分層控制圖. 另外, 當(dāng)控制圖發(fā)生異常時(shí), 分層又是為了確切地找出原因、采取措施所不可缺少的方法.十三、使用控制圖的注意事項(xiàng)38復(fù)合十三、使用控制圖的注意事項(xiàng)39Xbar R 管制圖常數(shù)表nA2d2D3D421.8801.128-3.26731.0

12、231.693-2.57440.7292.059-2.28250.5772.326-2.11460.4832.534-2.00470.4192.7040.0761.92480.3732.8470.1361.86490.3372.9700.1841.816100.3083.0780.2231.777110.2853.1730.2561.744120.2663.2580.2831.71713.2493.3360.3071.693nA2d2D3D4140.2353.4070.3281.672150.2233.4720.3471.653160.2123.5320.3631.637170.2033.58

13、80.3781.622180.1943.6400.3911.608190.1873.6890.4031.597200.1803.7350.4151.585210.1733.7780.4251.575220.1673.8190.4341.566230.1623.8580.4431.557240.1573.8950.4511.548250.1533.9310.4591.541 = R / d240SPC管制圖實(shí)例41基本判定準(zhǔn)則：當(dāng)控制圖中的點(diǎn)出現(xiàn)下列情況之一，說(shuō)明生產(chǎn)過(guò)程存在特殊原因，需立即采取措施予以消除以確保制程處于穩(wěn)定狀態(tài)：十四. 控制圖之判讀法42十四控制圖的判讀-準(zhǔn)則1超出控制界限的點(diǎn)

14、：出現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)超出任何一個(gè)控制界限是該點(diǎn)處于失控狀態(tài)的主要證據(jù)?？赡艿脑颍盒鹿と?、原材料、機(jī)器、工藝；檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)改變；操作者的技能、意識(shí)變化等UCLCLLCL異常異常連續(xù)25點(diǎn)不允許連續(xù)35點(diǎn)允許1點(diǎn)連續(xù)100點(diǎn)允許2點(diǎn)43十四控制圖的判讀-準(zhǔn)則2連續(xù)9點(diǎn)位于中心線的一側(cè)?？赡艿脑颍盒鹿と恕⒃牧?、機(jī)器、工藝；檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)改變；操作者的技能、意識(shí)變化等UCLCLLCL44十四 控制圖的判讀-準(zhǔn)則3連續(xù)6點(diǎn)上升(后點(diǎn)等于或大于前點(diǎn))或下降。 可能的原因：新工人、原材料、機(jī)器、工藝；檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)改變；操作者的技能、意識(shí)變化；工夾具磨損等UCLCLLCL45十四 控制圖的判讀-準(zhǔn)則4

15、連續(xù)14點(diǎn)相鄰點(diǎn)上下交替，造成這種現(xiàn)象的原因可能是：兩個(gè)過(guò)程在一張圖上，分層不足（如兩種材料、兩臺(tái)設(shè)備等）；操作者過(guò)度控制；UCLCLLCLMonte Carlo試驗(yàn)結(jié)果發(fā)生概率約0.4%46十四控制圖的判讀-準(zhǔn)則5連續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)落在中心線的同一側(cè)B區(qū)以外，中心值可能偏移。可能的原因：新工人、原材料、機(jī)器、工藝；檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)改變；操作者的技能、意識(shí)變化等UCLCLLCLCBACBA47十五控制圖的判讀-準(zhǔn)則6連續(xù)5點(diǎn)中有4點(diǎn)落在中心線的同一側(cè)C區(qū)以外，中心值可能偏移?？赡艿脑颍盒鹿と?、原材料、機(jī)器、工藝；檢驗(yàn)方法、標(biāo)準(zhǔn)改變；操作者的技能、意識(shí)變化等UCLCLLCLCBACBA48十五 控

16、制圖的判讀-準(zhǔn)則7連續(xù)15點(diǎn)在中心線兩側(cè)的C區(qū)內(nèi)，造成這種現(xiàn)象的原因可能是：虛報(bào)數(shù)據(jù)；分層不足（子組內(nèi)包含不同分布極差偏大）；改進(jìn)后變異減小。UCLCLLCLCBACBA49十五 控制圖的判讀-準(zhǔn)則8連續(xù)8點(diǎn)在中心線兩側(cè)，但無(wú)一在c區(qū)內(nèi)，造成這種現(xiàn)象的主要原因可能是出現(xiàn)了雙峰。系統(tǒng)環(huán)境的變化（溫度、操作者疲勞、設(shè)備參數(shù)波動(dòng)）；設(shè)備零部件、工夾具松動(dòng)；分層不足（子組來(lái)自不同分布）UCLCLLCLCBACBA50使用管制圖就可以改善制程能力十六.使用管制圖常犯的錯(cuò)誤觀念 管制圖只能顯示管制的現(xiàn)況,無(wú)法改善制程能力,必須使用其他統(tǒng)計(jì)手法,如實(shí)驗(yàn)計(jì)劃(DOE)或QC七大手法等,才能提升制程能力. 例如

17、:血壓高患者可以靠量血壓就不會(huì)高血壓?未建立解析用管制圖即建立管制用管制圖 例如:未了解自身最適合的體重即隨使訂定體重標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管制?使用規(guī)格上下界限來(lái)訂定管制圖的管制上下界限. 管制上下界限是由解析用管制圖計(jì)算出來(lái)的,不能由使用者來(lái)決定. 例如:制前依客戶規(guī)格設(shè)計(jì)厚度管制上下限,但實(shí)際制程能力卻無(wú)法達(dá)成51(1).請(qǐng)用以下數(shù)據(jù)試?yán)L制管制圖 電池?cái)U(kuò)散車間工程師希望建構(gòu)一個(gè)管內(nèi)不均勻度量測(cè)的管制程序便於管控.從生產(chǎn)線收集到15組(每組樣本大小為3), 量測(cè)數(shù)據(jù)如下,請(qǐng)利用此量測(cè)數(shù)據(jù)繪制解析用之Xbar-R管制圖并判讀制程是否失控.實(shí)作練習(xí)1.計(jì)算管制中心線與管制上下限.(注:A2=1.023, D

18、3=0 , D4=2.575) 2.繪圖并判讀管制圖. 52實(shí)作練習(xí)531.計(jì)算管制中心線與管制上下限.(注:A2=1.023, D3=0 , D4=2.575) 2.繪圖并判讀管制圖. 解: 管制中心線CL:X=x/n=45.82/15=3.05 (或x/n=137.32/45=3.05) R=R/n=1.4/15=0.093 管制上下限: UCLx = X+A2*R=3.05+1.023*0.093=3.147 LCLx = X-A2*R =3.05-1.023*0.093=2.955 UCLR=D4*R=2.575*0.093=0.24 LCLR=D3*R=0*0.093=0實(shí)作練習(xí)54

19、判讀管制圖: 在管制圖上第十四點(diǎn)超出管制界限,故判定制程失控,有異常發(fā)生.55十七.制程能力分析與制程能力指標(biāo)基本概念 所謂的制程能力,是指一個(gè)制程在固定的生產(chǎn)因素與穩(wěn)定的管制下( 3 )所生產(chǎn)產(chǎn)品之品質(zhì)符合客戶需求的能力.其中包括兩個(gè)評(píng)價(jià)方向,即精度與準(zhǔn)度.制程能力的調(diào)查包括了M(人.機(jī).料.法.測(cè).環(huán)) 56欲判斷一個(gè)群體品質(zhì)好壞有三個(gè)主要數(shù)據(jù) 一為平均數(shù)代表其集中趨勢(shì). 二為標(biāo)準(zhǔn)差代表其離中趨勢(shì). 三為超出規(guī)格的不良率.制程能力評(píng)價(jià)也就是從這三個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)的十七.制程能力分析與制程能力指標(biāo)57既精且準(zhǔn)精但不準(zhǔn)不精也不準(zhǔn)不精但準(zhǔn)十一.制程能力分析與制程能力指標(biāo)58T/2Ca (制程準(zhǔn)確度)

20、Tux- 從生產(chǎn)過(guò)程中所獲得的資料其實(shí)際平均值( )與規(guī)格中心值()之間偏差的程度 12.50%25%50%100%A級(jí)B級(jí)C級(jí)D級(jí)X(實(shí)績(jī))規(guī)格中心值規(guī)格上限或下限X(實(shí)績(jī))X(實(shí)績(jī))等級(jí)A 12.5%B12.5% 25%C 25% 50%D 50%Ca值CaCaCaCa十一.制程能力分析與制程能力指標(biāo)-X59Cp (制程精密度)TCp:(Capability of precison) 以規(guī)格公差 (T)與生產(chǎn)中所獲得的6個(gè)估計(jì)實(shí)績(jī)標(biāo)準(zhǔn)差()其間相差的程度雙邊單邊6 6B級(jí)6 A級(jí)Cp=1.331.006C級(jí)0.676D級(jí)規(guī)格下限SL規(guī)格中心規(guī)格上限SU等級(jí)A1.33 CpBCDCp值1.0

21、0 Cp1.330.67 Cp1.00Cp0.67十一.制程能力分析與制程能力指標(biāo)60制程能力指數(shù)CpK綜合Ca與Cp兩值之指數(shù)(1)CpK值之計(jì)算式有兩種B. 單邊規(guī)格時(shí):(2)等級(jí)判定 CpK值愈大,品質(zhì)愈佳.依CpK值 大小分為五級(jí)等級(jí)A1.33 CpK1.67BCDCpK值1.00 CpK1.330.67 CpK1.00CpK0.67A+1.67 CpKA. 雙邊規(guī)格時(shí):十一.制程能力分析與制程能力指標(biāo)611.對(duì)設(shè)計(jì)單位提供基本資料;2.分派工作到機(jī)器上;3.用來(lái)驗(yàn)收全新或翻新調(diào)整過(guò)的設(shè)備;4.選用合格的作業(yè)員;5.設(shè)定生產(chǎn)線的機(jī)器;6.根據(jù)規(guī)格公差設(shè)定設(shè)備的管制界限;7.當(dāng)制程能力超越公差時(shí),決定最經(jīng)濟(jì)的作業(yè)水準(zhǔn);8.找出最好的作業(yè)方法.制程能力研究與應(yīng)用十一.制程能力分析與制程能力指標(biāo)62十二、 P控制圖的制作流程A收集數(shù)據(jù)B計(jì)算控制限C過(guò)程控制解釋D過(guò)程能力解釋63十二：建立p圖的步驟A階段收集數(shù)據(jù)A1選擇子組的容量、頻率及數(shù)量子組容量分組頻率A2計(jì)算每個(gè)子組內(nèi)的不合格品率A3選擇控制圖的坐標(biāo)刻度A4將不合格品率描繪在控制圖分組數(shù)