統(tǒng)計制程管制(SPC)培訓課件

統(tǒng)計制程管制(SPC)2課程內容控制圖歷史說明控制圖說明控制圖原理說明控制圖種類及選擇說明正態(tài)分布說明普通原因、特殊原因說明使用控制圖注意事項X-R,X-S,X-R,X-Rm控制圖P,np,c,u控制圖Ca,Cp,Cpk,Pp,Ppk,Cmk指數(shù)說明什么是MOTOROLA的6σ控制圖的判讀Casestudy3控制圖的歷史控制圖是1924年由美國品管大師W.A.Shewhart博士發(fā)明。因其用法簡簡單且效果顯著，人人能用，到處可用，遂成為實施質量管理時不可缺少的主要工具，當時稱為(StatisticalQualityControl)。英國在1932年，邀請W.A.Shewhart博士到倫敦，主講統(tǒng)計質量管理，而提高了英國人將統(tǒng)計方法應用到工業(yè)方面之氣氛。日本在1950年由W.E.Deming博士引到日本。4預防或容忍?PROCESS原料人機法環(huán)測量測量結果好不好不要等產品做出來后再去看它好不好而是在制造的時候就要把它制造好5控制圖的目的管制和一般的統(tǒng)計圖不同，因其不僅能將數(shù)值以曲線表示出來，以觀其變異之趨勢，且能顯示變異系屬于機遇性或非機遇性，以指示某種現(xiàn)象是否正常，而采取適當之措施。利用控制限區(qū)隔是否為非機遇性6控制圖種類(以數(shù)據(jù)來分)計量值控制圖平均值與全距控制圖平均值與標準偏差控制圖中位值與全距控制圖個別值與移動全距控制圖計數(shù)值控制圖不良率控制圖不良數(shù)控制圖缺點數(shù)控制圖單位缺點控制圖7“n”=10~25控制圖的選定資料性質不良數(shù)或缺陷數(shù)單位大小是否一定“n”是否一定樣本大小n≧2Cl的性質“n”是否較大“u”圖“c”圖“np”圖“p”圖X-Rm圖X-R圖X-R圖X-s圖計數(shù)值計量值“n”=1n≧1中位數(shù)平均值“n”=2~5缺陷數(shù)不良數(shù)不一定一定一定不一定控制圖的選擇8搜集數(shù)據(jù)繪解析用控制圖是否穩(wěn)定繪直方圖是否滿足規(guī)格控制用控制圖尋找異常原因檢討機械、設備提升制程能力控制圖的繪制流程9控制圖原理說明群體平均值=μ標準差=σμμ+kσμ-kσ抽樣10控制圖原理μ±kσ在內的概率在外的概率μ±0.67σ50.00%50.00%μ±1σ68.26%31.74%μ±1.96σ95.00%5.00%μ±2σ95.45%4.55%μ±2.58σ99.00%1.00%μ±3σ99.73%0.27%1168.26%95.45%99.73%μ+1σ+2σ+3σ-1σ-2σ-3σ正態(tài)分布概率12個別值的正態(tài)分布平均值的正態(tài)分布控制圖的正態(tài)分布控制圖原理說明13管制界限和規(guī)格界限規(guī)格界限：是用以說明質量特性之最大許可值，來保證各個單位產品之正確性能。管制界限：應用于一群單位產品集體之量度，這種量度是從一群中各個單位產品所得之觀測值所計算出來者。14制程的組成以及其波動的原因波動原因人機器材料方法測量環(huán)境15過程控制和過程能力控制滿足要求受控不受控可接受1類3類不可接受2類4類簡言之，首先應通過檢查并消除變差的特殊原因使過程處于受統(tǒng)計控制狀態(tài)，那么其性能是可預測的，就可評定滿足顧客期望的能力。1617普通原因、特殊原因普通原因指的是造成隨著時間推移具有穩(wěn)定的且可重復的分布過程中的許多變差的原因，我們稱之為：“處于統(tǒng)計控制狀態(tài)”、“受統(tǒng)計控制”，或有時簡稱“受控”，普通原因表現(xiàn)為一個穩(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，過程的輸出才可以預測。特殊原因：指的是造成不是始終作用于過程的變差的原因，即當它們出現(xiàn)時將造成(整個)過程的分布改變。除非所有的特殊原因都被查找出來并且采取了措施，否則它們將繼續(xù)用不可預測的方式來影響過程的輸出。如果系統(tǒng)內存在變差的特殊原因，隨時間的推移，過程的輸出將不穩(wěn)定。18局部措施和對系統(tǒng)采取措施局部措施通常用來消除變差的特殊原因通常由與過程直接相關的人員實施大約可糾正15%的過程問題對系統(tǒng)采取措施通常用來消除變差的普通原因幾乎總是要求管理措施，以便糾正大約可糾正85%的過程問題19控制圖的益處合理使用控制圖能供正在進行過程控制的操作者使用有于過程在質量上和成本上能持續(xù)地，可預測地保持下去使過程達到更高的質量更低的單件成本更高的有效能力為討論過程的性能提供共同的語言區(qū)分變差的特殊原因和普通原因，作為采取局部措施或對系統(tǒng)采取措施的指南。20使用控制圖的準備建立適用于實施的環(huán)境定義過程確定待管理的特性，考慮到顧客的需求當前及潛在的問題區(qū)域特性間的相互關系確定測量系統(tǒng)使不必要的變差最小21質量特性與控制圖的選擇為保證最終產品的質量特性,需要考慮以下幾個方面:認真研究用戶對產品質量的要求,確定這些要求那些與質量特性有關,應選擇與使用目的有重要關系的質量特性來作為控制的項目.有些雖然不是最終產品質量的特性,但為了達到最終產品的質量目標,而在生產過程中所要求的質量特性也應列為控件目在同樣能夠滿足對產品質量控制的情況下,應該選擇容易測定的控件目.用統(tǒng)計方法進行質量控制如無質量特性數(shù)據(jù)就無法進行.22質量特性與控制圖的選擇在同樣能夠滿足產品質量控制的情況下,應選擇對生產過程容易采取措施的控件目.為了使控制最終取得最佳效果,應盡量采取影響產品質量特性的根本原因有關的特性或接近根本原因的特性作為控件目.產品的質量特性有時不止一個,則應同時采取幾個特性作為控件目.23使用控制圖的注意事項分組問題主要是使在大致相同的條件下所收集的質量特性值分在一組,組中不應有不同本質的數(shù)據(jù),以保證組內僅有偶然因素的影響.我們所使用的控制圖是以影響過程的許多變動因素中的偶然因素所造成的波動為基準來找出異常因素的,因此,必須先找出過程中偶然因素波動這個基準.24時間質量特性制程的變化分組時的重要考慮讓組內變化只有偶然因素讓組間變化只有非偶然因素組內變異小組間變異大25使用控制圖的注意事項控制界限的重新計算為使控制線適應今后的生產過程,在確定控制圖最初的控制線CL、UCL、LCL時,常常需要反復計算,以求得切實可行的控制圖.但是,控制圖經過使用一定時期后,生產過程有了變化,例如加工工藝改變、刀具改變、設備改變以及進行了某種技術改革和管理改革措施后,應重新收集最近期間的數(shù)據(jù),以重新計算控制界限并作出新的控制圖.26為何控制界限應延用27建立控制圖的四步驟A收集數(shù)據(jù)B計算控制限C過程控制解釋D過程能力解釋28建立X-R圖的步驟AＡ階段收集數(shù)據(jù)A1選擇子組大小、頻率和數(shù)據(jù)子組大小子組頻率子組數(shù)大小A2建立控制圖及記錄原始記錄A3計算每個子組的均值X和極差RA4選擇控制圖的刻度A5將均值和極差畫到控制圖上29取樣的方式取樣必須達到組內變異小，組間變異大樣本數(shù)、頻率、組數(shù)的說明30組數(shù)的要求(最少25組)當制程中心值偏差了二個標準差時，它在控制限內的概率為0.84那么連續(xù)25點在線內的概率為：31平均值和極差平均值的計算R值的計算32Ｂ計算控制限B1計算平均極差及過程平均值B2計算控制限B3在控制圖上作出平均值和極差控制限的控制線建立X-R圖的步驟B3334Ｃ過程控制解釋C1分析極差圖上的數(shù)據(jù)點C2識別并標注特殊原因(極差圖)C3重新計算控制界限(極差圖)C4分析均值圖上的數(shù)據(jù)點超出控制限的點鏈明顯的非隨機圖形超出控制限的點鏈明顯的非隨機圖形C5識別并標注特殊原因(均值圖)C6重新計算控制界限(均值圖)C7為了繼續(xù)進行控制延長控制限建立X-R圖的步驟C35控制圖的判讀超出控制界限的點：出現(xiàn)一個或多個點超出任何一個控制界限是該點處于失控狀態(tài)的主要證據(jù)UCLCLLCL異常異常36控制圖的判讀鏈：有下列現(xiàn)象之一即表明過程已改變連續(xù)7點位于平均值的一側連續(xù)7點上升(后點等于或大于前點)或下降。UCLCLLCL37控制圖的判讀明顯的非隨機圖形：應依正態(tài)分布來判定圖形，正常應是有2/3的點落于中間1/3的區(qū)域。UCLCLLCL38控制圖的觀察分析作控制圖的目的是為了使生產過程或工作過程處于“控制狀態(tài)”.控制狀態(tài)即穩(wěn)定狀態(tài),指生產過程或工作過程僅受偶然因素的影響,產品質量特性的分布基本上不隨時間而變化的狀態(tài).反之,則為非控制狀態(tài)或異常狀態(tài).控制狀態(tài)的標準可歸納為二條:第一條,控制圖上點不超過控制界限;第二條,控制圖上點的排列分布沒有缺陷.39控制圖的觀察分析進行控制所遵循的依據(jù):連續(xù)25點以上處于控制界限內;連續(xù)35點中,僅有1點超出控制界限;連續(xù)100點中,不多于2點超出控制界限.五種缺陷鏈:點連續(xù)出現(xiàn)在中心線CL一側的現(xiàn)象稱為鏈,鏈的長度用鏈內所含點數(shù)多少來判別.當出現(xiàn)5點鏈時,應注意發(fā)展情況,檢查操作方法有無異常;當出現(xiàn)6點鏈時,應開始調查原因;當出現(xiàn)7點鏈時,判定為有異常,應采取措施.40控制圖的觀察分析從概率的計算中,得出結論:點出在中心線一側的概率A1=1/2點連續(xù)出現(xiàn)在中心線一側的概率A1=(1/2)7=1/128(0.7%)即在128次中才發(fā)生一次,如果是在穩(wěn)定生產中處于控制狀態(tài)下,這種可能性是極小的.因此,可以認為這時生產狀態(tài)出現(xiàn)異常.

偏離:較多的點間斷地出現(xiàn)在中心線的一側時偏離.如有以下情況則可判斷為異常狀態(tài).連續(xù)的11點中至少有10點出現(xiàn)在一側時;連續(xù)的14點中至少有12點出現(xiàn)在一側時;連續(xù)的17點中至少有14點出現(xiàn)在一側時;連續(xù)的20點中至少有16點出現(xiàn)在一側時.41控制圖的觀察分析傾向:若干點連續(xù)上升或下降的情況稱為傾向,其判別準則如下:當出現(xiàn)連續(xù)5點不斷上升或下降趨向時,要注意該工序的操作方法;當出現(xiàn)連續(xù)6點不斷上升或下降的趨向時,要開始調查原因;當出現(xiàn)連續(xù)7點不斷上升或下降的趨向時,應判斷為異常,需采取措施.周期:點的上升或下降出現(xiàn)明顯的一定的間隔時稱為周期.周期包括呈階梯形周期變動、波狀周期變動、大小波動等情況.42控制圖的觀察分析接近:圖上的點接近中心線或上下控制界限的現(xiàn)象稱為接近.接近控制界限時,在中心線與控制界限間作三等分線,如果在外側的1/3帶狀區(qū)間內存在下述情況可判定為異常:連續(xù)3點中有2點(該兩點可不連續(xù))在外側的1/3帶狀區(qū)間內;連續(xù)7點中有3點(該3點可不連續(xù))在外側的1/3帶狀區(qū)間內;連續(xù)10點中有4點(該4點可不連續(xù))在外側的1/3帶狀區(qū)間內.43為了繼續(xù)進行控制延長控制限估計過程標準偏差計算新的控制限44Casestudy12345678910111213141677674727674707270737473707226875737478747274787674767579368779675787173757775767775804697995728072717672757772727815161718192021222324252627281757470627478808072557073727327478656475778179685672737472378776562767281746858717670744797264617573797465567274747645Casestudy請計算出上表的X-R控制圖的控制限？請判定過程是否穩(wěn)定？如果是不穩(wěn)定該如何處理？如果制程假設已穩(wěn)定，但想將抽樣數(shù)自n=4調為n=5時，那么其新控制限為何？46Ｄ過程能力解釋D1計算過程的標準偏差D2計算過程能力D3評價過程能力D4提高過程能力D5對修改的過程繪制控制圖并分析建立X-R圖的步驟D47484950制程績效指標51Casestudy請依照上個casestudy的數(shù)據(jù)，計算其下列的各項指針結果，假設其規(guī)格為：75±5。CaCpCpkPpPpk525354何時應用Cmk指數(shù)新機器驗收時機器大修后新產品試制時產品不合格追查原因時在機械廠應和模具結合在一起考慮55Casestudy12345678910150474650465047485049250534548484949505051349534949505250464951452454849545148495146551504952505452515348平均s56Casestudy假設其規(guī)格為50±5，試計算其Cmk？57LSLuUSL6σ1.5σ6σWHATISMOTOROLA’S6σ58WHATISMOTOROLA’S6σ最佳狀況，制程中心等于規(guī)格中心，此時Cpk=2。最差情形，可以允許制程中心，偏差±1.5σ，此時的Cpk=1.5LSLuUSL6σ1.5σ6σ4.5σ59A收集數(shù)據(jù)：在計算各個子組的平均數(shù)和標準差其公式分別如下：60B計算控制限61C過程控制解釋(同X-R圖解釋)62D過程能力解釋63A收集數(shù)據(jù)一般情況下，中位數(shù)圖用在樣本容量小于10的情況，樣本容量為奇數(shù)時更為方便。如果子組樣本容量為偶數(shù)，中位數(shù)是中間兩個數(shù)的均值。64B計算控制限65C過程控制解釋(同X-R圖解釋)66估計過程標準偏差：67單值控制在檢查過程變化時不如X-R圖敏感。。如果過程的分布不是對稱的，則在解釋單值控制圖時要非常小心。單值控制圖不能區(qū)分過程零件間重復性，最好能使用X-R。由于每一子組僅有一個單值，所以平均值和標準差會有較大的變性，直到子組數(shù)達到100個以上。68A收集數(shù)據(jù)收集各組數(shù)據(jù)計算單值間的移動極差。通常最好是記錄每對連續(xù)讀數(shù)間的差值(例如第一和第二個讀數(shù)點的差，第二和第三讀數(shù)間的差等)。移動極差的個數(shù)會比單值讀數(shù)少一個(25個讀值可得24個移動極差)，在很少的情況下，可在較大的移動組(例如3或4個)或固定的子組(例如所有的讀數(shù)均在一個班上讀取)的基礎上計算極差。69B計算控制限70C過程控制解釋審查移動極差圖中超出控制限的點，這是存在特殊原因的信號。記住連續(xù)的移動極差間是有聯(lián)系的，因為它們至少有一點是共同的。由于這個原因，在解釋趨勢時要特別注意?？捎脝沃祱D分析超出控制限的點，在控制限內點的分布，以趨勢或圖形。但是這需要注意，如果過程分布不是對稱，用前面所述的用于X圖的規(guī)則來解釋時，可能會給出實際上不存在的特殊原因的信號71估計過程標準偏差：式中，R為移動極差的均值，d2是用于對移動極差分組的隨樣本容量n而變化的常數(shù)。72不良和缺陷的說明結果舉例控制圖車輛不泄漏／泄漏P圖NP圖燈亮／不亮孔的直徑尺寸太小或太大給銷售商發(fā)的貨正確／不正確風窗玻璃上的氣泡C圖U圖門上油漆缺陷發(fā)票上的錯誤73P控制圖的制做流程A收集數(shù)據(jù)B計算控制限C過程控制解釋D過程能力解釋74建立p圖的步驟AＡ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子組數(shù)量A2計算每個子組內的不合格品率A3選擇控制圖的坐標刻度A4將不合格品率描繪在控制圖75A1子組容量、頻率、數(shù)量子組容量：用于計數(shù)型數(shù)據(jù)的控制圖一般要求較大的子組容量(例如50~200)以便檢驗出性能的變化，一般希望每組內能包括幾個不合格品，但樣本數(shù)如果太利也會有不利之處。分組頻率：應根據(jù)產品的周期確定分組的頻率以便幫助分析和糾正發(fā)現(xiàn)的問題。時間隔短則反饋快，但也許與大的子組容量的要求矛盾子組數(shù)量：要大于等于25組以上，才能判定其穩(wěn)定性。76A2計算每個子組內的不合格品率記錄每個子組內的下列值被檢項目的數(shù)量─n發(fā)現(xiàn)的不合格項目的數(shù)量─np通過這些數(shù)據(jù)計算不合格品率77A3選擇控制圖的坐標刻度描繪數(shù)據(jù)點用的圖應將不合格品率作為縱坐標，子組識別作為橫坐標?？v坐標刻度應從0到初步研究數(shù)據(jù)讀數(shù)中最大的不合格率值的1.5到2倍。劃圖區(qū)域78A4將不合格品率描繪在控制圖上描繪每個子組的p值，將這些點聯(lián)成線通常有助于發(fā)現(xiàn)異常圖形和趨勢。當點描完后，粗覽一遍看看它們是否合理，如果任意一點比別的高出或低出許多，檢查計算是否正確。記錄過程的變化或者可能影響過程的異常狀況，當這些情況被發(fā)現(xiàn)時，將它們記錄在控制圖的“備注”部份。79Ｂ計算控制限B1計算過程平均不合格品率B2計算上、下控制限B3畫線并標注建立p控制圖的步驟B80計算平均不合格率及控制限81畫線并標注均值用水平實線線：一般為黑色或藍色實線?？刂葡抻盟教摼€：一般為紅色虛線。盡量讓樣本數(shù)一致，如果樣本數(shù)一直在變化則會如下圖：10020030010020010010020030010012121212328283Ｃ過程控制用控制圖解釋C1分析數(shù)據(jù)點，找出不穩(wěn)定證據(jù)C2尋找并糾正特殊原因C3重新計算控制界限超出控制限的點鏈明顯的非隨機圖形建立p圖的步驟C84尋找并糾正特殊原因當從數(shù)據(jù)中已發(fā)現(xiàn)了失控的情況時，則必須研究操作過程以便確定其原因。然糾正該原因并盡可能防止其再發(fā)生。由于特殊原因是通過控制圖發(fā)現(xiàn)的，要求對操作進行分析，并且希望操作者或現(xiàn)場檢驗員有能力發(fā)現(xiàn)變差原因并糾正?？衫弥T如排列圖和因果分析圖等解決定問題數(shù)據(jù)。85重新計算控制限當進行初始過程研究或對過程能力重新評價時，應重新計算試驗控制限，以更排除某些控制時期的影響，這些時期中控制狀態(tài)受到特殊原因的影響，但已被糾正。一旦歷史數(shù)據(jù)表明一致性均在試驗的控制限內，則可將控制限延伸到將來的時期。它們便變成了操作控制限，當將來的數(shù)據(jù)收集記錄了后，就對照它來評價。86Ｄ過程能力解釋D1計算過程能力D2評價過程能力D3改進過程能力D4繪制并分析修改后的過程控制圖建立p的步驟D87過程能力解釋偶因和異因并存找出異因只剩偶因運用控制圖過程穩(wěn)定(連25點不超限)計算過程能力88計算過程能力對于p圖，過程能是通過過程平均不合率來表，當所有點都受控后才計算該值。如需要，還可以用符合規(guī)范的比例(1-p)來表示。對于過程能力的初步估計值，應使用歷史數(shù)據(jù)，但應剔除與特殊原因有關的數(shù)據(jù)點。當正式研究過程能力時，應使用新的數(shù)據(jù)，最好是25個或更多時期子組，且所有的點都受統(tǒng)計控制。這些連續(xù)的受控的時期子組的p值是該過程當前能的更好的估計值。89評價過程能力過程穩(wěn)定，不良率維持在一定的水平當中降低不良率采取管理上的措施降低偶因，如此才能縮小控制界限，降低不良率縮小控制限90改善過程能力過程一旦表現(xiàn)出處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，該過程所保持的不合格平均水平即反應了該系統(tǒng)的變差原因─過程能力。在操作上診斷特殊原因(控制)變差問題的分析方法不適于診斷影響系統(tǒng)的普通原因變差。必須對系統(tǒng)本身直接采取管理措施，否則過程能力不可能得到改進。有必要使用長期的解決問題的方法來糾正造成長期不合格的原因?？梢允褂弥T如排列圖分析法及因果分析圖等解決問題技術。但是如果僅使用計數(shù)型數(shù)據(jù)將很難理解問題所在，通常盡可能地追溯變差的可疑原因，并借助計量型數(shù)據(jù)進行分將有利于問題的解決91繪制并分析修改后的過程控制圖當對過程采取了系統(tǒng)的措施后，其效果應在控制圖上明顯地反應出來；控制圖成為驗證措施有效性的一種途徑。對過程進行改變時，應小心地監(jiān)視控制。這個變化時期對系統(tǒng)操作會是破壞性，可能造成新的控制問題，掩蓋系統(tǒng)變化后的真實效果。在過程改變期間出現(xiàn)的特殊原因變差被識別并糾正后，過程將按一個新的過程均值處于統(tǒng)計控制狀態(tài)。這個新的均值反映了受控制狀態(tài)下的性能?？勺鳛楝F(xiàn)行控制的基礎。但是還應對繼續(xù)系統(tǒng)進行調查和改進。92不合格品數(shù)np圖“np”圖是肉來度量一個檢驗中的不合格品的數(shù)量，與p圖不同，np圖表示不合格品實際數(shù)量而不是與樣本的比率。p圖和np圖適用的基本情況相同，當滿足下列情況可選用np圖不合格品的實際數(shù)量比不合格品率更有意義或更容易報告。各階段子組