SPC統(tǒng)計過程控制課件

1SPC統(tǒng)計過程控制

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something2本課程主要內(nèi)容一、SPC的歷史二、SPC正態(tài)分布理論基礎三、SPC的基礎原理四、SPC控制圖的種類和應用五、計量型控制圖制作步驟及判定原則六、計數(shù)型控制圖制作步驟3一、SPC的歷史4SPC的發(fā)展史SPC的起源史SPC是由美國的休哈特博士于1924發(fā)明的。世界上第一張控制圖是休哈特在1924年5月16日提出的不合格品率(p)控制圖。英國在1932年，邀請W.A.Shewhart博士到倫敦，主講統(tǒng)計質(zhì)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。就控制圖在工廠中實施來說，英國比美國為早。5SPC的發(fā)展史日本在1950年由W.E.Deming博士引到日本。同年日本規(guī)格協(xié)會成立了質(zhì)量管理委員會，制定了相關的JIS標準。至此，休哈特博士對日本工業(yè)的影響非常之重大，為了紀念戴明博士，日本專門設置了戴明質(zhì)量獎。6SPC的發(fā)展史1984年日本名古屋工業(yè)大學調(diào)查了115家日本各行各業(yè)的中小型工廠，結果發(fā)現(xiàn)平均每家工廠采用137張控制圖；美國柯達彩色膠卷公司有5000多名職工，一共應用了35000張控制圖，平均每名職工做七張控制圖9μ與σ對正態(tài)分布的影響μμ1σ=0.4σ=1.0σ=2.5X方向X方向10三、SPC的理論基礎①休哈特實驗

②戴明紅珠實驗

③兩種變異

④SPC的3西格瑪原理11休哈特實驗f(x)xxxxf(x)f(x)f(x)12戴明紅珠實驗1、戴明紅珠實驗，向我們展示了紅珠實驗的操作的整個過程，并總結出許多條啟示，供我們反思和了解自已公司和手頭的工作。2、實驗由戴明本人擔任主管的角色，實驗中的其他角色是由觀眾中的自愿者擔任3、實驗所需材料①4000粒木珠，直徑約為3mm，其中，800粒為紅色，3200粒為白色②六把有50個孔的勺子，可盛50粒木珠13戴明紅珠實驗③兩個長方形容器，其中一個可以放入另一個之中（以節(jié)省空間）。在所有的材料中珠子（放在一個塑料袋內(nèi)）以及一個勺子可以放入小容器，小容器又可以放在大容器中。容器具體尺寸如下：大容器：20cmX16cmX8cm

小容器：19cmX13.5cmX6cm14戴明紅珠實驗根據(jù)主管說明：公司計劃擴廠，以滿足新顧客的需求。新顧客要白珠，而不接受紅珠，然而進料中卻混合有紅珠（白珠與紅珠混合）。擴廠需要10名新員工，其中包括：6位新工人，2位檢驗員，1位檢驗長，1位記錄員。這6位自愿擔任工人的研討會學員15實驗結果第一天：結果讓主管很失望，他在一開始就提醒工人，他們的工作是產(chǎn)出白珠而非紅珠，但是工人們產(chǎn)出的紅珠數(shù)卻很高。公司實施績效制度，要獎歷績效良好的人。顯然David值得加薪獎勵，因為他只產(chǎn)出4只紅珠，他是最佳工人。而Larid的績效最差，有12顆紅珠。第二天：結果又一次讓主管失望，比前一天更差。管理者也在注意這些記錄，發(fā)現(xiàn)成本已超過利潤了。主管對工人們說：我在一開始就說到，你們的飯碗要靠你們的績效。可是你們的績效一塌糊涂。看看這些數(shù)字，如果Daivd昨天只能夠產(chǎn)出4粒紅珠，其他人也應該能做到。但是今天david產(chǎn)出了十二粒紅珠16實驗結果第三天：主管對結果十分失望，主管提配工人，成本已超過利潤。而且還說：如果第四天還是沒有大幅度改進，公司準備要關閉工廠，你們的飯碗要靠你們自已的表現(xiàn)第四天：主管又再一次失望。他是他卻帶來了一個好消息，上級主管要求留下3位績效最好工人，讓工廠繼續(xù)營運。想想看這個方法太棒了但是第五天，結果還是令人失望，主管宣布：關廠。17實驗分析誰是最佳工人？雇用最佳工人讓工廠繼續(xù)營運的絕妙構想到底出了什么差錯？18SPC控制圖的基本原理過程：人設備材料方法環(huán)境半成品或成品及其質(zhì)量特性資源組合活動一組輸入輸出19兩種類型的變異原因一普通原因：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”，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(nèi)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。20兩種類型的變異原因二兩種原因目標值線預測時間范圍范圍時間目標值線如果僅存在變差的普通原因，隨著時間的推移，過程的輸出形成一個穩(wěn)定的分布并可預測如果存在變差的特殊原因，隨著時間的推移，過程的輸出不穩(wěn)定21SPC的3σ原理當過程僅含有正常變異時，過程的輸出的質(zhì)量特性X呈正態(tài)分布N（μ，σ2），其中μ為正態(tài)分布值，σ為標準差。在μ、σ已知時，產(chǎn)品的合格率可用下表表示：

2223UpperControlLimit(UCL)LowerControlLimit(LCL)ControlLine(CL,對應的是均值μ)規(guī)格界限：是用以說明品質(zhì)特性之最大許可值，來保證各個單位產(chǎn)品之正確性能?？刂平缦蓿簯糜谝蝗簡挝划a(chǎn)品集體之量度，這種量度是從一群中各個單位產(chǎn)品所得之觀測值所計算出來者24兩種錯誤及其發(fā)生概率我們選取μ±3σ作為SPC控制圖界限是合理的嗎？控制限μ±3σ是用來判斷正常變異和異常變異所用的一個臨界值，但要考慮到確立任何一個臨界值都有可能使判斷發(fā)生錯誤，這種錯誤主要分為兩類：第一類：漏發(fā)警報第二類：虛發(fā)警報25兩種錯誤及其發(fā)生概率a1a2a=a1+a2a：虛發(fā)警報β：漏發(fā)警報β26四、控制圖的種類及其應用27控制圖的定義控制圖是用于分析和控制過程質(zhì)量的一種方法。控制圖是一種帶有控制界限的反映過程質(zhì)量的記錄圖形，圖的縱軸代表產(chǎn)品質(zhì)量特性值(或由質(zhì)量特性值獲得的某種統(tǒng)計量)；橫軸代表按時間順序(自左至右)抽取的各個樣本號；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LCL)三條線(見下圖)。上控制界限(UCL)中心線(CL)下控制界限(LCL)28控制圖的視“小概率事件不可能發(fā)生”的原理工序處于穩(wěn)定狀態(tài)下，其計量值的分布大致符合正態(tài)分布。由正態(tài)分布的性質(zhì)可知：質(zhì)量數(shù)據(jù)出現(xiàn)在平均值的正負三個標準偏差(X3)之外的概率僅為0.27%。這是一個很小的概率，根據(jù)概率論“視小概率事件為實際上不可能”的原理，可以認為：出現(xiàn)在X3區(qū)間外的事件是異常波動，它的發(fā)生是由于異常原因使其總體的分布偏離了正常位置控制限的寬度就是根據(jù)這一原理定為329控制圖—過程控制的工具上控制限中線下控制限1.收集：收集數(shù)據(jù)并畫在圖上2.控制：根據(jù)過程數(shù)據(jù)計算試驗控制限；識別變差的特殊原因并采取措施3.分析及改進：確定普通原因變差的大小并采取減小它的措施重復這三個階段從而不斷改進過程步驟30控制圖種類(以數(shù)據(jù)性質(zhì)分)

計量型控制圖平均數(shù)與極差控制圖(Chart)平均數(shù)與標準差控制圖(Chart)中位數(shù)與極差控制圖(Chart)個別值與移動極差控制圖(chart)計數(shù)值控制圖不良率控制圖(Pchart)不良數(shù)控制圖(Pnchart,又稱npchart或dchart)缺點數(shù)控制圖(Cchart)單位缺點數(shù)控制圖(Uchart)31控制圖種類(依用途來分)分析用控制圖：根據(jù)樣本數(shù)據(jù)計算出控制圖的中心線和上、下控制界限，畫出控制圖，以便分析和判斷過程是否處于于穩(wěn)定狀態(tài)。如果分析結果顯示過程有異常波動時，首先找出原因，采取措施，然后重新抽取樣本、測定數(shù)據(jù)、重新計算控制圖界限進行分析。控制用控制圖：經(jīng)過上述分析證實過程穩(wěn)定并能滿足質(zhì)量要求，此時的控制圖可以用于現(xiàn)場對日常的過程質(zhì)量進行控制32計量型控制圖計量型控制圖的使用說明A、計量數(shù)據(jù)B、計量型控制圖的基礎C、SPC的抽樣原則33五、計量型控制圖的制作步驟和判定原則34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35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36組數(shù)的要求(最少25組)當制程中心值偏差了三個標準差時，它在控制限內(nèi)的概率為0.84那么連續(xù)25點在線內(nèi)的概率為：37每個子組的平均值和極差的計算11009899100982989998101973999710010098410010010199995101999910099平均99.698.699.410098.2極差3332238平均值和極差平均值的計算R值的計算39建立X-R圖的步驟BＢ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4041n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31d3/d4/A2值選取表42建立X-R圖的步驟CＣ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43控制圖的判讀443點中有2點在A區(qū)ABCABC45連續(xù)9點在C區(qū)或C區(qū)以外ABCABC46連續(xù)6點遞增或遞減ABCABC47連續(xù)14點上下交替ABCABC485點中有4點在B區(qū)ABCABC4915點在C區(qū)中心線上下ABCABC508點在中心線兩側,但無一在C區(qū)ABCABC51控制圖的觀察分析作控制圖的目的是為了使生產(chǎn)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(chǎn)過程或工作過程僅受偶然因素的影響,產(chǎn)品質(zhì)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.52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53n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08D2值的選取表54建立X-R圖的步驟DＤ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55計算過程能力對于X-R圖，過程能力是通過計算Cpk，用Cpk大小來確定過程能力，當所有點都受控后才計算該值。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。565758評價過程能力過程穩(wěn)定，控制范圍維持在一定的水平當中降低變差采取管理上的措施降低偶因，如此才能縮小控制界限，降低變差縮小控制限59過程績效指標60制程準確度Ca制程準確度：Ca=∣X(==)-μ∣/（T/2）×100%制程準確度=∣實際中心值-規(guī)格中心值∣（規(guī)格上限-規(guī)格下限）/2注：T=USL–LSL(規(guī)格上限-規(guī)格下限)61附件：Ca等級及判讀原則等級Ca值A｜Ca｜≦12.5%B12.5%＜｜Ca｜≦25%C25%＜｜Ca｜≦50%D50%＜｜Ca｜62Ca等級處置原則：A級：作業(yè)員遵守作業(yè)標準操作并達到規(guī)格的要求，持續(xù)維持。B級：有必要時可能將其改進為A級。C級：作業(yè)員可能看錯規(guī)格沒按操作標準作業(yè)或檢討規(guī)格及作業(yè)標準。D級：應采取緊急措施，全面檢討所有可能影響的原因，必要時要停止生產(chǎn)。以上僅是基本原則，在一般應用上Ca如果不良時，其對策方法是以生產(chǎn)單位為主，技術單位為副，品管單位為輔。63A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：均值-標準差控制圖64B計算控制限均值-標準差控制圖65D過程能力解釋(同X-R圖解釋)均值-標準差控制圖66A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。中位數(shù)與極差控制圖67B計算控制限中位數(shù)與極差控制圖68C過程控制解釋(同X-R圖解釋)估計過程標準偏差：中位數(shù)與極差控制圖69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。單值與移動極差控制圖70A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。單值與移動極差控制圖71B計算控制限注：正常情況下，樣本n=2此時E2=2.66D4=3.27D3=0E2、D4、D3是用來計算移動極差分組單值與移動極差控制圖72C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。可用單值圖分析超出控制限的點，在控制限內(nèi)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單值與移動極差控制圖73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)。單值與移動極差控制圖74五、計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖75計數(shù)型控制圖的分類不合格率p圖不合格品數(shù)np圖不合格數(shù)c圖單位產(chǎn)品不合格數(shù)u圖76計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖應用前提前提是必須明確規(guī)定合格準則，并確定這些準則是否滿足程序隨時間產(chǎn)生一致的結果。驗收規(guī)范舉例評述表面應沒有斑點在彩色紋理、光澤度和缺陷數(shù)幾方面，表面應符合標準為防止剝落而敷到鏡子背面的任何材料不應引起鏡子背襯有可見的斑點。是什么斑點？—檢驗員是否同意？—如何測量？符合哪種程度？如何測量？對誰可見？在什么條件下？77P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78建立p圖的步驟A

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子組數(shù)量A2計算每個子組內(nèi)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79A1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(nèi)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(chǎn)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。80A2計算每個子組內(nèi)的不合格品率記錄每個子組內(nèi)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81A3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。縱坐標刻度應從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82A4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。83建立p控制圖的步驟BＢ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84計算平均不合格率及控制限85建立p圖的步驟CＣ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86建立p的步驟DＤ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87計算過程能力對于p圖，過程能力是通過過程平均不合率來表示，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。88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89不合格品數(shù)np圖“np”圖是用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。(如大型產(chǎn)品,每班只生產(chǎn)該產(chǎn)品幾只)各階段子組的樣本容量相同。“np”圖的詳細說明與p圖很相似，不同之處如下：90A收集數(shù)據(jù)受檢驗樣本的容量必須相等。分組的周期應按照生產(chǎn)間隔和反饋系統(tǒng)而定。樣本容量應足夠大使每個子組內(nèi)都出現(xiàn)幾個不合格品，在數(shù)據(jù)表上記錄樣本的容量。記錄并描繪每個子組內(nèi)的不合格品數(shù)(np)。91B計算控制限92過程控制解釋、過程能力解釋C過程控制解釋：同“p”圖的解釋。D過程能力解釋：過程能力如下：93不合格品數(shù)np圖100100100100100100100100100100121012120294缺陷數(shù)c圖“c”圖內(nèi)來測量一個檢驗批內(nèi)的缺陷的數(shù)量，c圖要求樣本的容量或受檢材料的數(shù)量恒定，它主要用以下兩類檢驗：不合格分布在連續(xù)的產(chǎn)品流上(例如每匹維尼龍上的瑕疪，玻璃上的氣泡或電線上絕緣層薄的點)，以及可以用不合格的平均比率表示的地方(如每1