統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(SPC).ppt

1、廣州市冠盛企業(yè)管理顧問(wèn)有限公司,統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制,(SPC),肖志文,美國(guó)貝爾試驗(yàn)室的休哈特博士在二十世紀(jì)二十年代研究過(guò)程時(shí)，首先區(qū)分了可控制和不可控制的變差，這就是今天我們所說(shuō)的普通原因變差和特殊原因變差； 聰明的休哈特發(fā)明了一個(gè)簡(jiǎn)單有力的工具來(lái)區(qū)分他們控制圖； 從那時(shí)起，在美國(guó)和其他國(guó)家，尤其是日本，成功地把控制圖應(yīng)用于各種過(guò)程控制場(chǎng)合，經(jīng)驗(yàn)表明當(dāng)出現(xiàn)特殊原因變差時(shí)，控制圖能有效地引起人們注意，以便及時(shí)地尋找采取措施。,統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的英文全名為:Statistical Process Conrtol 縮寫為SPC。,1、SPC簡(jiǎn)介,2、直方圖,直方圖是針對(duì)某產(chǎn)品或過(guò)程的特性值，利用常態(tài)分布（也

2、叫正態(tài)分布）的原理，把50個(gè)以上的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，并算出每組出現(xiàn)的次數(shù)，再用類似的直方圖形描繪在橫軸上。 通過(guò)直方圖，可將雜亂無(wú)章數(shù)據(jù)，解析出規(guī)則性，也可以一目了然地看出數(shù)據(jù)的中心值及數(shù)據(jù)的分布情形。 在制造業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)的管理干部經(jīng)常都要面對(duì)許多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多來(lái)自制造加工過(guò)程的抽樣測(cè)量得到，對(duì)于這些凌亂的數(shù)據(jù)，如果制作成直方圖，并借助對(duì)直方圖的觀察，可以了解產(chǎn)品質(zhì)量分布的規(guī)律，知道其是否變異，并進(jìn)一步分析判斷整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程是否正常，問(wèn)題點(diǎn)在哪里，為研究過(guò)程能力提供依據(jù)。,通過(guò)直方圖，可以達(dá)到的目的,了解質(zhì)量分布的狀況，對(duì)質(zhì)量狀況分析有極其重要的參考價(jià)值； 顯示波動(dòng)的形態(tài)，知道其是否變異； 直觀地傳

3、達(dá)有關(guān)過(guò)程質(zhì)量分布情況的信息； 觀察產(chǎn)品質(zhì)量在某一時(shí)間段內(nèi)的整體分布狀況； 研究過(guò)程能力或預(yù)測(cè)過(guò)程能力； 求分配的平均值和標(biāo)準(zhǔn)值； 調(diào)查是否混入兩個(gè)以上的不同群體； 測(cè)知是否有虛假數(shù)據(jù) 制定產(chǎn)品的規(guī)格界限；,直方圖（頻數(shù)分布圖）的制作步驟,收集同一類型的數(shù)據(jù)； 計(jì)算極差（全距）； 設(shè)定組數(shù)，計(jì)算組距、組界、中心值； 制作頻數(shù)表； 按頻數(shù)值比例畫橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)； 按縱坐標(biāo)畫出每個(gè)矩形的角度，代表落在此矩形中的點(diǎn)數(shù)； 判續(xù)直方圖（對(duì)過(guò)程狀態(tài)分析）。,直方圖舉例 為考核某齒輪尺寸的質(zhì)量水平，隨機(jī)在一批產(chǎn)品中抽樣測(cè)得數(shù)據(jù)100個(gè)，此產(chǎn)品規(guī)格為：24.56.0mm。, 收集數(shù)據(jù)(見(jiàn)下表，單位：mm),

4、算出極差 Xmax = 30.0 Xmin = 17.4 R = Xmax Xmin = 30.017.4 = 12.6 設(shè)定組數(shù)，計(jì)算組距、組界、中心距, n=100，選組數(shù)10，測(cè)定值最小單位為0.1（便于數(shù)據(jù)落在區(qū)間內(nèi)）； 計(jì)算組距：h = R10=12.610=1.26，取1.3； 第一組下限值 = Xmin 測(cè)量值最小單位/2 = 17.40.1/2 = 17.35 第二組下限值 (第一組上限值) = 17.35+1.3 = 18.65 計(jì)算中心值 組中心值 = (組上限值+組下限值)2 第一組中心值=(17.35+18.65)2 = 18.00 (以此類推), 制作頻數(shù)表(如下表)

5、:, 按頻數(shù)畫橫坐標(biāo)、縱坐標(biāo)與直方圖（如下圖）,17.35,26.45,23.85,25.15,27.75,29.00,30.30,19.95,21.25,22.55,18.65,頻數(shù),UL,USL,LSL,10,20,30, 直方圖的常見(jiàn)形態(tài)與判定,正常型：是正態(tài)分布，服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，過(guò)程正常。,(1) 正常型,(2) 缺齒型,1）有經(jīng)驗(yàn)的人員故意做的假數(shù)據(jù)。 2）測(cè)量?jī)x器精確度不夠，而要求的精確度較高，檢驗(yàn) 員只好進(jìn)行估計(jì)。 3）較多特性差異的數(shù)據(jù)混雜在一起。,缺齒型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是:,(3) 偏態(tài)型,1）習(xí)慣作業(yè)造成作業(yè)方法不對(duì)。 2）工具、夾具、模具已經(jīng)磨損或

6、松動(dòng)。,偏態(tài)型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是：,1）數(shù)據(jù)輸入人員在輸入的過(guò)程中，可能把10.01輸 10.10或1.01。 2）過(guò)程中其他物料混入。 3）機(jī)臺(tái)設(shè)備在過(guò)程中出現(xiàn)特殊原因，產(chǎn)生了變異。,離島型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是:,(4) 離島型,1）人員做的假數(shù)據(jù)。 2）經(jīng)過(guò)全檢挑選的數(shù)據(jù)。 3）測(cè)量?jī)x器精確度不夠。,高原型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是,(5) 高原型,1）有兩不同的組合，如兩部機(jī)器或兩家不同的供應(yīng)商。 2）在過(guò)程中有變異產(chǎn)生，而做了較大調(diào)整。,雙峰型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是,(6) 雙峰型,1）純粹是不太

7、熟悉直方圖的人員做的假數(shù)據(jù)。 2）數(shù)據(jù)太多或太少。 3）質(zhì)量實(shí)在太差，未經(jīng)過(guò)全檢的數(shù)據(jù)。,不規(guī)格型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，可能的原因是:,1) 過(guò)程能力 是指過(guò)程要素已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，即在受控狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)過(guò)程目標(biāo)的能力。受控狀態(tài)是： 對(duì)象確定（產(chǎn)品、項(xiàng)目）； 方法確定（作業(yè)方法）； 手段確定（硬件、人員、環(huán)境）； 場(chǎng)所確定； 時(shí)間確定。,3、過(guò)程能力分析,2) 過(guò)程變異的因素（5M1E） 人（Man） 機(jī) (Machine) 料 (Material) 法 (Methad) 測(cè) (Measure) 環(huán) (Environment),沒(méi)有兩件產(chǎn)品或特性是完全相同的，因?yàn)槿魏芜^(guò)程都有存在許多變差的原因

8、。產(chǎn)品間的差距也許很大，也許小得無(wú)法測(cè)量，但這些差距總是存在的。位于規(guī)定的公差的范圍的零件是可接受的，超出規(guī)定公差范圍之外的零件是不可接受的；然而，在管理任何一個(gè)過(guò)程減少變差時(shí)，都必須追究造成變差的原因，首先是區(qū)分普通原因和特殊原因。,3) 過(guò)程變異類別, 正常變異（偶然因素變異或普通原因變異） 不可避免的原因，是屬于控制狀態(tài)下的變異，這種原因?qū)^(guò)程響 程度很小，不值得調(diào)查、不值得改善，如果要去改善，成本很高； 正常波動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律； 偶然性因素引起的差異為隨機(jī)誤差。 異常變異（系統(tǒng)因素變異或特殊原因變異） 可避免的，屬人為因素造成，必須徹底追查原因采取措施，這種原 因?qū)^(guò)程影響很大，會(huì)造成很

9、大的損失（如使用失效的儀器測(cè)量， 測(cè)量的方法不對(duì)或使用未經(jīng)培訓(xùn)的人員測(cè)量等； 異常波動(dòng)沒(méi)有統(tǒng)計(jì)規(guī)律； 系統(tǒng)性因素引起的差異為條件誤差。,是指過(guò)程能力與過(guò)程目標(biāo)相比較的定量描述的數(shù)值， 即表示過(guò)程滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（產(chǎn)品、規(guī)格、公差）的程度。一般以Cp或Cpk表示。,4）過(guò)程能力（工序能力）指數(shù), Cp適用于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的中心值與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分布中心值一 致即無(wú)偏離的情況下， 而Cpk適用于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的中心值與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分布中心不 一致，即有 偏離的情況下。 工序能力與生產(chǎn)能力有著本質(zhì)的區(qū)別，工序能力是指質(zhì)量上所 能達(dá)到的程度，而生產(chǎn)能力是指數(shù)量上所能達(dá)到的程度，一個(gè) 指質(zhì)量，一個(gè)指數(shù)量。 當(dāng)過(guò)程

10、處于穩(wěn)定狀態(tài)（生產(chǎn)要素處于理想狀態(tài)）時(shí)，產(chǎn)品的計(jì) 量質(zhì)量特性值有99.37%落在 3（西格瑪）范圍內(nèi)。,5）過(guò)程能力指數(shù)計(jì)算, 計(jì)算Ca值 (偏移修正指數(shù)) Ca值是衡量過(guò)程平均值與規(guī)格中心值（公差中心 值）的一致性，如果Ca值愈大，表明過(guò)程平均值偏 離規(guī)格中心值愈大，過(guò)程能力愈差。 公式：, 計(jì)算Cp值（雙向公差，分布中心與公差中心重合情況下的過(guò)程能力指數(shù)）。 Cp值是是衡量過(guò)程滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)格公 差）的程度，Cp值愈大，表示過(guò)程變異愈小，過(guò) 程能力愈佳； 公式, 計(jì)算Cpk值（雙向公差，分布中心與公差中心不重合情況下的過(guò)程能力指數(shù)）。 公式: 當(dāng)質(zhì)量規(guī)格只有上限單側(cè)公差時(shí)：, 當(dāng)質(zhì)量

11、規(guī)格只有下限單側(cè)公差時(shí)：,6) 過(guò)程能力評(píng)價(jià), 過(guò)程能力評(píng)價(jià)表, 過(guò)程能力判斷方法, 偏移指數(shù)Ca評(píng)價(jià)表,7) 案例 品檢員A測(cè)量某型號(hào)齒輪的內(nèi)徑，此齒輪規(guī)格為:1001.0，收集數(shù)據(jù)如下，請(qǐng)計(jì)算出Ca、Cp及Cpk值。,計(jì)算結(jié)果:,1),2),3),4),4 .控制圖,1924年 控制圖由美國(guó)品管大師休哈特博士發(fā)明，因?yàn)橛梅ê?jiǎn)單，效果顯著，在為質(zhì)量管理不可缺少的工具。 1932年 英國(guó)邀請(qǐng)休哈特到倫敦。講控制圖，英國(guó)人把它應(yīng)用到工廠管理，比美國(guó)早。 美國(guó)、英國(guó)把控制圖大量引進(jìn)工廠，應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程中。 1942年 二戰(zhàn)期間，美國(guó)強(qiáng)制實(shí)施控制圖，為美國(guó)的二次大戰(zhàn)立下汗馬功勞。 1942年 日本邀

12、請(qǐng)品管大師戴明到日本講控制圖，日本人將它發(fā)揚(yáng)光大，運(yùn)用到基層。 1953年 臺(tái)灣引進(jìn)美國(guó)的控制圖，在工廠廣泛采用。,1) 控制圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明,世界上第一張控制圖是美國(guó)休哈特在1924年5月提出的P控制圖（不合格品率控制圖），當(dāng)時(shí)休哈特采用了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定控制圖的上下限，即我們通常說(shuō)的3?？刂茍D上有中心線（CL），控制上限（UCL）和控制下限（LCL）。如下圖。,0.200,0.100,0.000,0.300,UCL,CL,LCL,在現(xiàn)代質(zhì)量管理中，隨著客戶和最終客戶對(duì)質(zhì)量的意識(shí)越強(qiáng)，對(duì)制造業(yè)的質(zhì)量要求也越來(lái)越嚴(yán)，對(duì)控制圖的應(yīng)用也有不斷的深化。所以在上圖中最開(kāi)始沿用的3也不斷演化出4、5、6，甚

13、至如美國(guó)航天局要求7或8。 摩托羅拉公司要求其供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)達(dá)到6。 下圖是7和8示意圖。,LSL,LCL,SL,CL,UCL,USL,3示意圖,LS L USL,LCL,CL,SL,UCL,3示意圖,過(guò)程不偏移Cp、K與不良率的關(guān)系表,上表的數(shù)據(jù)是一種理想值，但在實(shí)際工作及生產(chǎn)中，由于各種人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等因素的影響，跑出控制界限的概率會(huì)增加，因此，一些學(xué)者就把這些因素考慮進(jìn)來(lái)，又經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算得出過(guò)程偏移1.5的理論，即在理想值的基礎(chǔ)上假定實(shí)際過(guò)程中心最多上下偏移1.5。如下表：,過(guò)程偏移Cp、K與不良率的關(guān)系表,從功能上分，控制圖可分兩種，一種是解析用控制圖，另一種是控制用的控

14、制圖。 解析用控制圖是根據(jù)實(shí)際測(cè)量出來(lái)的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出控制的上下限值之后畫出的，它主要用來(lái)初期質(zhì)量的測(cè)定和監(jiān)控，了解初期產(chǎn)品的過(guò)程能力。 控制用控制圖是根據(jù)以前的歷史數(shù)據(jù)，或之前產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定時(shí)的控制上下限，作為今后產(chǎn)品質(zhì)量的控制上下限，它的意義在于用之前的控制界限來(lái)衡量近期的產(chǎn)品質(zhì)量狀態(tài)，如8月份的控制圖以7月份的控制界限來(lái)判定，這樣就可以看出8月份與7月份的質(zhì)量對(duì)比狀況。,2）控制圖的數(shù)據(jù)收集,SPC應(yīng)用在于收集原始的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的計(jì)算，以最簡(jiǎn)單、直觀、明了的方式表現(xiàn)，便于深入分析質(zhì)量狀況及預(yù)測(cè)問(wèn)題。所 以SPC在數(shù)據(jù)收集過(guò)程中必須強(qiáng)調(diào)二項(xiàng)原則：真實(shí)、及時(shí)。 數(shù)據(jù)的真實(shí)性：只有真

15、實(shí)的數(shù)據(jù)才能反映真正的質(zhì)量狀況，不真實(shí)的數(shù)據(jù)分析出的結(jié)果肯定也不正確，易導(dǎo)致決策者失誤。數(shù)據(jù)的不真實(shí)性通常表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 品檢人員不認(rèn)真，根本沒(méi)有通過(guò)實(shí)際的檢驗(yàn)，只根據(jù)經(jīng)驗(yàn)直接填寫 數(shù)據(jù)； 品檢人員感覺(jué)檢驗(yàn)數(shù)量太多，不愿檢驗(yàn)到規(guī)定的數(shù)量，而只做一部 分，剩下一部分就全都是主觀估計(jì)值； 測(cè)量設(shè)備有問(wèn)題，精度不夠，需要靠檢驗(yàn)人估計(jì)； 檢驗(yàn)出來(lái)的數(shù)據(jù)不符合規(guī)格，人為地改寫數(shù)據(jù)； 檢驗(yàn)人員字跡不清，在輸入電腦過(guò)程中輸錯(cuò)； 抽樣計(jì)劃制定不合理，檢驗(yàn)數(shù)據(jù)太少，造成分析無(wú)價(jià)值； 數(shù)據(jù)的及時(shí)性：因?yàn)镾PC的主要功能之一就是預(yù)測(cè)質(zhì)量，因此，只有及時(shí)收集數(shù)據(jù)，才能及時(shí)分析，才可能預(yù)測(cè)質(zhì)量，不良品都已經(jīng)產(chǎn)生，

16、所有的預(yù)測(cè)都無(wú)意義。 數(shù)據(jù)收集分：計(jì)量值的數(shù)據(jù)收集和計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)收集。,計(jì)量值的數(shù)據(jù)收集：按一定時(shí)間間隔抽取一定的樣本，然后進(jìn)行測(cè)量，再將測(cè)量到的數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。計(jì)量型數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，故它的抽樣計(jì)劃與計(jì)數(shù)值有很大的差異。它通常根據(jù)產(chǎn)品要求，對(duì)產(chǎn)品的重要特性定時(shí)抽取固定樣本個(gè)數(shù)。,應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的特性和當(dāng)前質(zhì)量狀況來(lái)確定抽樣頻率，產(chǎn)品特性越易檢驗(yàn)或越重要，抽樣頻率通常越高，如果當(dāng)前質(zhì)量越差相對(duì)頻率應(yīng)加大一些。如果遇到生產(chǎn)時(shí)間較短，為了做直方圖，也可適當(dāng)加大抽樣頻率，常用的抽樣頻率為：每半小時(shí)、每小時(shí)、每2小時(shí)或4小時(shí)抽一次，每天抽一次為少見(jiàn)（一般出現(xiàn)在難檢和質(zhì)量較為穩(wěn)定的特性）。 抽樣頻率在初始階段相對(duì)

17、高一點(diǎn)，在過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)質(zhì)量受控較穩(wěn)定時(shí)，可視情況酌情減少抽樣頻率，甚至放棄該點(diǎn)的計(jì)量監(jiān)控。例如在第一個(gè)月，每小時(shí)抽5個(gè)；經(jīng)過(guò)1個(gè)月的監(jiān)控，質(zhì)量已穩(wěn)定，已經(jīng)有2周時(shí)間是CPK值達(dá)到了2.0以上，可采用4個(gè)小時(shí)抽5個(gè)（注：一般不宜采用減少每次抽樣數(shù)）；又經(jīng)過(guò)一個(gè)月，發(fā)現(xiàn)CPK還是在2.0以上，且沒(méi)有大幅的周期變化的特性，則可放棄該點(diǎn)做計(jì)量控制。,計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)收集：根據(jù)計(jì)數(shù)值的理論，計(jì)數(shù)值具有不連續(xù)性，是以某一批產(chǎn)品為母體來(lái)抽取樣本數(shù)的，但這會(huì)使生產(chǎn)人員無(wú)法確定下一批檢驗(yàn)時(shí)間。因此，難以做到質(zhì)量的預(yù)測(cè)。因此，建議計(jì)數(shù)值也盡量做到連續(xù)抽樣，這樣可以預(yù)知下批的檢驗(yàn)時(shí)間，也可以根據(jù)圖形預(yù)測(cè)下一步的質(zhì)量狀態(tài)。

18、,計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)在抽取樣本時(shí)，樣本數(shù)可以一致，也可以不一致，如Pn圖樣本大小一定要相同，P圖樣本大小可相同，也可不相同，但初學(xué)者最好選取相同的樣本，U圖每個(gè)樣本大小要相同，C圖每個(gè)樣本大小不相同。因此，特別強(qiáng)調(diào)計(jì)數(shù)值的樣本組數(shù)最好在20組以上。,3）控制圖的分類與常用系數(shù)表,4) 平均值極差控制圖（ X R 控制圖）,XR 控制圖是對(duì)計(jì)量值的控制，用于對(duì)單個(gè)變量 的控制，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 1）常用于以機(jī)器為主的過(guò)程； 2）能充分反映出產(chǎn)品或過(guò)程變化的趨勢(shì)； 3）對(duì)過(guò)程能力研究是一個(gè)有力的工具； 4）有利于建立過(guò)程或產(chǎn)品變化的連續(xù)監(jiān)控機(jī)制； 5）適用于產(chǎn)品批量大，加工過(guò)程穩(wěn)定的情形； 6）適用于每次取樣小于10； 7）中心趨勢(shì)、周期、變異在XR圖上一目了然 。,XR控制圖的制作步驟：, 收集數(shù)據(jù) 選定工序，收集質(zhì)量特性值，工序應(yīng)較穩(wěn)定，數(shù)據(jù)一般在100個(gè) 以上。 數(shù)據(jù)分組 以4個(gè)或5個(gè)為一組，分成2050組。 將各組數(shù)據(jù)納入規(guī)定欄目?jī)?nèi) 計(jì)算各組數(shù)據(jù)的平均值 X 計(jì)算總平均值或中心值 計(jì)算各組n極差,（精確到比觀測(cè)量值多一位小數(shù)）,（精確到比原始數(shù)據(jù)多二位小數(shù)）, 計(jì)算極差的平均值 計(jì)算上下控制界限 畫控制線 X圖在上，R圖在下，橫坐標(biāo)表示樣本號(hào)，組號(hào)或時(shí)間。 縱坐標(biāo)表示X值或R值，中心線用實(shí)線，控制界限用虛線。