統(tǒng)計過程控制(SPC).ppt

1、廣州市冠盛企業(yè)管理顧問有限公司,統(tǒng)計過程控制,(SPC),肖志文,美國貝爾試驗室的休哈特博士在二十世紀二十年代研究過程時，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)明了一個簡單有力的工具來區(qū)分他們控制圖； 從那時起，在美國和其他國家，尤其是日本，成功地把控制圖應用于各種過程控制場合，經(jīng)驗表明當出現(xiàn)特殊原因變差時，控制圖能有效地引起人們注意，以便及時地尋找采取措施。,統(tǒng)計過程控制的英文全名為:Statistical Process Conrtol 縮寫為SPC。,1、SPC簡介,2、直方圖,直方圖是針對某產(chǎn)品或過程的特性值，利用常態(tài)分布（也

2、叫正態(tài)分布）的原理，把50個以上的數(shù)據(jù)進行分組，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。 通過直方圖，可將雜亂無章數(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)場的管理干部經(jīng)常都要面對許多數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)大多來自制造加工過程的抽樣測量得到，對于這些凌亂的數(shù)據(jù)，如果制作成直方圖，并借助對直方圖的觀察，可以了解產(chǎn)品質量分布的規(guī)律，知道其是否變異，并進一步分析判斷整個生產(chǎn)過程是否正常，問題點在哪里，為研究過程能力提供依據(jù)。,通過直方圖，可以達到的目的,了解質量分布的狀況，對質量狀況分析有極其重要的參考價值； 顯示波動的形態(tài)，知道其是否變異； 直觀地傳

3、達有關過程質量分布情況的信息； 觀察產(chǎn)品質量在某一時間段內的整體分布狀況； 研究過程能力或預測過程能力； 求分配的平均值和標準值； 調查是否混入兩個以上的不同群體； 測知是否有虛假數(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)； 計算極差（全距）； 設定組數(shù)，計算組距、組界、中心值； 制作頻數(shù)表； 按頻數(shù)值比例畫橫坐標、縱坐標； 按縱坐標畫出每個矩形的角度，代表落在此矩形中的點數(shù)； 判續(xù)直方圖（對過程狀態(tài)分析）。,直方圖舉例 為考核某齒輪尺寸的質量水平，隨機在一批產(chǎn)品中抽樣測得數(shù)據(jù)100個，此產(chǎn)品規(guī)格為：24.56.0mm。, 收集數(shù)據(jù)(見下表，單位：mm),

4、算出極差 Xmax = 30.0 Xmin = 17.4 R = Xmax Xmin = 30.017.4 = 12.6 設定組數(shù)，計算組距、組界、中心距, n=100，選組數(shù)10，測定值最小單位為0.1（便于數(shù)據(jù)落在區(qū)間內）； 計算組距：h = R10=12.610=1.26，取1.3； 第一組下限值 = Xmin 測量值最小單位/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、縱坐標與直方圖（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, 直方圖的常見形態(tài)與判定,正常型：是正態(tài)分布，服從統(tǒng)計規(guī)律，過程正常。,(1) 正常型,(2) 缺齒型,1）有經(jīng)驗的人員故意做的假數(shù)據(jù)。 2）測量儀器精確度不夠，而要求的精確度較高，檢驗 員只好進行估計。 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)計規(guī)律，可能的原因是:,(3) 偏態(tài)型,1）習慣作業(yè)造成作業(yè)方法不對。 2）工具、夾具、模具已經(jīng)磨損或

6、松動。,偏態(tài)型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計規(guī)律，可能的原因是：,1）數(shù)據(jù)輸入人員在輸入的過程中，可能把10.01輸 10.10或1.01。 2）過程中其他物料混入。 3）機臺設備在過程中出現(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)過全檢挑選的數(shù)據(jù)。 3）測量儀器精確度不夠。,高原型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計規(guī)律，可能的原因是,(5) 高原型,1）有兩不同的組合，如兩部機器或兩家不同的供應商。 2）在過程中有變異產(chǎn)生，而做了較大調整。,雙峰型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計規(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）質量實在太差，未經(jīng)過全檢的數(shù)據(jù)。,不規(guī)格型：不是正態(tài)分布，不服從統(tǒng)計規(guī)律，可能的原因是:,1) 過程能力 是指過程要素已經(jīng)標準化，即在受控狀態(tài)下實現(xiàn)過程目標的能力。受控狀態(tài)是： 對象確定（產(chǎn)品、項目）； 方法確定（作業(yè)方法）； 手段確定（硬件、人員、環(huán)境）； 場所確定； 時間確定。,3、過程能力分析,2) 過程變異的因素（5M1E） 人（Man） 機 (Machine) 料 (Material) 法 (Methad) 測 (Measure) 環(huán) (Environment),沒有兩件產(chǎn)品或特性是完全相同的，因為任何過程都有存在許多變差的原因

8、。產(chǎn)品間的差距也許很大，也許小得無法測量，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，在管理任何一個過程減少變差時，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，這種原因對過程響 程度很小，不值得調查、不值得改善，如果要去改善，成本很高； 正常波動服從統(tǒng)計規(guī)律； 偶然性因素引起的差異為隨機誤差。 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 因對過程影響很大，會造成很

9、大的損失（如使用失效的儀器測量， 測量的方法不對或使用未經(jīng)培訓的人員測量等； 異常波動沒有統(tǒng)計規(guī)律； 系統(tǒng)性因素引起的差異為條件誤差。,是指過程能力與過程目標相比較的定量描述的數(shù)值， 即表示過程滿足產(chǎn)品質量標準（產(chǎn)品、規(guī)格、公差）的程度。一般以Cp或Cpk表示。,4）過程能力（工序能力）指數(shù), Cp適用于質量標準規(guī)格的中心值與實測數(shù)據(jù)的分布中心值一 致即無偏離的情況下， 而Cpk適用于質量標準規(guī)格的中心值與實測數(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)能力有著本質的區(qū)別，工序能力是指質量上所 能達到的程度，而生產(chǎn)能力是指數(shù)量上所能達到的程度，一個 指質量，一個指數(shù)量。 當過程

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

11、規(guī)格只有下限單側公差時：,6) 過程能力評價, 過程能力評價表, 過程能力判斷方法, 偏移指數(shù)Ca評價表,7) 案例 品檢員A測量某型號齒輪的內徑，此齒輪規(guī)格為:1001.0，收集數(shù)據(jù)如下，請計算出Ca、Cp及Cpk值。,計算結果:,1),2),3),4),4 .控制圖,1924年 控制圖由美國品管大師休哈特博士發(fā)明，因為用法簡單，效果顯著，在為質量管理不可缺少的工具。 1932年 英國邀請休哈特到倫敦。講控制圖，英國人把它應用到工廠管理，比美國早。 美國、英國把控制圖大量引進工廠，應用到生產(chǎn)過程中。 1942年 二戰(zhàn)期間，美國強制實施控制圖，為美國的二次大戰(zhàn)立下汗馬功勞。 1942年 日本邀

12、請品管大師戴明到日本講控制圖，日本人將它發(fā)揚光大，運用到基層。 1953年 臺灣引進美國的控制圖，在工廠廣泛采用。,1) 控制圖的簡要說明,世界上第一張控制圖是美國休哈特在1924年5月提出的P控制圖（不合格品率控制圖），當時休哈特采用了3個標準差來確定控制圖的上下限，即我們通常說的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)代質量管理中，隨著客戶和最終客戶對質量的意識越強，對制造業(yè)的質量要求也越來越嚴，對控制圖的應用也有不斷的深化。所以在上圖中最開始沿用的3也不斷演化出4、5、6，甚

13、至如美國航天局要求7或8。 摩托羅拉公司要求其供應商產(chǎn)品質量應達到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,過程不偏移Cp、K與不良率的關系表,上表的數(shù)據(jù)是一種理想值，但在實際工作及生產(chǎn)中，由于各種人、機、料、法、環(huán)、測等因素的影響，跑出控制界限的概率會增加，因此，一些學者就把這些因素考慮進來，又經(jīng)過一系列的計算得出過程偏移1.5的理論，即在理想值的基礎上假定實際過程中心最多上下偏移1.5。如下表：,過程偏移Cp、K與不良率的關系表,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)實際測量出來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得出控制的上下限值之后畫出的，它主要用來初期質量的測定和監(jiān)控，了解初期產(chǎn)品的過程能力。 控制用控制圖是根據(jù)以前的歷史數(shù)據(jù)，或之前產(chǎn)品質量穩(wěn)定時的控制上下限，作為今后產(chǎn)品質量的控制上下限，它的意義在于用之前的控制界限來衡量近期的產(chǎn)品質量狀態(tài)，如8月份的控制圖以7月份的控制界限來判定，這樣就可以看出8月份與7月份的質量對比狀況。,2）控制圖的數(shù)據(jù)收集,SPC應用在于收集原始的數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列復雜的計算，以最簡單、直觀、明了的方式表現(xiàn)，便于深入分析質量狀況及預測問題。所 以SPC在數(shù)據(jù)收集過程中必須強調二項原則：真實、及時。 數(shù)據(jù)的真實性：只有真

15、實的數(shù)據(jù)才能反映真正的質量狀況，不真實的數(shù)據(jù)分析出的結果肯定也不正確，易導致決策者失誤。數(shù)據(jù)的不真實性通常表現(xiàn)在以下幾個方面： 品檢人員不認真，根本沒有通過實際的檢驗，只根據(jù)經(jīng)驗直接填寫 數(shù)據(jù)； 品檢人員感覺檢驗數(shù)量太多，不愿檢驗到規(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值； 測量設備有問題，精度不夠，需要靠檢驗人估計； 檢驗出來的數(shù)據(jù)不符合規(guī)格，人為地改寫數(shù)據(jù)； 檢驗人員字跡不清，在輸入電腦過程中輸錯； 抽樣計劃制定不合理，檢驗數(shù)據(jù)太少，造成分析無價值； 數(shù)據(jù)的及時性：因為SPC的主要功能之一就是預測質量，因此，只有及時收集數(shù)據(jù)，才能及時分析，才可能預測質量，不良品都已經(jīng)產(chǎn)生，

16、所有的預測都無意義。 數(shù)據(jù)收集分：計量值的數(shù)據(jù)收集和計數(shù)值數(shù)據(jù)收集。,計量值的數(shù)據(jù)收集：按一定時間間隔抽取一定的樣本，然后進行測量，再將測量到的數(shù)據(jù)記錄下來。計量型數(shù)據(jù)具有連續(xù)性，故它的抽樣計劃與計數(shù)值有很大的差異。它通常根據(jù)產(chǎn)品要求，對產(chǎn)品的重要特性定時抽取固定樣本個數(shù)。,應根據(jù)產(chǎn)品的特性和當前質量狀況來確定抽樣頻率，產(chǎn)品特性越易檢驗或越重要，抽樣頻率通常越高，如果當前質量越差相對頻率應加大一些。如果遇到生產(chǎn)時間較短，為了做直方圖，也可適當加大抽樣頻率，常用的抽樣頻率為：每半小時、每小時、每2小時或4小時抽一次，每天抽一次為少見（一般出現(xiàn)在難檢和質量較為穩(wěn)定的特性）。 抽樣頻率在初始階段相對

17、高一點，在過程中如發(fā)現(xiàn)質量受控較穩(wěn)定時，可視情況酌情減少抽樣頻率，甚至放棄該點的計量監(jiān)控。例如在第一個月，每小時抽5個；經(jīng)過1個月的監(jiān)控，質量已穩(wěn)定，已經(jīng)有2周時間是CPK值達到了2.0以上，可采用4個小時抽5個（注：一般不宜采用減少每次抽樣數(shù)）；又經(jīng)過一個月，發(fā)現(xiàn)CPK還是在2.0以上，且沒有大幅的周期變化的特性，則可放棄該點做計量控制。,計數(shù)值數(shù)據(jù)收集：根據(jù)計數(shù)值的理論，計數(shù)值具有不連續(xù)性，是以某一批產(chǎn)品為母體來抽取樣本數(shù)的，但這會使生產(chǎn)人員無法確定下一批檢驗時間。因此，難以做到質量的預測。因此，建議計數(shù)值也盡量做到連續(xù)抽樣，這樣可以預知下批的檢驗時間，也可以根據(jù)圖形預測下一步的質量狀態(tài)。

18、,計數(shù)值數(shù)據(jù)在抽取樣本時，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，但初學者最好選取相同的樣本，U圖每個樣本大小要相同，C圖每個樣本大小不相同。因此，特別強調計數(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 控制圖是對計量值的控制，用于對單個變量 的控制，它具有以下幾個特點： 1）常用于以機器為主的過程； 2）能充分反映出產(chǎn)品或過程變化的趨勢； 3）對過程能力研究是一個有力的工具； 4）有利于建立過程或產(chǎn)品變化的連續(xù)監(jiān)控機制； 5）適用于產(chǎn)品批量大，加工過程穩(wěn)定的情形； 6）適用于每次取樣小于10； 7）中心趨勢、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，收集質量特性值，工序應較穩(wěn)定，數(shù)據(jù)一般在100個 以上。 數(shù)據(jù)分組 以4個或5個為一組，分成2050組。 將各組數(shù)據(jù)納入規(guī)定欄目內 計算各組數(shù)據(jù)的平均值 X 計算總平均值或中心值 計算各組n極差,（精確到比觀測量值多一位小數(shù)）,（精確到比原始數(shù)據(jù)多二位小數(shù)）, 計算極差的平均值 計算上下控制界限 畫控制線 X圖在上，R圖在下，橫坐標表示樣本號，組號或時間。 縱坐標表示X值或R值，中心線用實線，控制界限用虛線。