杭州XX企業(yè)管理咨詢有限公司-統(tǒng)計過程控制spc講義57頁.ppt

1、統(tǒng)計過程控制（spc）講義,statistical process control,杭州方欣企業(yè)管理咨詢有限公司 王五星,課程目的,1.理解和掌握統(tǒng)計過程控制的概念 2.統(tǒng)計過程控制在持續(xù)改進(jìn)工作中的作用 3.掌握統(tǒng)計過程控制的重要工具-控制圖 4.在實際工作中應(yīng)用控制圖(計數(shù)型,計量型) 5.理解和計算過程能力,以符合ISO/TS16949的要求,控制圖的發(fā)展史,1920s 美國貝爾實驗室休哈特博士開始使用控制圖。 1940s 二次世界大戰(zhàn)期間，美國軍工產(chǎn)品使用抽樣方案和控 制圖以保證軍工產(chǎn)品的質(zhì)量。 1950s 質(zhì)量管理大師戴明博士在日本工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過 程中 全面推行SPC。 日本JUSE

2、（科學(xué)家協(xié)會）設(shè)置“戴明”獎，獎勵那些有效實施統(tǒng)計技術(shù)的企業(yè)。 石川磬提出“QC七道具”，幫助生產(chǎn)現(xiàn)場人員分析和改進(jìn)質(zhì)量問題，并推動廣泛應(yīng)用。 1970s 有效地推行 “QC圈”和應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)使日本經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，成為高品質(zhì)產(chǎn)品的代名詞。 1980s 美國等其他國家緊隨日本的步伐，開始推行“QC小組”和統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用。 MOTOROLA 公司頒布“QC挑戰(zhàn)”，通過SPC的實施進(jìn)過程能力，并提出追求“6”目標(biāo)。 1987 ISO9000標(biāo)準(zhǔn)建立并頒布實施，明確要求實施統(tǒng)計技術(shù)。,統(tǒng)計過程控制概述,預(yù)防與檢測 通過質(zhì)量控制來檢查最終產(chǎn)品并剔除不符和規(guī)范的產(chǎn)品，為檢測的方法。檢測方法是浪費的。因為允

3、許將時間和材料投入到無增值得生產(chǎn)和服務(wù)中。 通過控制生產(chǎn)各相關(guān)要素，保證避免無效的輸出，為預(yù)防的方法。預(yù)防方法要求盡可能第一次就完成工作，以避免浪費 統(tǒng)計過程控制是預(yù)防的重要方法。,統(tǒng)計學(xué)的概念,總體：只要研究的對象的全體。 樣本：從總體當(dāng)中隨機(jī)抽取出來的對他進(jìn)行測量和分析的一部分產(chǎn)品。 樣品：又稱個體，樣本中每一單位產(chǎn)品。 樣本大?。河址Q子組容量。一個樣本中所包含的樣本數(shù)量。 樣本數(shù)（子組）：為研究一個總體，所抽取的樣本數(shù)量。 控制圖：用來表示一個過程特性的圖像，圖上標(biāo)有根據(jù)那個特性收集到的一些統(tǒng)計數(shù)據(jù)，一條中心線，一條或兩條控制限。,統(tǒng)計過程控制概述,統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)要素 1.過程控制系統(tǒng)

4、定義 2.變差對過程輸出的影響 3.統(tǒng)計技術(shù)如何區(qū)分問題的影響（系統(tǒng)或局部） 4.定義統(tǒng)計受控過程，定義有能力的過程 5.過程控制對持續(xù)改進(jìn)循環(huán)的作用 6.什么是控制圖，控制圖的作用 7.使用控制圖的好處,統(tǒng)計過程控制概述,過程控制系統(tǒng)定義(四個重要基本原理) 統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)(SPC)是一類反饋系統(tǒng). 1.過程：共同工作以產(chǎn)生輸出的供方、生產(chǎn)者、人、機(jī)、設(shè)備、材料、方法、和環(huán)境及使用輸出的顧客之集合； 2.有關(guān)性能的信息：過程特性是我們關(guān)心的焦點，如溫度、時間、壓力等； 3.對過程采取措施：保持過程的穩(wěn)定性并保持過程輸出的變差在可接受的范圍內(nèi)； 4.對輸出采取措施：分析輸出不合格的原因，并針

5、對原因采取措施 。,有反饋的過程控制系統(tǒng)模型,過程的呼聲 人 設(shè)備 材料 方法 環(huán)境 輸入 過程/系統(tǒng) 輸出 顧客呼聲,我們的工作 方式/ 資源的融合,產(chǎn)品或 服務(wù),顧客,識別不斷 變化的需 求和期望,統(tǒng)計方法,統(tǒng)計過程控制概述,變差對過程輸出的影響 普通原因和特殊原因 普通原因：隨時間推移,具有穩(wěn)定的且可重復(fù)的分布過程中變差原因。即非人為原因、共同原因、偶然原因、一般原因。 特殊原因：造成的不是始終作用于過程的變差原因，即當(dāng)他們出現(xiàn)時，將造成（整個）分布的改變。又稱可避免原因、人為原因、異常原因、局部原因等。特殊原因有些有利，有些有害。,統(tǒng)計過程控制概述,變差：普通及特殊原因示意 如圖2,統(tǒng)

6、計過程控制概述,統(tǒng)計技術(shù)如何區(qū)分問題的影響（系統(tǒng)或局部） 局部措施和對系統(tǒng)采取的措施 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(guān)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。,統(tǒng)計過程控制概述,過程控制及過程能力范圍 過程在統(tǒng)計控制下運行指僅存在造成變差的普通原因（正態(tài)分布圖形的位置和分布寬度穩(wěn)定）。 只有普通原因影響下的過程的分布寬度為理論過程能力（Cp）。 內(nèi)外部顧客除既關(guān)心過程分布寬度，也關(guān)心分布位置。此為實際過程能力(Cpk）,統(tǒng)計過程控制概述,過程控制及過程能力 如

7、圖3,范圍,不受控 （存在特殊原因）,受控 （消除了特殊原因）,時間,過程能力,規(guī)范下限,規(guī)范上限,受控但沒有能力符合規(guī)范 （普通原因造成的變差太大）,受控且有能力符合規(guī)范 （普通原因造成的變差以減少）,時間,統(tǒng)計過程控制概述,過程控制對持續(xù)改進(jìn)循環(huán)的作用 如圖4,統(tǒng)計過程控制概述,統(tǒng)計過程控制的重要工具-控制圖圖示 如圖5,上控制線 中線 下控制線,統(tǒng)計過程控制概述,控制圖解釋 控制界限和規(guī)格界限 規(guī)格界限： 是用以說明品質(zhì)特性之最大允許值，來保證各個單位產(chǎn)品的正確性能。 控制界限： 應(yīng)用于多個單位產(chǎn)品集體的特性，這種特性是從多個中各個單位產(chǎn)品所得的觀測值所計算出來的結(jié)果。,統(tǒng)計過程控制概述

8、,控制圖的益處 1.供正在進(jìn)行過程控制的操作者使用 2. 有助于工程在質(zhì)量上和成本上能持續(xù)地，可預(yù)測地保持下去 。 3.使過程達(dá)到： -更高的質(zhì)量 -更低的單件成本 -更高的有效能力 4.為討論工程的性能提供共同的語言 5.區(qū)分變差的特殊原因和普通原因，作采取措施的指南,統(tǒng)計過程控制概述,控制圖種類(以數(shù)據(jù)來分) 計量型控制圖 平均值與極差控制圖 平均值與標(biāo)準(zhǔn)差控制圖 中位數(shù)圖 單值與移動極差圖,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖 不合格率的p圖 不合格數(shù)的nP圖 不合格數(shù)的c圖 單位產(chǎn)品不合格數(shù)的u圖,統(tǒng)計過程控制概述,控制圖種類(依用途來分) 控制用控制圖 追查不正常原因 迅速消除此項原因 研究采取防止此項

9、原因重復(fù)發(fā)生的措施。,分析用控制圖 決定方針用 過程分析用 過程能力研究用 過程控制準(zhǔn)備,計量型數(shù)據(jù)控制圖,計量型控制圖的特點. 1.大多數(shù)質(zhì)量特性為可測量的特性； 2.量化值包含的信息量大； 3.分析總體的特性，成本較低； 4.縮短生產(chǎn)和采取糾正措施的間隔時間； 5.可以量化所實施的改進(jìn)。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,計量型數(shù)據(jù)-測量中間或最終過程輸出的結(jié)果 如圖6,計量型數(shù)據(jù)控制圖,使用控制圖的準(zhǔn)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(dāng)前及潛在的問題區(qū)域 -特性間的相互關(guān)系 確定測量系統(tǒng) 使不必要的變差最小,計量型數(shù)據(jù)控制圖,計量型數(shù)據(jù)控制圖的種類 1.均值和

10、極差圖 X-R圖 2.均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖 X-s 圖 3.中位數(shù)圖 x-R圖 4.單值和移動極差圖 X-MR圖,計量型數(shù)據(jù)控制圖,均值和極差圖（X-R） 1.收集數(shù)據(jù) 2.計算控制限 3.過程控制解釋 4.過程能力解釋,均值和極差圖（X-R） 收集數(shù)據(jù) 1.選擇子組大小、頻率和子組數(shù) 2.建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) 3.計算每個子組的均值和極差 4.選擇控制圖的刻度 5.畫圖 6.如圖9,計量型數(shù)據(jù)控制圖,計量型數(shù)據(jù)控制圖,計算控制限 1.計算平均極差和過程平均值 2.計算均值和極差的控制限 3.在控制圖上繪制平均值和極差控制限的控制線 4.計算常數(shù)的選用,見表 5.如圖10,X-R常用記錄表格,制

11、品名稱,規(guī),格,控,制,圖,X,圖,R,圖,生,產(chǎn),部,門,期,限,年,月,日,質(zhì)量特性,最,大,值,上,限,機(jī),器,號,碼,抽,樣,方,法,平,均,值,中,心,線,測量單位,最,小,值,下,限,操,作,者,繪,圖,者,時,間,合并計算,批,號,樣,X1,本,X2,測,X3,定,X4,值,X5,X,X,R,分析,系數(shù)計算,X,控,制,圖,R,控,制,圖,R=,X=,平均,X=,R=,計量型數(shù)據(jù)控制圖,控制限計算公式,對于樣本容量小于7的情況，LCLR 可能技術(shù)上為負(fù)值。在這種 情況下沒有下控制限，這意味著對于一個樣本數(shù)為6的子組，6個 “同樣的”測量結(jié)果是可能成立的。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,過程控

12、制解釋 分析極差圖上的數(shù)據(jù)點 a.超出控制限的點, 超出極差上控制限的點通常說明存在下列情況中的一種或幾種: -控制限計算錯誤或描點時描錯； -零件間的變化性或分布的寬度已經(jīng)增大（變壞），這種增大可能發(fā)生在某個時間點上，也可能是整個趨勢的一部分； -測量系統(tǒng)變化（例如，不同的檢驗員或量具）； -測量系統(tǒng)沒有適當(dāng)?shù)姆直媪Α?計量型數(shù)據(jù)控制圖,b.鏈有下列現(xiàn)象之一表明過程已改變或出現(xiàn)這種趨勢： -連續(xù)7點位于平均值的一側(cè)； -連續(xù)7點上升或下降。 高出平均極差的鏈或上升鏈說明存在下列情況之一或全部： -輸出值的分布寬度增加，其原因可能是無規(guī)律的（例如設(shè)備工作不正?；蚬潭ㄋ蓜樱┗蚴怯捎谶^程中的某個要

13、素變化（如使用新的一是很一致的原材料），這些都需要糾正； -測量系統(tǒng)改變（如新的檢驗員或量具）。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,低于平均極差的鏈，或是下降鏈表明存在下列情況之一或全部： -輸出值分布寬度減小，這常常是一種好狀態(tài)，應(yīng)研究以便推廣應(yīng)用和改進(jìn)過程； -測量系統(tǒng)改變。 c.明顯的非隨機(jī)圖形, 各點與中線的距離：一般地，大約2/3的描點應(yīng)落在控制限的三分之一的區(qū)域內(nèi)，大約1/3的點落在其外的三分之二的區(qū)域。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,如果顯著多于2/3以上的描點落在離中線很近之處（對于25個子組，如果超過90%（23）的點落在中間的1/3處)，則對下列情況的一種或更多進(jìn)行調(diào)查： -控制限或描點計算錯或描錯；

14、 -過程或取樣方法被分層； -數(shù)據(jù)已經(jīng)過編輯。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,如果顯著少于2/3以上的描點落在離中線很近之處（對于25個子組，如果有40%或少于40%（10）的點落在中間的1/3處)，則 對下列情況的一種或更多進(jìn)行調(diào)查： -控制限或描點計算錯或描錯； -過程或取樣方法造成連續(xù)的分組中包含從兩個或多個具有明顯不同的變化性的過程流的測量值（如材料批次混淆）。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,過程控制解釋 分析均值圖上的數(shù)據(jù)點 a.超出控制限的點, b.鏈, c.明顯的非隨機(jī)圖形, 1.標(biāo)識并標(biāo)注特殊原因, 2.重新計算控制限。,異常點需分析！,分布不好需要查找原因。,計量型數(shù)據(jù)控制圖,過程控制解釋 3.延長

15、控制限以繼續(xù)進(jìn)行控制,如圖19: 用控制圖建立初步過程控制后(首批數(shù)據(jù)的均值和極差受控),可延長控制限用于以后的時期。 如在初步模型建立后，希望改變樣本容量或改變抽樣頻率，以適用于大批量生產(chǎn)，必須重新計算中心線和控制限。方法如下：,計量型數(shù)據(jù)控制圖,過程控制解釋 4.控制概念的進(jìn)一步考慮,計量型數(shù)據(jù)控制圖,過程能力解釋 過程能力概念:如圖20 采用圖18的數(shù)據(jù) 1.計算過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差 2.計算過程能力 如圖21,超出規(guī)范的比例查附表. 3.評價過程能力 如圖22 4.提高過程能力,主要依靠采取管理措施減少普通原因. 5.對采取措施的過程繪制控制圖并監(jiān)控,以確保系統(tǒng)改進(jìn)的有效性,計量型數(shù)據(jù)控制圖

16、,舉例:X均=0.738, R均=0.169, USL=0.900, LSL=0.500 1.計算過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差 = 0.169/2.33 =0.0725 2.計算過程能力指數(shù) CP=(USL-LSL)/6=(0.9-0.5)/(6*0.0725)=0.92 Cpk=min(USL-X均) /3 ,(X均-LSL)/3=0.74 Pp= (USL-LSL)/6s=(0.9-0.5)/(6*0.0759)=0.88 Cpk=min(USL-X均) /3 s ,(X均-LSL)/3 s =0.71,其它計量型控制圖簡介,2.均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖 Xs 圖 s=(Xi-X均)2/(n-1)1/2 3.中位

17、數(shù)圖 xR圖 4.單值和移動極差圖 XMR圖,Cm、Cmk、Pp、Ppk、Cp 、Cpk的區(qū)別,控制計劃中的樣本的大小和抽樣頻率,樣本的大小和抽樣頻率是兩個很重要的參數(shù)，樣本大則需要工作 量大，而且不一定很恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)加工狀態(tài)；樣本過小，同樣不能 正確的反應(yīng)加工狀態(tài)，一般情況下，規(guī)定以5個樣品為一個樣本， 該抽樣樣本是從實際生產(chǎn)中得出的最行之有效的樣本。,抽 樣 頻 率 兩 方 法,過 程 能力 指數(shù)法,政 策 性 規(guī) 定,較簡單的方法： 要求工序在有能力的情況下，即Cp/Cpk1.33 的情況下抽樣頻次為5件/小時，每班次最 少抽檢6次。無第一種方法嚴(yán)密， 但在實際生產(chǎn)中卻是 行之有效的。,計

18、數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,計數(shù)型數(shù)據(jù)概念： 計數(shù)型數(shù)據(jù)只有兩個值（合格/不合格、成功/失敗、通過/不通過），但它們可被計數(shù)從而用來記錄和分析。 計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖的種類： 1.不合格品率的P圖（樣本容量不一定相同） 2.不合格品數(shù)的np圖（相同樣本容量） 3.不合格數(shù)的C圖（相同樣本容量） 4.單位不合格數(shù)的U圖（樣本容量不一定相同）,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,不合格品率的P圖 1.收集數(shù)據(jù)2.計算控制限3.控制圖分析4.過程能力解釋,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,收集數(shù)據(jù) 1.選擇子組的容量,頻率及數(shù)量 一般要求較大的子組容量（50-200或更多），子組容量是恒定的或變化不超過25%是最方便的。子組數(shù)量要25組。 2.計算

19、每個子組內(nèi)的不合格品率(P) P=np/n= 子組的不合格品數(shù)量/子組容量 3.選擇控制圖的坐標(biāo)刻度 以時間作橫坐標(biāo)，不合格品率為縱坐標(biāo)，縱坐標(biāo)的刻度應(yīng)從0到最大不合格品率的1.5-2倍. 4.繪圖,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,計算控制限 1.計算過程平均不合格率(P) 2.計算上、下控制限（UCL，LCL） 3.畫圖，標(biāo)注 如圖33-1,考慮子組容量不同的情況,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,控制圖分析 1.分析數(shù)據(jù)點，找出不穩(wěn)定的證據(jù) a.超出控制限的點 如圖34 b.鏈 如圖35 c.明顯的非隨即圖形 如圖36 2.尋找并糾正特殊原因 如圖37 3.重新計算控制限 如圖37,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,過程能力解釋 1.計算過程能力，對于P圖，過程能力被直接定義為平均不合格品率. 從實例可得檢驗失效為3.12%. 2.評價過程能力 如果進(jìn)行100%檢驗并已選出不合格