SPC培訓(xùn)資料_2

1、1Statistical Process Control統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制2課程目的：課程目的：了解什么是SPC理解SPC的作用理解有關(guān)SPC的理論基礎(chǔ)能夠計(jì)算流程能力 Cp,Cpk,Pp,Ppk了解常用控制圖的種類能夠使用Minitab建立控制圖能夠?qū)D表進(jìn)行解釋并確定工序什么時(shí)候處于失控狀態(tài)課程目的課程目的3什么是什么是SPC統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì) - 可能性基礎(chǔ)上的決策規(guī)則。過(guò)程過(guò)程 - 任何重復(fù)的工作或步驟?？刂瓶刂?- 監(jiān)察過(guò)程的表現(xiàn)。 這個(gè)分析是基于和“t test”假設(shè)測(cè)試一樣的概念。 它能提供關(guān)于過(guò)程的決策, 在問(wèn)題影響輸出前加以更正。SPC能發(fā)出信號(hào)提示一能發(fā)出信號(hào)提示一個(gè)在個(gè)在穩(wěn)定

2、穩(wěn)定狀態(tài)狀態(tài)過(guò)過(guò)程的差程的差異異正受到外正受到外來(lái)來(lái)肇因的影響。肇因的影響。4SPC的功效的功效將流程變異減至最少消除流程的錯(cuò)敗將產(chǎn)品能力盡量提升加強(qiáng)客戶滿意程度對(duì)流程進(jìn)行預(yù)測(cè)給出信息何時(shí)需要對(duì)流程采取改善措施，何時(shí)不用SPC的功效的功效51924年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室休哈特博士(Walter Shewhart) 首先提出了控制圖的理論。戰(zhàn)后戴明(Deming)把 SPC在日本發(fā)揚(yáng)光大，使日本產(chǎn)品的質(zhì)量有了極大的提高，日本由此設(shè)立了質(zhì)量界最高獎(jiǎng)項(xiàng)-戴明質(zhì)量獎(jiǎng)。 SPC的歷史的歷史SPC的歷史的歷史6 數(shù)據(jù)的類型數(shù)據(jù)的類型數(shù)據(jù)可以分成兩大類型： 離散型數(shù)據(jù) (Discrete Data)不能被合理細(xì)

3、分發(fā)生沒(méi)發(fā)生好板壞板 連續(xù)型數(shù)據(jù)（Continuous data)衡量尺度可以根據(jù)精確度的要求細(xì)分成更精確，更小的分辨率。SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)7過(guò)程過(guò)程數(shù)據(jù)可以從流程中收集而得到，流程是將各項(xiàng)輸入資源(人，機(jī)，料，法，環(huán))按一定要求組合起來(lái)，并將其轉(zhuǎn)化為輸出的活動(dòng)。人機(jī)料法環(huán)輸出輸出(Y)資源組合資源組合過(guò)過(guò) 程程PCB制作中, 板面電鍍是一個(gè)過(guò)程:輸出： 鍍銅的PCB輸入： 藥水 銅球 電流 操作方法 環(huán)境 輸入輸入XSPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)8波動(dòng)波動(dòng)即使從同一個(gè)過(guò)程出來(lái)的產(chǎn)品也是不一樣，它們的差異通過(guò)其特征值的波動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)。在外型加工工序中, 同一臺(tái)機(jī)器生產(chǎn)的同型號(hào)的板,沒(méi)有任何兩

4、塊其外型尺寸是一樣的。20.12mm20.15mmSPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)9波動(dòng)波動(dòng):普通原因和特殊原因普通原因和特殊原因普通原因普通原因 產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題 機(jī)器能力 不適用的物料 環(huán)境特殊原因特殊原因（可查明原因） 技巧的欠缺 注意力不集中 不合格的某一批次物料引起波動(dòng)的原因很多，有些是流程固有的，我們稱之為普通原因；有些是外來(lái)的干擾，我們稱之為特殊原因。SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)10SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)過(guò)程分布規(guī)律隨時(shí)間的變化情況11SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)過(guò)程中存在特殊原因，應(yīng)采取局部措施識(shí)別、消除特殊原因，使過(guò)程受控12SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)過(guò)程受控，即過(guò)程中僅存在普通原因，

5、但不合格品率太高，往往需要對(duì)系統(tǒng)采取措施來(lái)改進(jìn)過(guò)程13識(shí)別特殊原因的有效方法：合理子組識(shí)別特殊原因的有效方法：合理子組(Rational Subgroup)“那些可查明原因的波動(dòng)可用有效方法加以發(fā)現(xiàn)，并可被剔去，但正常波動(dòng)是不會(huì)消失的，除非改變基本過(guò)程”。正常波動(dòng)異常波動(dòng)合理子組內(nèi)的波動(dòng)為正常波動(dòng)合理子組間的波動(dòng)為異常波動(dòng)子組A子組BTimeTimeSPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)14波動(dòng)和分布波動(dòng)和分布當(dāng)我們從流程收集到足夠的產(chǎn)品時(shí)，產(chǎn)品的質(zhì)量特征值將呈現(xiàn)一定的規(guī)律，這就是產(chǎn)品的質(zhì)量特征值的分布。在外型加工工序中, 當(dāng)收集到足夠的同型號(hào)的板時(shí)，我們把這些板的長(zhǎng)度匯總在一起，會(huì)發(fā)現(xiàn)大部分板的長(zhǎng)度在某

6、個(gè)值附近。Length20mmX=20.1mmSPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)15正態(tài)分布正態(tài)分布(Normal Distribution)SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)當(dāng)流程只存在共同原因時(shí)，大部分的流程輸出是呈正態(tài)分布。正態(tài)分布有兩個(gè)重要參數(shù)：描述分布的位置:：均值m描述分布的離散程度：標(biāo)準(zhǔn)差s和極差RR=Max(Xi)-Min(Xi)SXiNMean(m) = Standard deviation(s) = S(Xi-m)N離散程度一樣，位置不一樣位置一樣，離散程度不一樣16標(biāo)準(zhǔn)得分：觀察值離平均值有多遠(yuǎn)標(biāo)準(zhǔn)得分：觀察值離平均值有多遠(yuǎn)正態(tài)分布是概率分布，觀察值出現(xiàn)在平均值附近的概率大，而遠(yuǎn)離平均值

7、的觀察值出現(xiàn)的概率小，離平均值越遠(yuǎn)，出現(xiàn)的概率越低。標(biāo)準(zhǔn)得分定義為數(shù)據(jù)離平均值有幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差距離。Z = x-m s mx1x2X1的Z值為2表示x1離平均值為2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差距離2s-1sSPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)17正態(tài)分布的重要性質(zhì)正態(tài)分布的重要性質(zhì)由于正態(tài)分布是概率分布，觀察值出現(xiàn)在某個(gè)區(qū)域的可以通過(guò)計(jì)算得來(lái)。68.3%95.4%99.7%mm+s m+2s m+3sm-sm-2sm-3s產(chǎn)品外圍尺寸服從正態(tài)分布，那么： 68.3%的產(chǎn)品尺寸在(m-s, m+s)區(qū)域外 95.4%的產(chǎn)品尺寸在(m-2s, m+2s)區(qū)域外 99.7%的產(chǎn)品尺寸在(m-3s, m+3s)區(qū)域外只有只有0.3%的

8、觀察值落的觀察值落在在m m3s3s區(qū)域外區(qū)域外SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)1868.3%95.4%99.7%mm+sm+2s m+3sm-sm-2sm-3s控制圖的構(gòu)成控制圖的構(gòu)成m1s-1s-2s-3s2s3sUCL上控制限CL中心線LCL下控制限Out of control Point當(dāng)流程只受共同原因作用，那么流程輸出超出3s限的概率很低，如果發(fā)現(xiàn)流程輸出超出此范圍即暗示可能存在特殊原因。SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)3s3s3s3s19一張控制圖主要包含以下要素：SPC 控制圖控制圖(Control chart)的構(gòu)成的構(gòu)成UCL上控制限CL中心線LCL下控制限1.561.541.521.

9、501.481.461.44控制限測(cè)量值刻度樣本次序樣本連線SPC的理論基礎(chǔ)的理論基礎(chǔ)20連續(xù)型變量控制圖連續(xù)型變量控制圖連續(xù)型變量分布有兩類參數(shù)，一類描述分布位置的如平均值 X，另一類描述分布離散程度的，如標(biāo)準(zhǔn)差 s 和極差 R; 所以相對(duì)應(yīng)的有兩類控制圖，一類監(jiān)控分布位置的變化，另一類監(jiān)控分布離散程度的變化。位置控制圖：位置控制圖： 平均值圖 (X chart) 單值圖 (Individual chart)離散程度控制圖：離散程度控制圖： 標(biāo)準(zhǔn)差控制圖 (s chart) 極差圖 (R chart) 移動(dòng)極差圖 (MR chart)常用連續(xù)型變量控制圖：常用連續(xù)型變量控制圖： 平均值-極差

10、圖 (X-R chart), 看圖看圖 平均值-標(biāo)準(zhǔn)差圖 (X-S chart) , 看圖看圖 單值-移動(dòng)極差圖 (I-MR chart) , 看圖看圖控制圖的種類控制圖的種類21 Defective缺陷產(chǎn)品不滿足質(zhì)量要求的整件產(chǎn)品，不考慮這件產(chǎn)品上到底有多少缺陷。 Defect缺陷不滿足某一個(gè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的缺陷。一件缺陷產(chǎn)品有一個(gè)或多個(gè)缺陷。術(shù)語(yǔ)：術(shù)語(yǔ)：Defective & Defect練習(xí)：請(qǐng)舉出PCB制造中的Defective和Defect控制圖的種類控制圖的種類 有關(guān)離散型控制圖基礎(chǔ)理論有關(guān)離散型控制圖基礎(chǔ)理論22常用離散型控制圖的分類和使用常用離散型控制圖的分類和使用不合格品率

11、控制圖P Chart記件控制圖Defective記點(diǎn)控制圖Defect不合格品數(shù)控制圖nP Chart要求恒定樣本量單位產(chǎn)品缺陷數(shù)控制圖u Chart缺陷數(shù)控制圖C Chart要求恒定樣本量控制圖的種類控制圖的種類看圖看圖看圖看圖23為了選擇合適的控制為了選擇合適的控制圖圖表來(lái)監(jiān)控表來(lái)監(jiān)控過(guò)過(guò)程，首先要決定關(guān)鍵程，首先要決定關(guān)鍵過(guò)過(guò)程變量程變量(Xs)是連續(xù)的還是離散的是連續(xù)的還是離散的. 監(jiān)控連續(xù)監(jiān)控連續(xù)Xs的變量圖表的變量圖表監(jiān)察離散監(jiān)察離散Xs的的屬性圖表屬性圖表控制圖的種類控制圖的種類np 圖圖不合格品數(shù)控制圖(子組容量恒定)p 圖圖不合格品率控制圖C圖圖缺陷數(shù)控制圖(子組容量恒定)U

12、圖圖單位缺陷數(shù)控制圖Xbar-s(均值-標(biāo)準(zhǔn)差)n 2I-MR(單值-移動(dòng)極差)n = 1Xbar-R(均值-極差)n = 2924流程能力流程能力:Cp 和和 Cpk流程能力Cp定義為規(guī)范范圍和3s范圍的比值：流程衡量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) 流程輸出的3s范圍越窄就越能滿足規(guī)范要求.流程輸出的3s范圍寬,超出規(guī)范的機(jī)會(huì)就越大。mUSLLSLCp1當(dāng)采用Cp時(shí)，我們假定規(guī)范中心和流程中心重合，即(USL-LSL)/2=m25流程能力流程能力:Cp 和和 Cpk通常，流程中心m在規(guī)范(LSL,USL)之中，把規(guī)范分成兩個(gè)區(qū)間 (m,USL)和 (LSL,m)并分別與3s比較 ：實(shí)際中，流程的中心很少會(huì)

13、和規(guī)范中心重合，此時(shí)我們使用實(shí)際流程指數(shù)Cpk。m-LSL3sCpL=單側(cè)下限流程能力指數(shù)：USL-m3sCpU=單側(cè)上限流程能力指數(shù)：Cpk=Min(CpL,CpU)流程衡量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) USLLSL目標(biāo)m流程平均值和目標(biāo)值偏離26關(guān)于關(guān)于Cp和和Cpk的一些考慮的一些考慮Cp和Cpk都是用短期的數(shù)據(jù)計(jì)算出來(lái)的，其前提是流程穩(wěn)定：Cp和和Cpk通常應(yīng)用于：通常應(yīng)用于： 驗(yàn)證流程能否滿足客戶規(guī)范要求 根據(jù)規(guī)格評(píng)估流程表現(xiàn). 決定流程是否能滿足新規(guī)格要求. 根據(jù)Cpk及Cp值的距離制訂改善目標(biāo). 評(píng)估供應(yīng)商.流程衡量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) 客戶關(guān)注的重點(diǎn)：客戶關(guān)注的重點(diǎn)：由于Cpk考慮了流程中心值

14、偏移和流程波動(dòng)，所以成為客戶考察的重點(diǎn)，通常客戶要求Cpk在1.33或1.5以上。27流程性能指數(shù)流程性能指數(shù):Pp和和Ppk當(dāng)流程不穩(wěn)定或長(zhǎng)期中流程受各種因數(shù)影響輸出不是正態(tài)時(shí)，我們使用流程性能指數(shù)Pp和Ppk 。Pp,流程中心流程中心m m與規(guī)范中心重合與規(guī)范中心重合Ppk,中心值存在偏移中心值存在偏移 USL-LSLsLTPp=m-LSL3sLTPpL=單側(cè)下限流程性能指數(shù)：USL-m3sLTPpU=單側(cè)上限流程性能指數(shù)：Ppk=Min(PpL,PpU)流程衡量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) 28流程指標(biāo)流程指標(biāo)Z值值(s s水平水平) 的介紹的介紹Sigma質(zhì)量水平代表每百萬(wàn)次操作中出錯(cuò)的概率流程衡

15、量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) 29Cpk,Z值和值和PPM 的對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)關(guān)系當(dāng)考慮中心值偏移1.5s時(shí)，Z值，Cpk，PPM有以下關(guān)系Z (Sigma level)CpkPPM2.00.173080002.50.331580003.00.50668003.50.67227004.00.8362004.51.0013505.01.172335.171.221235.331.28635.501.33325.831.447.36.001.503.4流程衡量指標(biāo)流程衡量指標(biāo) 30使用控制圖的流程使用控制圖的流程此章節(jié)里我們將通過(guò)一個(gè)例子說(shuō)明如何對(duì)一個(gè)流程建立和使用控制圖。選擇流程和參數(shù)確定控制圖確定：樣本量

16、采樣頻率樣本組數(shù)收集數(shù)據(jù)作圖對(duì)圖表進(jìn)行解釋流程失控嗎？查找原因改善流程能力Cpk研究Cpk1.33或Cpk客戶指定值？保持受控狀態(tài)利用得到的控制限對(duì)流程進(jìn)行控制不斷改善樣本組數(shù)20?31如何確定流程和控制參數(shù)如何確定流程和控制參數(shù)通常有幾個(gè)方法可以用來(lái)確定哪些流程和參數(shù)需要作SPC。在先期產(chǎn)品質(zhì)量策劃在先期產(chǎn)品質(zhì)量策劃(APQP)確定確定產(chǎn)品流程圖Flow chart失效模式分析FMEA控制計(jì)劃Control Plan根據(jù)廠內(nèi)質(zhì)量表現(xiàn)情況對(duì)流程排根據(jù)廠內(nèi)質(zhì)量表現(xiàn)情況對(duì)流程排出優(yōu)先順序進(jìn)行控制出優(yōu)先順序進(jìn)行控制通過(guò)對(duì)流程進(jìn)行分析，找出其中通過(guò)對(duì)流程進(jìn)行分析，找出其中關(guān)鍵的輸入因數(shù)進(jìn)行控制關(guān)鍵的輸

17、入因數(shù)進(jìn)行控制例如： 板面電鍍工序中，藥水濃度是影響電鍍質(zhì)量的關(guān)鍵因素。 濕菲林工序中，油墨粘度是關(guān)鍵的因素。32確定樣本量，采樣頻率和樣本組數(shù)確定樣本量，采樣頻率和樣本組數(shù)樣本量的確定：樣本量的確定：考慮時(shí)間和工作量的影響出于統(tǒng)計(jì)學(xué)的考慮(中心極限定理)，樣本量n4，一般取n=5對(duì)于類似于液體濃度的參數(shù)，n=1采樣頻率的確定：采樣頻率的確定：同一組內(nèi)的各點(diǎn)之間的時(shí)間間隔應(yīng)足夠小以降低特殊原因?qū)M內(nèi)的影響組間的時(shí)間間隔安排能使控制圖最大機(jī)會(huì)捕捉到特殊原因。樣本組數(shù)的確定：樣本組數(shù)的確定：要建立新控制圖和計(jì)算Cpk, 樣本組數(shù)2033確定樣本量，采樣頻率和樣本組數(shù)確定樣本量，采樣頻率和樣本組數(shù)樣

18、本量采樣頻率34作圖作圖計(jì)算控制限計(jì)算控制限我們要對(duì)外型加工工序中R1#機(jī)器加工產(chǎn)品的外圍公差進(jìn)行SPC控制：流程：外型加工參數(shù)：寬度控制圖：X-R樣本量：5采樣頻率：每班一次樣本組數(shù)：20收集數(shù)據(jù)作 圖1.計(jì)算每個(gè)子組的均值 x 和 Rxi=(xi1+xi1+xin)/n Ri=max(Xi)-min(Xi)2.在控制圖上描出 x 和 R3.計(jì)算k個(gè)子組均值的均值 x (Xbar圖的中心線）x=(x1+x2+xk)/k 4.計(jì)算k個(gè)子組極差的平均值 R (R圖的中心線）R=(R1+R2+Rk)/k35對(duì)控制圖進(jìn)行解釋對(duì)控制圖進(jìn)行解釋流程的狀況如何?在流程能力分析之前對(duì)圖形進(jìn)行分析： 先對(duì)離差

19、控制圖(R chart, S Chart)進(jìn)行分析. 在構(gòu)建圖形時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)了超出控制限的點(diǎn)，找出其中原因并把其剔除，重新構(gòu)建控制圖。36這個(gè)圖表代表一個(gè)可預(yù)測(cè)的過(guò)程，在該過(guò)程中變差僅受隨機(jī)變差的支配。圖中各點(diǎn)的上下跳動(dòng)是不可預(yù)測(cè)的，但是它們都趨向于圍繞著中心線（然而，不是非常接近）并且保持在控制極限范圍之內(nèi)。這種型態(tài)是任何控制圖的目標(biāo)，它不一定表明過(guò)程的最佳能力，也不一定表明工序能滿足規(guī)格要求，但是，它顯示該工序是穩(wěn)定的。37一些典型原因一些典型原因： 引入了一批不合規(guī)格的 材料測(cè)量系統(tǒng)的暫時(shí)間的偏移不同的檢驗(yàn)員不同類型的工具在偶然情況下，某個(gè)因素進(jìn)入過(guò)程并引起一個(gè)突發(fā)性的短暫改變。這個(gè)原因

20、可在XBar圖中表現(xiàn)為失控的一束點(diǎn)集，而R圖通常并不會(huì)因?yàn)檫@些移動(dòng)點(diǎn)而受到影響。38圖形輸出圖形輸出Minitab 產(chǎn)生以下圖形趨勢(shì)圖，檢查觀察值是否有異常直方圖，觀察值與規(guī)范比較控制圖，檢查流程是否失控檢查數(shù)據(jù)的正態(tài)性流程能力和規(guī)范比較39利用控制圖對(duì)流程進(jìn)行控制利用控制圖對(duì)流程進(jìn)行控制當(dāng)流程受控且流程能力達(dá)到要求時(shí)，就可以利用構(gòu)建起來(lái)的控制限對(duì)流程進(jìn)行控制。40Xbar-R ChartBack41Xbar-S ChartBack42Individual-MR ChartBack43P ChartBack44nP ChartBack45u ChartBack46C ChartBack47取預(yù)

21、備數(shù)據(jù)預(yù)備數(shù)據(jù)(15天時(shí)間天時(shí)間)樣本容量(即樣本大小)通常取4-5。子組頻率可能決定于取樣和分析樣本的成本,而子組大小則可能決定于一些實(shí)際的考慮。例如，低頻率長(zhǎng)間隔抽取的大子組，可以更準(zhǔn)確地檢測(cè)出過(guò)程平均中的小偏移，而高頻率短間隔地抽取的小子組，則能更迅速地檢測(cè)出大偏移。根據(jù)對(duì)判穩(wěn)準(zhǔn)則的分析, 一般應(yīng)取35組樣本(為什么取35組呢？因?yàn)閿?shù)據(jù)中可能有異常點(diǎn)要去掉，此時(shí)可以用25組。組數(shù)有25，35，100組，過(guò)100組后意義就不大了)合理分組原則：組內(nèi)差異只由偶因造成，組間差異主要由異因造成。Minitab48第一步： 檢查工序5M1E基本穩(wěn)定后，在15個(gè)工作日收集2535組數(shù)據(jù)，填入“Value ”欄；第二步： 計(jì)算第一組Xbar-S值；人工運(yùn)算： Xbar=EXi/n=3.1724 ；S=子組標(biāo)準(zhǔn)差=0.003709Excel中運(yùn)算：第一個(gè)子組Xbar=SUM(用光標(biāo)罩住第一組所有數(shù)據(jù))/counta(用光標(biāo)罩住第一組所