統(tǒng)計過程控制課件

1、統(tǒng)計過程控制統(tǒng)計過程控制Indexn質(zhì)量波動n統(tǒng)計過程控制概述n控制圖原理n分析用控制圖和控制用控制圖n過程能力與過程能力指數(shù)n常規(guī)控制圖的應用文本文本文本文本文本文本標題從質(zhì)量的波動說起從質(zhì)量的波動說起n機器大工業(yè)時代，人們發(fā)現(xiàn)任何一臺機器都無法生產(chǎn)出完全相同的兩件產(chǎn)品，無論工序控制多么嚴格，生產(chǎn)環(huán)境多么理想，都無法實現(xiàn)完全的統(tǒng)一規(guī)格和統(tǒng)一標準，這說明機器生產(chǎn)存在波動。n休哈特發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量波動大致上由隨機波動和系統(tǒng)波動復合構(gòu)成。n質(zhì)量波動永遠存在，不能消除。系統(tǒng)波動系統(tǒng)波動隨機波動隨機波動質(zhì)量要素：質(zhì)量要素：5M1En生產(chǎn)制造質(zhì)量是產(chǎn)品設(shè)計、工藝選擇、計劃調(diào)度、人員培訓、工裝設(shè)備、物資供應、計

2、量檢驗、安全文明、人際關(guān)系、勞動紀律等工作在生產(chǎn)現(xiàn)場的綜合反映，工序質(zhì)量實際上就是這些要素的綜合反映。人人 man環(huán)境環(huán)境 environment 測量測量 measure工藝方法工藝方法 method 材料材料 material機器機器 machine質(zhì)量波動的變化規(guī)律質(zhì)量波動的變化規(guī)律n正態(tài)分布n均勻分布n指數(shù)分布n威布爾分布n二項分布n超幾何分布n泊松分布定性分布定性分布定量分布定量分布實際中，實際中，80%的質(zhì)量的質(zhì)量波動服從正態(tài)分布。波動服從正態(tài)分布。第一節(jié)第一節(jié) 統(tǒng)計過程控制概述統(tǒng)計過程控制概述SPC產(chǎn)生的技術(shù)背景產(chǎn)生的技術(shù)背景nSPC(Statistical Process Co

3、ntrol)是統(tǒng)計過程控制的英文縮寫；n科學技術(shù)的迅猛發(fā)展使得產(chǎn)品的不合格率顯著降低；n生產(chǎn)控制方式由3控制方式演進為6控制方式；n科學管理與科學技術(shù)的完美結(jié)合。從從3控制方式到控制方式到6控制方式控制方式2 . 0 X 1 0- 96 s- 6 s2.7X10-33s-3sSPC的簡單歷史的簡單歷史n20世紀20年代，美國Bell Telephoto Laboratory成立了兩個研究質(zhì)量的課題小組。n1931年，休哈特發(fā)表了加工產(chǎn)品質(zhì)量的經(jīng)濟控制一文，標志著統(tǒng)計控制時代的開始。n道奇和休哈特是SPC技術(shù)的創(chuàng)始人。領(lǐng)導人成果統(tǒng)計控制Shewhart控制圖抽樣技術(shù)Dodge&Romig

4、抽樣理論和抽樣檢驗表Walter A. Shewhart n1891.3.18.沃特阿曼德休哈特出生于美國伊利諾伊州的新坎頓 n1917獲得加州大學伯克萊分校的物理學博士學位 n1918-1924 西方電氣公司（ western electric）工程師 n1925-1956 貝爾試驗室研究員，期間曾先后在倫敦大學、斯帝文理工學院、美國農(nóng)業(yè)部研究生院和印度講學 SQC之父休哈特的主要成就之父休哈特的主要成就n休哈特重要的著作是產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量經(jīng)濟控制（economic control of quality of manufactured product） ， 1931年出版后被成為公認為質(zhì)量基本

5、原理的起源。本書對質(zhì)量管理做出重大貢獻。休哈特宣稱“變異”存在于生產(chǎn)過程的每個方面，但是可以通過使用簡單的統(tǒng)計工具如抽樣和概率分析來了解變異，他的很多著作在貝爾實驗室內(nèi)部發(fā)行。其中之一是1924年5月16日的有歷史意義的備忘錄，在備忘錄中他向上級提出了使用“控制圖”( control chart ) 的建議。 n1939 年休哈特完成質(zhì)量控制中的統(tǒng)計方法 (statistical method from the viewpoint of quality control) 一書，并發(fā)表在專業(yè)期刊上大量文章。他關(guān)于抽樣和控制圖的著作吸引了質(zhì)量問題領(lǐng)域工作人士的興趣并對這些人產(chǎn)生影響。n休哈特的計劃

6、 執(zhí)行 檢查 行動循環(huán)的觀點被戴明和其他人廣泛應用，進行質(zhì)量改進項目的管理。此循環(huán)包括計劃你想要做得事、執(zhí)行計劃、研究結(jié)果、進行糾正，然后再開始新的循環(huán)。 SPC/SPD的涵義的涵義nSPC是為了貫徹預防原則，應用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進行評估和考察，建立并且保持過程處于可接受的穩(wěn)定的水平，從而保證產(chǎn)品與服務(wù)符合規(guī)定要求的一種技術(shù)。nSPD(Statistical Process Diagnosis)即統(tǒng)計過程診斷，就是利用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進行監(jiān)控與診斷，從而達到縮短診斷異常時間，以便迅速采取措施、減少損失、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。SPC的特點的特點nSPC是全系統(tǒng)的，全過

7、程的，要求全員參加，人人有責；nSPC強調(diào)貫徹預防為主的原則；nSPC強調(diào)用科學方法(統(tǒng)計技術(shù)，尤其是控制圖理論)來保證全過程的預防；nSPC不僅用于生產(chǎn)過程，而且也能用于服務(wù)過程和管理過程。第二節(jié)第二節(jié) 控制圖原理控制圖原理n控制圖的結(jié)構(gòu) 控制圖由正態(tài)分布演變而來。 正態(tài)分布可用兩個參數(shù)即均值和標準差來決定。正態(tài)分布有一個結(jié)論對質(zhì)量管理很有用，即無論均值和標準差取何值，產(chǎn)品質(zhì)量特性值落在3之間的概率為99.73%，落在3之外的概率為100%-99.73%= 0.27%，而超過一側(cè)，即大于+3或小于-3的概率為0.27%/2=0.135%1，休哈特就根據(jù)這一事實提出了控制圖?？刂茍D的結(jié)構(gòu)控制圖

8、的結(jié)構(gòu)時間或樣本號樣本指標數(shù)值上控制限UCL中心線CL下控制限LCL控制圖的形成控制圖的形成2.7X10-33s-3s控制圖的演變控制圖的演變控制圖的兩種解釋控制圖的兩種解釋n第一種解釋： 控制圖的本質(zhì)就是進行假設(shè)檢驗，每描一個點就等于做一次假設(shè)檢驗。 小概率事件的理解。n第二種解釋： 質(zhì)量波動的原因有兩個，一是異常波動，一是偶然波動。偶因引起質(zhì)量的偶然波動，異因引起質(zhì)量的異常波動?？刂茍D在貫徹預防原則中的作用控制圖在貫徹預防原則中的作用n20字方針 查出異因，采取措施，加以消除、不再出現(xiàn)，納入標準。n監(jiān)控生產(chǎn)過程，及時報警。 點子出現(xiàn)傾向統(tǒng)計控制的狀態(tài)統(tǒng)計控制的狀態(tài)n即穩(wěn)態(tài)，是只有偶因沒有異

9、因的狀態(tài)；n處于穩(wěn)態(tài)的生產(chǎn)對產(chǎn)品質(zhì)量有完全把握；n生產(chǎn)最經(jīng)濟；n過程變異最小。控制圖顯示異常貫徹20字方針調(diào)整控制界限有無異常因素穩(wěn)態(tài)兩類錯誤兩類錯誤n第一類錯誤：虛發(fā)警報（False alarm）n第二類錯誤：漏發(fā)警報(Alarm missing) 休哈特提出，為了減少兩類錯誤的總損失，在不少情況下，3方式都接近最優(yōu)間隔距離。3原則原則 3原則最早由休哈特提出，就是控制圖中的CL、UCL、LCL由下述公式確定： UCL=+ 3 CL= LCL= - 3 常規(guī)控制圖分類常規(guī)控制圖分類第三節(jié)第三節(jié) 分析用控制圖與控制用控制圖分析用控制圖與控制用控制圖統(tǒng)計控制狀態(tài)技術(shù)控制狀態(tài)是否是III否III

10、IV兩種控制狀態(tài)兩種控制狀態(tài)技術(shù)穩(wěn)態(tài)技術(shù)穩(wěn)態(tài)n1. 工序能力，工序在穩(wěn)定狀態(tài)下能夠生產(chǎn)出合格品的能力稱為工序能力，工序能力指數(shù)是工序質(zhì)量的定量描述，工序能力指數(shù)越大，表示生產(chǎn)過程對產(chǎn)品質(zhì)量的保證愈大，反之則愈??； n2. 工序能力符合規(guī)定的要求 CPK大于等于1稱為技術(shù)穩(wěn)態(tài)； n3. 對于計數(shù)值，指優(yōu)率是否達到規(guī)定的要求。 統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)n統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)，工序中的5M1E都符合規(guī)定的要求，全部作業(yè)活動處于受控狀態(tài)；5M1E指的是人、機、料、法、測量、環(huán)六大因素的英文縮寫； 工序狀態(tài)的更迭工序狀態(tài)的更迭n特級工序：特級工序： n指雙穩(wěn)工序，達到技術(shù)穩(wěn)態(tài)和統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)，分兩種情況： n用3計算的控制界限達

11、到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài),CPK1; n用4計算的控制界限達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài),CPK2; n一級工序：一級工序： n指單穩(wěn)工序，分兩種情況； n達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)，沒有達到技術(shù)穩(wěn)態(tài); n達到技術(shù)穩(wěn)態(tài)，沒有達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài); n雙不穩(wěn)工序；雙不穩(wěn)工序； n指均未達到技術(shù)穩(wěn)態(tài)和統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)。 分析用控制圖分析用控制圖n主要分析以下兩個方面q所分析的過程是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài)；q該過程的過程能力指數(shù)Cp是否符合要求。 分析用控制圖的調(diào)整過程實際上就是質(zhì)量改進的過程，因此控制圖被作為質(zhì)量管理的工具之一。判定穩(wěn)態(tài)準則判定穩(wěn)態(tài)準則 在點子隨機排列的情況下,符合下列各點之一就認為過程處于穩(wěn)態(tài)：q連續(xù)25個點子都在控制界限內(nèi)；q連續(xù)35個點子至

12、多1個點子落在控制界限外；q連續(xù)100個點子至多2個點子落在控制界限外。 即使在判斷穩(wěn)態(tài)的場合,對于界外點也必須采取 “查出異因，采取措施，保證消除，不再出現(xiàn)，納入標準”20個字來處理。判異準則判異準則n點子在控制界限外或恰在控制界限上；n控制界限內(nèi)的點子排列不隨機。 判異準則主要適用于Xbar圖和單值X圖，且分布為正態(tài)。GB/T4091-2001規(guī)定的判異準則規(guī)定的判異準則n控制圖區(qū)分為六等份，兩個A區(qū)、B區(qū)和C區(qū)都關(guān)于中心對稱，每個區(qū)間寬度為1。ABCCBAGB/T4091-2001規(guī)定的判異準則規(guī)定的判異準則判異標準可能原因備注準則一1點落在A區(qū)外計算錯誤，測量誤差，原材料不合格，設(shè)備故

13、障等。=0.0027準則二連續(xù)9點落在同側(cè)。過程平均值減小=0.0027，補充準則一。準則三連續(xù)6點遞增或遞減工具逐漸磨損，維修逐漸變壞，操作者技能逐漸提高等。隨時間變化準則四連續(xù)14相鄰點上下交替輪流使用兩臺設(shè)備，兩人輪流操作等。=0.0027，系統(tǒng)原因GB/T4091-2001規(guī)定的判異準則規(guī)定的判異準則判異標準可能原因備注準則五連續(xù)3點中2點落在同側(cè)B區(qū)以外發(fā)生了變化準則六連續(xù)5點中4點落在同側(cè)C區(qū)以外發(fā)生了變化準則七連續(xù)15點在C區(qū)中心線上下數(shù)據(jù)虛假，數(shù)據(jù)分層不夠減少準則八連續(xù)8點在中心線兩側(cè)，但無一在C區(qū)數(shù)據(jù)分層不夠局部問題對策與系統(tǒng)改進局部問題對策與系統(tǒng)改進質(zhì)量變異異常原因偶然原因

14、控制圖局部對策15%過程能力分析系統(tǒng)改進85%第四節(jié)第四節(jié) 過程能力及其指數(shù)過程能力及其指數(shù)n過程能力是指加工過程的質(zhì)量能力，它是衡量過程加工內(nèi)在一致性的，是穩(wěn)態(tài)下的最小波動。n過程能力的決定因素：人、機、料、法、環(huán)，與公差無關(guān)。什么是過程能力？什么是過程能力？雙側(cè)公差的過程能力指數(shù)雙側(cè)公差的過程能力指數(shù)n統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)雙側(cè)公差情況下的Cp計算： 其中，T為技術(shù)公差的幅度，Tu、TL分別為上下公差界限， 為質(zhì)量特性值的總體標準差。66LUPTTTC為系數(shù)。和為樣本標準差，為標準差，其中，或者4221412cdsRcsdR計算重要！單側(cè)公差的過程能力指數(shù)單側(cè)公差的過程能力指數(shù))(3)(3UUpULLp

15、LTXTCTXTC有偏移情況的過程能力指數(shù)設(shè)分布中心與公差中心M的偏移為=|M-|,定義與M的偏移度K= /(T/2)=2/T(0K10時使用越來越廣泛Me-R了解應用和作圖同上逐漸減少X-Rs了解應用和作圖同上，單值，多用于氣體、液體等檢驗靈敏度差，特殊場合使用p掌握作圖/使用方法用于控制不合格品率、缺勤率、差錯率等普及，但難以查找原因np了解應用和作圖不合格品數(shù)n一般不變c了解應用和作圖特定單位中包含的不合格品數(shù)泊松分布數(shù)據(jù)u了解應用和作圖特定單位中包含的不合格品數(shù)泊松分布數(shù)據(jù)n一般不變應用控制圖需要考慮的問題應用控制圖需要考慮的問題n控制圖用于何處？n如何選擇控制對象？n怎樣選擇控制圖？

16、n如何分析控制圖？n怎樣處理點出界或判異？n如何重新制定控制用控制圖?n正確區(qū)分兩種控制圖的兩種情形？n怎樣保管控制圖？（1）X-R控制圖控制圖預備數(shù)據(jù)組號觀察值樣本均值樣本極差備注iXi1Xi2Xi3Xi4Xi5XiRmiiiimiiRmRXXRXmX1minmax111平均極差值極差總平均值下列值：由基本數(shù)據(jù)表可以計算中心及控制界限中心及控制界限RDLCLRCLRDUCLRRAXLCLXCLRAXUCLXRRRXXX3422:限：控制圖的中心線及控制限控制圖的中心線及控制n2345678A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.373n2345678D300000

17、0.0760.136D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.864例題例題 某手表廠為了提高手表的質(zhì)量，應用排列圖分析造成手表不合格的各種原因，發(fā)現(xiàn)停擺戰(zhàn)第一位。為了解決停擺問題，再次應用排列圖分析造成停擺的原因，發(fā)現(xiàn)主要是由于螺栓松動引發(fā)的螺栓脫落造成的。為此，廠方?jīng)Q定應用控制圖對裝配作業(yè)中的螺栓扭矩進行控制。（2）X-s控制圖控制圖sAXLCLXCLsAXUCLXsBLCLsCLsBUCLsXXXsSs3334:限控制圖的中心線及控制限：控制圖的中心線及控制（3）X-Rs控制圖控制圖n移動極差R=|Xi-Xi+1|;RDLCLRCLRDUCL34線及控制限：移動

18、動極差控制圖的中例子例子n本例給出了連續(xù)10批脫脂奶粉的樣本“水分含量試驗”的實驗分析結(jié)果。將一個樣本的奶粉作為作為一批的代表，在實驗室對其進行測試。希望將該過程的產(chǎn)品水分含量控制在4%以下，由于發(fā)現(xiàn)丹皮內(nèi)的抽樣誤差可以忽略，因此每批抽取一個樣本，以此作控制圖。n數(shù)據(jù)見P177。脫脂奶粉水分含量試驗控制圖脫脂奶粉水分含量試驗控制圖00.10.20.30.40.50.60.70.8123456789R圖CL=0.378UCL=1.24LCL=0.00統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)下繪制的統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)下繪制的X圖圖00.511.522.533.544.5512345678910nCL=3.45nUCL=4.46nLCL=2.44（4）Me-R控制圖控制圖RAMLCLMeCLRAMUCLRDLCLRCLRDUCLee4434中位數(shù)圖：極差圖：（5