統(tǒng)計過程控制SPC(PPT 54頁)

1、統(tǒng)計過程控制統(tǒng)計過程控制S P C周志良制作周志良制作21、一、質(zhì)量和統(tǒng)計一、質(zhì)量和統(tǒng)計周志良制作周志良制作32、周志良制作周志良制作43、)周志良制作周志良制作5)周志良制作周志良制作6)周志良制作周志良制作7)周志良制作周志良制作8企業(yè)實施企業(yè)實施SPCSPC的價值的價值5 5）企業(yè)應(yīng)用）企業(yè)應(yīng)用SPCSPC是推行是推行IS9000IS9000、TS16949TS16949的基礎(chǔ)的基礎(chǔ) ISO9000、TS16949的過程控制、檢驗與試驗、APQP、MSA、糾正和預(yù)防、過程能力分析、持續(xù)改進(jìn)等都應(yīng)用到SPC的理論。 是TS16949實施過程中五大參考手冊的基礎(chǔ)。周志良制作周志良制作9二、正

2、態(tài)分布二、正態(tài)分布周志良制作周志良制作10平均值(實測值）標(biāo)準(zhǔn)差=偏差真值X（理想值）實際正態(tài)分布圖實際正態(tài)分布圖周志良制作周志良制作11 u=1 x O y正態(tài)分布的不正態(tài)分布的不同位置和形態(tài)同位置和形態(tài)周志良制作周志良制作12一定時，曲線的形狀由一定時，曲線的形狀由確定確定 越大，曲線越越大，曲線越“矮胖矮胖”，總體分布越，總體分布越分散；分散；越小曲線越越小曲線越“瘦高瘦高”總體分布越總體分布越集中：集中：人生產(chǎn)管理過程中的減肥運動人生產(chǎn)管理過程中的減肥運動周志良制作周志良制作13非正態(tài)分布非正態(tài)分布也叫做偏態(tài)分布也叫做偏態(tài)分布周志良制作周志良制作1499.99999966%-6+6標(biāo)準(zhǔn)

3、偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差和和6管理：管理：三、三、SPC常用術(shù)語及概念常用術(shù)語及概念名稱解釋平均值 （X）一組測量值的均值均值極差（Range）一個子組、樣本或總體中最大與最小值之差最大與最小值之差標(biāo)準(zhǔn)差(Standard Deviation)過程輸出的分布寬度分布寬度或從過程中統(tǒng)計抽樣值（例如：子組均值）的分布寬度的量度量度，用希臘字母或字母s（用于樣本標(biāo)準(zhǔn)差）表示。分布寬度（Spread）一個分布中從最小值到最大值之間的間距最小值到最大值之間的間距中位數(shù) x將一組測量值從小到大排列后，中間的值中間的值即為中位數(shù)。如果數(shù)據(jù)的個數(shù)為偶數(shù)，一般將中間兩個數(shù)的平均值作為中位數(shù)。 單值（Individual）一

4、個單個的單位產(chǎn)品或一個特性的一次測量一次測量，通常用符號 X 表示。名稱解釋中心線（Central Line）控制圖上的一條線，代表所給數(shù)據(jù)平均值數(shù)據(jù)平均值。過程均值（Process Average）一個特定過程特性的測量值分布的位置即為過程均值，通常用 X 來表示。鏈（Run）控制圖上一系列連續(xù)上升或下降，或在中心線之上或之下的點點。它是分析是否存在造成變差的特殊原因的依據(jù)。變差（Variation）過程的單個輸出之間不可避免的差別不可避免的差別；變差的原因可分為兩類：普通原因和特殊原因。特殊原因（Special Cause）一種間斷性的，不可預(yù)計的，不穩(wěn)定的變差根源。有時被稱為可查明原因，

5、它存在的信號是：存在超過控制限的點或存在在控制限之內(nèi)的鏈或其它非隨機性的圖形。1、變差的普通原因和特殊原因、變差的普通原因和特殊原因 普通原因：普通原因：是指過程在受控的狀態(tài)下，出現(xiàn)的具有穩(wěn)定的且可重 復(fù)的分布過程的變差的原因。普通原因表現(xiàn)為一個穩(wěn) 定系統(tǒng)的偶然原因。只有過程變差的普通原因存在且 不改變時，過程的輸出才可以預(yù)測。 特殊原因：特殊原因：（通常也叫可查明原因）是指造成不是始終作用于 過程的變差的原因，即當(dāng)它們出現(xiàn)時將造成（整個） 過程的分布改變。只有特殊原因被查出且采取措 施,否則它們將繼續(xù)不可預(yù)測的影響過程的輸出。 控制圖類型控制圖類型計量型數(shù)據(jù)X-R 均值和極差圖計數(shù)型數(shù)據(jù)P

6、chart 不良率控制圖 X-均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖nP chart 不良數(shù)控制圖X -R 中位值極差圖 C chart 缺點數(shù)控制圖 X-MR 單值移動極差圖 U chart 單位缺點數(shù)控制圖 周志良制作周志良制作20控制圖的選擇方法控制圖的選擇方法確定要制定控制圖的特性是計量型數(shù)據(jù)嗎？否關(guān)心的是不合格品率？否關(guān)心的是不合格數(shù)嗎？是樣本容量是否恒定？是使用np或p圖否使用p圖樣本容量是否桓定？否使用u圖是是使用c或u圖是性質(zhì)上是否是均勻或不能按子組取樣例如：化學(xué)槽液、批量油漆等？否子組均值是否能很方便地計算？否使用中位數(shù)圖是使用單值圖X-MR是周志良制作周志良制作21接上頁接上頁子組容量是否大于或等

7、于9？是否是否能方便地計算每個子組的S值？使用XR圖是否使用XR圖使用X s圖注：本圖假設(shè)測量系統(tǒng)已經(jīng)過評價并且是適用的。均值和極差圖（均值和極差圖（X-RX-R） 1、收集數(shù)據(jù)、收集數(shù)據(jù) 以樣本容量恒定的子組形式報告，子組通常包括2-5件連續(xù)的產(chǎn)品，并周性期的抽取子組。 注：注：應(yīng)制定一個收集數(shù)據(jù)的計劃，將其作為收集、記錄及描圖的依據(jù)。應(yīng)制定一個收集數(shù)據(jù)的計劃，將其作為收集、記錄及描圖的依據(jù)。1-1 選擇子組大小，頻率和數(shù)據(jù)選擇子組大小，頻率和數(shù)據(jù) 1-1-1 子組大小子組大?。阂话銥?件連續(xù)的產(chǎn)品，僅代表單一刀具/沖頭/過 程流等。（注：注：數(shù)據(jù)僅代表單一刀具、沖頭、模具等 生產(chǎn)出來的零件

8、，即一個單一的生產(chǎn)流。） 1-1-2 子組頻率子組頻率：在適當(dāng)?shù)臅r間內(nèi)收集足夠的數(shù)據(jù)，這樣子組才能 反映潛在的變化，這些變化原因可能是換班/操作人 員更換/材料批次不同等原因引起。對正在生產(chǎn)的產(chǎn) 品進(jìn)行監(jiān)測的子組頻率可以是每班2次，或一小時一 次等。 接上頁接上頁1-1-3 子組數(shù)：子組數(shù)：子組越多，變差越有機會出現(xiàn)。一般為25組，首次使用控制圖選用35 組數(shù)據(jù)，以便調(diào)整。 1-2 建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù)建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) （見下圖）（見下圖） 1-3、計算每個子組的均值（、計算每個子組的均值（X）和極差）和極差R 對每個子組計算：對每個子組計算： X=（X1+X2+Xn）/ n R=

9、Xmax-Xmin 式中：式中： X1 ， X2 為子組內(nèi)的每個測量值。為子組內(nèi)的每個測量值。n 表示子組的樣本容量表示子組的樣本容量1-4、選擇控制圖的刻度、選擇控制圖的刻度 4-1 兩個控制圖的縱坐標(biāo)分別用于 X 和 R 的測量值。 4-2 刻度選擇 。計算控制限計算控制限 首先計算極差的控制限，再計算均值的控制限 。 2-1 計算平均極差（計算平均極差（R）及過程均值（）及過程均值（X） R=（R1+R2+Rk）/ k（K表示子組數(shù)量）表示子組數(shù)量） X =（X1+X2+Xk）/ k 2-2 計算控制限計算控制限 計算控制限是為了顯示僅存在變差的普通原因時子組的均 值和極差的變化和范圍。

10、控制限是由子組的樣本容量以及反 映在極差上的子組內(nèi)的變差的量來決定的。 計算公式：計算公式： UCLx=X+ A2R UCLR=D4R LCLx=X - A2R LCLR=D3R 周志良制作周志良制作26注：注：式中A2,D3,D4為常系數(shù)，決定于子組樣本容量。 其系數(shù)值見下表 ：n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3?0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.340.340.31 注：注： 對于樣本容量小于7的情況，LCLR可能技術(shù)上為一個負(fù)值。在這種情況下沒有下控制限，這意味著對于

11、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。 2-3 在控制圖上作出均值和極差控制限的控制線在控制圖上作出均值和極差控制限的控制線 n 平均極差和過程均值用畫成實線。n 各控制限畫成虛線。n 對各條線標(biāo)上記號（UCLR ，LCLR ，UCLX ，LCLX） 3 過程控制分析過程控制分析 分析控制圖的目的在于識別過程變化或過程均值不恒定的證據(jù)， （即其中之一或兩者均不受控）進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)拇胧?注注1：R 圖和 X 圖應(yīng)分別分析，但可進(jìn)行比較，了解影響過程 的特殊原因。 注注2：因為子組極差或子組均值的能力都取決于零件間的變差， 因此，首先應(yīng)分析R圖。不受控制的過程的極差（有超過控

12、制限的點）UCLLCLUCLLCL R R受控制的過程的極差UCLLCL RUCL RLCL 不受控制的過程的極差（存在高于和低于極差均值的兩種鏈）不受控制的過程的極差（存在長的上升鏈）周志良制作周志良制作303-4 分析極差圖上的數(shù)據(jù)點分析極差圖上的數(shù)據(jù)點超出控制限的點超出控制限的點 a 出現(xiàn)一個或多個點超出任何控制限是該點處于失控狀態(tài)的主要 證據(jù)，應(yīng)分析。 b 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： b.1 控制限計算錯誤或描點時描錯 b.2 零件間的變化性或分布的寬度已增大(即變壞） b.3 測量系統(tǒng)變化（如：不同的檢驗員或量具） c 有一點位于控制限之下，說明存在下列

13、情況的一種或多種 c.1 控制限或描點時描錯 c.2 分布的寬度變?。ㄗ兒茫?c.3 測量系統(tǒng)已改變（包括數(shù)據(jù)編輯或變換） 不受控制的過程的均值（長的上升鏈）不受控制的過程的均值（出現(xiàn)兩條高于和低于均值的長鏈）UCL XLCLUCL XLCLUCL XLCLUCL XLCL均值失控的過程（點離過程均值太近）均值失控的過程（點離控制限太近）周志良制作周志良制作333-1-2 鏈鏈- 有下列現(xiàn)象之表明過程已改變或出現(xiàn)某種趨勢： 連續(xù) 7點在平均值一側(cè)； 連續(xù)7點連續(xù)上升或下降； a 高于平均極差的鏈或上升鏈說明存在下列情況之一或全部： a-1 輸出值的分布寬度增加，原因可能是無規(guī)律的（例如：設(shè)備工

14、作不正?；蚬潭ㄋ蓜樱┗蚴怯捎谶^程中的某要素變化（如使用新 的不一致的原材料），這些問題都是常見的問題，需要糾正。 a-2 測量系統(tǒng)的改變（如新的檢驗人或新的量具)。 b 低于平均極差的鏈或下降鏈說明存在下列情況之一或全部： b-1 輸出值的分布寬度減小，好狀態(tài) 。 b-2 測量系統(tǒng)的改好。周志良制作周志良制作343-1-3 明顯的非隨機圖形明顯的非隨機圖形a 非隨機圖形例子：明顯的趨勢；周期性；數(shù)據(jù)點的分布在整個控制限內(nèi)，或子組內(nèi)數(shù)據(jù)間有規(guī)律的關(guān)系等。b 一般情況，各點與R 的距離：大約2/3的描點應(yīng)落在控制限的中間1/3的區(qū)域內(nèi)，大約1/3的點落在其外的2/3的區(qū)域。 C 如果顯著多余2/3

15、以上的描點落在離 R 很近之處（對于25子組，如果超過90%的點落在控制限的1/3區(qū)域），則應(yīng)對下列情況的一種或更多進(jìn)行調(diào)查： c-1 控制限或描點已計算錯描錯 。 c-2 過程或取樣方法被分層，每個子組系統(tǒng)化包含了從兩個或多 個具有完全不同的過程均值的過程流的測量值（如：從幾組 軸中，每組抽一根來測取數(shù)據(jù)）。 c-3 數(shù)據(jù)已經(jīng)過編輯（極差和均值相差太遠(yuǎn)的幾個子組更改刪除）。 周志良制作周志良制作35d 如果顯著少余2/3以上的描點落在離R很近之處（對于 25子組，如果有40%的點落在控制限的1/3區(qū)域），則應(yīng)對下列情況的一種或更多進(jìn)行調(diào)查： d-1 控制限或描點計算錯或描錯。 d-2 過程或

16、取樣方法造成連續(xù)的分組中包含了從兩個或多個具有 明顯不同的變化性的過程流的測量值（如：輸入材料批次混淆）。 注：注：如果存在幾個過程流，應(yīng)分別識別和追蹤。如果存在幾個過程流，應(yīng)分別識別和追蹤。3-2 識別并標(biāo)注所有特殊原因（極差圖）識別并標(biāo)注所有特殊原因（極差圖）a 對于極差數(shù)據(jù)內(nèi)每一個特殊原因進(jìn)行標(biāo)注，作一個過程操作 分析，從而確定該原因并改進(jìn)，防止再發(fā)生。b 應(yīng)及時分析問題，例如：出現(xiàn)一個超出控制限的點就立即開 始分析過程原因。 3-3 重新計算控制限（極差圖）重新計算控制限（極差圖） a 在進(jìn)行首次過程研究或重新評定過程能力時，失控的原因已 被識別和消除或制度化，然后應(yīng)重新計算控制限，以

17、排除失控 時期的影響，排除所有已被識別并解決或固定下來的特殊原因 影響的子組，然后重新計算新的平均極差R和控制限，并畫下來， 使所有點均處于受控狀態(tài)。b 由于出現(xiàn)特殊原因而從R 圖中去掉的子組，也應(yīng)從X圖中去掉。 修改后的 R 和 X 可用于重新計算均值的試驗控制限，X A2R 。注：排除代表不穩(wěn)定條件的子組并不僅是注：排除代表不穩(wěn)定條件的子組并不僅是“丟棄壞數(shù)據(jù)丟棄壞數(shù)據(jù)”。而是排除。而是排除受已知的特殊原因影響的點。并且一定要改變過程，以使特殊原因受已知的特殊原因影響的點。并且一定要改變過程，以使特殊原因不會作為過程的一部分重現(xiàn)。不會作為過程的一部分重現(xiàn)。周志良制作周志良制作373-4 分

18、析均值圖上的數(shù)據(jù)點分析均值圖上的數(shù)據(jù)點3-4-1 超出控制限的點：超出控制限的點： a 一點超出任一控制限通常表明存在下列情況之一或更多： a-1 控制限或描點時描錯 a-2 過程已更改，或是在當(dāng)時的那一點（可能是一件獨立的事件）或是一種趨勢的一部分。 a-3 測量系統(tǒng)發(fā)生變化（例如：不同的量具或QC） 周志良制作周志良制作38UCL XLCLUCL XLCL均值失控的過程（點離過程均值太近）均值失控的過程（點離控制限太近）周志良制作周志良制作393-5 識別并標(biāo)注所有特殊原因（均值圖）識別并標(biāo)注所有特殊原因（均值圖） a 對于均值數(shù)據(jù)內(nèi)每一個顯示處于失控狀態(tài)的條件進(jìn)行一次過 程操作分析，從而

19、確定產(chǎn)生特殊原因的理由，糾正該狀態(tài)， 防止再發(fā)生。b 應(yīng)及時分析問題，例如：出現(xiàn)一個超出控制限的點就立即開 始分析過程原因。 3-6 重新計算控制限（均值圖）重新計算控制限（均值圖） 在進(jìn)行首次過程研究或重新評定過程能力時，要排除已發(fā)現(xiàn) 并解決了的特殊原因的任何失控點，然后重新計算并描畫過程 均值 X 和控制限，使所有點均處于受控狀態(tài)。 周志良制作周志良制作403-7 為了繼續(xù)進(jìn)行控制延長控制限為了繼續(xù)進(jìn)行控制延長控制限a 當(dāng)首批數(shù)據(jù)都在試驗控制限之內(nèi)（即控制限確定后），延長控 制限，將其作為將來的一段時期的控制限。 b 當(dāng)子組容量變化時，（例如：減少樣本容量，增加抽樣頻率） 應(yīng)調(diào)整中心限和控

20、制限 。方法如下： b -1 估計過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差（用 表示），用現(xiàn)有的現(xiàn)有的子組容 量計算： = R/d2 式中R為子組極差的均值（在極差受控期間）， d2 為隨樣本 容量變化的常數(shù)，如下表： n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08周志良制作周志良制作41b 2 按照新的新的子組容量查表得到系數(shù)d2 、D3、D4 和 A2，計算新 的極差和控制限： R新 = d2 UCLR= D4 R新 LCLR = D3 R新 UCLX = X+ A2 R新 LCLX = X A2 R新 將這些控制限畫在控制圖上。4 過程能力分析過程能力分析 如果

21、已經(jīng)確定一個過程已處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，還存在過程是 否有能力滿足顧客需求的問題時； 一般講，控制狀態(tài)穩(wěn)定， 說明不存在特殊原因引起的變差，而能力反映普通原因引起 的變差，并且?guī)缀蹩傄獙ο到y(tǒng)采取措施來提高能力，過程能 力通過標(biāo)準(zhǔn)偏差來評價。 周志良制作周志良制作43帶有不同水平的變差的能夠符合規(guī)范的過程（所有的輸出都在規(guī)范之內(nèi)）規(guī)范下限 LCL規(guī)范上限 UCL范圍 LCL UCL范圍不能符合規(guī)范的過程（有超過一側(cè)或兩側(cè)規(guī)范的輸出） LCL LCL UCL UCL范圍范圍標(biāo)準(zhǔn)偏差與極差的關(guān)系（對于給定的樣本容量,平均極差-R越大,標(biāo)準(zhǔn)偏差- 越大）X范圍范圍XX范圍RRR4-2 計算過程能力計算過程

22、能力 過程能力過程能力是指按標(biāo)準(zhǔn)偏差為單位來描述的過程均值和規(guī)格 界限的距離，用Z來表示。 4-2-1 對于單邊容差，計算：對于單邊容差，計算： Z=(USL-X) / 或或 Z=(X-LSL) / （選擇合適的確一個）（選擇合適的確一個） 注：式中的注：式中的SL=規(guī)范界限，規(guī)范界限， X=測量的過程均值，測量的過程均值， =估計的過估計的過程標(biāo)準(zhǔn)偏差程標(biāo)準(zhǔn)偏差。周志良制作周志良制作464-1 計算過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差計算過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差 = R/d2 R 是子組極差的平均值，d2 是隨樣本容量變化的常數(shù) 注：注：只有過程的極差和均值兩者都處于受控狀態(tài)，則可用估計 的過程標(biāo)準(zhǔn)偏差來評價過程能力。n

23、2345678910d2 1.13 1.69 20.6 2.33 2.53 2.70 2.85 2.97 3.084-3 評價過程能力評價過程能力 當(dāng)當(dāng) Cpk1 說明過程能力差，不可接受。說明過程能力差，不可接受。 1Cpk1.33,說明過程能力可以，但需說明過程能力可以，但需改善。改善。 1.33Cpk1.67,說明過程能力正常。說明過程能力正常。周志良制作周志良制作48單值和移動極差圖（單值和移動極差圖（XMR） 1、用途、用途 測量費用很大時，（例如破壞性實驗）或是當(dāng)任何時刻點的輸出 性質(zhì)比較一致時（例如：化學(xué)溶液的PH值）。 1-1 移動圖的三中用法： a 單值單值 b 移動組移動組 c 固定子組固定子組 2、數(shù)據(jù)收集（基本同、數(shù)據(jù)收集（基本同X-R ） 2-1 在數(shù)據(jù)圖上，從左到右記錄單值的讀數(shù)。