亞碩SPC課程講義

1、統(tǒng)計(jì)製程管制（SPC）講師：白昌霖10/16/2022產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)管理的的六個(gè)基基本觀念念沒有兩件件事情是是完全相相像（即即使雙胞胞胎兄弟弟）產(chǎn)品或製製程的變變異是可可以衡量量事情的改改變是依依據(jù)一定定的模式式量測同類類型的產(chǎn)產(chǎn)品大多多數(shù)的量量測群會(huì)會(huì)集中出出現(xiàn)在中中央附近近產(chǎn)品的製製程，會(huì)會(huì)決定其其分配的的曲線形形狀非機(jī)遇原原因的變變異會(huì)扭扭曲常態(tài)態(tài)分配的的傾向2/8/2020統(tǒng)計(jì)品管管發(fā)展(SQC)1939年,戴明(Edwards Deming)與休華特特(WalterShewhart)合著一本本“由統(tǒng)統(tǒng)計(jì)出發(fā)發(fā)的品質(zhì)質(zhì)管制”(StatisticMethod fromthe Viewpoin

2、tofQuality Control),強(qiáng)調(diào)品質(zhì)質(zhì)是製造造出來的的,而非檢驗(yàn)驗(yàn)出來的的,主張將簡簡單而且且單刀直直入的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法法運(yùn)用在在製程之之中,才是預(yù)防防品質(zhì)滑滑落的最最好方法法,並能節(jié)省省大量檢檢驗(yàn)成本本,達(dá)成品質(zhì)質(zhì)的目標(biāo)標(biāo)。2/8/2020SPC（Statistic ProcessControl）的功用經(jīng)由上線線前(offline)及製程中中(online)去蒐集資資料，透透過統(tǒng)計(jì)計(jì)分析或或管制圖圖，加以以分析中中發(fā)掘製製程的異異常，並並經(jīng)由問問題分析析，以找異常原原因立即即採取改改善措施施，使製程程恢復(fù)正正常。並並透過製製程能力力解析與與標(biāo)準(zhǔn)化化，不斷斷提昇製製程能力力。2/8/2

3、020統(tǒng)計(jì)製程程管制SPC製程設(shè)備環(huán)境人員材料生產(chǎn)參數(shù)數(shù)產(chǎn)品母群體N樣本nnn統(tǒng)計(jì)處理理feedback1.製程評(píng)估估2.預(yù)測監(jiān)控控採取行動(dòng)動(dòng)StatisticsProcess Control量產(chǎn)試作持續(xù)改善善線外Offline線上Online2/8/2020統(tǒng)計(jì)名詞詞定義:品質(zhì)特性性(Quality Characteristic):製程或產(chǎn)產(chǎn)品所展展現(xiàn)出的的結(jié)果，(產(chǎn)品工程程師or製程工程程師設(shè)計(jì)計(jì)的目標(biāo)標(biāo))計(jì)量特性性:管理者或或工程人人員可以以進(jìn)行量量化描述述，有其其客觀的的科學(xué)的的量度與與評(píng)估來來描述或或判斷品品質(zhì)特性性。屬於於物理量量、化學(xué)學(xué)量、幾幾何特性性，其資資料表現(xiàn)現(xiàn)方式為為連續(xù)

4、值-連續(xù)型隨隨機(jī)變數(shù)數(shù)計(jì)數(shù)特性性:管理者或或工程人人員較難難進(jìn)行量量化描述述，僅僅僅用五官官來描述述或判斷斷品質(zhì)特特性。用用較為主主觀認(rèn)定定辨別好好壞、良良不良或或程度等等級(jí)，其其資料表表現(xiàn)方式式為非連續(xù)值值-離散型隨隨機(jī)變數(shù)數(shù)製程參數(shù)數(shù)(條件)(Parameter):構(gòu)成製程程且直接接影響製製程結(jié)果果(品質(zhì)特性性)的條件，Men、Material、Method、Machine、Environment2/8/2020規(guī)格(Specification):製程或產(chǎn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)計(jì)者所設(shè)設(shè)定品質(zhì)質(zhì)特性的的範(fàn)圍或或該製程程或產(chǎn)品品之國家家或國際際性所規(guī)規(guī)定的範(fàn)範(fàn)圍值。品質(zhì)變異異（Variation）:各產(chǎn)品

5、間間之差異異，來自自於製程程條件無無法法100%的一致性性。平均值(Average):群體(or樣本)量測之之之平均值值標(biāo)準(zhǔn)差(Standard deviation):衡量產(chǎn)品品變異分分佈之程程度之一一種數(shù)據(jù)據(jù)，定量量描述的的方法，以表示全距(Range)：表示一群群體全部部數(shù)據(jù)的的組內(nèi)變變動(dòng)範(fàn)圍圍。母體(Population):研究者所所考慮的的某種特特性之全全體集合合樣本(Sample):母體所選選出的一一個(gè)部份集合合抽樣(Sampling):自母體抽抽出樣本本的過程程與統(tǒng)計(jì)計(jì)技術(shù)2/8/2020-168.2695.451 23 -3-2u99.73常態(tài)分配配u：常態(tài)分配配的中心心值-me

6、an：常態(tài)分配配的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差-StandardDeviation2：常態(tài)分配配的變異異-Variance2/8/2020重要特徵徵：常態(tài)曲線線左右兩兩尾端和和橫軸漸漸漸接近近，但不不會(huì)相交交。以u(píng)為中心成成對(duì)稱分分佈。常態(tài)分配配有兩個(gè)個(gè)反曲點(diǎn)點(diǎn)(PointofInflection )分別在橫橫軸的一一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差的的位置。由於其左左右對(duì)稱稱，曲線線與橫軸軸所圍的的面積為為1。經(jīng)驗(yàn)法則則：當(dāng)分分配形態(tài)態(tài)接近為為鐘型分分配時(shí)在正負(fù)一一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差內(nèi)約約佔(zhàn)全部部數(shù)值之之68.26%在正負(fù)二二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差內(nèi)約約佔(zhàn)全部部數(shù)值之之95.45%在正負(fù)三三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差內(nèi)約約佔(zhàn)全部部數(shù)值之之99.73%2/8/2020

7、變異為使變異異的表示示簡化，通常分分成共同原因因的變異異（機(jī)遇遇性原因因-Chancecauseorsystem cause ），及特殊原原因的變變異（非非機(jī)遇性性原因-Assignable cause or specialcause）。共同原因因：製程程中原因因，其所所造成的的分配與與時(shí)間的的關(guān)係是是穩(wěn)定而可可重複、可預(yù)測測，如製程程中之變變異僅由由一般原原因所造造成，則則稱此製製程是在在統(tǒng)計(jì)的的管制狀狀態(tài)中，因其產(chǎn)產(chǎn)品之特特性有固固定的分分配。特殊原因因：製程程中不常常發(fā)生但但造成製製程的變變異，其其所造成的的分配與與時(shí)間的的關(guān)係不不穩(wěn)定且且無法預(yù)預(yù)期，故稱製製程變異異是不在在統(tǒng)計(jì)的的管制

8、狀狀態(tài)下，因其產(chǎn)產(chǎn)品之特特性沒有有固定的的分配。2/8/2020時(shí)間可預(yù)測如果製程程中只有有共同原因因之變異存存在，則則其成品品將形成成一個(gè)很很穩(wěn)定的的分佈，而且是是可預(yù)測測結(jié)果。2/8/2020難預(yù)測如果製程程中有特殊原因因之變異存存在，則則其成品品將形成成不穩(wěn)定定的分佈佈，而且且無法預(yù)預(yù)測結(jié)果果。2/8/2020問題與對(duì)對(duì)策特殊原因因的變異異可由統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析析（管制制圖）發(fā)發(fā)現(xiàn)，這這些變異異的原因因可由現(xiàn)現(xiàn)場人員員從4M1E直接改善善，一般般稱之為為局部問題題之對(duì)策策，大約約能夠解解決15製程之問問題；共同原因因的變異異可由製製程能力力分析發(fā)發(fā)現(xiàn)，但但改善的的工作則則須由管管理者及及技術(shù)者者

9、共同來來改善，一般稱稱之為系統(tǒng)改善善，大約約85是屬於此此類。統(tǒng)計(jì)製程程管制的的目的：參數(shù)設(shè)設(shè)計(jì)縮小小共同變變異，提提昇Cpk；應(yīng)用管制制圖偵測測特殊原原因發(fā)生生的現(xiàn)象象，立即即回饋現(xiàn)現(xiàn)場進(jìn)行行改善。2/8/20202/8/20202/8/20201.確立製造造流程2.決定管制制項(xiàng)目3.實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)化4.製程能力力調(diào)查6.問題分析析與解決決5.管制圖的的應(yīng)用6.問題分析析與解決決7.製程繼續(xù)續(xù)管制製程條件件變動(dòng)時(shí)時(shí)特殊原因因共同原因因2/8/2020workshop1判斷製程程是否良良好2/8/2020為了調(diào)查查SiO2之薄膜製程品質(zhì)狀態(tài)態(tài)，因此此每天收收集5片，量測測膜厚結(jié)結(jié)果如下下。規(guī)格是u

10、30.500.05,試討論如如何表現(xiàn)現(xiàn)其製程程的品質(zhì)質(zhì)能力？製程穩(wěn)穩(wěn)不穩(wěn)定定？2/8/2020製程品質(zhì)質(zhì)調(diào)查的的方式數(shù)值法以以Ca、Cp、Pp、Ppk、Cpk、不良率表示示圖示法主主要要以直方方圖、管管制圖表表示2/8/2020Ppk：初期製程程能力驗(yàn)驗(yàn)證指標(biāo)標(biāo)（PROCESS PERFORMANCE INDEX）-6（3）範(fàn)圍製程程的全變變異，在在不確定定的製程程狀況下下驗(yàn)證其其性能能能力。Ppk製程的變變異包括括有一般般原因及及特殊原原因所造造成。即即數(shù)據(jù)來來自於短短期研究究的所有有個(gè)別別量測值值直接接進(jìn)行計(jì)計(jì)算。計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差預(yù)估估s因由個(gè)別別量測值值統(tǒng)計(jì)而而來,所以製程程可為穩(wěn)穩(wěn)定或不不

11、確定製製程,n=30。Pp=T/6s,2/8/2020製程能力力指數(shù)（Cpk）量產(chǎn)後製製程能力力改善指指標(biāo)（PROCESS CAPABILITYINDEX）。6（3）範(fàn)圍製程程的潛在在變異，在統(tǒng)計(jì)計(jì)穩(wěn)定的的製程狀狀況下計(jì)計(jì)算之。Cpk潛在變異異：製程程的變異異僅有一一般原因因所造成成。統(tǒng)計(jì)計(jì)穩(wěn)定的的製程：即數(shù)據(jù)據(jù)來自於於長期研研究的管管制圖，且特殊殊的點(diǎn)必必須刪除除後才計(jì)計(jì)算之。評(píng)估由由管制圖圖之分組組數(shù)據(jù)而而來，且且計(jì)算標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差預(yù)預(yù)估：估計(jì)量R/d2或S/C42/8/2020何謂製程程能力指指數(shù)（Cpk）2/8/20202/8/2020製程準(zhǔn)確確度Ca（Capability of Accur

12、acy）：衡量製程程時(shí)實(shí)績績平均值值與規(guī)格格中心值值之一致致性規(guī)格公差差：T=Su-SL=規(guī)格上限限-規(guī)格下限限單邊規(guī)格格因沒有有規(guī)格中中心值,故不能計(jì)計(jì)算CaCa值愈小品品質(zhì)愈佳佳ABCD012.52550100維持改善為A立即檢討討改善採取緊急急措施，必要時(shí)時(shí)停產(chǎn)，全面檢檢討2/8/2020製程精密密度Cp（CapabilityofPrecision）：衡量規(guī)格格公差範(fàn)範(fàn)圍與製製程變異異寬度相相差程度度Cp值愈大品品質(zhì)愈佳佳00.671.001.331.672.00DCBAA降低成本本維持現(xiàn)狀狀改進(jìn)為A全檢，改改善緊急對(duì)策策，進(jìn)行行改善，檢討規(guī)規(guī)格2/8/2020管制圖的的由來管制圖是是由

13、1924年休華特特博士（Dr.W.A.Shewhart），在研究產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)特性之之次數(shù)分分配時(shí)所所發(fā)現(xiàn)。正常的的工程所所生產(chǎn)出出來產(chǎn)品品之品質(zhì)質(zhì)特性，其分配配大都成成常態(tài)分分配，會(huì)超出三三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差（3）的產(chǎn)品只只有0.27。依據(jù)此此原理，將常態(tài)態(tài)曲線圖圖旋轉(zhuǎn)90度，在三三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)差的位位置劃兩兩條線，將抽樣樣之?dāng)?shù)據(jù)據(jù)依序點(diǎn)點(diǎn)繪而成成管制圖圖。2/8/2020管制圖的的功效作業(yè)者運(yùn)運(yùn)用於製製程中管管制提供檢討討製程狀狀況的共共同語言言及時(shí)改善善的依據(jù)據(jù)（QIT,QCC）2/8/2020管制圖的的分類，管制圖圖分兩種種：計(jì)量值管管制圖分平均值值及全距距管制圖圖、平均均值及標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差管管制圖、個(gè)別

14、值值及移動(dòng)動(dòng)全距管管制圖、中位值值及全距距管制圖圖計(jì)數(shù)值管管制圖分百分不不良率管管制圖、nP不良數(shù)管管制圖、C缺點(diǎn)數(shù)管管制圖、U單位缺點(diǎn)點(diǎn)數(shù)管制制圖計(jì)量管制制圖適用用的狀況況是：資資料是可可量測的的，且數(shù)數(shù)據(jù)形式式是連續(xù)續(xù)性的。計(jì)數(shù)管制制圖則適適用於資資料大半半只能判判定為良良或不良良，數(shù)據(jù)據(jù)不為連連續(xù)量的的狀況，一般常常用於外外觀檢查查。管制圖2/8/2020決定管制制對(duì)象決定管制制特性有計(jì)量數(shù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)取得得容易數(shù)據(jù)樣本本n10平均值標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差管管制圖平均值全全距管制制圖個(gè)別值移移動(dòng)全距距管制圖圖目標(biāo)為不不良數(shù)不良率/不良數(shù)管管制圖缺點(diǎn)數(shù)管管制圖NNNNYYYY2/8/2020製作管制制圖的注

15、注意事項(xiàng)項(xiàng)：正確選擇擇管制項(xiàng)項(xiàng)目、以免無效效管制。訂定合理理之管制界限限，以免產(chǎn)產(chǎn)品或製製程條件件超出規(guī)規(guī)格。訂定適當(dāng)當(dāng)?shù)臋z查間隔隔，以免造造成資源源（人力力）浪費(fèi)費(fèi)或者不不良品發(fā)發(fā)生而不不知道。對(duì)於製程程持續(xù)加加以監(jiān)控控，以期期在問題題未發(fā)生生前進(jìn)行行對(duì)策的的處理。2/8/2020管制方法法與取樣樣頻率重要特性(CC,SC）次要特性製程能力管制方法取樣頻率管制方法取樣頻率1.67 Cpk 2x-R管制查檢表低中免驗(yàn)1.33Cpk 1.67製程能力足夠x-R管制查檢表中高查檢表中1.0Cpk1.33製程能力不充分x-R管制高x-R管制中Cpk1.0工程能力不足 , 4M改善檢驗(yàn)全檢檢驗(yàn)全檢高：

16、0.5-1hr中：2-4hr低：每班班2/8/2020管制圖繪繪製原則則基本資料料：製程程名稱、管制特性性、測定樣本本、測定單位位、規(guī)格值、設(shè)備號(hào)碼碼、操作者、測定者、抽樣方法法、樣本數(shù)、期間、製程要因因（4M+IE）。中心線（CL）記以實(shí)線線，管制制上限（UCL）及管制下下限（LCL）記以虛線線，中心心線、管管制上限限、管制制下限分分別記入入其數(shù)值值及CL、UCL、LCL等符號(hào)。UCL與LCL距離決定定座標(biāo)，使上下下限之距距離在3040mm，太寬太窄窄均不適適合。2/8/2020平均值與與全距管管制圖適用製程程可用以管管制分組組之計(jì)量量數(shù)據(jù)，即每次次同時(shí)取取得幾個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)之之工程。適把握工工程

17、狀態(tài)態(tài)最有效效的一種種管制圖圖2/8/2020平均值與與全距管管制圖nA2D4D3d221.8803.26701.12831.0232.57501.69340.7292.28202.05950.5772.11402.32660.4832.00402.53470.4191.9240.0762.70480.3731.8640.1362.84790.3371.8160.1842.970100.3081.7170.2233.078管制界限限係數(shù)表表ASTM STP-15D2/8/2020先確立製製程穩(wěn)定定且製程程能力足足夠選擇量測測點(diǎn)：在每一一個(gè)製程程中會(huì)有有很多量量測點(diǎn)，但如何何確定量量測點(diǎn)是是有效

18、的的且重要要的呢？有以下下數(shù)點(diǎn)可可供參考考：要找出製製程中最最重要的的點(diǎn)，不不要使管管制圖淪淪為“日日記”?；蛟S該點(diǎn)點(diǎn)不易量量測，此此時(shí)可考考慮使用用代用特特性。此點(diǎn)在現(xiàn)現(xiàn)在為量量測點(diǎn)，但並不不表示永永遠(yuǎn)是量量測點(diǎn)。建立步驟驟2/8/2020規(guī)劃資料料圖表格格式：在進(jìn)行管管制圖的的製作時(shí)時(shí)，一份份好的表表格應(yīng)包包括之背背景資料料如下（ASQC所用之表表格）：日期品名或零零件量測單位位操作者其他相關(guān)關(guān)資料2/8/2020繪圖與解解析階段段Step1.蒐集欲管管理項(xiàng)目目之?dāng)?shù)據(jù)據(jù)-取100個(gè)以上。35個(gè)為一組組，共分分成2034組，測定定出每一一個(gè)樣本本值（X）在進(jìn)行管管制圖的的製作時(shí)時(shí)，由於於需要

19、“連續(xù)取取樣”，因此通通常一個(gè)個(gè)樣本會(huì)會(huì)包含35個(gè)。2/8/2020Step2.依測定時(shí)時(shí)間順序序排列數(shù)數(shù)據(jù)Step3.計(jì)算各組組平均值值（X bar）Step4.計(jì)算各組組全距（R）RX的最大值值（方框框）X的最小值值（圓框框）2/8/2020Step5.計(jì)算全部部平均值值（X doublebar） ；計(jì)算各組組全距的的平均值值（R bar） 計(jì)算出全全部數(shù)據(jù)據(jù)的平均均值及平平均全距距。在本本例分別別為平均均值=0.58，平均全全距為=0.13。2/8/2020Step6.查係數(shù)D4、D3，計(jì)算全距距管制界界限先求出全全距的管管制圖，如此可可知“非非隨機(jī)性性變異”是否存存在，假假使超出出則代

20、表表有“非非隨機(jī)性性變異”，若不不穩(wěn)定則則不須檢檢查平均均值是否否在監(jiān)控控（亦即即是否超超出管制制界限）。此時(shí)時(shí)應(yīng)著手手於製程程穩(wěn)定度度的改善善工作。全距的中中心線全距的管管制上限限為全距的管管制下限限為2/8/2020全距是否否都在管管制界限限內(nèi)：2/8/2020Step7.查係數(shù)A2，計(jì)算平均均值管制制界限平均值的中心線線平均值的管制上上限為平均值的管制下下限為2/8/2020平均值是是否都在在管制界界限內(nèi)：2/8/2020Step8.繪製管制制界限及及中心線線，平均均值管制制圖在上上，全距距管制圖圖在下平均值管管制圖，CL劃實(shí)線，UCL及LCL是虛線全距管制制圖，CL劃實(shí)線，UCL及LC

21、L是虛線在管制線線末端記記入CL、UCL、LCL符號(hào)及其其數(shù)值，較清晰晰易懂2/8/2020Step9.管制圖點(diǎn)點(diǎn)繪首先找出出最大和和最小的的平均值值，在找找出最大大和最小小的全距距，以便便確定座座標(biāo)的範(fàn)範(fàn)圍及最最小刻度度，如此此才可將將所有資資料全部部點(diǎn)繪在在圖表中中。2/8/2020最大平均均值=0.63最小平均均值=0.54總平均=0.58UCLx=0.652LCLx=0.507最大全距距=0.19最小全距距=0.07平均全距距=0.13UCLR=0.275LCLR=0UCL=0.652CL=0.58LCL=0.507UCL=0.275CL=0.132/8/2020Step10.計(jì)算製程程準(zhǔn)確度度Ca值Step11.計(jì)算製程程精密度度Cp值2/8/2020Step12.計(jì)算製程程能力Cpk值Step13檢討製程程能力改善措施施管制界限限延續(xù)使使用2/8/2020workshop2-1平均值與與全距管管制圖2/8/2020記錄蝕刻刻後的線線寬，其其數(shù)據(jù)如如下，請(qǐng)繪平均均值-全距管制制圖（spec=0.2500.01)2/8/2020在製程中中如何運(yùn)運(yùn)用管制制圖假使全距距及平均均值都在在管制界界限以內(nèi)內(nèi)，則可可確定沒沒有“非非隨機(jī)性性誤差”存在?？偲骄抵凳欠穹夏繕?biāo)標(biāo)值，也也是另一一個(gè)重點(diǎn)