SPC應(yīng)用實(shí)務(wù)教材

SPC的發(fā)展歷史

質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本知識

數(shù)據(jù)的特性分析

什么是SPC

SPC是英文StatisticalProcessControl的簡稱，即統(tǒng)計(jì)過程控制。SPC就是應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。SPC強(qiáng)調(diào)全過程的預(yù)防。

SPC的特點(diǎn)■SPC是全系統(tǒng)的，全過程的，要求全員參加，人人有責(zé)。■SPC強(qiáng)調(diào)用科學(xué)方法(主要是統(tǒng)計(jì)技術(shù)，尤其是控制圖理論)來保證全過程的預(yù)防?！鯯PC不僅用于生產(chǎn)過程，而且可用于服務(wù)過程和一切管理過程。1.過程控制修華特(W.A.Shewhart)提出20世紀(jì)20年代2.日本質(zhì)量管理SPC

戴明(W.Ed-wardsDeming)將SPC的概念引入日本1950～1980年

3.SPC全面應(yīng)用SPC在西方工業(yè)國家復(fù)興，并列為高科技制之一80年代起4.SPC在汽車行業(yè)的應(yīng)用美國從20世紀(jì)80年開始推行SPC美國汽車工業(yè)大規(guī)模推行了SPCSPC的發(fā)展歷史SPC與6σ的關(guān)系■“σ”是希臘字母，統(tǒng)計(jì)學(xué)中用來表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，即用來描述任一過程參數(shù)的平均值的分布或離散程度。■6σ（6Sigma）是在九十年代中期開始從一種全面質(zhì)量管理方法演變成為一個高度有效的企業(yè)流程設(shè)計(jì)、改善和優(yōu)化技術(shù)，并提供了一系列同等地適用于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和服務(wù)的新產(chǎn)品開發(fā)工具?！?σ逐步發(fā)展成為以顧客為主體來確定企業(yè)戰(zhàn)略目標(biāo)和產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的標(biāo)尺，追求持續(xù)進(jìn)步的一種質(zhì)量管理哲學(xué)。■換一種說法，6σ是一種“愿景”，是一種目標(biāo)，而并非一種具體的方法。而SPC是實(shí)現(xiàn)這種愿景的一個有效的手段。質(zhì)量數(shù)據(jù)的基本知識

計(jì)量值數(shù)據(jù)

是指可取任意數(shù)值的數(shù)據(jù)，只要測取數(shù)據(jù)的精度足夠，我們即可取任意小的數(shù)值，這些數(shù)值屬于連續(xù)型數(shù)據(jù)。例如長度、重量、速度、壓力、溫度等的數(shù)據(jù)，是屬于計(jì)量值數(shù)據(jù)。計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)

是指只能用個數(shù)、件數(shù)或點(diǎn)數(shù)等單位來計(jì)量的數(shù)據(jù)。例如廢品件數(shù)、產(chǎn)品臺數(shù)、產(chǎn)品表面缺陷斑點(diǎn)數(shù)等等，他們只能取整數(shù)，通過手工點(diǎn)數(shù)獲得，這種數(shù)據(jù)屬于離散型數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)的目的

■為了分析問題，即是為了分析現(xiàn)場情況而收集，例如為了掌握零件加工尺寸的波動情況而收集數(shù)據(jù)。

■為了管理工作，即是為了掌握生產(chǎn)的變動情況，以便于管理、控制而收集數(shù)據(jù)，如工序控制中收集數(shù)據(jù)。

■為了檢驗(yàn)、判斷產(chǎn)品好壞而收集數(shù)據(jù)。收集數(shù)據(jù)的方法

收集到的數(shù)據(jù)必須能充分反映實(shí)際情況，對于抽查的數(shù)據(jù)還應(yīng)具有充分的代表性，所以收集數(shù)據(jù)要有科學(xué)的方法，這就是隨機(jī)抽樣的方法。所謂隨機(jī)抽樣，即是指被抽查的所有對象中的每一個，都應(yīng)具有同等的機(jī)會被抽取到的方法。

質(zhì)量數(shù)據(jù)的波動性

質(zhì)量數(shù)據(jù)是有波動性的，即使是相同的機(jī)器由相同的工人操作，加工同樣規(guī)格的零件，所加工出來的零件沒有任何兩件是完全相同的。這是因?yàn)橛绊懥慵?guī)格的因素很多，而且同一因素在不同的時間，不同的條件下也是有微小的差異，所以，加工出來的零件其規(guī)格要求就存在著各種各樣的差別，這就使得其質(zhì)量特性值呈現(xiàn)出差別，形成數(shù)據(jù)的波動性。

質(zhì)量數(shù)據(jù)的規(guī)律性

雖然數(shù)據(jù)有波動性，但并不是雜亂無章的，而是呈現(xiàn)出一定規(guī)律性的。在質(zhì)量管理中最常見到分布規(guī)律是正態(tài)分布。正態(tài)分布■正態(tài)分布是以其平均值為中心呈左右對稱的中央高兩邊低的鐘型；■正態(tài)分布的鐘形有高矮肥瘦程度的不同，取決于該數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

平均值

一般用表示，它代表該數(shù)據(jù)的分布的中心位置，所以也稱為位置參數(shù)。其表達(dá)式子是：

式中：Xi--表示數(shù)據(jù)的各個數(shù)值；

n--表示數(shù)據(jù)的個數(shù)。中位數(shù)

一般用表示，代表按照數(shù)據(jù)大小順序排列位于中間的數(shù)值；若數(shù)據(jù)個數(shù)n為偶數(shù)則取位于中間的兩個數(shù)值的平均值。例1：一批（5只）準(zhǔn)直器插損值為0.16，0.15，0.18，0.13，0.14從小到大排序：0.13，0.14，0.15，0.16，0.18該批準(zhǔn)直器插損值的中位數(shù)為：0.15例2：一批（6只）準(zhǔn)直器插損值為0.16，0.15，0.18，0.13，0.14，0.16從小到大排序：0.13，0.14，0.15，0.16，0.16，0.18該批準(zhǔn)直器插損值的中位數(shù)為：（0.15+0.16）/2=0.155

極差

一般用R表示，表示一組數(shù)據(jù)的分布范圍，是指數(shù)據(jù)中最大值與最小值的差。

標(biāo)準(zhǔn)偏差

統(tǒng)計(jì)學(xué)中用來表示標(biāo)準(zhǔn)偏差，即用來描述任一過程參數(shù)的平均值的分布或離散程度。過程控制特性及過程變差過程能力分析

過程控制系統(tǒng)

通過識別顧客的需求和期望,使用諸如控制圖等統(tǒng)計(jì)技術(shù)來分析過程或其輸出以便采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣磉_(dá)到并保持統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)，從而提高過程能力的一個系統(tǒng),也可稱為一個反饋系統(tǒng)。有關(guān)性能的信息

與性能有關(guān)的最有用的信息是通過研究過程的本質(zhì)以及內(nèi)在的變化性來得到過程特性(如溫度、循環(huán)時間、進(jìn)給速率、缺勤、周轉(zhuǎn)時間、延遲以及中止的次數(shù)等)是我們關(guān)心的重點(diǎn)。若有必要可采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣硇Ｕ^程或過程的輸出。對過程采取措施

對重要的特性(過程)采取措施從而避免它們偏離目標(biāo)值太遠(yuǎn)是很經(jīng)濟(jì)的,這樣能保證過程的穩(wěn)定性并保持過程輸出的變異在可接受的界限內(nèi)。采取的措施包括改變操作(例如:操作員培訓(xùn)、變換輸入材料等)或者改變過程本身更基本的因素（例如：設(shè)備需要修復(fù)，或整個過程的設(shè)計(jì)）。應(yīng)監(jiān)測采取措施后的效果，如有必要還應(yīng)進(jìn)一步分析并采取措施。對輸出采取措施

如果僅限于對輸出檢測并糾正不符合規(guī)范的產(chǎn)品，而沒有分析過程中的根本原因，常常是最不經(jīng)濟(jì)的，如果目前的輸出不能滿足顧客的要求,可能有必要將所有的產(chǎn)品進(jìn)行分類報(bào)廢不合格品或者返工，這種狀態(tài)必然持續(xù)到對過程采取必要校正措施并驗(yàn)證，或持續(xù)到產(chǎn)品規(guī)范更改為止。過程變差材料測量系統(tǒng)輸入（材料）輸出（產(chǎn)品）反饋（測量/檢驗(yàn)）過程（生產(chǎn)/裝配）人機(jī)器方法過程變差——輸入材料■不同批次之間的差異■批次內(nèi)的差異

■隨時間產(chǎn)生的差異■隨環(huán)境而產(chǎn)生的差異過程變差——生產(chǎn)/裝配■設(shè)備及工裝夾具的差異■隨時間而產(chǎn)生的磨損、漂移等■操作工之間的差異（如手工操作的過程）■設(shè)置的差異■環(huán)境的差異

過程變差——輸出產(chǎn)品■輸出的產(chǎn)品隨時間而產(chǎn)生的變化■輸出的產(chǎn)品隨環(huán)境而產(chǎn)生的變化過程變差——反饋與測量

由于測量用于過程中的所有組成部分，測量的變差會對過程的各個階段產(chǎn)生影響

■偏倚/■穩(wěn)定性/■重復(fù)性■再現(xiàn)性/■分辨率

測量系統(tǒng)變差偏倚--測量的觀測平均值和基準(zhǔn)值的差異

測量系統(tǒng)的平均值基準(zhǔn)值偏倚

測量系統(tǒng)變差

穩(wěn)定性--偏倚隨時間的變化(漂移)

基準(zhǔn)值偏倚偏倚時間

測量系統(tǒng)變差線性--在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)偏倚值的變化。

基準(zhǔn)值偏倚基準(zhǔn)值偏倚12

測量系統(tǒng)變差

精密度--重復(fù)讀數(shù)彼此之間的“接近度”

測量系統(tǒng)的隨機(jī)誤差分量

重復(fù)性

由一位測量人多次使用一種測量儀器,測量同一零件的同一特性時獲得的測量變差

再現(xiàn)性

由不同的測量人使用同一種測量儀器,測量同一零件的同一特性時產(chǎn)生的測量平均值的變差

評價人ABC再現(xiàn)性過程能力與過程能力指數(shù)過程能力：一個過程能夠穩(wěn)定地輸出合格品的能力；過程能力指數(shù)CP或CPK：過程能力滿足產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的程度。過程能力的評價準(zhǔn)則過程能力指數(shù)范圍對過程能力指數(shù)的評價CP＞1.67過程能力過高1.67＞CP≥1.33過程能力充分1.33＞CP≥1.00過程能力尚可1.00＞CP≥0.67過程能力不足0.67＞CP過程能力嚴(yán)重不足過程能力的評價準(zhǔn)則過程能力指數(shù)范圍對過程能力指數(shù)評價不良率CP＞1.67過程能力過高0.571.67＞CP≥1.33過程能力充分631.33＞CP≥1.00過程能力尚可27001.00＞CP≥0.67過程能力不足456000.67＞CP過程能力嚴(yán)重不足單位PPM控制圖的應(yīng)用及案例分析

過程變差的類型■非機(jī)遇原因造成的變差■機(jī)遇原因造成的變差機(jī)遇原因(又稱為普通原因、不可避免的原因、非人為原因)在正確的操作，制程中或檢驗(yàn)時仍有很多原因使產(chǎn)品品質(zhì)發(fā)生少許且規(guī)律的變異，這些變異表現(xiàn)為：經(jīng)常存在且變異非常微小,對產(chǎn)品品質(zhì)并無明顯的不良影響欲消除此項(xiàng)原因必須花費(fèi)很大的成本下面列舉幾個有代表性的機(jī)遇原因：

1.原料的微小變異2.機(jī)器的微小振動3.測量儀器的不確定度非機(jī)遇原因

(又稱為特殊原因、可避免的原因、人為原因、異常原因)在操作中、制程中或檢驗(yàn)時因作業(yè)異常而產(chǎn)生變異的原因,即當(dāng)他們出現(xiàn)時將造成(整個)過程的分布改變的原因；它們表現(xiàn)為：不經(jīng)常出現(xiàn)，但一旦發(fā)生即對產(chǎn)品品質(zhì)造成嚴(yán)重影響應(yīng)追究且需設(shè)法消除此項(xiàng)原因幾個具有代表性的非機(jī)遇原因如下：1.原料整批出現(xiàn)不良2.機(jī)器調(diào)整錯誤3.未按作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)操作

控制圖即為區(qū)別這兩種原因的優(yōu)良工具

1920年，美國貝爾電話實(shí)驗(yàn)室休瓦特(A˙shewhart)博士的研究發(fā)現(xiàn)——在生產(chǎn)過程中，如果僅有機(jī)遇原因的變異時，任何產(chǎn)品的品質(zhì)特性99.7%處于常態(tài)分配圖的

±3σ的界限范圍內(nèi)，在±3σ范圍以外的點(diǎn)極少；當(dāng)有非機(jī)遇原因的變異時，產(chǎn)品品質(zhì)變異時往往超出±3σ之外。根據(jù)此原理，他將常態(tài)分布圖作90°轉(zhuǎn)向，將±3σ的地方作為兩條控制線。SPC與控制圖1、將平均值作為管制中心線(CentralLine簡稱CL)，以實(shí)線表示；2、將+3σ作為管制上線(UpperControlLimit簡稱UCL)，通常以虛線或紅線表示；3、將－3σ作為管制下線(LowerControlLimit簡稱LCL)，通常以虛線或紅線表示。這樣就形成了一個管制圖。將生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)按照順序點(diǎn)入界限中，如果點(diǎn)子在管制上下限之間變動時，表示產(chǎn)品的品質(zhì)及制造條件都正常，可以繼續(xù)生產(chǎn)；如果有些點(diǎn)超出界外時，就表示出現(xiàn)了非機(jī)遇的原因而致使產(chǎn)品品質(zhì)或制造條件發(fā)生變化，必須采取對策，研究改善方法，使其恢復(fù)正常。管制圖的分類

(1)計(jì)量值管制圖

所謂計(jì)量值管制圖是指管制圖所依據(jù)的數(shù)據(jù)屬于由量具實(shí)際測量而得，如長度、重量、成份等特性均為連續(xù)性。

a.平均值與全距管制圖（－Rchart）

b.平均值與標(biāo)準(zhǔn)差管制圖（－Schart）c.中位值與全距管制圖（－Rchart）管制圖的分類(2)計(jì)數(shù)值管制圖所謂計(jì)數(shù)值管制圖是指管制圖所依據(jù)的數(shù)據(jù)均屬于以單位計(jì)數(shù)者，如不良數(shù)、缺點(diǎn)數(shù)等不連續(xù)性的數(shù)據(jù)。

a.不良率管制圖（Pchart）b.不良數(shù)管制圖（Pnchart）c.缺點(diǎn)數(shù)管制圖（Cchart）d.單位缺點(diǎn)數(shù)管制圖（Uchart）

－Ｒ管制圖繪制(1)搜集100個以上數(shù)據(jù)，把2—6個(一般是4—5個)數(shù)據(jù)分為一組，依測定時間順序或群體順序排列。(2)把數(shù)據(jù)記入數(shù)據(jù)表。(3)計(jì)算各組平均值。(4)計(jì)算各組的全距Ｒ。(5)計(jì)算平均值。(6)計(jì)算全距R平均值。(7)計(jì)算管制界限：Ｘ管制圖：中心線ＣＬ＝Ｘ上限ＵＣＬ＝Ｘ＋Ａ2Ｒ下限ＬＣＬ＝Ｘ－Ａ2ＲＲ管制圖：中心線ＣＬ＝Ｒ上限ＵＣＬ＝Ｄ4Ｒ下限ＬＣＬ＝Ｄ3Ｒ

（Ａ2Ｄ4Ｄ3可查表）(8)繪管制界限，并將點(diǎn)點(diǎn)入圖中。(9)記入數(shù)據(jù)履歷及特殊原因，以備查考、分析、判斷。

n

2

3

4

5A21.881.020.730.577

D43.272.572.282.12

D3****X-R管制圖課堂練習(xí)某檢驗(yàn)員測量自動繞線機(jī)的張力數(shù)據(jù)如下，試確定該機(jī)器的張力規(guī)格。

組號1測量值10/11/12/13/15組號11測量值13/14/16/17/20211/13/14/15/161216/18/19/20/12310/12/13/14/151311/13/14/19/20411/12/14/16/181415/16/17/18/10519/18/17/15/201511/12/13/19/20610/20/11/13/141613/14/16/20/11710/13/14/18/191710/11/16/18/19811/14/16/17/181811/13/14/17/20911/14/16/17/181912/13/16/17/181010/12/15/16/202010/20/19/18/17(1)收集數(shù)據(jù),至少20組以上。(2)計(jì)算每組之不良率Ｐ。(3)計(jì)算平均不良率Ｐ=總不良個數(shù)/總檢查數(shù)。(4)計(jì)算管制界限

(5)繪管制界限，并將點(diǎn)點(diǎn)入圖中。

(6)記入數(shù)據(jù)履歷及特殊原因，以備查考、分析、判斷。

Ｐ管制圖繪制(例)某打火機(jī)制造工廠，為要徹底管制品質(zhì),特別針對電鍍不良加以抽檢,每批抽檢100個樣品，其不良情形如表，請繪制P管制圖。管制圖案例分析682500=0.027(1)P=管制圖上的信號解釋規(guī)則1：超出控制限的點(diǎn)UCLLCL管制圖上的信號解釋規(guī)則2：連續(xù)7點(diǎn)在中心線一側(cè)UCLLCL管制圖上的信號解釋規(guī)則3：連續(xù)7點(diǎn)一直上升或一直下降UCLLCL管制圖上的信號解釋規(guī)則4：連續(xù)7點(diǎn)“上升下降循環(huán)”UCLLCL(1)管制狀態(tài)：

滿足下列條件，即可認(rèn)為制程是在管制狀態(tài)。

1、多數(shù)點(diǎn)子集中在中心線附近。2、只有少數(shù)點(diǎn)子落在管制界限附近。3、點(diǎn)的分布呈隨機(jī)狀態(tài)，無任何規(guī)則可循。4、沒有點(diǎn)超出管制界限之外。

SPC管制圖的判讀(2)非管制狀態(tài)：1、點(diǎn)在管制界線的線外(或線上)；2、點(diǎn)雖在管制界限內(nèi)，但在中心線單側(cè)連續(xù)出現(xiàn)7點(diǎn)以上時；

3、點(diǎn)在中心線單側(cè)出現(xiàn)較多時：連續(xù)11點(diǎn)中至少有10點(diǎn)連續(xù)14點(diǎn)中至少有12點(diǎn)連續(xù)17點(diǎn)中至少有14點(diǎn)連續(xù)20點(diǎn)中至少有16點(diǎn)(2)非管制狀態(tài)：4、連續(xù)７點(diǎn)依次上升或下降；5、點(diǎn)接近界限，在2σ與3σ間：

連續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)以上

連續(xù)7點(diǎn)中有3點(diǎn)以上

連續(xù)10點(diǎn)中有4點(diǎn)以上6、點(diǎn)出現(xiàn)呈周期性變動；7、連續(xù)15點(diǎn)以上出現(xiàn)在±１σ之間時；8、變幅突然變大或減小。(3)

可否延長管制界限為今后制程管制用的判斷基準(zhǔn)。1、連續(xù)25點(diǎn)以上出現(xiàn)在管制界限線內(nèi)時(機(jī)率為93.46%)。2、連續(xù)35點(diǎn)中，出現(xiàn)在管制界限外的點(diǎn)不超過1點(diǎn)時。

3、連續(xù)100點(diǎn)中，出現(xiàn)在管制界限外的點(diǎn)不超過2點(diǎn)時。P管制圖課堂練習(xí)某產(chǎn)品出貨抽檢，不良率如下表，請制作P管制圖。

序號1抽檢數(shù)200不良數(shù)1序號11抽檢數(shù)200不良數(shù)2220001220003200113200342002142001520011520026200216200372001172000820031820019200019200210200120200