新编初级SPCRevA--Feb19’09

1、 统计过程控制(初级) Statistical Process Control编制:陈丰林确认:张 伟批准:吴少杰日期:2009/02/19课程大纲学习本课程之目的何谓 SPC控制图的历史与发展波动的概念统计过程控制原理“”及“”风险控制图的种类X bar-R控制图的作法控制图之判读使用控制图常犯的错误观念制程能力分析与制程能力指标P图的制作2一.本课程的目的使学员能了解并说出统计制程管制之 (A.基本概念,B.应用,C.绘制,D.判图)能了解并计算制程能力指数与进行制程能力分析异常反应与进行处置进行制程监控及改善 3上课前先问各位一个问题?1.请问各位对自己的体重满意吗?2.为何满意或不满意

2、?3.判定标准何在? 判定标准:理想体重是: 男生:(身高(公分)-80)*0.7 女生:(身高(公分)-70)*0.6, 加减百分之十以内都可以接受. 如:女生身高1.55M,体重应控制在51kg+5.1kg即45.956.1kg均是正常.4如何维持理想体重?5二.何谓 SPC ?S (Statistic): 统计 即透过统计的技术手法P (Process): 过程 用来检视过程是否正常C (Control): 控制 产品的品质控制系统 SPC就是应用统计技术对过程中的各个阶段收集的数据进行分析，并调整制程，从而达到改进与保证质量的目的。SPC强调预防，防患於未然是SPC的宗旨SPC 即 S

3、tatistic Process Control 的缩写6控制图是1924年由美国品管大师W.A. Shewhart博士发明。当时称为(Statistical Quality Control)。三.控制图的历史与发展7四. SPC 的基本观念世上没有任何两件事.人员.产品是完全一样制造过程中所产生之变异是可以衡量的事情.产品的变异通常根据一定的模式而产生宇宙万物及工业产品大都呈常态分配例如 :身高.体重.智力.考试成绩.所得分配变异的原因可分为偶因及异因偶因属管理系统的范围异因却是作业人员本身就能解决的应用SPC 可以指出制程最需要改善的地方8SPC是全系统的，全过程的，要求全员参加，人人有责

4、。这点与全面质量管理的精神完全一致。 SPC强调用科学方法(主要是统计技术，尤其是控制图理论)来保证全过程的预防。 SPC不仅用于生产过程，而且可用於服务过程和一切管理过程。 五. SPC的特点9六. 波动的概念 波动的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样的。生产实践证明，无论用多么精密的设备和工具，多么高超的操作技术，甚至由同一操作工，在同一设备上，用相同的工具，生产相同材料的同种产品，其加工后的质量特性（如：重量、尺寸等）总是有差异，这种差异称为波动，公差制度实际上就是对这个事实的客观承认。消除波动不是SPC的目的，但通过SPC可以对波动进行预测和控制。波动原因人机器材料方法测量环境

5、10PROCESS原料人机法环测量结果好不好不要等产品做出来后再去看它好不好而是在制造的时候就要把它制造好七. 波动的概念11波动的种类:正常波动：是由普通(偶然)原因造成的。如操作方法的微小变动，机床的微小振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，材质上的微量差异等。正常波动引起工序质量微小变化，难以查明或难以消除。它不能被操作工人控制，只能由技术、管理人员控制在公差范围内。异常波动：是由特殊(异常)原因造成的。如原材料不合格，设备出现故障，工夹具不良，操作者不熟练等。异常波动造成的波动较大，容易发现，应该由操作人员发现并纠正。七. 波动的概念12普通原因、特殊原因普通原因：指的是造成随着时间推

6、移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或有时间称“受控”，普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。只有变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。特殊原因：指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成(整个)过程的分布改变。除非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统内存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输出将不稳定。七. 波动的概念13 控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。控制图是一种带有控制界限的反映过程质量的记录图形，图的纵轴代表产品质

7、量特性值(或由质量特性值获得的某种统计量)；横轴代表按时间顺序(自左至右)抽取的各个样本号；图内有中心线(记为CL)、上控制界限(记为UCL)和下控制界限(记为LCL)三条线. 上控制界限(UCL)中心线(CL)下控制界限(LCL)八.统计制程管制原理14规格界限：是用以说明质量特性的最大许可值，来保证各个单位产品的正确性能。(一般用黑色实线表示)控制界限：应用于一群单位产品集体的量度，这种量度是从一群中各个单位产品所得观测值中计算出来者 (一般用红色虚线表示)统计过程控制的目的: 在尽快侦测出可归属原因(特殊原因)之发生或过程之跳,以便在制造出更多不合格品之前,就能发现制程之变异并进行改善工

8、作 例如:连续7天因每天吃宵夜所以体重持续增加八.统计制程管制原理15在制程上为何要使用统计制程管制? 在任何的生产过程中,不管如何设计或维护,产品的一些固有的或自然的变异将永远存在.这些变异是由一些小量不可控制原因累积而成的,如:同种原料内的变化、机器的震动所引起的变化等,当这些变异之量极小时,制程仍可被接受.这些自然变异通常称为机遇原因或是普通原因.八.统计制程管制原理16在制程上为何要使用统计制程管制? 此外,制程中可能存在有其它的变异,这些变异的来源有机器的不适当调整、操作员之错误、机器故障或损坏等,这些变异的幅度通常较机遇原因之变异大,当这些变异出现时,代表制程不可接受.这些变异称为

9、非机遇原因或特殊原因,制程若在非机遇变异下操作则称为制程失控(Out of control). “非机遇原因” 就是我们进行统计制程管制所要找到的重点因此,统计制程管制对改善制程而言是一个很重要的工具.八.统计制程管制原理17品质变异的原因机遇原因(正常波动)非机遇原因(异常波动)1.大量之微小原因所引起2.品质变异极为微小3.几个较代表性例子如下： （1）原料之微小变异 （2）机械之微小震动 （3）仪器量测不十分准确4.实际上要除去一般变异原因，是件非常不经济之处置1.一个或少数几个较大原因所引起2.任何一个非机遇原因，都可能发生大的变异3.几个较代表性例子如下： （1）原料之批不良 （2）

10、不完全之机械调整 （3）新手之作业员4.除去这些原因，在经济上通常是正确的八.统计制程管制原理18 其中 :常态分配的中心值 (Mean) 2：常态分配的变异（Variance） :常态分配的标准差(Standard Deviation)常态分配特性(1)曲线与横轴所围的面面积1;(2)以为中心呈对称性分布;(3)变异2代表分配函数的离散程度 如图1所示,具有相同的二个常态分配(a)与(b), (a)的离散程度比 (b)小, 即 2 a2b,所以常态分配(a)大多数的点倾向於集中的附近.图1(a) 2 a(b)2 b八.统计制程管制原理19不良率在常态分配图中的表示常态分配中任一点出现在:1内

11、的机率为P(-X +=68.27%)2内的机率为P(-2X +2=95.45%)3内的机率为P(-3X=25组37分层问题同样产品用若干台设备进行加工时, 由于每台设备工作精度、使用年限、保养状态等都有一定差异, 这些差异常常是增加产品质量波动、使散差加大的原因. 因此, 有必要按不同的设备进行质量分层, 也应按不同条件对质量特性值进行分层控制, 作分层控制图. 另外, 当控制图发生异常时, 分层又是为了确切地找出原因、采取措施所不可缺少的方法.十三、使用控制图的注意事项38复合十三、使用控制图的注意事项39Xbar R 管制图常数表nA2d2D3D421.8801.128-3.26731.0

12、231.693-2.57440.7292.059-2.28250.5772.326-2.11460.4832.534-2.00470.4192.7040.0761.92480.3732.8470.1361.86490.3372.9700.1841.816100.3083.0780.2231.777110.2853.1730.2561.744120.2663.2580.2831.71713.2493.3360.3071.693nA2d2D3D4140.2353.4070.3281.672150.2233.4720.3471.653160.2123.5320.3631.637170.2033.58

13、80.3781.622180.1943.6400.3911.608190.1873.6890.4031.597200.1803.7350.4151.585210.1733.7780.4251.575220.1673.8190.4341.566230.1623.8580.4431.557240.1573.8950.4511.548250.1533.9310.4591.541 = R / d240SPC管制图实例41基本判定准则：当控制图中的点出现下列情况之一，说明生产过程存在特殊原因，需立即采取措施予以消除以确保制程处于稳定状态：十四. 控制图之判读法42十四控制图的判读-准则1超出控制界限的点

14、：出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据。可能的原因：新工人、原材料、机器、工艺；检验方法、标准改变；操作者的技能、意识变化等UCLCLLCL异常异常连续25点不允许连续35点允许1点连续100点允许2点43十四控制图的判读-准则2连续9点位于中心线的一侧。可能的原因：新工人、原材料、机器、工艺；检验方法、标准改变；操作者的技能、意识变化等UCLCLLCL44十四 控制图的判读-准则3连续6点上升(后点等于或大于前点)或下降。 可能的原因：新工人、原材料、机器、工艺；检验方法、标准改变；操作者的技能、意识变化；工夹具磨损等UCLCLLCL45十四 控制图的判读-准则4

15、连续14点相邻点上下交替，造成这种现象的原因可能是：两个过程在一张图上，分层不足（如两种材料、两台设备等）；操作者过度控制；UCLCLLCLMonte Carlo试验结果发生概率约0.4%46十四控制图的判读-准则5连续3点中有2点落在中心线的同一侧B区以外，中心值可能偏移。可能的原因：新工人、原材料、机器、工艺；检验方法、标准改变；操作者的技能、意识变化等UCLCLLCLCBACBA47十五控制图的判读-准则6连续5点中有4点落在中心线的同一侧C区以外，中心值可能偏移。可能的原因：新工人、原材料、机器、工艺；检验方法、标准改变；操作者的技能、意识变化等UCLCLLCLCBACBA48十五 控

16、制图的判读-准则7连续15点在中心线两侧的C区内，造成这种现象的原因可能是：虚报数据；分层不足（子组内包含不同分布极差偏大）；改进后变异减小。UCLCLLCLCBACBA49十五 控制图的判读-准则8连续8点在中心线两侧，但无一在c区内，造成这种现象的主要原因可能是出现了双峰。系统环境的变化（温度、操作者疲劳、设备参数波动）；设备零部件、工夹具松动；分层不足（子组来自不同分布）UCLCLLCLCBACBA50使用管制图就可以改善制程能力十六.使用管制图常犯的错误观念 管制图只能显示管制的现况,无法改善制程能力,必须使用其他统计手法,如实验计划(DOE)或QC七大手法等,才能提升制程能力. 例如

17、:血压高患者可以靠量血压就不会高血压?未建立解析用管制图即建立管制用管制图 例如:未了解自身最适合的体重即随使订定体重标准进行管制?使用规格上下界限来订定管制图的管制上下界限. 管制上下界限是由解析用管制图计算出来的,不能由使用者来决定. 例如:制前依客户规格设计厚度管制上下限,但实际制程能力却无法达成51(1).请用以下数据试绘制管制图 电池扩散车间工程师希望建构一个管内不均匀度量测的管制程序便於管控.从生产线收集到15组(每组样本大小为3), 量测数据如下,请利用此量测数据绘制解析用之Xbar-R管制图并判读制程是否失控.实作练习1.计算管制中心线与管制上下限.(注:A2=1.023, D

18、3=0 , D4=2.575) 2.绘图并判读管制图. 52实作练习531.计算管制中心线与管制上下限.(注:A2=1.023, D3=0 , D4=2.575) 2.绘图并判读管制图. 解: 管制中心线CL:X=x/n=45.82/15=3.05 (或x/n=137.32/45=3.05) R=R/n=1.4/15=0.093 管制上下限: UCLx = X+A2*R=3.05+1.023*0.093=3.147 LCLx = X-A2*R =3.05-1.023*0.093=2.955 UCLR=D4*R=2.575*0.093=0.24 LCLR=D3*R=0*0.093=0实作练习54

19、判读管制图: 在管制图上第十四点超出管制界限,故判定制程失控,有异常发生.55十七.制程能力分析与制程能力指标基本概念 所谓的制程能力,是指一个制程在固定的生产因素与稳定的管制下( 3 )所生产产品之品质符合客户需求的能力.其中包括两个评价方向,即精度与准度.制程能力的调查包括了M(人.机.料.法.测.环) 56欲判断一个群体品质好坏有三个主要数据 一为平均数代表其集中趋势. 二为标准差代表其离中趋势. 三为超出规格的不良率.制程能力评价也就是从这三个方面来评价的十七.制程能力分析与制程能力指标57既精且准精但不准不精也不准不精但准十一.制程能力分析与制程能力指标58T/2Ca (制程准确度)

20、Tux- 从生产过程中所获得的资料其实际平均值( )与规格中心值()之间偏差的程度 12.50%25%50%100%A级B级C级D级X(实绩)规格中心值规格上限或下限X(实绩)X(实绩)等级A 12.5%B12.5% 25%C 25% 50%D 50%Ca值CaCaCaCa十一.制程能力分析与制程能力指标-X59Cp (制程精密度)TCp:(Capability of precison) 以规格公差 (T)与生产中所获得的6个估计实绩标准差()其间相差的程度双边单边6 6B级6 A级Cp=1.331.006C级0.676D级规格下限SL规格中心规格上限SU等级A1.33 CpBCDCp值1.0

21、0 Cp1.330.67 Cp1.00Cp0.67十一.制程能力分析与制程能力指标60制程能力指数CpK综合Ca与Cp两值之指数(1)CpK值之计算式有两种B. 单边规格时:(2)等级判定 CpK值愈大,品质愈佳.依CpK值 大小分为五级等级A1.33 CpK1.67BCDCpK值1.00 CpK1.330.67 CpK1.00CpK0.67A+1.67 CpKA. 双边规格时:十一.制程能力分析与制程能力指标611.对设计单位提供基本资料;2.分派工作到机器上;3.用来验收全新或翻新调整过的设备;4.选用合格的作业员;5.设定生产线的机器;6.根据规格公差设定设备的管制界限;7.当制程能力超越公差时,决定最经济的作业水准;8.找出最好的作业方法.制程能力研究与应用十一.制程能力分析与制程能力指标62十二、 P控制图的制作流程A收集数据B计算控制限C过程控制解释D过程能力解释63十二：建立p图的步驟A阶段收集数据A1选择子组的容量、频率及数量子组容量分组频率A2计算每个子组内的不合格品率A3选择控制图的坐标刻度A4将不合格品率描绘在控制图分组数