统计过程分析SC

1、Statistical Processing and ControlSPC統計過程控制統計過程控制概述統計隨機現象 自然界和社會上發生的許多現象具有以下的性質每次觀察或試驗結果不確定。大量重復觀察或試驗結果呈現某種統計規律。兩種隨機變量 計數型（離散型）Attributes 計量型（連續型）Varibles。抽樣試驗 几個常見的朮語母體個體樣本樣本容量抽樣頻率。字母符號代表意義 X平均值 R全距 X中位數 X個別值 標准差（群體） S標准差（樣本） 總和 P機率 Pn:不良數 p不良率 q良品率 生產者冒險率 消費者冒險率 中心值 UCL管制上限 LCL管制下限 USL規格上限 LSL規格下限

2、 AQL允收水准 Ca准確度 Cp精密度 Cpk制程能力指數 Ppk制程性能指數 Ppm百萬分之一不良 Ppb十億分之一不良 SPC統計過程控制 u單位缺點數 C缺點數統計過程控制概述定義將輸入轉化為輸出的一組彼此相關的資源和活動。過程人機料法環工作方式/資源的融合顧客產品服務輸入過程/系統輸出兩種過程變差原因 普通原因 特殊原因材料输入批次之间的不同同批内的不同随时间而变随环境而变制造/组装机器/工装/工具之间的不同随时间而变, 如磨损、漂移等人员的不同 (如手工)调试的不同环境的不同統計過程控制概述兩種過程控制模型和控制策略 缺陷檢測過程模型具有反饋的過程控制模型控制缺陷檢測過程模型4M1

3、E過程產品/服務檢驗是否合格顧客報廢或返工控制策略控制輸出事后把關統計過程控制概述具有反饋的過程控制模型控制過程呼聲4M1E過程統計方法產品/服務顧客識別變化的需求與期望顧客的呼聲控制策略控制過程預防缺陷統計過程控制概述兩種過程狀態 過程是統計受控的過程是不受控的控制僅存在普通原因變差分布穩定的過程是可預測的過程是統計受控的存在特殊原因變差分布不穩定過程是不可預測的過程是不受控的統計過程控制概述兩種控制措施 系統措施局部措施控制系統措施通常用來減少變差的普通原因通常要求管理層的措施工業經驗約占過程措施的85%局部措施通常用來消除變差的特殊原因通常與現場有關的人員解決工業經驗約占過程措施的15%

4、過程控制要點屬于系統的問題不要去責難現場人員要由系統采取措施（理解什么是”控制不足”）。考慮經濟因素做出合理的決定。過程控制系統應能提供正確的統計信息。有用的特殊原因變差應該保留。統計過程控制概述持續改進過程循環的各個階段持續改進過程循環2.維護過程監控過程性能查找變差的特殊原因并采取措施3.改進過程改變過程從而更好地理解普通原因變差減少普通原因變差1.分析過程本過程應做些什么會出現什么錯誤本過程正在做什么達到統計控制狀態確定能力計划實施研究計划措施實施計划措施研究實施研究措施統計過程控制概述貝爾試驗室的Walter休哈特博士在二十世紀二十年代研究了控制圖來區分過程變差的普通原因及特殊原因產生

5、的變差。使用控制圖改進過程是一個重復的程序多次重復收集控制及分析几個基本的步驟。首先按計划收集數據然后利用這些數據計算控制限控制限是解釋用于統計控制數據的基礎當過程處于統計控制狀態控制限可用來解釋過程能力。為了使過程在控制和能力上得以改進就必須識別變差的普通及特殊原因并據此改進過程然后該循環又重新開始更多的數據被收集解釋并且作為采取措施的基礎。控制圖過程控制的工具UCLLCL1.收集 收集數據并畫在圖上2.控制 根據過程數據計算試驗控制限 識別變差的特殊原因并采取措施3.分析及改進確定普通原因變差的大小并采取減少它的措施統計過程控制概述合理使用控制圖能控制圖的益處供正在進行過程控制的操作者使用

6、。有助于過程在質量上和成本上能持續地可預測地保持下去。使過程達到更高的質量更低的單件成本更高的有效能力。為討論過程的性能提供共同的語言。區分變差的特殊原因和普通原因作為采取局部措施或對系統采取措施的指南。統計過程控制控制圖兩大類控制圖 計量型數據控制圖計數型數據控制圖計量型數據控制圖分類類型優點不合格品率P圖廣泛不合格品數nP圖不合格品數比不合格品率更有意義各個時期子組的容量不變缺點數C圖連續的產品流上（如布匹）單個檢驗中發現不同原因造成的不合格（如車輛維修)單位缺點數u圖適用于與C圖相同的數據但不同時期的樣本容量不同時須用C圖計數型數據控制圖分類中位數圖X R用于測量費用很高的場合用單值代替

7、均值用MR代替極差單值移動極差圖X MR車間工人更易掌握用X代替X直接描點不用計算計算機適時記錄樣本容量大S較R更准確有效尤其在大樣本容量時均值標准差圖X S廣泛較簡便對子組內特殊原因較敏感均值極差圖X R應用優點類型統計過程控制控制圖收集數據畫圖計算試驗控制限將試驗控制限及中心線畫在圖上分析極差圖和均值圖分析特殊原因采取措施消除修正數據或重新采集數據重新畫圖和計算控制限計算過程能力性能和指數分析過程能力保持過程改進過程控制圖制做及應用程序圖控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）統計過程控制控制圖A 收集數據A1 選擇子組大小頻率和數據子組大小在過程的初期研究中子組一般由4到5件連續生產的產品的

8、組合僅代表單一刀具沖頭模槽等生產出的零件（即一個單一的過程流）。對于所有的子組樣本的容量應保持恆定。子組頻率檢查經過一段時間后過程中的變化。應在適當的時間收集足夠的子組這樣子組才能反映潛在的變化。在過程的初期研究中通常是連續進行分組或很短的時間間隔進行分組以便檢查過程在很短的時間間隔內是否有其它不穩定的因素存在。子組數的大小一般情況下包含100或更多單值讀數的25或更多個子組可以很好地用來檢驗穩定性如果過程已穩定則可以得到過程位置和分布寬度的有效的估計值。控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）A2 建立控制圖及記錄原始數據X R通常是將X圖畫在R圖之上方下面再接一個數據欄。X和R的值為縱坐標按時

9、間先后的子組為橫坐標。數據欄包括每個讀數和均值極差時間。統計過程控制控制圖A5 將均值和極差畫在控制圖上將各點用直線連接起來從而得到可見的圖形和趨勢。注還沒有計算控制限的初期操作控制圖上應清楚注明”初始研究”字樣。控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）A3 計算每個子組的均值(X)和極差（R）畫在控制圖上的是每個子組的樣本均值和樣本極差合在一起反映整個過程的均值及其變差。X=X1+X2+Xn+nR=X最大值-X最小值A4 選擇控制圖的刻度對于X圖坐標上的刻度值的最大值與最小值之差應至少為子組均值的最大值與最小值差的2倍。對于R圖刻度值應從最低值為0開始到最大值之間的差值為初始階段所遇到的最大極差

10、（R）的2倍。注一個有用的建議是將R圖的刻度值設置為均值圖的刻度值的2倍。統計過程控制控制圖B1 計算平均極差（R）及過程平均值（X）B3 在控制圖上作出平均值和極差控制圖的控制線B2 計算控制限C 過程控制解釋C1 分析極差圖上的數據點a 超出控制限的點出現一個或多個點超出任何一個控制限 循環 （ 出錯或過程改變或測量系統變化）控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）B1 計算平均極差（R）及過程平均值（X）B 計算控制限R=R1+R2+RkKX=KX1+X2+XkUCLR=D4RUCLXLCLR=D3R=X+A2RLCLX=X-A2RXX統計過程控制控制圖UCLLCLb 鏈有下列現象之一表明過

11、程已改變或出現這種趨勢（過程或測量系統改變） 連續7點位于平均值的一側 連續7點上升（后點等于或大于前點）或下降UCLLCL跑偏UCLLCL趋势UCLLCL循環控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）統計過程控制控制圖c 明顯的非隨機圖形 各點與中心線的距離一般大約2/3的點應落在控制限的中間三分之一的區域內大約1/3的點落在其外的三分之一。（超過90%或有40%及少于40 %的點落在三分之一的區域應調查是出錯或過程抽樣方法造成分組中包含兩個或多個具有明顯不同的變化性的過程流的測量值。應分別識別和追蹤几個過程流。控制圖的制作及應用 （以XR圖為例） :連續三點之中有兩點落在A區或甚至於A區以外者

12、(在中心線之同側三個連 續點中有兩點出現在兩個標準差之外者).+1+2+3UCLCLA區B區C區.統計過程控制控制圖. :連續五點之中有四點落在B區或甚至於B區以外者 (在中心線之同側五個連續點中有四點出現在一個標準差之外者).+1+2+3UCLCLA區B區C區. 連續有八點落在C區或甚至於C區以外者 (八個連續點子出現在中心線之同一側者).+1+2+3UCLCLA區B區C區.控制圖的制作及應用 （以XR圖為例）統計過程控制控制圖(3)連續10點中有4點以上.(2)連續7點中有3點以上.(1)連續3點中有2點以上.點出現在管制界限之近旁時,一般是以超出2區域之 點為調查基準,如:控制圖的制作及

13、應用 （以XR圖為例）C2 識別并標注特殊原因C3 重新計算控制極限.點出現在中心線單側較多時,如:(1)連續11點中有10點以上.(4)連續20點中有16點以上.(3)連續17點中有14點以上.(2)連續14點中有12點以上.統計過程控制控制圖統計過程控制控制圖統計過程控制控制圖P-Chart 管制界限中心線與控制界限公式統計量備注ni為第i個樣本容量pi為第i個樣本不合格品率,pini為第i個樣本不合格品數 當nmax 且nmin時可將前面計算公式中的ni換為統計過程控制控制圖A2D4Return d2X Bar R統計過程控制過程能力常用的指數和比值與規范有關的過程變差指數Cp和Pp。與

14、規范有關的過程變差和中心聯合指數CpuCplCpk和Ppk。與規范有關的過程變差比值CR和PR。(CR=1/Cp PR=1/Pp)過程朮語的定義過程朮語的定義過程固有變差僅由于普通原因產生的那部分過程變差。該變差從控制圖上通過R/d2來估計。過程總變差由于普通和特殊兩種原因所造成的變差本變差可用樣本標准差S來估計。=R/d2R(Xi-X)S=n=1n-12=s統計過程控制過程能力指數Cp能力指數定義為容差寬度除以過程能力不考慮過程無偏移一般表達為USL-LSL=Cp6R/d2RPpk過程無偏移的性能指數定義為: 或 的最小值。Cpu上限能力指數定義為容差范圍上限除以過程分布寬度下限一般表達為U

15、SL-X=Cpu3R/d2RCpl下限能力指數定義為容差范圍下限除以過程分布寬度下限一般表達為X-LSL=Cpl3R/d2RUSL-X3SX-LSL3S統計過程控制過程能力統計過程控制過程能力(1)CpK值之計算式有兩種B. 單邊規格時:(2)等級判定 CpK值愈大,品質愈佳.依CpK值 大小分為五級A. 雙邊規格時:等級A1.33 CpK1.67BCDCpK值1.00 CpK1.330.67 CpK1.00CpK0.67A+1.67 CpK統計過程控制過程能力T/2Ca (制程準確度)Tux-Ca:(Capability of accuracy) 從生產過程中所獲得的資料其實際平均值( )與

16、規格中心值()之間偏差的程度 =12.50%25%50%100%A級B級C級D級X(實績)規格中心值規格上限或下限X(實績)X(實績)等級A 12.5%B12.5% 25%C 25% 50%D 50%Ca值CaCaCaCa統計過程控制過程能力Cp (制程精密度)TCp:(Capability of precison) 以規格公差 (T)與生產中所獲得的6個估計實績標準差()其間相差的程度雙邊單邊6 6B級6 A級Cp=1.331.006C級0.836D級規格下限SL規格中心規格上限SU等級A1.33 CpBCDCp值1.00 Cp1.330.83 Cp1.00Cp0.83統計過程控制過程能力T

17、3T3355Cp=1.67Cp=1.33 1.33Cp1.67顯示有足夠之工程力. 對規格而言,為正常狀態,應繼續保持.2Cp處理1.67 Cp,顯示非常有工程能力 雖然有若干這製品之標準差很大,但不會出現不良品.1344統計過程控制過程能力Cp=1.00Cp1.00TT3 1.00Cp1.33,顯示工程能力並不充足,但尚且可以. 要注意有發生不良品之雇慮,必要時應提升工程之能力.3 Cp1.00顯示工程能力不足. 在這種狀況下會出現不良品.必需藉著作業方法之改善,規格之再檢討,機械設備之改善,來提升工程能力.4333統計過程控制過程能力-3-2-1+3+2+168.27%95.45%99.73%0.135%0.135%統計過程控制過程能力Table 1 Quality levels and Corresponding Number of Defects統計過程控制過程能力Cpk為什麼要大於或