spc培训资料-统计过程控制

1、统计过程控制Statistical Process Control6SIGMA Training Material第一讲：引言SPC背景SPC美国质量量管理专专家朱兰兰博士著著名论断断：20世纪纪“生产产力的世世纪”21世纪纪“质量量的世纪纪”引言言：SPC背景质量世纪纪提出超超严格质质量要求求：产品的合合格率1 %ppmppb10-2 10-6 10-9引言言：SPC背景正态分布布中心规范限合格品率率 %不合格品品率ppm168。27317300295。4545500399。732700499。993763599。9999430.57699。999999830.002TLTU-66 1 -1

2、SPC在正态分分布中心心与规范范中心重重合时X超出规范范限=k（k=1,2,6)的不合格格率生产控制制方式：36改进3控制方式式不合格格率无无偏移:2700ppm偏移1.5: 66807ppm6控制方式式不合格格率无无偏移:0.002ppm偏移1.5: 3.4ppmSPCTUTUTLTL33662.710-32.010-93控制方式式与6控制方式式的比较较SPC我国质量量状况差距巨大大国家技术术监督局局历年产产品抽查查合格率率统计表表：1990 199119921993 199419951996 19971998199972.875.259.668.574.975.278.678.979.17

3、9.3年份合格率(%)总平均(%)74.21每年年由于产产品质量量低劣，损失2000亿左右右。成为为整个国国民经济济发展的的瓶颈。SPC质量量管理发发展三个个阶段及及其比较较SPC中国60年代从日日本直接接引入全全面质量量管理。中国实际际未经历历真正意意义上的的统计管管理阶段段。中国许多多企业质质量管理理一直在在低水平平上徘徊徊。薄弱环节节补课SPC中国加入入WTO影响关税壁垒垒技术壁垒垒技术标准准、法规规、认证证制度。中国企业业：竞争争力？科学管理理水平形成生产产力经济全球球化、市市场一体体化竞争力？SPC世界制造造业趋势势:技术指标绝对对值要求求管理质量特特性值波动动趋于于最小（稳定）科学

4、方法法技术支支持否则不可可想象。与世界接接轨SPC重要性、紧迫性性、实际际意义企业薄弱弱环节所所在；外部竞争争压力加加剧；企业内在在提高、发展的的需求。必须尽快快学习掌掌握科学学先进的的技术和和方法。急!急!急!SPC第二讲统计学基基础知识识随机现象象统计学统计方法法总体、个个体、样样本统计描述述统计推断统计控制制统计风险统计学自然界每每天发生生现象/事件，多种多多样、无无穷无尽尽。二类现象象/事件件确定性现现象如自由由落体、同性相相斥等非确定性性现象随机现象象非随机现现象随机现象象随机现象象在一定条条件下，可能发发生，可可能不发发生。事先无法法预知结结果大量重复复出现，服从于于统计规规律。随

5、机现象象：概念念统计学：是研究如如何收集集、整理理、分析析数据的的一门科科学。寻找、预预测、确确定随机机现象中中所呈现现的统计计规律。被称为数数字的科科学。统计学：概念统计学基基本思想想：两个观点点：随机机性、规规律性。三个特性性：数量量性、总总体性、具体性性。三个准则则：事实实，真实实，求实实。SPC1.随机机性：统计数据据永远是是波动的的。其取值是是随机的的。统计计学基础础思想：二个观观点2.规律律性：数据的收收集必须须遵循随随机的原则。经过整理理在大量量试验条条件下，统计数数据显现现出一定定的规律律性。统计计学基础础思想：二个观观点1.数量量性：统计是从从数量方方面入手手，认识识事物的的

6、工具。没有数量量就没有有统计。一门科学学只有应应用了数数学才能能达到完完善的程程度。统计计学基本本思想：三个特特性2.总体体性：着眼于事事物总体体的规律律、特征征。从整体上上反映和和分析事事物的数数量特征征。采用大量量观测法法。统计计学基本本思想：三个特特性3.具体体性：统计的认认识对象象是具体体的事物物在一定定时间、地点条条件下的的数量表表现。收集数据据要有明明确的目目的，尽尽可能掌掌握它的的历史。应注意数数据所代代表的社社会经济济的实际际意义。统计计学基本本思想：三个特特性三个准则则：1.事实实统统计的基基础。2.真实实统统计的生生命。3.求实实统计的灵灵魂。统计计学基本本思想：三个准准则

7、统计学基基础方法法：随机机抽样事物的特特征或表表现形式式多种多多样，千千变万化化。我们们无法穷穷尽。同一事物物同一特特性数据据亦可能能十分庞庞大，无无法也不不必一一一考察。按一定的的方式，从研究究对象的的总体中中随机抽抽取部分分样本进进行研究究，并以以此推断断总体的的特征和和规律。统计计学基础础方法：随机抽抽样总体研究对对象的全全体。个体构成总总体的每每个成员员。样本从总体体中抽取取部分个个体组成成的集合合。样品：样样本中的的每一个个个体。样本本容量：样品的的个数。又称样样本量。统计计学基础础方法：随机抽抽样简单随机机样本：两个条件件：1.随机性：总体中中每个个个体都有有相同的的机会入入样。2

8、.独立立性：从从总体中中抽取的的每个样样品，对对其它样样本的抽取取无任何何影响。今后研究究的样本本，均为为简单随随机样本本。统计计学基础础方法：随机抽抽样随机抽样样基本原原则：随机性：定时、均衡、分层。独立性。不受干扰扰性。足够数量量。SPC样本实例例：统计计学基础础方法：随机抽抽样（1）罐罐头（2）汽汽车样本实例例：（3）分分组样本本（4）有有序样本本统计计学基础础方法：随机抽抽样统计技术术：以概率论论和数理理统计为为基础。是研究随随机现象象中确定定的数学学规律的一门门数学学学科。统计计方法：概念统计方法法：收集，整整理、分分析和解解释统计计数据，并对其反映的的问题，作出一一定结论论的方法法

9、。质量统计计方法，专指用用在质量量管理中中的统计方法。统计计方法：概念统计方法法分类：统计描述述、统计计推断、统计控控制统计计方法：分类统计描述述：通过对统统计数据据的收集集和整理理，从而而清楚描述事事物的规规律或状状态。统计方法法的基础础。将零星的的、分散散的、杂杂乱的信信息数据据转化成规范范的表格格，图形形。统计计方法：分类统计推断断：通过对数数据的分分析和统统计运算算所得到到的特性值，对事物物的状态态和发展展趋势进进行预测和推推断。又称归纳纳统计法法。统计计方法：分类统计控制制：通过对数数据的整整理、分分析和统统计计算算所得到到的结果，评价事事物状态态、监测测变异，从而保保持控制过程程处

10、于稳稳定的状状态。统计计方法：分类统计方法法：属性性描述性：通过统统计数据据的归纳纳整理，来描述述事物的的特征。推断性：通过研研究事物物的一部部分，来来推断事事物总体体的状况况。风险性：以部分分推断、描述总总体，必必然存在在失真的的可能性性。统计计方法：属性如何何降低风风险？统计方法法主要作作用：评价过程程质量的的控制状状态。预防不合合格品的的发生或或再发生生。降低检验验成本。揭示产品品不合格格的原因因或主要要原因。必不可少少统计计方法：主要作作用形成成产品质质量、谋谋求改进进机会、进行质质量管理理的重要要方法、工具。统计方法法应用范范围：四类通用用产品整个个寿命周周期。任何过程程、阶段段包包

11、括需求求调研、产品设设计，制制造控制、顾客满满意度评评价等。统计计方法：范围统计方法法应用基基础条件件：1.基本条件件：过程稳定定处于受受控状态态必要的资资源：计计量工具具；检测手段段；记录图表表；高素质员员工。统计计方法应应用条件件2.基础础工作建全规范范的管理理体系或或制度；产品质量量可追溯溯；计算机技技术的应应用：如如MINITAB软件。统计计方法应应用条件件统计方法法应用成成功的关关键：强烈的预预防、改改进的意意识决定每每个人的的行为、思维模模式。关系系企业生生存、发发展。领导作用用与全员员参与文化的的变革、习惯的的改变。艰苦苦工作、枯燥、繁琐。目的性明明确评价，预防，控制，改进。关键

12、统计计方法应应用条件件结论：统计方法法所表达达的观点点，以及及统计方方法的应应用，深深刻影响响了对全全面质量量管理的的整个领领域。定量把握握过程中中的因果果关系，精确描描述、监监视、控控制过程程。运用数据据、认清清规律，提供决决策依据据。向管理要要效益一个个深化、细化、进一步步提高质质量管理理有效性性的途径径统计计方法：结论第三讲数据的收收集、整整理与图图示方法法一、数据据：一般可通通过观察察、检验验、测量量、试验验获得。反反映事事物或产产品质量量特性和和状态的的数字。任何一门门科学都都必须进进行定量量研究。数据据：概念念二、数据据分类2.1产产品特特性值2.2误误差与与容差2.3统统计特特性

13、值数据据：分类类2.1产产品特特性值数据据：产品品特性值值有关术语语:质量量：一组固固有特性性满足要要求的程程度。特性性：可区分分的特征征。质量特性性：产品品、过程程或体系系与要求求有关的的固有特特性。产品品：过程的的结果。过程程：一组将将输入转转化为输输出的相相互关联联或相互互作用的的活动。产品品特性值值：将要要求按特特定的准准则，转转化为产产品功能能性的术术语和量量值。数据据：产品品特性值值产品特性性值分类类：按种类分分类按属性分分类按定性、定量分分类数据据：产品品特性值值分类按种类分分类：理化特性性：机械械，理化化，电，光，声等；感官特性性：嗅觉觉，听觉觉，视觉觉，触觉觉等；行为特性性：

14、礼貌貌，诚实实，正直直等；时间特性性：准时时，可靠靠性，可可用性等等；功能特性性：制冷冷，制热热，切割割，粉碎碎等；数据据：产品品特性值值分类尚有有人体工工效、经经济、社社会、心心理等特特性。按属性分分类：固有特性性赋赋予特性性。内在特性性外外在特性性。关键特性性一一般特性性。数据据：产品品特性值值分类按定量、定性分分类：定量数据据：定量量可测计量量型数据据。定性数据据：定性性可数计数数型数据据。计数型数数据：计计件值、计点值值。数据据：产品品特性值值分类2.2误误差与容容差数据据：误差差与容差差误差：产品特性性值由过过程决定定。过程程因素是是动态、变化的。因此产产品特性性值的波波动是客客观存

15、在的，无无法完全全清除。误差：特特性值对对期望值值的偏离离成差距距。数据据：误差差与容差差误差组成成：总误误差=制制造误差差+测量量误差。容差差：允许偏偏离的范范围。规范界限限：公差差T =TU- TL 。SPC造成误差差的两类类原因：系统误差差异异因造成成；随机误差差偶偶因造成成；异因造成成的误差差较大，有规律律可测知知，且可可消除。偶因造成成的误差差较小，为过程程固有特特性，无无法消除除。SPC2.3统统计特特性值数据据：统计计特性值值计量量值统计计量的计计算（能能连续测测量的统统计量）反映质量量集中程程度均值：X =XI/ n中位数：按大小先先排队后取中n为奇数时时，直接接取中。n为偶数

16、时时，取中中间两个个数的算算术平均均。数据据：统计计特性值值反映质量量分散程程度极差差：R =Xmax- Xmin移动极差差：Rsi= Xi- Xi+1（又称MR）批标准差差： =（xi-x）2/N样本标准准差：s =（xi-x）2/（n-1）变异系数数：Cv=/ x或s /xSPC计数数值统计计量的计计算（不不能连续续统计量量）计件值不合格品品率：P=d/n100%或D/N100%不合格品品数：d或D计点值缺陷数：C单位缺陷陷数：U=C/n或C/NSPC3.数据据的整理理与图示示3.1定定性性数据的的整理与与图示3.2定定量量数据的的整理与与图示数据据的整理理与图示示3.1定定性数据据的整理

17、理于图示示：调查表收集集数据的的有效方方式。分层法分析析问题的的艺术。排列图把握握关键的的少数。特定定数据3.2定定量数据据的整理理与图示示直方图-过程程状态的的直观诊诊断。控制图-过程程的监控控器。SPCSPC第四讲统计过程程控制一、波动及其其原因第一节统统计计过程控控制概述述通常波动动有两大大类:异常波动动SPC偶然波动动概述述1.偶然波动动过程处于于统计控控制状态态，也称称为受控控状态。特点：过过程中存存在许多多波动源源，每个个波动源源对质量量特性X的影响都都是很小小的，通通常X服从正态态分布，且其分分布不随随时间的的变化而而改变。偶然波动动是偶然然因素引引起的，是过程程固有的的。SPC

18、概述述若仅仅是是偶然波波动出现现，那过过程输出出呈正态态分布。这个分分布不随随时间而而变，因因而可以以预测结结果。SPC时间过程控制制（incontral）概述述2.异常常波动过程不处处于统计计控制状状态，也也称为失失控状态态。特点:过过程中存存在许多多波动源源，但有有一个或或几个对对质量特特性的影影响较大大，而其其它的影影响均很很小。这些强的的波动源源使X的分布会会随时间间的变化化而发生生改变，改变分分布的位位置、或或分布的的标准差差，有时时又会使使分布的的形状发发生变化化。异常波动动是异常常因素引引起的，非过程程所固有有。SPC概述述SPC不可预测测目标线过程失控控（outofcontra

19、l）当异常波波动出现现时，过过程输出出的分布布是随时时间而变变化的，不稳定定的，从从而是不不可预测测的。概述述波动不可可能消除除，但是是可以减减小。(二)减减小波动动的系统统措施与与局部措措施1.如果存在在异常波波动要设法找找出它的的波动源源，用技技术的手手段去排排除，从从而使过过程恢复复到正常常的受控控状态。采取局部部措施SPC原材料不不均匀设设备性性能不稳稳定工工具破损损操作不当当量具具性能不不稳定SPC时间受控控（特殊殊波动消消失）失控控（特殊波波动源出出现）任一过程程中特殊殊波动源源总是有有限个发现一个个，排除除一个，要注意：有的特特殊波动动源要在在一段时时间后才才会出现现一个成熟熟的

20、过程程是工厂厂的财富富2.如果果过程处处于统计计控制状状态只存在在偶然波动通常一个个产品的的特性值值总有一一个目标标值和一一定的公公差范围围，过程程不一定定满足要要求。波动在公公差范围围内是允允许的，不需减减小波动动波动超过过公差允允许的范范围，要要设法减减小波动动【有时需需要对整整个生产产系统作作改造】采取系统统措施SPCSPC受控控（正常常波动源源减弱）上规格限限下规格限限时间受控控（正常常波动源源过大）x第二节常常规控控制图分分析控制图是是一个简简单的过过程控制制系统。作用:利用控制制图所提提供的信信息，把把一个过程维持持在受控控状态:一旦发现现异常波波动，要要分析原原因，采采取措施施加

21、以消消除，把把过程从从失控变变为受控控状态，以以保持质质量稳定定。SPC(一)常规控控制图的的种类(1)计量值控控制图均值-标标准差控控制图（X -S图)均值、极极差控制制图(X -R图)中位数，极差控控制图(X -R图)单值移移动极差差控制图图（X -RS图)SPC(2)计计数值控控制图不合格品品率控制制图(p图)不合格品品数控制制图(np图)单位缺陷陷数控制制图(u图)缺陷数控控制图(c图)SPC控制图的的原理控制图是是根据正正态分布布的3原理构造造的。假假如一个个统计量量T(x1,x2,xn)服从正态态分布或或近似正正态分布布，即TN(T，2)T其中T是T的均值，T是T的标准差差，根据据

22、3原理有P(T-3T TT+3T) =0.9973SPC控制制图的原原理控制上限限(记为为UCL)为T+3T控制下限限(记为为LCL)为T-3T控制中心心线(记为CT)为TSPC控制制图的原原理构造将这三条条水平线线画在一一张坐标标纸上，其横轴轴为时间间或样本本序号，纵轴为为T的观察值值这就形形成了一一张控制制图。当把T的观察值值按序点点在图上上，就可可用于过过程控制制。上、下控制制线UCL与LCL被用来判判断生产产过程有有无异常常。当点超出出上下控控制线时时表示过过程失控控，需要要采取措措施SPC控制制图的原原理有时还把把控制线线内分成成几个区区域：SPCT+2T与T+3T之间称为为A上区T

23、+T与T+2T之间称为为B上区T-T与T+T之间称为为C区T- 2T与T-T之间称为为B下区T-3T与T- 2T之间称为为A下区称T-2T与T+2T为警戒限限，它表表示过程程失控即即将发生生。UCLCLLCLA上B上CB下A下控制制图的原原理SPCUCLCLLCL序号126345X图3.5控控制制图的示示意图X控制制图的原原理SPC实际中T与T常是未知知的，需需收集一一定数量量的样本本作出估估计。T常用X作估计，记T的估计为为T，则中心线线及上、下控制制线分别别为:CL=XUCL=X+ 3TLCL=X- 3T控制制图的原原理计量控制制图:控控制界限限的制定定计量控制制图在实实际中用用用得最最广

24、泛，原因是是:大多数产产品具有有可计量量的特性性计量值比比只记录录合格与与否能提提供更多的信息可以与规规格进行行比较，分析过过程的性能SPC计量值控控制图基基于正态态分布，正态分分布有两两个参数数：均值与标标准差因此需要要两张图图，分别别控制均均值与标标准差。SPC均值-极极差控制制图(X-R图)均值控制制图主要要用于判判断生产产过程的的均值是是否处于于或保持持在所要要求的统统计控制制状态。极差控制制图主要要用于判判断生产产过程的的标准差差是否处处于或保保持在所所要求的的统计控控制状态态。两张图一一起用，称为均均值极极差控制制图SPC控制线如如下：SPCCLXRUCLX +A2RD4RLCLX

25、 -A2RD3R适用样本本容量n 10=单值-移移动极差差控制图图(x-Rs图)在一些场场合取一一个子组组不可能能或不实实际:测单个值值需要很很长时间间用破坏性性试验方方法获得得测量值值任一时刻刻质量相相对是均均匀的有时一次次仅能获获得一个个观察值值，如原材料的的性能、仪表读读数等SPCSPC控制线如如下：CLXRSUCLX +E2RSD4RSLCLX -E2RSD3RS其中E2=3/d2X 图RS图中位数-极差控控制图(X-R图)中位数控控制图主主要用于于判断生生产过程程的均值值是否处处于或保保持在所所要求的的统计控控制状态态。极差控制制图主要要用于判判断生产产过程的的标准差差是否处处于或保

26、保持在所所要求的的统计控控制状态态。中位数受受异常数数据影响响较小。SPCSPC控制线如如下：CLXRUCLX +A3RB4RLCLX -A3RB3RR图X 图适用样本本容量n10计数控制制图计件控制制图:只考虑是是否具有有某种特特性譬如如产品是是否合格，记录不不合格的的产品数数。常用的控控制图是是:不合格品品率控制制图(p图)不合格品品数控制制图(np图)它基于二二项分布布，仅有有一个参参数。SPC计点控制制图记录所考考察的个个体或一一定量、一定面积上某种种特性出出现的次次数譬如:一个铸件件上的气气孔数一匹布上上的疵点点数常用的控控制图是是:缺陷数控控制图(c图)单位缺陷陷数控制制图(u图)

27、它基于泊泊松分布布，仅有有一个参参数。SPC采用计数数控制图图的优点点数据的获获得比较较容易，一般不不需要专专门的收收集技术术。SPC计件控制制图控制制界限如如下：SPCCL=PUCL=P +3P(1-P)/nLCL=P -3P(1-P)/nP 图当样本大大小n不等时，UCL与LCL将随之而而变化当样本大大小相差差不大时时：在n-0.25n与n+0.25之间时用用n代替n当LCL0时，取LCL=0SPC控制界限限如下：SPCCL=npUCL=np+ 3np(1 -p)LCL=np- 3np(1 -p)np图当样本容容量相等等时，可可以用np图当LCL0时，取LCL=0单位不合合格数控控制图控控

28、制界限限如下：SPCCL=uUCL=u +3u /nLCL=u -3u /nu 图SPCCL=CUCL=C +3CLCL=C -3C当样本容容量相等等时，可可以用c图控制界限限如下:c图当LCL0时,取LCL=0控制图实实际上是是生产过过程质量量的一种种记录图图形，它它提供了了判断过过程是否否处于统统计控制制状态的的一种方方法。SPC(二)控控制图的的两种错错误1.虚发警报报过程实际际上没有有失控而而虚报失失控，这这类错误误发生的的概率记记为 。2.漏发发警报过程已经经异常，但仍会会有部分分特性值值落在控制线线内，这这类错误误发生的的概率记记为 。SPC3.如何何减少两两种错误误上下控制制线最

29、优优间距6SPC（三）判判稳准则则:1.连续25点，无无界外点点；2.连续续35点点，界外外点数d1；3.连续100点，界外外点数d2。SPC（四）判判异准则则（2种类类型）1.点超超出控制制线；2.界内内点排列列不随机机。SPC常见的异异常情况况与模式式有如下下八种1.一点超出出控制界界限2.连续九点点在中心心线的同同侧3.连续六点点呈上升升或下降降趋势4.连续14点交替上上升下降降5.连续三点点中有两两点处于于A上或A下区6.连续续五点中中有四点点在C区之外7.连续续15点在中心心线附近近的c区内8.连续续8点在在中心线线两侧而而无一点点在C区SPC(五)合合理子组组原则“组内差差异只由由

30、偶因造造成，组组间差异异主要由异因因造成”。样本组内内采样间间隔要小小过程不稳稳，样本本数应加加大，过过程平稳稳、样本数可可减少。SPC(六)X一R控制图的的分析有关均值值的控制制图(平平均值、中位数数或单值值)显示示了过程程平均的的位置，从平均均值的角角度揭示示了组间间的异常常波动。有关极差差的控制制图(或或标准差差)揭示示了组内内的异常常波动，是考察察过程波波动(变异)大小的的指示器器，是过过程一致致性或均均匀性的的一个度量量。SPCR(或s)图保持在在统计控控制状态态偶偶然波动动。R(或s)图不能保保持在统统计控制制状态异常常波动。R (或s)图失控还还会影响响到均值值的控制制图。应首先判判断R(或S)图的受控控状态。再进一步步考察均均值的受受控状态态。SPC建立和使使用计量量控制图图的步骤骤:1.收集k组预备数数据(也也称为参参考数据据)计算每一一个样本本的均值值与极差差。2.首先计算算K个样本极极差的均均值，记记为R这便是R控制图的的中心线线。并计算R图的控制限。SPC3.作R图，将各各样本点点与控制制限进行行比较，检查数据据点有无