SC统计过程控制精典培训教程

SPC培训教程一、持续改进及统计过程控制概述二、SPC基础三、计数型数据控制图©JohnZ.Rao20011产品质量波动及其统计描述产品质量特性定性定量连续离散计量值计数值计件值计数值©JohnZ.Rao20012变异误差=X-X0偶然性误差：误差大小和方向的变化是随机的。系统性误差：误差大小和方向的变化保持不变或按一定规律变化。过程控制中常用精度这个概念来反映质量的波动（变异）程度。©JohnZ.Rao20013精度精度又可分为：准确度(Accuracy)：反映系统误差的影响程度；精密度(Precision)：反映偶然误差的影响程度；精确度(Uncertainty)：反映系统误差和偶然误差综合的影响程度©JohnZ.Rao20014精度的概念准确度好精密度好系统误差小偶然误差小准确度差精密度高系统误差大偶然误差小准确度高精密度差系统误差小偶然误差大准确度差精密度差系统误差大偶然误差大©JohnZ.Rao20015持续改进及统计过程控制概述预防与检测过程控制系统变差：普通原因及特殊原因局部措施和对系统采取措施过程控制和过程能力过程改进循环及过程控制控制图：过程控制工具控制图的益处©JohnZ.Rao20016持续改进及统计过程控制概述之一

检测与预防过程控制的需要检测—容忍浪费预防—避免浪费©JohnZ.Rao20017持续改进及统计过程控制概述之二

过程控制系统我们工作的方式资源的融合产品或服务顾客识别不断变化的需求和期望顾客的声音人

设备

材料

方法

环境

输入过程/系统输出过程的声音统计方法有反馈的过程控制系统模型©JohnZ.Rao20018持续改进及统计过程控制概述之三

变差的普通原因及特殊原因©JohnZ.Rao20019SPC基础SPC(StatisticalProcessControl)统计过程控制：利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控，从而得到保证产品质量的目的。二十世纪二十年代美国休哈特(W.A.Shewhart)首创过程控制(ProcessControl)理论极其监控过程的工具—控制图(ControlChart)形成SPC的基础，后扩展到任何可以应用的数理统计方法。控制图(ControlChart)：对过程质量特性记录评估，以监察过程是否处于受控状态的一种统计方法图。1924年5月6日休哈特提出的不合格样品率P控制图为世界第一张控制图。©JohnZ.Rao200110产品质量量的统计计观点一一产品质量量具有变变异性影响产品品质量的的因素有有6MMan:人人Machine:机机Material:料料Method:法法Mother-nature:环环Measurement:测测无论人类类社会如如何进步步发展，，产品质质量不可可能保持持绝对恒恒定，一一定具有有变异性性。©JohnZ.Rao200111产品质量量的统计计观点二二产品质量量的变异异具有统统计规律律性确定性现现象，确确定性规规律：在在一定条条件下，，必然发发生或不不可能发发生的事事情。如如一个大大气压（（760mm汞汞柱）下下，H2O的变化化规律。。温度0℃固体状态态温度0℃<t<100℃液体状态态温度100℃气体状态态随机现象象，统计计规律：：在一定定条件下下事件可可能发生生也可能能不发生生的现象象。如我我们无法法预知内内存电性性能测试试合格率率大于99%，，但大量量统计数数据证明明有99%的可可能性大大于99%。©JohnZ.Rao200112正态分布布分布(distribution)：用来来描述随随机现象象的统计计规律，，说明两两个问题题：变异异的幅度度有多大大；出现现这么大大幅度的的概率。。计量特性性值：如如PCB金手指指厚度、、重量或或时间等等连续性性数据，，最常见见的是正正态分布布(normaldistribution)。计件特性性值：如如内存合合格/不不合格两两种离散散性数据据，最常常见的是是二项分分布(binomialdistribution)。计点特性性值：如如每条内内存上少少锡点数数等离散散性数据据，最常常见的是是泊松分分布(Poissondistribution)。。由于二项项分布和和泊松分分布数据据数理统统计理论论较复杂杂，以下下讨论以以正态分分布为例例。©JohnZ.Rao200113正态分布直方图(histogram)：在横横轴上以样样本数据每每组对应的的组距等距距离线段为为底，纵轴轴表示样本本数据落入入相应直方方组的频数数的n个矩矩形所组成成的图形。。如100条PCB金手指厚厚度，标准准503.94。。用面积表示示频率或频频数统计学显示示计量特性性值分布特特点是：中中间高，两两头低，左左右对称©JohnZ.Rao200114正态分布正态分布：：直方图所所取得数据据越多，分分组越密，，则直方图图就越趋近近一条光滑滑的曲线。。这条光滑的的曲线就形形成正态分分布曲线，，其特点是是中间高，，两头底，，左右对称称并延伸至至无穷。©JohnZ.Rao200115正态分布特特征正态分布是是一条曲线线，讨论起起来不方便便，故用其其两个参数数描述其特特征：平均值（average)标准差（standarddeviation)说明：（（1）平方方是为了避避免正负抵抵消（2）是求求平均值（3）是为为了避免单单位变化或或无故放大大©JohnZ.Rao200116平均值对正正态的曲线线的影响若平均值增增大，则正正态曲线往往右移动，，见‘若平均值减减小，则正正态曲线往往左移动，，见““’©JohnZ.Rao200117正态分布平平均值与标标准差的关关系平均值与标标准差是相相互独立的的。无论平平均值如何何变化都不不会改变正正态分布的的形状，即即标准差；无论标标准差如何何变化，也也不会影响响数据的对对称中心，，即平均值值。©JohnZ.Rao200118标准差对正正态曲线的的影响若标准差越越大，则数数据分布越越分散，波波动范围大大；若标准差越越小，则数数据分布越越集中，波波动范围小小。©JohnZ.Rao200119控制图原理理3原则不论与取值为何何，只要上上下限距中中心值（平平均值）的的距离各为为3，，则产品品质量特征征值落在范范围内的为为99.73%，这这是数学计计算的精确确值，应该该牢牢记住住。产品质量特特征值落在在[-3，，+3]之外外的概率为为0.27%，其中中单侧的概概率分别为为0.135%。休哈特正是是据此发明明了控制图图。©JohnZ.Rao200120控制图原理理控制图的形形成：将正态分布布图按顺时时针方向旋旋转90°，得到图B；但图B中上端数数值大，不不符合视角角常规，故故再将图前前后旋转180°，得到图C。图C就就是一张典典型的控制制图——单单值控制图图。图中UCL=+3为上控制限限，CL=为中心线，，LCL=-3为下控制限限。©JohnZ.Rao200121判异规则（（一）点出界就判判异如上图第四四点已超出出UCL，，故判断过过程异常。。为什么？？若过程正正常，则点点子超出UCL的概概率为0.135%。若过程程异常，值增大，分分布曲线整整体上移，，则点子超超出UCL的概率大大大增加，，可能是的的几十倍、、几百倍。。在这两种种可能性中中选择一种种，当然选选择过程异异常。©JohnZ.Rao200122判异规则（（二）两种错误虚发警报(falsealarm)：过程正正常，但样样本正好抽抽到0.135%处处，根据判判异规则判判定过程异异常。通常常这种错误误的概率记记为。漏发警报(alarmmissing):过过程异常，，但样本正正好抽到仍仍位于控制制界限以内内，根据判判异规则判判定过程正正常。通常常这种错误误的概率为为。©JohnZ.Rao200123判异准则Criteriaforabnormality点出界就判判异；虽然点均未未出界，但但界内点排排列不随机机就判异；；第二条准则则的具体模模式理论上上有无穷多多种，但具具有实际物物理意义并并被广泛使使用的有少少数几种。。©JohnZ.Rao200124常规休哈特特控制图数据特征分布控制图简记备注计量值正态分布均值—极差控制图X-R可取消均值—标准差控制图X-S中位值—极差控制图X-R可取消单值—移动极差控制图X-Rs计件值二项分布不合格品率控制图p不合格品数控制图np计点值泊松分布单位不合格数控制图u不合格数控制图c©JohnZ.Rao200125控制图选用用程序©JohnZ.Rao200126计数型数据据的控制图图准备工作建立一个好好的行动环环境定义过程确定要管理理的特性应考虑顾客的需求求当前及潜在在的问题领领域特性之间的的关系定义测量系系统，使之之具有可操操作性使不必要的的变差最小小©JohnZ.Rao200127计数型数据据控制图的的种类不合格品率率p控制图图不合格品数数np控制制图不合格数c控制图单位不合格格数u控制制图©JohnZ.Rao200128不合格率的的p图数据收集选择子组的的容量、频频率和数量量子组容量(n=50~200)分组频率子组的数量量(>25)计算每个子子组的不合合格率（p）记录每个子子组的下列列值被检项目的的数量———n发现的不合合格项目———np计算不合格格率p=np/p选择控制图图的坐标刻刻度（1.5~2倍倍）将不合格品品率描绘在在控制图上上©JohnZ.Rao200129不合格率的的p图计算控制界界限计算过程平平均不合格格品率P=计算上、下下控制界限限（UCL、LCL）UCL=p+3LCL=p-画线并标注注过程平均———水平实实线控制线路（（UCL、、LCL））——水平平虚线©JohnZ.Rao200130、变化化示意图时间特性值不变倾向性变变化©JohnZ.Rao200131、变化化示意图时间特性值不变无规律变变化©JohnZ.Rao200132、变化化示意图时间特性值规律性变变化不变©JohnZ.Rao200133、变化化示意图时间特性值无规律变变化不变©JohnZ.Rao200134、变化化示意图时间特性值无规律变变化无规律变变化©JohnZ.Rao200135X-R控制制图计量值最常常用、重要要的控制图图适用范围广广：X图：X正态X正态X非正态近似正态态（中心极极限定理））中心极限定定理使得X图广为应应用。R图通过计算机机上的模拟拟试验证实实：只要X不是非常常不对称，，则R的分分布无大的的变化。©JohnZ.Rao200136X-R控制制图灵敏度高X图：X通过平均均R图：无此此优点偶因至少可可以部分抵抵消（偶因反映映在上）异因不变灵敏度高异因突出©JohnZ.Rao200137X图的控制制线设过程正常常，x~N(，2)则可证明X~N((，2/n)，n为样本大大小若、已已知，则X图的控制制线为UCL=CLLCL©JohnZ.Rao200138若、、未未知知，，则则需需对对其其进进行行估估计计，，即即©JohnZ.Rao200139A.收收集集数数据据A1选选择择子子组组大大小小、、频频率率和和数数据据A2建建立立控控制制图图及及记记录录原原始始数数据据A3计计算算每每个个子子组组的的均均值值（（X））和和极极差差（（R））A4选选择择控控制制图图的的刻刻度度A5将将均均值值和和极极差差画画到到控控制制图图上上©JohnZ.Rao200140A1选选择择子子组组大大小小、、频频率率和和数数据据子组组大大小小使各各样样本本之之间间出出现现变变差差的的机机会会小小在过过程程的的初初期期研研究究中中，，子子组组一一般般由由4~5件件连连续续生生产产的的产产品品的的组组合合，，仅仅代代表表一一个个单单一一的的过过程程流流。。子组组频频率率在过过程程的的初初期期研研究究中中，，通通常常是是连连续续进进行行分分组组或或很很短短的的时时间间间间隔隔进进行行分分组组过程程稳稳定定后后，，子子组组间间的的时时间间间间隔隔可可以以增增加加。。子组组数数的的大大小小一般般>100个个单单值值读读数数，，>25个个子子组组©JohnZ.Rao200141©JohnZ.Rao200142A2建建立立控控制制图图及及记记录录原原始始数数据据X-R图图通通常常是是将将X图图画画在在R图图之之上上方方，，下下面面再再接接一一个个数数据据栏栏。。X和和R的的值值为为纵纵坐坐标标，，按按时时间间先先后后的的子子组组为为横横坐坐标标。。数数据据值值以以及及极极差差和和均均值值点点应应纵纵向向对对齐齐。。数据据栏栏应应包包括括每每个个读读数数的的空空间间。。同同时时还还应应包包括括记记录录读读数数的的和和、、均均值值（（X））、、极极差差（（R））以以及及日日期期/时时间间或或其其他他识识别别子子组组的的代代码码的的空空间间。。©JohnZ.Rao200143A3计计算算每每个个子子组组的的极极差差和和均均值值画在在控控制制图图上上的的特特性性量量是是每每个个子子组组的的样样本本均均值值（（X））和和样样本本极极差差（（R）），，合合在在一一起起后后它它们们分分别别反反映映整整个个过过程程的的均均值值及及其其变变差差。。对每每个个子子组组，，计计算算：：式中中：：X1，X2为子子组组内内的的每每个个测测量量值值。。N为为子子组组的的样样本本容容量量。。©JohnZ.Rao200144©JohnZ.Rao200145A4选选择择控控制制图图的的刻刻度度两个个控控制制图图的的纵纵坐坐标标分分别别用用于于X和和R的的测测量量值值。。X图图：：坐坐标标上上的的刻刻度度值值的的最最大大值值与与最最小小值值之之差差应应至至少少为为子子组组均均值值勤勤（（X））的的最最大大值值与与最最小小值值差差的的2倍倍。。R图图：：刻刻度度值值应应从从最最低低值值为