统计过程控制SC培训教材 二

统计过程控制SPC

1培训师2

SPC的基本概念与原理

一、SPC的基本概念与原理

SPC为制程管制的一种有效方法.是管理者及工程技术人员工作上沟通的共同语言,也就是能让数据说话的事实管理科学方法.主要内容:在制程中如何运用管制图及评价制程的能力.二、制程管制的一般概念

1.统计制程管制(statisticalprocesscontrol)简称SPC.2.制程:共同工作以产生输出的人、机、料、方法、环境的总和.SPC所管制的制程必须符合连续性原则.在制程管制系统中提供客观之绩效报告,以达预先防止,避免浪费的管制要求.3.产品特性:代表产品本身的诸多项目.如外观、尺寸、功能等.4.制程特性:影响产品质量特性的因素.如某一制程的温度、压力、时间、循环速度等.5.制程改善:对重要的制程特性采取措施,以保持制程的稳定性并使制程输出(即产品)的变异在可接受的范围内.制程管制系统图标如下:人、机、料方法环境

制造过程

产品或服务(输入) (转换) (输出)二、品质变异:普通原因与特殊原因没有两件产品或特性是完全相同的,即存在变异,只是这种变异是大是小而已(有些变异明显,有些很难察觉).这是因为任何制程都存在许多引起变异的原因.如:机器:损耗、间隙材料:直径、硬度环境:温度、动力是否恒定从检验的角度讲,位于规定的公差范围内的零件是可接受的,反之,则是不可接受的.

但从制程管制的立场出发,必须追究造成变异的原因,以决定是否采取措施.综合起来,造成变异的原因有两大类:普通原因(机遇性原因):

如果变异随时间的推移具有稳定的且可重复的分布,产品的变异可预测,图示如下:时间预测大小

当出现这种状况时,称之为“制程受控”,表现在管制图上即无异常,这时可计算制程能力,从而了解制程可能产出的不良品的比率大概有多大.一般而言,如制程能力足够大,这种变异可不必追究其原因,只须维护目前的制程管制即可,如制程能力不足,说明该制程虽受控,但因整体制程管制系统上的问题而使产出不良品的比率太大,必须运用系统措施(人、机器、材料、方法及环境的综合分析及改善)提升制程能力,即制程产出合格品的能力,表现在管制图上则是要缩小管制界限的范围.

特殊原因(非机遇性):

通常又叫可查明原因,当这类原因出现时,将造成整个制程的分布改变(但不是始终出现的),除非该特殊原因找到并消除(如某日进了一批生手操作生疏),否则产品的质量状况将不可预测,即不稳定.图示如下:?时间预测大小

当出现以上状况时,我们称之为“制程不受控”,表现在管制图上即有异常出现,这时如果计算制程能力将无多大意义,甚至会造成错误的判断,必须是找到异常的原因(某一特定的不是整体的),并采取局部措施消除,直至制程受控,方可计算制程能力.三、总结

普通原因——采系统措施系统地解决,以提升制程能力.(约可解决85%)特殊原因——采局部措施针对性地解决,以使制程稳定,品质可预测.(约可解决15%).

制程管制的系统就是围绕两类原因不断地分析制程,进而进行维护、管制、改善,以使产品(制程输出)质量稳定、优良.在这样的一个制程管制中,最常用的工具是人们耳熟能详的『管制图』及其后续展开的『制程能力分析』.

管制图的原理及应用管制图源于:1924年由美国品管大师修哈特

(W.A.Shewhart)博士所发明.一、管制图的意义管制图即为:分析制程变异之原因是普通原因或特殊原因之主要统计分析工具,其中包括三条线.

管制图的基本构成.(如图)2.1管制上限:(UpperControlLimit,UCL)红色虚线表示.2.2中心线(CenterLine,

CL)蓝色之实线表示.2.3管制下限:(LowerControlLimit,LCL)红色虚线表示.2.4点联机条:均以黑色实线连接绘制.管制特性值UCLCLLCL

二.管制图的原理:

『借助±3δ上下管制界限,了解制程是否受控,是由于共同原因还是特殊原因引起波动』1.δ(标准偏差)是每一个数值与平均数的差值的平方的平均数的开方,代表一群数值的变异大小.2.为何以±3δ作为管制界限?管制图既以3个标准偏差为基础,换言之,只要群体为常态分配,则自该群体进行取样时,取出之数值加以平均计算来代表群体状况,则每进行10000次之抽样会有27次数值会超出±3σ之外.(即每1000次约会有3次超出,此3次为偶然机会可不予计较).若在平时抽样时如有超出,即判为异常,则误判之机率亦为千分之三.实践证明,界限定为±3δ,为最合符经济效益.三、管制图的种类:1.依数据分类:

计量值管制图&计数值管制图A.计量值:计量值系指管制图之数据均属由量具实际量测而得.如端子DIP.外观最长尺寸、重量等特性均为连续性者.

最常用管制图有:(1)平均值与全距管制图(X-RChart)(2)平均值与标准偏差管制图（X-σChart）(3)中位值与全距管制图(X-RChart)(4)个别值与移动全距管制图（X－RmChart）B.计数值:计数值系指管制图之数据均属于以单位计数而得.如电测,导板,目视等不良个数.特性均为间断性者.最常用管制图.(1)不良率管制图(PChart)(2)不良数管制图(pnChart).(3)缺点数管制图(CChart)(4)单位缺点数管制图(uChart)2.依管制图用途分类:2.1管制用管制图(1)

追查不正常原因.(2)

消除此项原因(3)

采取防止再发之措施.2.2解析用管制图(1)决定方针用.(2)制程解析用.(3)制程能力研究用.(4)制程管制准备用.数字数据据处理的的步骤1.原始资料料审核：：保存资资料的真真实性。。2.分类的决决定：分分成几类类，避免免重复及及遗漏。。3.分类后整整理：进进行归类类。4.列表：根根据结果果编成适适用的表表式。5.绘图：绘绘成统计计图。4统计技术术之应用用1.市场分析析2.产品设计计3.相依性规规格、寿寿命及耐耐用性预预测4.过程控制制及过程程能力研研究5.过程改善善6.安全评估估／风险险分析7.验收抽样样8.数据分析析，绩效效评估及及不良分分析5过程控制制系统过程中对策绩效报告成品改善过程中对策人员设备材料方法环境成品7过程控制制系统1.过程：过程是指指人员、、设备、、材料、、方法及及环境的的输入，，经由一一定定的整整理程序序而得到到输出的的结果，，一般称称之成品品。成品品经观观察、测测量或测测试可衡衡量其绩绩效。SPC所控制的的过程必必须符合合连续性性原则。。2.绩效报告告：从衡量成成品得到到有关过过程绩效效的资料料，由此此提供过过程的控控制制对对策或改改善成品品。3.过程中对对策：是防患于于未然的的一种措措施，用用以预防防制造出出不合规规格的成成品。4.成品改善善：对已经制制造出来来的不良良品加以以选别，，进行全全数检查查并返工工/返修或报报废。8常态分配配μ±Kσ在内之概率在外之概率μ±0.67σ50.00%50.00%μ±1σ68.26%31.74%μ±1.96σ95.00%5.00%μ±2σ95.45%4.55%μ±2.58σ99.00%1.00%μ±3σ99.73%0.27%9常态分配配10控制界限限的构成成11SPC导入流程程建立可解决问题之系统确认关键过程及特性导入ＳＰＣ进行关键过程及特性之控制检讨过程能力符合规格程序持续进行过程改进计划提报及执行过程改善计划不足足够18控制图的的应用决定控制项目决定控制标准决定抽样方法选用控制图的格式记入控制界限绘点、实施持续改进控制图控制图判读处置措施OKOKNG19控制图的的选择计数值计量值n=1控制图的的选择数据性质？样本大小n=？数据系不良数或缺点数CL性质?n是否相等？单位大小是否相关n=？n≧2n=2~5n=3或5n≧10不是是不是是缺点数不良数控制图控制图控制图控制图P控制图PN控制图U控制图C控制图20计量值／／计数值值控制图图公式汇汇总控制图CLUCLLCL附注计量值-R

μ，σ未知n=2～5最适当n<10以下R

-σμ，σ未知10≦n≦25S-RN=3or5较佳R与之R图相同X-RmXk：组数n：样本大小Rm计数值PP使用小数P使用%Pnn=C样本大小相同时使用，n=20~25

U样本大小不同时使用(为阶梯界限)n=20~25

21控制图（（平均值值与全距距）1.公式：(1)控制图CL=UCL=＋A2LCL=－A2(2)R控制图CL=UCL=D4LCL=D32.实例：某工厂制造一一批紫铜管，，应用-R控制图来控制制其内径，尺尺寸单单位为m/m，利用下页数数据表之资料料，求得其控控制界限并绘绘图。（（n=5）22－R控制图用数据据表产品名称：紫紫铜管机机械械号码：XXX质量特性：内内径操操作作者：XXX测定单位：m/m测定者：：XXX制造场所：XXX抽样期限：自自年月月日至年年月日样组测定值R样组测定值RX1X2X3X4X5X1X2X3X4X51505049525150.4314534847525150.262475353455049.6815534849515250.653464549484947.4416465053515350.674504849495249.6417505249494949.835464850545049.6818504950495149.826504952515451.2519524952535051.247474950485249.2520504750535250.468485046495148.8521524951535051.049505049515349.0422555451515052.2510495151464849.2523505452504951.0511515049465049.2524475151525250.6512505049525150.4325535151505151.2313494949505550.46125012023R绘图步骤1.将每样组之与与Ｒ算算出记入数据据表内。2.求与ＲＲ＝＝＝＝＝50.16＝＝＝＝＝4.83.查系数A2，D4，D3A2＝0.58，D4＝2.11，D3＝负值（以0代表）24R绘图步骤4.求控制界限(1)控制图CL＝＝＝50.16UCL＝＋＋A2＝50.16＋(0.58)(4.8)＝52.93LCL＝－－A2＝50.16－(0.58)(4.8)＝47.39(2)R控制图：CL＝＝＝4.8UCL＝D4＝(0.11)(4.8)＝10.13LCL＝D3＝(0)(4.8)＝025–R绘图步骤5.将控制界限绘绘入控制图6.点图7.检讨控制界限限26–R控制图27Workshop–R范例某产品制成后后，经常发现现不良品，今今利用–R控制图控制其其质量特性，，每天取样2次，每次样本本大小n=5，下表是10天内所收集之之数据（由同同一作业员操操作同一部机机器所得之数数据），试计计算–R控制图之控制制界限，并绘绘成控制图。。组别R组别R1177.62311179.892176.6812176.483178.42213178.474176.61214178.245177.0715180.666179.4816179.667178.61517177.8108179.6618178.499178.8719181.6710178.21220177.61028P控制图(不良率)1.公式(1)公组样本大小小n相等时：CL＝UCL＝＋＋3LCL＝－－3(2)n不等，，且相相差小小于20%时：CL＝UCL＝＋＋3LCL＝－－329P控制图图(不良率率)(3)n不等，，且相相差大大于20%时：CL＝UCL＝＋＋3LCL＝－－330P控制图图(不良率率)2.实例某工厂厂制造造外销销产品品，每每2小时抽抽取100件来检检查，，将检检查所所得之之不良良品数数据，列列于下下表，，利用用此项项数据据，绘绘制不不良率率(p)控制图图，控控制其其质量量组别ndp组别ndp组别nDP110030.031110030.032110050.05210040.041210060.062210080.08310030.031310080.082310040.04410080.081410050.052410050.05510050.051510020.022510040.04610050.051610030.03合计2500125710070.071710060.06平均1000.05810050.051810020.02910050.051910070.071010060.062010050.0531P控制图图绘图图步骤骤1.求控制制界限限CL＝＝＝＝＝0.05＝5%UCL＝＋＋3＝11.54%LCL＝－－3（为负负值，，视为为0）32P控制图图绘图图步骤骤2.点绘控控制图图33WorkshopP范例例某工工厂厂之之生生产产线线，，每每分分钟钟制制造造产产品品200个，，今今为为控控制制其其焊焊锡锡不不良良，，采采用用不不良良率率控控制制图图加加以以控控制制，，每每2小时时抽抽查查200个，，试试根根据据下下列列资资料料计计算算不不良良率率控控制制图图之之中中心心线线及及控控制制界界限限，，并并绘绘制制其其控控制制图图。。月日不良罐数月日不良罐数10月6日210月9日50742247日311日226212612日48日333442213日234计量量值值控控制制图图常常用用之之系系数数表表35n234567891011121314151617181920A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3730.3370.3080.2850.2660.2490.2350.2230.2120.2030.1940.1870.180A32.6591.9541.6281.4271.2871.1821.0991.0320.9750.9270.8860.8500.8170.7890.7630.7390.7180.6980.680B3--------------------0.3030.1180.1850.2390.2840.3210.3540.3820.4060.4280.4480.4660.4820.4970.510B43.2672.5682.2662.0891.9701.8821.8151.7611.7161.6791.6461.6181.5941.5721.5521.5341.5181.5031.490D3-------------------------0.0760.1360.1840.2230.2560.2830.3070.3280.3470.3630.3780.3910.4030.415D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.8641.8161.7771.7441.7171.6931.6721.6531.6371.6221.6081.5971.585E22.6601.7721.4571.2901.1841.1091.0541.0100.9750.9450.9210.8990.8800.8640.8490.9360.8240.8130.803常态态分分配配统统计计量量抽抽样样分分配配常常数数表表36n234567891011121314151617181920m31.0001.1601.0901.1981.1351.2141.1601.2231.1761.2281.1881.2321.1961.2351.2031.2371.2081.2391.212d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.0783.1733.2583.3363.4073.4723.5233.5883.6403.6893.735d30.8530.8880.8800.8640.8480.8330.8200.8080.7970.7870.7780.7700.7630.7560.7500.7440.7390.7330.729c20.5640.7240.7980.8410.8680.8880.9030.9140.9230.9300.9360.9410.9450.9490.9520.9550.9580.9600.962c30.4260.3780.3370.3050.2810.2610.2450.2320.2200.2100.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1650.1610.157c40.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.9730.9750.9780.9790.9810.9820.9840.9850.9850.9860.987c50.6030.4630.3890.3410.3080.2820.2620.2460.2320.2210.2110.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1660.161控制制图图的的判判定定方方法法l正常常点点子子之之动动态态之之控控制制图图，，如如图图一一。。1.多数数的的点点子子，，集集中中在在中中心心线线附附近近，，且且两两边边对对称称。。2.少数数的的点点子子，，落落在在控控制制界界限限附附近近。。3.点子子之之分分布布呈呈随随机机状状态态，，无无任任何何规规则则可可寻寻。。4.没有有点点子子超超出出控控制制界界限限外外(就是是有有也也很很少少)。37控制制图图的的判判定定方方法法l不正正常常点点子子之之动动态态之之控控制制图图1.在中中心心线线附附近近无无点点子子。。此种种型型态态通通常常称称之之为为““混混合合型型””，，因因样样本本中中可可能能包包括括两两种种群体体，，其其中中一一种种偏偏大大，，另另一一种种偏偏小小，，如如图图二二。。2.在控控制制界界限限附附近近无无点点子子。。此种种型型态态通通常常称称之之为为””层层别别型型””，，因因为为原原群群体体可可能能已已经经加加以检检剔剔过过，，如如图图三三。。3.有点点子子逸逸出出控控制制界界限限之之现现象象。。此种种型型态态通通常常称称之之为为””不不稳稳定定型型””，，如如图图四四。。3839A、控制制图图的的判判读读法法控制制图图之之不不正正常常型型态态之之鉴鉴别别是是根根据据概概率率之之理理论论而而加加以以判判定定的的，，当当出出现现下下述述之之一一项项者者，，即即为为不不正正常常之之型型态态，，应应调调查查其其可可能能出出现现的的原原因因。。40检定定规规则则1：3点中中有有2点在在A区或或A区以以外外者者(口诀诀:3分之之2A)检定定规规则则2：5点中中有有4点在在B区或或B区以以外外者者(口诀诀:5分之之4B)41检定定规规则则3：有8点在在中中心心线线之之两两侧侧，，但但C区并并无无点点子子者者。。（口口诀诀：：8缺C）42检定规则则4：(1)连续五点点继续上上升(或下降)－注意以以后动态态。（如如图a）(2)连续六点点继续上上升(或下降)－开始调调查原因因。(如图b)(3)连续七点点继续上上升(或下降)－必有原原因，应应立即采采取措施施。(如图图c)43检定规则则5：点子出出现在中中心线的的单侧较较多时，，有下列列状况者者a.连续11点中至少少有10点b.连续14点中至少少有12点c.连续17点中至少少有14点d.连续20点中至少少有16点检定规则则6：点出现现在控制制图界限限的近旁旁时一般以超超出2σ控制界限限的点为为调整基基准，出出现下列列情形时时，可判判定过程程发生异异常a.连续3点中有2点以上时时b.连续7点中有3点以上时时c.连续10点中有4点以上时时44SPC应用所遇遇到的困困难1.少量多样样之生产产型态，，不胜控控制。2.控制计划划不实际际，无法法落实。。3.使用SPC前未作充充分准备备。例如：过过程及控控制特性性之确定定，决定定测量方方法，数数据如何何收集等等。4.欠缺统计计技术。。5.统计计算算太过繁繁琐费时时。6.测量数据据之有效效数字位位数未标标准化。。7.管理阶层层不支持持。53SPC能解决之问题题1.经济性：有效效的抽样控制制，不用全数数检验，不良良率和成本得得以控制。使过过程稳定，能能掌握质量、、成本与交期期。2.预警性：过程程的异常趋势势可实时对策策，预防整批批不良,以减少浪费。3.分辨特殊原因因：作为局部部问题对策或或管理阶层系系统改进之参参考。4.善用机器设备备：估计机器器能力，可妥妥善安排适当当机器生产适适当零件。5.改善的评估：：过程能力可可作为改善前前后比较之指指南。54过程能力分析析1.CP（精密度，Precision）CP＝T/6σ（双边规格））CP＝（Su－））/3σ或（－－SL）/3σ（单边规格））2.Cpk（过程能力，，ProcessCapabilityIndex）Cpk＝（1－│Ca│）Cp；（Su－）/3σor（－SL）/3σ(取最小的数值值)55过程能力分析析4.不良率P↓（综合评价））(1)ZU＝3Cp（1＋Ca）超出下限PU%ZL＝3Cp（1－Ca）超出上限PL%P%＝PU％＋PL%总不良率(2)ZU＝（SU－））/σ，ZL＝（SL－））/σ5.定义(1)：过程平均值值(3)T：公差(2)σσ：过程标准差差(4)Sc：规格中心56例：某产品的的电性规格是是560±10m/m，经检验一批批后,得出±3σ为561±9m/m。求：(1)Cp(2)Cpk(3)P%57过程能力等级级判断及处置置建议－Cp等级Cp过程精密度Capabilityofprecision处置建议A1.33≦Cp(T=8σ)此一过程甚为稳定，可以将规格许容差缩小或胜任更精密之工作。B1.00≦Cp＜1.33 (T=6σ)有发生不良品之危险，必须加以注意，并设法维持不要使其变坏及迅速追查原因。C0.83≦Cp＜1.00 (T=5σ)检讨规格及作业标准，可能本过程不能胜任如此精密之工作。DCp＜0.83应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响之因素，必要时应停止生产。59过程能力等级级判断及处置置建议－Cpk等级Cpk过程能力指数ProcessCapabilityIndex处置建议A1.33≦Cpk过程能力足够B1.0≦Cpk＜1.33过程能力尚可，应再努力。C

Cpk＜1.0过程应加以改善。60过程能力等级级判断及处置置建议－P%等级P%（综合评价）处置建议AP≦0.44%稳定B0.44%＜P≦1.22%同Ca及CpC1.22%＜P≦6.68%同Ca及CpD6.68%＜P同Ca及Cp61过程能力分析析之用途1.提供资料给设设计部门，使使其能尽量利利用目前之过过程能力，以以设计新产品。2.决定一项新设设备或翻修之之设备能否满满足要求。3.利用机械之能能力安排适当当工作，使其其得到最佳之之应用。4.选择适当之作作业员、材料料与工作方法法。5.过程能力较公公差为窄时，，用于建立经经济控制界限限。6.过程能力较公公差为宽时，，可设定一适适当的中心值值，以获得最最经济之生产。7.用于建立机机器之调整整界限。8.是一项最具具价值之技技术情报资资料。62过程能力分分析之应用用1.对设计单位位提供基本本资料。2.分派工作到到机器上。。3.用来验收全全新或翻新新调整过的的设备。4.选用合格的的作业员。。5.设定生产线线的机器。。6.根据规格公公差设定设设备的控制制界限。7.当过程能力力超越公差差时，决定定最经济的的作业水准准。8.找出最好的的作业方法法。63利用控制图图控制过程程之程序1.绘制「过程程流程图」」，并用特特性要因图图找出每一一工作顺序序的制造因素（条条件）及质质量特性质质。2.制订操作标标准。3.实施标准的的教育与训训练。4.进行过程能能力解析，，确定控制制界限。5.制订「质量量控制方案案」，包括括抽样间隔隔、样本大大小及控制制界限。6.制订控制图图的研判、、界限的确确定与修订订等程序。。7.绘制过程控控制用控制制图。64利用控制图图控制过程程之程序8.判定过程是是否在控制制状态（正正常）。9.如有异常现现象则找出出不正常原原因并加以以消除。10.必要时修改改操作标准准（甚至于于规格或公公差）。65过程能力评评价之时期期分定期与不不定期两种种：1.定期评价：：每周、每每月、每季季。2.不定期评价价：由技术单位位规定，当当有下列变变动时，须须实施之：：(1)买入新设备备时。(2)机器设备修修理完成时时。(3)工作方法变变更时。(4)其它过程条条件（因素素）变更时时。66过程能力评评价之时期期(5)某种过程发发生不良时时，对上一一道过程作作系列之评评价。(6)顾客订单有有特别要求求时。(7)企业开发某某一特殊新新产品时。。67掌握过程控控制之主要要因素1.人员方面(1)人人有足够够之质量意意识。了解质量之之重要性。。了解自己工工作之质量量重要性。。有责任意识识，愿意将将质量做好好，进行自自我检查等等工作。（对质量负负责之意识识；我做之之工作，由由我保证））。(2)人人有品管管之能力（（指作业者者）。给予完整之之检验说明明。68掌握过程控控制之主要要因素给予适当之之测量仪器器、设备、、工具。施予检验训训练和培训训：测定值值读取方法法、测定器器正确使用法...。给予清楚之之质量判断断基准和准准则。新进人员培培训应重视视。(3)提高「检查查精度」检查治具化化、物理化化（感官检检查）、（（限度样本本）。自动检查之之采用。防错措施/方法（foolproof）之采用。。69掌握过程控控制之主要要因素多能工种训训练和培训训（人员请请假时，不不良增加之之防止）。品管人员要要有充分的的训练和培培训。(4)提高人员能能力或技能能教育培训、、训练、再再教育培训训。激发问题意意识，改善善意识。不断地改善善使工作更更好做，而而不会错，，检查精度度愈高。70掌握过程控控制之主要要因素2.材料方面：：(1)要有优良之之协力厂商商选择质量意意识高，有有信用，有有完整品控控制度之厂厂商承制。有适当之厂厂商奖励办办法（激励励、考核制制度）。适价政策。。整合协力厂厂商，使其其依存度提提高。71掌握过程控控制之主要要因素(2)交货质量之之确保制订新材料料、部品/部件之认定定办法。要有清楚、、明确之质质量要求。。有采购合同同时，要有有「质量要要求」条款款。如产品品结构、尺尺寸、试验项目、、方法、规规格、不合合格处理、、质量保证证期间处理理方式、包装方法、、运输方法法...。厂商应自我我质量保证证，交货时时应附送「「产品出厂厂检验报告告」。进料时作检检查或审