统计过程控制二

统计过程控制

工作坊

SPCWorkShop什么是SPC

SPC（StatisticalProcessControl）统计过程控制，简称SPC，是美国休哈特博士在二十世纪二十年代所创造的理论。是一种借助数理统计方法的过程控制工具。在企业的质量控制中，可应用SPC对质量数据进行统计、分析，从而区分出生产过程中产品质量的正常波动与异常波动，以便对过程的异常及时提出预警，提醒管理人员采取措施消除异常，恢复过程的稳定性，从而提高产品的质量。而传统的质量控制有赖于检验最终产品并筛选出不符合规范的产品，这种检验策略通常是浪费和不经济的，因为它是当不合格品产生以后的事后检验。SPC技术的出现，让质量管理从这种被动的事后把关发展到过程中积极的事前预防为主，从而大大降低了企业的生产成本，同时也提高了企业的竞争能力。近十年来，随着计算机应用技术的飞速发展，使得SPC所需要的对大量数据实时收集、计算和分析可以借助于计算机和软件来轻松地实现，从而在全球掀起了SPC应用的热潮并持续至今。SPC业已成为企业质量管理必不可少的工具。什么是统计过程控制（SPC)？过程（请举例）过程控制（请举例）统计过程控制（请举例）1.过程:

过程是指人员,设备,材料,方法及环境的输入,经由一定的整理程序而得到输出的结果,一般称之成品.2.过程控制:

对流程的运行状态进行识别，监控，适当时进行调整

。如对回焊炉的炉温曲线控制3.统计过程控制:

通过收集流程相关参数的数据，分析其稳定状态，以达到对过程控制的目的。.SPC的三个目标达到统计受控状态维持统计受控状态改进过程能力企业有效实施SPC的效益通过有效实施SPC，可以从以下几个方面使企业受益：Ø

提高产品质量水平Ø

降低质量成本Ø

提高客户满意度，赢得更多客户Ø

实物质量和管理质量的持续改进Ø

帮助取得ISO9000、QS9000认证Ø

以科学理论依据和量化管理保证最终输出Ø

提高整个供应链的信心

SPC能解决之问题

1.经济性:有效的抽样管制,不用全部检验不良率,得以控制成本.全检会增加人力成本，且只能发现问题；而SPC则可以控制问题的发生，减少品质成本。.2.预警性:可以根据数据分析及时发现流程异常,以減少浪费.3.分辨特殊原因:作为局部问题的对策或管理階层系统改进的参考.4.更好的利用机器设备:通过数据估计流程能力指数,可妥善安排适当机器生产适当零件.5.改善的评估:流程能力可作为改善前后比较的对比指标.统计学(Statistics)收集、整理、展示、分析、解析统计资料由样本(sample)推论母体/群体(population)能在不确定情况下作决策是一门科学方法、决策工具基本统计概念抽样推论统计量R 全距(range) ，亦称极差

算术平均数(arithmeticmean) Md 中位数(median) Mo 众数(mode)2 方差/变异(variance) 标准差(standarddeviation)基本统计概念R全距(range)R=Xmax-Xmin算术平平均数数(arithmeticmean)基本统统计概概念Md中中位位数(median)在顺序数数列中中处于中心位置置的数数值值Mo众众数数(mode)数据据中出出现现次数数最多多的的数数基本本统统计计概概念念2方差差/变变异异(variance)基本本统统计计概概念念基本本统统计计概概念念2方差差/变变异异(variance)n=数据分分组X‘‘=X1,X2,X3,X4,……Xn的平平均均數數标准准差差(standarddeviation)基本本统统计计概概念念正态态(常常态态)分分布布的的曲曲线线图图正态态分分布布的的性性质质例：：1,1,2,3,4,6,11R=10=4Md=3Mo=1n2=10.86n-12=12.67n=3.29n-1=3.56基本统计计概念数列：：12,11,12,13,18,30,24,9请计算下下列统计计量RMdMon2=n-12=n=n-1=练习数字数据处理的步骤1.原始资料审核:确保资料的真实性.2.分类的决定:分成几类,避免重复及遗漏3.分类后整理:进行归类.4.列表:根据结果编成适用用的数据表格.5.绘图

:绘制成统计表数据的收收集与整整理包括抽样样的时间间间隔、、样本的的大小、、随机抽抽样的安安排、抽抽样的分分布等方方面的内内容。群体样本数据结论抽样分析测试行动数据收集集数据整理理-次次数分配配直方图的应用收集数据n>80计算极差R=Xmax––Xmin适当分组k组距h=R/k纵为数据出出现频次橫为数据分组直方图(Histogram)分布曲线线数据直方图分布曲线线一个工序的模模式工序是指指生产产品品/服务的一系列列行动或操作，，及指支支持产品/服务的程序。。人方法环境品质问題设备物料工作方法法/把资源分配组合服务产品成品品制程管制制系统制程中对策绩效报告成品改善善制程中对策人员设备材料方法环境制程管制系统1.制程:制程乃指人员,设备,材料,方法及环境的输入,经由一定的整理程序而得到输出的结果,一般称之成品.成品经观察,量测或测试可衡量其绩效.

SPC所管制的制程必须符合连续性原則.2.绩效报告:

从衡量成品得到有关制程绩效的资料,由此提供制程的管制对策或改善成品.3.制程中对策:是防患于未然的一种措施,用以预防制造出不合规格的成品.4.成品改善:

对已经制造出來的不良品加以鉴定,进行全数检查并修理或报废.确定关键键变量首先是找找出所有有可控制制的质量量指标和和相关参参数，包包括各个个工序的的控制点点、控制制内容、、数据类类型及适适用的控控制图等等。其次是从从生产中中最常出出现问题题的工序序作为突突破口，，对此工工序进行行分析和和控制，，使其生生产过程程达到稳稳定状态态。直方图分布正常型直方图分布偏向型造成这样分布的原因直方图分布孤岛型图（c）图中高峰偏向一一侧是对超出标准的偏差差进行翻修或是加加工习惯造成的偏向分分布（如孔加工時時往往偏小））。图（d）在远离分布中心一方另有有一小直方图，这表示有某种异常。如由于测量不当所造成的极端值，或是变换加工条件而造成的。图（e）双峰型往往是两个不同的分布混在一起所造造成的。如机床调整不同，操作作不同水平等等原因所造成成的差异。图f）直方的峰连接许多直方形成的的一个宽平的峰，这多是由于在工程中有某某种缓慢的倾向起作用所造成成的。例如工工具的磨损，操作者的疲疲劳，或切屑堆积的影响。产生过程变差的原因1.人为因素－包括品质意识、工序熟练程度、 遵守守工艺纪律和疲劳的情况等因素。2.机器方面－包括机器的制造精确度、维修和保养状态等因素。3.材料方面－包括材料的均匀程度、切削性性能、加工工艺性能等因素。。4.制造方法－包括加工工艺方法、选用的测量方法、操作规程等因素。5.环境方面－包括工场环境对人体及物料的影响等因素输入(材料)机器人方法过程(生产/装配配)输出(产品)反馈(测量/检验验)测量系统材料过程变差过程变差输入材料不同批次之间间的差异批次内的差异异随时间产生的的差异随环境而产产生的差异异过程变差生产/装配配设备及工装装夹具的差差异随时间而产产生的磨损损，漂移等等操作工之间间的差异(如手工操操作的过程程)设置的差异异环境的差异异过程变差输出产品输出的产品品随时间而而产生的变变化输出的产品品随环境而而产生的变变化过程变差反馈-测测量由于测量用用于过程中中的所有组组成部分，，测量的变变差会对过过程的各个个阶段产生生影响偏倚稳定性重复性再现性分辨率量具精确度度(偏差)量具精确度度指测量观观察平均值值与真实值值(基准值值)的差异异。 真实实值由更精精确的测量量设备所确确定。测量系统变变差观察平均值值真实值(基基准值)精确度(偏偏差)量具重复性性量具重复性性是由一个个操作者，，采用一种种测量仪器器，多次测测量同一零零件的同一一特性时获获得的测量量值变差。。测量系统变变差重复性量具再现性性量具再现性性是由不同同的操作者者，采用相相同的测量量仪器，测测量同一零零件的同一一特性时测测量平均值值的变差。。测量系统变变差再现性操作者A操作者B操作者C量具稳定性性量具稳定性性是同一测测量系统在在不同时间间测量同一一零件时至至少两组测测量值的总总变差。测量系统变变差稳定性时间1时间2量具线性量具线性是是在量具预预期的工作作范围内，，偏差值的的差值。测量系统变变差观察平均值值真实值(基基准值)精确度较好好(偏差较较小)观察平均值值真实值(基基准值)精确度较差差(偏差较较大)过程变差对于所有的的过程输出出，都有两两个主要的的统计：对中性指指由过程的的平均值至至最近的规格格限的距离离变差(波动动)

指过过程的分布布宽度对中性LSLUSL变差(波动)-3σμ+3σ-3σμ+3σUCLCLLCL管制界限的的搆成轉90°过程变差系统因素与偶然因素造成流程波动的因素有许多种，其中一些重复而又稳定的出现，且服从于一定的规律，这些因素叫系统因素。如果系统因素不发生变化，流程就是稳定的，而且流程结果可以预测，这时候可以说流程处于“统计受控状态”或“受控状态”。而另外一些造成流程波动的因素，其出现突然，没有规律，叫偶然因素。偶然因素会导致流程的异常波动，使流程不稳定也不可预测，即失控状态。过程变差系统因素变差影响过程中中每个单位位在控制图上上表现为随随机性没有明确的的图案但遵循一个个分布是由所有不不可分派的的小变差源源组成通常常需需要要采采取取系系统统措措施施来来减减小小：如如更更换换供供应应商商，，更更换换机机器器设设备备，，改改变变操操作作方方法法等等等等过程程变变差差偶然然因因素素变差差间断断的的，，偶偶然然的的，，通通常常是是不不可可预预测测的的和和不不稳稳定定的的变变差差。在控控制制图图上上表表现现为为超超出出控控制制限限的的点点或或链链或或趋趋势势。非随随机机的的图图案案。是由由可可分分派派的的变变差差源源造造成成，该变变差差源源可可以以被被纠纠正正。如如直直接接调调整整机机器器参参数数设设置置过程程变变差差工业业经经验验建建议议为为：：只有有过过程程变变差差的的15%是是偶然然的，可以以通通过过与与操操作作直直接接有有关关的的人人员员纠纠正正大部部分分(其其余余的的85%)是是管管理理人人员员通通过过对对系系统统采采取取措措施施可可纠纠正正的的过程程变变差差范围范围范围范围每件件产产品品的的尺尺寸寸与与别别的的不不同同过程程变变差差范围范围范围但它它们们形形成成一一个个模模型型，，若若稳稳定定，，可可以以描描述述为为一一个个分分布布过程变差分布可以通用用过以下因素素来加以区分分或这些因数的的组合范围范围范围位置分布宽度置形状过程变差目标直线预测范围时间如果只存在变变差的系统因素，随著时间的推推移，过程的的输出形成一个稳定定的分布并可可预测过程变差目标直线预测范围时间如果存在变差差的偶然因素，随著时间的推推移，过程的输出不不稳定？？？？？？？？？？？？？？？过程控制和过过程能力过程控制受控(消除了偶然因素)时间范围不受控(存在偶然因素)过程控制和过过程能力过程能力规范上限受控且有能力力符合规范(系统因素造成的变差)时间受控但没有能能力符合规范范(系统因素造成变差太大大)过程控制和过过程能力每个过程可以以分类如下：：受控或不受控控是否有满足客客户要求满足要求受受控 不受控控符合(合格) 1类3类类不符合(不合合格)2类4类过程控制和过过程能力1类(符合合要求，受控控)是理想状况。。为持续改进进可能需要进进一步减小变变差2类(不符符合要求，受受控)存在过大的普普通原因变差差短期内，进行行100%检检测以保护客客户不受影响响必须进行持续续改进找出并并消除普通原原因的影响过程控制和过过程能力3类(符合合要求，不受受控)有相对较小的的普通原因及及特殊原因变变差如果存在的特特殊原因已经经明确但消除除具影响可能能不大经济，，客户可能接接受这种过程程状况4类(不符符合要求，不不受控)存在过大的普普通原因及特特殊原因的变变差需要进行100%检测以以保护客户利利益必须采取紧急急措施使过程程稳定，并减减小变差过程控制和过过程能力判断一个过程程是否满足规规格要求：能力指数-Cpk性能指数-Ppk判断一个过过程是受控还是不受控用：控制图控制图是否正常独立处理过程控制图调整过程的声音(测量)交付客户控制图的应用用建立可解决问题的系统确认关键制程及特性导入SPC进行关键制程及特性之管制检讨制程能力符合规格程序持续进行制程改善計划提报及执行制程改善计划不足SPC导入流程管制图的应用决定管制项目决定管制标准决定抽样方法选用管制图的格式管制图判读绘点.实施记入管制制界限限处置措施施NGOKOK重新检讨管制图控制图图的优优点是是什么么？给正在在进行行过程程控制制的操操作者者使用用连续的的，可可预测测地保保持过过程通过改改进达达到：：更高高的质质量，，更低低的单单件成成本，，更高高的能能力讨论过过程的的共同同语言言区分变变差的的原因因数据分分类数据：：是能能够客客观地地反映映事实实的资资料和和数字字数据的的质量量特性性值分分为：：计量值值可可以用用量具具，仪仪表等等进行行测量量而得得出的的连续续性数数值，，可以以出现现小数数计数值值不不能用用量具具，仪仪表来来度量量的非非连续续性的的正整整数值值。管制图管制图的选择管制图的选择数据性性质?数据是是不良数或缺点数数n是否相等?N是否相相等样本大小小n=?CL性質n=?管制图-R-R-σ管制图管制圖管制图管制图管制图管制图X-MRPPnuC计量值计数值不良数缺点数是不是不是是n=3或5n=1n≧2n≧10n=2~5基本概念控制图中包包括三条线线控制上限(UpperControlLimit;UCL)中心线(CenterLine;CL)控制下限(LowerControlLimit;LCL)UCLCLLCL控制图的种种类计量型数据据的控制图图Xbar-R图Xbar-S图X-MR图图计数型数据据的控制图图p图np图c图u图控制图的使使用策划作控制图需需要按以下下步骤：计划资源评估和改进进控制图的使使用策划要点建立适于采采取措施的的环境确定过程确定待管理理的特性考考虑：客户的要求求当前及潜在在的问题特性间的相相互关系确定测量系系统使不必要的的变差最小小化控制图策划划的三种情情况用于过程监监测用于过程调调整用于维持过过程稳定性性举例1，2，3Xbar-R图平均值–极差控制图数据可以以合理分分组时分分析或控控制制程平均均使用Xbar图图制程变差差使用R图工业界最最常使用用的计量量值控制制图Xbar-R图建立Xbar-R控制制图的步步骤1.收收集数据据选择样本组大小，，频率和和样本组数量。建立控制制图及记记录原始始数据。计算每个个样本组的X平平均值和和极差R。选择控制制图的刻刻度。将平均值值和极差差值画到控制制图上。建立Xbar-R控制制图的步步骤2.计计算控制制限计算极差差的平均均值和过过程平均均值计算控制制限在控制图图上画出出中心线线及控制制线建立Xbar-R控制制图的步步骤3.过过程控制制解释分析极差差图(R图)上上的数据据点识别并标标注特殊殊原因(R图)重新计算算控制极极限(R图)分析平均均值图(Xbar图)上的数数据点识别和标标注特殊殊原因(Xbar图)重新计算算控制极极限(Xbar图)为继续控控制延长长控制限限控制的最最终概念念(用控控制图于于持续的的过程控控制)请完成Xbar-R控控制图的的制作练练习.练习答案控制图-过程的声声音控制图可以区区分出系统因素变差和偶然因素变差偶然因素变差要求立即即采取措施减少系统因素变差需要改变变产品或过程程的设计控制图-过程的声声音错误的措施试图通过持续续调整过程参参数来固定住住系统因素变差，称为过过度调整，结结果会导致更更大的过程变变差造成客户户满意度下降降试图通过改变变设计来减小小偶然因素变差可能解决决不了问题，，会造成时间间和金钱的浪浪费控制图-过程的声声音控制图可以给给我们提供出出出现了哪种种类型的变差差的线索，供供我们采取相相应的措施控制图上的信信号解释有很多信号规规则适用于所所有的控制图图(Xbar图和R图)，主要最常见的的规则有以以下3种：规则1：超出控制限的的点UCLLCL控制图上的信信号解释规则2：连续7点在中中心线一侧runUCLLCL控制图上的信信号解释规则3：连续7点升或或下降trendUCLLCL检查规则1:3点中有2点在A区或A区以外者(口诀:3分之2A)检查规则2:5点中有4点在B区或B区以外者(口诀:5分之4B)ACBCBAUCLLCLACBCBAUCLLCL检查规则3:有8点在中心线之兩侧,但C区并无点子者.(口诀:8缺C)ABCCBAUCLLCL检查规则4:(1).连续五点持续上升(或下降降)－注意以以后动态(如图a)(2).连续六点持续上升(或下降降)－开始调查原因(如图b)(3).连续七点持续上升(或下降降)－必有原原因,应立即采取措施施(如图c)-3-2-1+1+2+3UCLCLLCL图a图b图c过制图上的信信号解释呈现有规律变化。Xbar-S图平均值-标准差控控制图与Xbar-R图相同S图检出能力力较R图大，，但计算太麻烦一般样本大小小n小于9使用R图，n大于于9使用S图配合电脑使用Xbar-S图X-MR图单值-移动动极差控制图数据不能合理理分组时使用用在下列情况可可使用：一次只能收集集到一个数据据，生产效率率及损耗率。。制程品质极为为均匀，不需需多取样本，，如液体浓度度。取得测定值既既费时成本又又高，如复杂杂的化学分析析及破坏性试试验。X-MR图请完成X-MR(单值-移动动极差)控制图的的制作练习.练习答案样本分组-合理子组组计量型控制图图的第一个关关键步骤就是是″合理样本组″的确定。。这一点将将决定控制图图的效果及效效率样本组中的数数据应是随机机抽取的每个个子子组组内内的的变变差差主主要要应应是是系统统因因素素造成成的的当这这些些条条件件不不满满足足时时，，最最后后的的控控制制图图可可能能不不会会有有效效地地区区分分变变差差的的偶然然因因素素样本本分分组组-合合理理分分组组分组组问问题题：：样本本分分组组-合合理理分分组组分组组方方法法1将上上午午，，下下午午的的数数据据各各为为一一组组，，作作n=2的的Xbar-R控控制制图图。。样本本分分组组-合合理理分分组组分组组方方法法2把设设备备1的的上上午午与与下下午午的的数数据据作作为为一一组组，，作作n=2的的Xbar-R控控制制图图。。样本本分分组组-合合理理分分组组方法法1的的分分组组组内内包包括括设设备备和和操操作作工工人人两两方方面面因因素素的的影影响响，，在在不不能能肯肯定定各各设设备备之之间间没没有有差差异异时时，，最最好好不不采采用用这这种种分分法法。。样本本分分组组-合合理理分分组组方法法2的的分分组组组内内只只包包括括了了因因工工人人不不同同而而造造成成的的影影响响。。只只有有在在A，，B两两工工人人操操作作水水平平差差异异很很小小时时才才能能这这样样分分组组。。样本本分分组组-合合理理分分组组——练习习两台台注注塑塑机机，，两两套套模模具具（（均均为为两两模模腔腔）），，使使用用相相同同原原材材料料（（分分批批补补充充））；；零零件件重重量量是是产产品品特特殊殊特特性性，，用用R&R为6%的的电电子子称称来来测测量量。。请请根根据据不不同同目目的的建建立立X-R图（（包包括括抽抽样样方方案案））。。1。。监监测测过过程程性性能能，，为为外外部部顾顾客客提提供供信信息息；；2。。调调整整注注塑塑机机设设置置；；3。。检检查查原原材材料料特特性性的的变变化化。。SPC应用用之困难难1.少少量量多多样之生产产形形态态,不不胜管制制.2.管管制制计划划不实际际,无法法落落实实.3.使使用用SPC前未未作作充充分分准备备.例如如:制制程程及及管管制制特特性性之之确定定,决定定量量测测方法法,数据据如何何收收集集等等.4.欠欠缺缺统计计技技术术.5.统计计计计算算太过烦烦琐琐费费时时.6.量量测数数据据之有有效效数字位位数未标准准化.7.管管理理阶层层不支支持持.计数数型型数数据据控控制制图图p图图np图图c图图u图图P图不合合格格品品率率(不不良良率率)控控制制图图分析析或或控控制制制制程程不不合合格格品品率率(不不良良率率)样本本大大小小n可以以不不同同P图nP图不合合格格品品数数(不不良良数数)控控制制图图分析析或或控控制制制制程程不不合合格格品品数数(不不良良数数)样本本大大小小n要要相相同nP图C图缺点点数数控控制制图图分析析或或控控制制制制程程缺缺点点数数样本本大大小小n要要相相同同C图在样样本本大大小小一一致致的的子子组组内内的的不合合格格数数u图单位位缺缺点点数数控控制制图图分析析或或控控制制制制程程单单位位缺缺点点数数样本本大大小小n可可以以不不同同u图练习习请完完成成P图，，nP图图，，C图图，，U图图的的控制制图图的的制制作作练练习习.控制图应用的选择程序注： 本图设测量系统已经过评价 并且是适用的否确定要制定控制图的特性是计量型数据的吗？关心的是不合格品率–即“坏”零件的百分比吗？关心的是不合格数–即单位零件不合格数吗？样本容量是否恒定？样本容量是否恒定？使用p图使用u图使用np或p图使用c或u图是否否否否性质上是否均匀或不能按子组取样–例如：化学糟液批量油漆等？子组均值是否能很方便地计算？子组容量是否大于或等于9？是否能方便地计算每个子组的S值？使用中位数图使用Xbar-R图使用单值图X-MR是否否是否使用Xbar-R图使用Xbar-S图是是是是是是控制制图图选选择择举举例例如何何监监测测某某零零件件镀镀锌锌防防锈锈的的过过程程？？试样样的的镀镀层层重重量量产品品的的镀镀层层厚厚度度每班班镀镀层层重重量量合合格格的的产产品品比比例例镀槽槽的的锌锌含含量量浓浓度度过程程控控制制和和过过程程能能力力判断断一一个个过过程程是是受控控还是是不受受控控用：：控制制图图判断断一一个个过过程程是是否否满满足足规规格格要要求求：：能力力指指数数-Cpk性能指指数-Ppk过程能能力产品具有能能力的的过程程过程能能力不具有有能力力的过过程工序能能力取取决于：规格平均工工序坐坐落位位置工序的的标准偏偏差/离散程度工序能能力是是：1.对单一产品特特性的评估。2.工序输出落在在规格內的比比例。。3.当偶然然变异异因素素消除后，在稳定情情况下工序序的表表現。。4.假设各个价值值的分布是常态分布。短期长期过程能能力短期研究长期研究一月星期一星期二二月过程能能力的的研究究输入(材料料)过程(生产产/装装配)输出(产品品)反馈(测量量/检检验)短期能能力研研究-过过程程性能能过程能能力的的研究究短期普通原因特殊原原因短期能能力研研究-过过程程性能能流程能力力分析析的用途1.提提供供资料给给设计计部门门,使其其能尽量利用目目前之之制程程能力力,以以设计新产品.2.决定一项新设备或翻修修之设备能否满足要求.3.机械的的利用能能力得到适适当安排,使其其得到到最佳佳应用.4.选择适适当的的作业业员,材料料与工作方方法.5.制制程程能力力较公差为窄時,用用于建建立经济管制界界限.6.制制程程能力力较公差为宽時,可可设定一适当的中心心值,以获得最经济之生产.7.用用于于建立立机器之调整界限.8.是是一一项最具价值之技术情报资料料过程能能力的的研究究过程性性能(ProcessPerformance)过程总总变差差由系统因因素和偶然因因素造成的的变差差由估估计出出的变差差是在控控制图图上所所有样样本的的标准准偏差差总和和过程能能力的的研究究过程性性能=子子组内变变差+子子组组间变变差=偶然因因素变变差+系统因因素变差=过程能能力的的研究究输入(材料料)过程(生产产/装装配)输出(产品品)反馈(测量量/检检验)长期能能力研研究-过过程程能力力长期能能力研研究-过过程程能力力过程能能力的的研究究长期R7R5R4R1R2R3R6过程能能力(ProcessCapability)过程固固有总总变差差由系统因因素造成的的变差差由估估计出出的变差差(Rbar)是是样本本子组组的平平均极差是系统因素素变差的测测量值过程能力力