SPC控制图培训教材

主讲：艾海涛SPC知识培训.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100123456LCLCLUCL????08-8-151一、SPC概念

SPC是英文StatisticalProcessControl（统计过程控制）三字首的简称。是将统计学技术，应用于控制生产工序，对过程中的各个阶段进行监控，务求在每一工序所生产的制品都可达到要求的规格，保证产品与服务满足要求的均匀性。而非倚靠最后的品质各站点检出潜伏的次品。推行SPC是现代质量管理的要求，为的是贯彻预防原则。贯彻预防原则是现代质量管理的核心和精髓。08-8-152二、SPC的产生工业革命以后，随着生产力的进一步发展，大规模生产的形成，如何控制大批量产品质量成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方式。于是，英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量控制方法。1924年，美国的休哈特博士提出将3Sigma原理运用于生产过程当中，并发表了著名的“控制图法”，对过程变量进行控制，为统计质量管理奠定了理论和方法基础。08-8-153三、SPC的特点1、SPC可以判断过程的异常，及时告警。2、SPC是全系统、全过程的，强调全员参加，而不是只依靠少数质量管理人员。

3、强调应用统计技术来保证预防原则的实现。4、强调从整个过程、整个体系来推行SPC，而不是仅局限于个别工序，采用什么控制图的问题。

08-8-154四、SPC的作用在质量诊断方面，可以用来量度过程的稳定性，即过程是否处于统计控制状态；在质量控制方面，可以用来确定什么时候需要对过程加以调整，而什么时候则需要使过程保持相应的稳定状态；在质量改进方面，可以用来确认某过程是否得到了改进。08-8-155四、SPC的作用1、从数据到图形应用统计技术可以反馈生产或服务过程性质变化的信息。2、帮助我们分析过程变化的原因（普通原因和特殊原因）3、对于超出控制界限的点采取整改行动。4、根据样本数据可以对过程性质作出评价5、评定生产/过程性质变化与原来过程状态进行比较。数据SPC图形你敢跑！措施08-8-156五、SPC控制图应用的好处节约成本使标准趋于准确使过程更加稳定使控制规格更加真实减少检验频度减少问题出现的频度改善和提高客户的满意度可靠地测出实际过程能力改善测量结果的准确度改善产品品质减少出货周期时间08-8-157六、员工对SPC的责任A.提供并纪录正确、真实的数据。B.留意SPC图上的数据走势，如有超出UCL(管制上限)，立即采取相关改善措施。C.留意制定之次品分析表，关心主要之次品并向主管反映次品之成因，协助有关人员减低主要次品的形成。D.积极参与SPC图的制作，确保SPC图之数据准时更新。唯有工艺稳定，关键因素被控制在制定范围内，即时处理并解决错误问题，才可确保工艺输出品质优良之产品，生产畅顺。08-8-158SPC强调预防,防患于末然是SPC的宗旨08-8-159七、SPC控制图定义什么是控制图对过程质量加以测定、记录并进行控制管理的一种用统计方法设计的图。控制图的组成UCL(UpperControlLimit)上控制限LCL(LowerControlLimit)下控制限CL(CentralLine)中心线按时间顺序抽取的样品统计量数值的描点序列08-8-1510八、SPC常用的术语名称解释平均值（X）一组测量值的均值极差Range）一个子组、样本或总体中最大与最小值之差σ（Sigma）用于代表标准差的希腊字母标准差(StandardDeviation)过程输出的分布宽度或从过程中统计抽样值（例如：子组均值）的分布宽度的量度，用希腊字母σ或字母s（用于样本标准差）表示。分布宽度（Spread）一个分布中从最小值到最大值之间的间距中位数˜x将一组测量值从小到大排列后，中间的值即为中位数。如果数据的个数为偶数，一般将中间两个数的平均值作为中位数。单值（Individual）一个单个的单位产品或一个特性的一次测量，通常用符号X表示。08-8-1511名称解释中心线（CentralLine）控制图上的一条线，代表所给数据平均值。过程均值（ProcessAverage）一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均值，通常用X来表示。链（Run）控制图上一系列连续上升或下降，或在中心线之上或之下的点。它是分析是否存在造成变差的特殊原因的依据。变差（Variation）过程的单个输出之间不可避免的差别；变差的原因可分为两类：普通原因和特殊原因。特殊原因（SpecialCause）一种间断性的，不可预计的，不稳定的变差根源。有时被称为可查明原因，它存在的信号是：存在超过控制限的点或存在在控制限之内的链或其它非随机性的图形。08-8-1512名称解释普通原因（CommonCause）造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单值；在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。过程能力(ProcessCapability)是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限的距离，用Z来表示。移动极差（MovingRange)两个或多个连续样本值中最大值和最小值之差。08-8-1513制程控制系统

有反馈的过程控制系统模型

过程的呼声人设备材料方法产品或环境服务输入过程/系统输出

顾客的呼声我们工作的方式/资源的融合统计方法顾客识别不断变化的需求量和期望08-8-1514变差的普通原因和特殊原因普通原因：

是指过程在受控的状态下，出现的具有稳定的且可重复的分布过程的变差的原因。普通原因表现为一个稳系统的偶然原因。只有过程变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。

特殊原因：（通常也叫可查明原因）是指造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成（整个）过程的分布改变。只用特殊原因被查出且采取措施，否则它们将继续不可预测的影响过程的输出。08-8-1515

每件产品的尺寸与别的都不同

范围范围范围范围但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布

范围范围范围分布可以通过以下因素来加以区分位置分布宽度形状或这些因素的组合08-8-1516如果仅存在变差的普通原因，目标值线随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。预测时间范围目标值线如果存在变差的特殊原因，随着时间的推预测移，过程的输出不稳定。时间范围08-8-1517局部措施和对系统采取措施

局部措施通常用来消除变差的特殊原因通常由与过程直接相关的人员实施通常可纠正大约15%的过程问题对系统采取措施通常用来消除变差的普通原因几乎总是要求管理措施，以便纠正大约可纠正85%的过程问题08-8-1518过程控制

受控

（消除了特殊原因）

时间范围不受控（存在特殊原因）08-8-1519

过程能力受控且有能力符合规范（普通原因造成的变差已减少）

规范下限

规范上限

时间范围受控但没有能力符合规范（普通原因造成的变差太大）08-8-1520控制图

上控制限中心限下控制限1、收集收集数据并画在图上2、控制根据过程数据计算实验控制限识别变差的特殊原因并采取措施3、分析及改进确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施重复这三个阶段从而不断改进过程08-8-1521

过程改进循环1、分析过程2、维护过程本过程应做什么？监控过程性能会出现什么错误？查找变差的特殊原因并本过程正在做什么？采取措施。达到统计控制状态？确定能力计划实施计划实施措施研究措施研究计划实施

3、改进过程措施研究改进过程从而更好地理解普通原因变差减少普通原因变差08-8-1522九、控制图的类型计量型数据X-R均值和极差图计数型数据Pchart不良率管制图X-δ均值和标准差图nPchart不良数管制图X-R中位值极差图Cchart缺点数管制图X-MR单值移动极差图Uchart单位缺点数管制图08-8-1523十、控制图的选择确定要制定控制图的特性是计量型数据吗？否关心的是不合格品率？否关心的是不合格数吗？是样本容量是否恒定？是使用np或p图否使用p图样本容量是否恒定？否使用u图是是使用c或u图是性质上是否是均匀或不能按子组取样—例如：化学槽液、批量油漆等？否子组均值是否能很方便地计算？否使用中位数图是使用单值图X-MR是08-8-1524接上页子组容量是否大于或等于9？是否是否能方便地计算每个子组的S值？使用X—R图是否使用X—R图使用X—s图08-8-1525计量型数据控制图与过程、产品有关的控制图

计量单位：（mm,g/L等）过程

人员

方法

材料

环境

设备

123456结果举例控制图举例外形尺寸（mm）孔径（mm）铜厚（um）线宽、线距（mm）药水浓度（g/L）X-R图

X-MR图08-8-1526接上页测量方法必须保证始终产生准确和精密的结果不精密精密准确不准确••••••••••••••••••••••••••••••••••08-8-1527使用控制图的准备1、建立适合于实施的环境a排除阻碍人员公正的因素b提供相应的资源c管理者支持2、定义过程根据加工过程和上下使用者之间的关系，分析每个阶段的影响因素。3、确定待控制的特性应考虑到：顾客的需求当前及潜在的问题区域特性间的相互关系4、确定测量系统a规定检测的人员、环境、方法、数量、频率、设备或量具。b确保检测设备或量具本身的准确性和精密性。08-8-1528接上页5、使不必要的变差最小确保过程按预定的方式运行确保输入的材料符合要求恒定的控制设定值注：应在过程记录表上记录所有的相关事件，如：刀具更新，新的材料批次等，有利于下一步的过程分析。08-8-1529管控点的选择原则顾客的需求：这里顾客是指任何后续过程，以及使用最终产品的顾客。关键性的流程控制点：这些关键性的控制点往往是造成缺陷或报废的潜在原因。当前的潜在问题区域：考虑现在的浪费或性能不好的证据（如废品，返工，与目标不符等）以及存在风险的区域（如：对产品设计或服务，或过程中任意要素即将进行变化。）确定5W1H（何时，何地，谁，如何,收集什么信息，为什么）。在研究开始之前应消除不必要的外部变差原因。目的是确定甚至不使用控制图时就能且应纠正的明显问题。在所有情况下，应坚持在过程登记表记录所有相关事件例如：使用流程改变，原材料的变化，员工的变化等）08-8-1530十二、计量型控制图计算公式08-8-153108-8-153212.1X-MR图—单值和移动极差图目的：对公司生产现场制程的初始能力进行分析和监控，对有规格变异的产品质量特性或过程质量特性值进行动态控制，以判定工程是否处于稳定状态，并依据制定相应的措施纠正变异。控制点出界！问题在这！措施应是—！08-8-153312.1X-MR图—单值和移动极差图1、用途测量费用很大时，（例如破坏性实验）或是当任何时刻点的输出性质比较一致时（例如：化学溶液浓度等）。1-1移动图的三中用法：

a单值b移动组c固定子组

2、数据收集2-1在数据图上，从左到右记录单值的读数。

2-2计算单值间的移动极差（MR），通常是记录每对连续读数间的差值。

2-3单值图（X）图的刻度按下列最大者选取：

a产品规范容差加上允许的超出规范的读数。

b单值的最大值与最小值之差的1.5到2倍。2-4移动极差图（MR）的刻度间隔与X图一致。08-8-153412.1X-MR图—单值和移动极差图1计算控制限

X=（X1+X2+…+Xk）/K

R=(MR1+MR2+…+MRk)/(K-1)

UCLMR=D4R

LCLMR=D3RUCLX=X+E2RLCLX=X-E2R08-8-153512.1X-MR图—单值和移动极差图n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22E22.661.771.461.291.181.111.051.010.98样本容量小于7时，没有极差的控制下限。n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.0808-8-153612.2X-R图—均值和极差图定义：用于长度、重量、时间、强度、力值、成份等以计量值来管理工程的控制图，利用统计手法，设定控制均值X和极差R的界限，同时利用统计手法判定导致工程质量变异是随机原因，还是异常原因的图表。光强度1000Cd，此应为计量值！今天我打了12只野鸟！我计数了！08-8-15371计算平均极差（R）及过程均值（X）R=（R1+R2+…+Rk）/k（K表示子组数量）

X=（X1+X2+…+Xk）/k2计算控制限

计算控制限是为了显示仅存在变差的普通原因时子组的均值和极差的变化和范围。控制限是由子组的样本容量以及反映在极差上的子组内的变差的量来决定的。

计算公式：

UCLx=X+A2RUCLR=D4RLCLx=X-A2RLCLR=D3R

08-8-153812.3均值和标准差图（X-s图）

一般来讲，当出现下列一种或多种情况时用S图代替R图：

a

数据由计算机按设定时序记录和/或描图的，因s的计算程序容易集成化。

b使用的子组样本容量较大，更有效的变差量度是合适的c由于容量大，计算比较方便时。

1如果原始数据量大，常将他们记录于单独的数据表，计算出X和s

2

计算每一子组的标准差s=∑(Xi–X)²n–108-8-1539

式中：Xi，X；N分别代表单值、均值和样本容量。

注：s图的刻度尺寸应与相应的X图的相同。3计算控制限

均值的上下限

USLX=X+A3SLSLX=X-A3S

计算标准差的控制限

LSLS=B4S

LSLS=B3S

08-8-154012.4中位数极差图（X-R）

可用来对几个过程的输出或一个过程的不同阶段的输出进行比较1一般情况，中位数图用于子组的样本容量小于或等于10的情况，当子组样本容量为偶数时，中位数是中间两个数的均值。2只要描一张图，刻度设置为下列的较大者：

a产品规范容差加上允许的超出规范的读数

b测量值的最大值与最小值之差的1.5到2倍。c刻度应与量具一致。3将每个子组的单值描在图中一条垂直线上，圈上子组的中位数，并连接起来。4将每个子组的中位数˜X和极差R填入数据表.5

控制限的计算

˜08-8-15415-1计算子组中位数的均值，并在图上画上这条线作为中位线，将其记为˜X；5-2计算极差的平均值，记为R；5-3计算极差和中位数的上下控制限：USLR=D4RUSLX=X+

A2RLSLR=D3RLSLX=X-A2R

式中：D3、D4和A2是随样本容量变化的常数，见下表：

˜˜˜˜˜

˜n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.190.800.690.550.510.430.410.3608-8-154212.5P管制图P图是用来测量在一批检验项目中不合格品（缺陷）项目的百分数。

1收集数据2选择子组的容量、频率和数量子组容量：子组容量足够大（最好能恒定），并包括几个不合格品。分组频率：根据实际情况，兼大容量和信息反馈快的要求。

子组数量：收集的时间足够长，使得可以找到所有可能影响过程的变差源。一般为25组。3计算每个子组内的不合格品率（P）

P=np/n08-8-1543

n为每组检验的产品的数量；np为每组发现的不良品的数量。选择控制图的坐标刻度4选择控制图的坐标刻度

一般不良品率为纵坐标，子组别（小时/天）作为横坐标,纵坐标的刻度应从0到初步研究数据读读数中最大的不合格率值的1.5到2倍。5将不合格品率描绘在控制图上a描点，连成线来发现异常图形和趋势。

b在控制图的“备注”部分记录过程的变化和可能影响过程的异常情况。6计算控制限计算过程平均不合格品率（P）

P=（n1p1+n2p2+…+nkpk）/(n1+n2+…+nk)08-8-1544式中：n1p1；nkpk分别为每个子组内的不合格的数目

n1；nk为每个子组的检验总数计算上下控制限（USL；LSL）

USLp=P+3P(1–P)/n

LSLp=P–3P(1–P)/nP为平均不良率；n为恒定的样本容量08-8-15457过程能力解释计数型数据控制图上的每一点直接表明不符合顾客要求的不合格品的百分数和比值，这就是对能力的定义08-8-154612.6不合格品数的np图

1不合格品的实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告。2各阶段子组的样本容量相同。

3受检验的样本的容量必须相同，样本容量足够大使每个子组内都有几个不良品并在。

4记录表上记录样本的容量。5计算控制限

计算过程不合格数的均值（np）

np=(np1+np2+…+npk)/k08-8-1547式中的np1,np2,…为K个子组中每个子组的不合格数。计算上下控制限UCLnp=np+3np(1-p)LCLnp=np-3np(1-p)p为过程不良品率,n为子组的样本容量。过程控制解释和过程能力解释同p管制图08-8-154812.7不合格（缺陷）数的c图1C图用来测量一个检验批内的不合格（的缺陷）的数量，C图要求样本的容量恒定或受检验材料的数量恒定，主要用于以下两类检验：2不合格分布在连续的产品流上（如：每条尼龙上的瑕疵，玻璃上的气泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的地方（如100平方米上的缺陷）3在单个的产品检验中可能发现不同原因造成的不合格。4检验样本的容量（零件的数量，织物的面积，电线的长度等）要求相同，这样描绘的C值将反映质量性能的变化而不是外观的变化，在数据表上记录样本容量。08-8-15495记录并描绘每个子组内的不合格数（C）。6计算控制限计算过程不合格数均值（C）：C=(C1+C2+…+Ck)/K式中：C1,C2,…Ck为每个子组内的缺陷数计算控制限U/LCLc=C±3C7过程控制解释（同P管制图）8过程能力解释

固定样本容量为n的过程能力为