SPC统计制程管理

SPC统计过程控制一、什么是统计过程控制（SPC）统计学（Statistics)是数学的一个分支：1、从所有同类项目（总体）（population）中抽取一些项目（样本）（samples）。2、计算集中特性，如平均数（）、极差（R）、方差（V）和标准差（S）。3、对于总体分布，通过对抽样分布做假设，便可提供对总体采取措施的基础。过程（process）是指生产产品/服务的一系列行动或者操作，也指支持产品/服务的过程，如管理、采购与工艺。控制（control）的意思是通过过程控制成功地控制产品服务。通过经预先设计的实验及采用统计技巧成功地：1）过程进行控制；2）维持或改善控制，目标是指品质维持不变。把统计、过程及控制三个名词的英文字头连起来就是SPC

SPC可

以

帮

助

我

们

区分正常波动和异常波动；及时发现异常征兆；消除异常因素；减少异常波动；提高过程能力；预防控制？何时使用SPC

1、原则上，应该用于有数量特性或参数和持续性的所有工艺过程；

2、SPC使用的领域是大规模生产；

3、多数企业，SPC用于生产阶段；

4、在强调预防的企业，在开发阶段也用SPC。基本统计术语总体——数据整体，如1000台燃具样本——一组之包含部分整体的数据，如1000台燃具中的其中10台平均值——所有值总和除以样本容量中位数——顺序（由小至大或由大至小）数列中心项的数值众数——在样本中出现最多的值标准差σ（Sigma）——过程输出的分布宽度，距离平均值的偏差极差——一个子组、样本或总体中最大值与最小值之差；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。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。SPC控制图课程目的：了解控制图的分类与应用，掌握针对质量特性值选择控制图类型。课程内容

1、控制图的基本原理；2、计量值与计数值控制图；3、分析与控制用控制图；4、控制图的应用时机；5、控制图的应用步骤。

计量值：用各种计量仪器测出、以数值形式表现的测量结果，包括用量仪和检测装置的零件尺寸、长度、形位误差等。计数值：通常指不用仪器即可测出的数据。计件如不合格品（如外观不良数；计点如电池激光焊接的气密性，短路数等。控制图的基本原理

以3σ原理为基础：管制图是以常态分配中的3σ原理为理论依据，中心线为平均值，上下控制界限为以平均值加减3σ的值，以判断过程中是否有问题发生，此即休哈特博士所创的控制方法。

中心极限定理：无论随机变量的共同分布是什么（离散分布或连续分布。正态分布或者非正态分布），只要独立统分布随机变量的个数n较大时，Xbar的分布总是正态分布。正态分布的概率

68.26%99.73%95.45%

控制图要素

纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）横坐标：按时间顺序抽样的样本编号上虚线：上控制界限下虚线：下控制界限中实线：中心线CL注：

规格线：由客户或者设计部门给出

控制界限：由过程的实际数据统计计算得出；

一般情况，控制界限严于规格线；控制图的分类计量值管制图平均值与极差控制图平均值与标准差控制图中位数与极差控制图单值移动极差控制图计数值管制图不良率控制图不良数控制图缺点数控制图单位缺点数控制图控制图的应用时机n:样本容量控制图的分类（按用途分）解析用稳定，能力可接受控制用解析用控制图—决定过程控制方法用—过程解析用—过程能力研究用—过程管制准备用控制用控制图—追查不正常原因—迅速消除此项原因—研究并防止采取此项原因重复发生之措施制作分析用控制图的目的

1、在控制图的设计阶段使用，主要用以确定合理的控制界限；

2、每一张控制图上的控制界限都是由该图上的数据计算出来的；

3、控制图的控制界限由分析阶段确定；

4、使用时只需把采集到的样本数据或者统计量在图上打点就行；

制作分析用控制图注意点：1、上下控制线和中心线都是通过抽样收集过去一段生产稳定状态下的数据计算出来的；2、根据计算结果作成分析用控制图，并确认是在稳定状态下且能力尚可后，方可将其控制线应用在过程控制控制图上。控制图绘制流程计算Pp,Ppk事件日志控制图的应用步骤1、选取要控制的质量特性值；2、选择合适的控制图种类；3、确定样本组数K，样本量n和抽样间隔，一般样本组数不少于20~25个；4、收集生产条件比较稳定和比较有代表性的一批数据（至少100个以上）；5、计算各组样本统计量，如样本均值、极差、标准差；6、计算各组统计量控制界限（LCL，CL，UCL）；7、画控制图，并将计算出的统计量在控制图上打点；8、观察分析控制图；9、决定下一步行动。计量值控制图一、均值极差图（—R）

最常用，最基本

适用于n≤10的情况；

均值图用于显示子组间的波动，观察和分析数据分布的均值的变化，即过程的集中趋势（稳定趋势）；极差图用于显示子组间的波动，观察和分析数据分布的分散，即过程的离散程度；

精度尚可，使用方便。1、选择控制特性X能测定的产品或过程特性对客户用及生产关系重大的特性对下到工序影响较大的特性经常出问题的特性关键产品或过程特性控制计划中有规定的控制项目均值—极差控制图作法重点2）、决定样本大小及抽样频率

a.n约在2—5之间，不宜太大；

b.同一组数据尽量是同一时间及同一生产条件下生产的成品；

c.初期分析的过程系统尽量以较高的抽样频率连续取样，稳定的过程系统频率可以较低；

d.每组样本应记录日期、时间、作业员、机台、原材料或零件批号等层别，以利发掘和矫正特殊原因；

e.不影响生产作业及可接受的成本。

3）、决定样本组数K—足够的样本组数以保证过程系统的主要变异有机会出现。及时法定期法

极小化样本内差异极大化样本间差异可提供性原因出现具体时间对工序变异敏感样本是齐同的

极大化样本差异

极小化样本间差异

只能提供系统性原因出现的时间段

或者在某些特定工序下适用难以形成齐同性样本取样法的比较—R控制图的作法1）收集数据：至少75个以上，最好100个以上（要按照一定的原则决定样本的间隔时间、组数和样本大小n)；计算各组样本统计量，如样本平均值、极差及总平均值；3）计算控制界限

均值控制图极差控制图

均值极差控制图应用实例

1.一新电池经试制一周后，初期过程控制能力足够，量产时每天收集一组数据，每组n=5，共收集20组，产品规格为50+/-5V，请制作并解析Xbar-R控制图。

计算控制线和描点习题：1.比克电池品质部为控制切片过程中裁小切片的切片宽度，收集20组（每组抽测5个样品）数据后，检测得到的=0.715,

=0.123,试计算此切片的ＳＰＣ上下控制线。典型特殊原因识别准则的汇总1一个点远离中心线超过三个标准差2连续7点位于中心线一侧3连续6点上升或下降4连续14点上下交替变化5在中心线同一侧连续3点有2点超过中心线2个标准差6在中心线同一侧连续5点有4点超过中心线1个标准差7连续15个点排列在中心线一个标准差范围内（任一侧）8连续8个点距中心线的距离大于1个标准差（任一侧）何时应该重新计算控制界限１.控制图是根据稳定状态下的条件（人员、设备、原材料、工艺方法、测量系统、环境即5M1E）来制定的。如果上述条件变化，则必须重新制定控制图，例如：设备更新、经过修理、更换零件；改变工艺参数或采取新工艺；改变测量方法或测量仪器；采用新型原材料或者其它原材料；环境变化2.一定时间后检验控制图是否适用；3.过程能力值有大的变化时；二、均值-标准差控制图（Xbar-S）

子组样本容量较大，因此更有效地体现变差，检出能力高；

当n≥10时，S图代替R图，因为R图所反映的过程的分散程度已经不合适，误差太大，所以采用对过程分散程度反映较好的S图。

计算复杂，因此适用于采用计算机或者袖珍计算器能简单按程序计算S的情况下。

精度最高，计算量大。1）收集数据(20组以上)；计算各组的平均值、标准差、总平均值和标准差的平均值；均值的计算同-R控制图标准差的计算为：S=或者S=其中：，，n分别代表样本的单值、均值和样本容量—S控制图的作法3）计算控制界限

均值控制图标准差控制图均值—标准差控制图控制线计算举例均值—标准差控制图实例三、单值—移动极差控制图（X-MR）

与均值-极差控制图的作用类似；

不需要多个测量值或者样本是均匀的；

因为费用或者时间的关系，过程只有一个测量值（如破坏性实验）；

用自动化检查，对产品进行全检；

精度较差，计算量小移动极差——是指一个测定值与紧邻的测定值之间的绝对值，记作，

i=(1,2,….,k-1)K为测定值的个数；K个测定值有K-1个移动极差，每个移动极差值相当于样本大小n=2时的极差值。1）计算总平均数：2）计算移动极差平均数：3）计算控制界限：

X控制图

控制图

X—MR控制图实例例：某制药厂某药品碱的单号数据如表，做单值—移动极差图控制图实例计量值控制图的合理分组：

控制图是研判过程系统变异的原因是普通原因还是特殊原因的统计分析工具。如何达成此目的，取决与数据收集时合理分组与否。

让组内变异最小化，组间变异最大化是合理分组的原则计量值控制图的导入注意事项因计量值控制图牵涉到较多的工程技术问题，因而在导入前要注意准备下列事项：建立一个适宜的矫正行动的管理制度，如在品质异常处理标准作业中规定，当现场数据显示异常时，作业员如何处置，向谁报告；

定义过程系统，以确定影响过程的因素，如5M1E，或以特性要因图分析；定义控制特性；

定义现场异常事件，如停机、停电、换线、换模具，用新材料或替代材料，工程变更；

定义测量体统，并进行测量系统分析；

为了减少不必要的变异来源，要进行合理的分组；计数值控制图

不合格数控制图（Pn图）

不合格品率（P图）

缺陷数控制图（C图）

缺陷率控制图（U图）计数值数据计件值数据（不合格品数）计点值数据（缺陷）每组样品五个以上不合格品每组样品五个以上缺陷计数值控制图的制作重点1）收集数据：决定样本大小，抽样频率及组数K；2）决定样本大小及抽样频率---n约在50—200之间，不宜太小（np≥5）；---不同组的样本大小n不一定相同，但最好相同；若无法相同，差异程度最好别超过±25%；---假如一件成品有多个检验项目，其中有一项不符，则整件成品算不良；---每组样本应记录日期，时间，作业员，机台，原材料或零件批号等层别，以利发掘和矫正特殊原因。3）决定样本组数K---足够的样本数以保证过程系统的主要变异有机会出现；---25组以上的样本以能证明过程的控制状态及估计过程的不良率。一、不合格品数控制图（Pn图）

作图步骤

1）、确定数据样本容量n的大小（n恒定，常取50以上的数据）；

2）、收集数据，K为样本数；

3）、计算中心线和控制界限；不合格品数控制图案例二、不合格品率控制图（P图）

作图步骤

1）、收集数据；

2）、计算不合格品率P及平均不合格品率；

3）、计算中心线和控制界限；

平均不合格品率=不合格总数/检查总数三、缺陷数控制图（C图）

作图步骤

1）、收集数据（样本量恒定）；

2）、计算平均缺陷数C（每组缺陷至少5个以上）；

3）、计算中心线和控制界限；

四、单位缺陷率控制图（U图）

作图步骤

1）、收集数据（样本量可以不同，但须控制在±25%之内）；

2）、计算平均缺陷数（每组缺陷至少5个以上）；

3）、计算中心线和控制界限；

n为当班检查数

计数值控制图的合理分组原则：

1、过程作业应在同一条件下；

2、同一时间内生产的数据尽量分成一组；

3、样本大小n，尽量使15>np>5，不宜过大和过小；

计数值控制图的导入注意事项建立一个适宜的矫正行动的管理制度，如在品质异常处理标准作业中规定，当现场数据显示异常时，作业员如何处置，向谁报告；

定义过程系统，以确定影响过程的因素，如5M1E，或以特性要因图分析；

定义控制特性并定义不良或缺点代号及名称，以方便作业员记录；

定义现场异常事件，如停机、停电、换线、换模具，用新材料或替代材料，工程变更；

定义测量体统，并进行测量系统分析；

为了减少不必要的变异来源，要进行合理的分组；控制图的分类与选用汇总过程能力研究目的：理解进行过程能力分析的重要性；掌握过程能力指数的计算和分析方法。内容：过程能力的概念；分析过程能力的意义；过程能力指数计算及分析；过程能力指数的评价；过程能力图示过程能力

处于稳定状态下的实际加工能力；以产品质量特性值的变异或波动来表示。

根据3σ原理，在分布范围U±3σ内，包含了99.73%的数据，接近于1，因此以±3σ即6σ为标准来衡量过程是否具有足够的精确度和良好的经济特性。把过程能力记作B，则B=6σ

过程能力指数

是依特性值的规格或过程特性的中心位置及一定程度，来表示过程中心的偏移和过程均匀度。

影响过程能力的因素：人、机、料、法、测、环进行过程能力分析的意义

一、保证产品质量的基础工作；

二、提高过程能力的有效手段；

三、找出产品质量的改进方向；

四、向客户证明加工过程的能力。

Cp,Cpk与Pp,Ppk的区别Cp：过程能力指数——我们能做得多好Cpk：

我们真正能做得多好Pp：过程性能指数——我们实际做到多好Ppk：修正的过程性能指数——我们实际真正做到多好应用时机过程能力指数Cpk：量产阶段；用于过程能力研究。过程性能指数Ppk：新产品试做阶段；初期生产阶段；

工程变更或者设备变更时；用于初始过程性能研究过程Sigma的计算公式

一、计量型

估计Sigma：

二、计数型

计件型Simga:

计点Sigma:过程能力指数的公式公式中使用的sigma为估计值习