SPCJAC学习资料课件

1发动机公司SPC（统计过程控制）六西格玛管理部

2023年5月6日1第一页，共六十六页。2基础管理是21世纪工厂赖以生存的基本条件，基础打不好，企业总体素质提不高，企业的生存环境越来越小；一个企业运行有各种各样的流程（过程），如果流程效率低下，企业运营成本增加，人浮于事，官僚主义盛行，阻碍企业的发展和进步；21世纪的企业管理，过程管理是关键！第二页，共六十六页。3目录一、SPC的产生二、SPC的作用三、SPC常用术语解释四、SPC应用存在主要问题五、持续改进及统计过程控制概述六、发动机公司SPC运用情况第三页，共六十六页。4五大工具间关联性第四页，共六十六页。5一、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第五页，共六十六页。休哈特博士提出：一切制造过程所呈现的波动分量有两个，第一个分量是内部过程引起的稳定分量（即偶然波动），第二个分量是可查明原因的间断波动（即异常波动）。那些可查明原因的波动可用有效的方法发现，并可以剔除，但偶然波动不会消失，除非改变基本过程。基于3σ限的控制图可以把偶然波动和异常波动区分开来6■控制图基本原理第六页，共六十六页。7什么是SPC

SPC即统计过程控制（statisticsprocesscontrol）的字母简写，使用诸如控制图等统计技术来分析过程及其输出以便采取适当的措施来达到并保持统计控制状态从而提高过程能力。注：这里统计技术泛指任何可以应用的数理统计方法，以控制图理论为主检测--容忍浪费

预防--避免浪费第七页，共六十六页。8SPC研究的对象4M1E：人、机、料、法、环第八页，共六十六页。9为什么做SPC预防不合格的发生，而不是检验不合格第九页，共六十六页。10二、SPC的作用确保过程持续稳定、可预测；提高产品质量、生产能力、降低成本；为过程分析提供依据；区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施或对系统采取措施的指南第十页，共六十六页。11什么情况下做SPC1、产品特殊特性；

2、质量控制点工序重要产品特性或过程特性；

3、易出现质量问题的产品特性；第十一页，共六十六页。12SPC与产品检验区别与联系规格上限：USL控制上限：UCL规格下限:LSL控制下限:LCLSPC:事前预防检验:事后反应第十二页，共六十六页。13何时做SPC小批量生产；批量生产第十三页，共六十六页。14三、SPC常用术语解释名称解释过程均值（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来表示极差（Range）一个子组、样本或总体中最大与最小值之差标准差(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表示第十四页，共六十六页。15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中位数(Median)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第十五页，共六十六页。16名称解释计数型数据(AttributesData)凡是不能连续取值的，或者说即使用测量工具也得不到小数点以后的数据，而只能得到1，2，3等自然数的这类数据计量型数据(VariablesData)凡是可以连续取值的，或者说可以用测量工具测量出小数点以下数值的这类数据过程能力(ProcessCapabiiity)一个稳定过程的固有变差(6ô)的总范围——对于计量型数据(1)过程固有能力定义为6ô;(2)符合规范的过程能力(即输出符合规范的百分数％)可以通过考虑过程中心及分布宽度(如Cpk)等指数和一些假设来估算。然而，也有估算这个值更精确的方法——对于计数型数据过程能力通常用不合格的平均比例或比率来表示第十六页，共六十六页。17Cp、Cpk与Pp、PpkSPC国际化组织：认为Cp是长期、Pp短期指数，因此初始能力指数要求计算Pp，认为Pp尚未充足反映“人机料法环”的变化，其所代表的变化仅仅是全部“波动”的一部分，因此认为：Pp≥Cp。

6SIGMA学派：认为是Pp长期、Cp短期指数。Cp是要求正态性，Cp仅仅反映“普通原因引起的波动”而已，而这些“波动”没有包含或剔除了“特殊原因引起的波动”，是全部波动一部分。Pp未要求正态性，是实际上表现出来的能力指数，它包含了全部波动，因此：Cp≥Pp①Cp与Pp区别第十七页，共六十六页。18Cp（CapabilityIndiesofProcess）：稳定过程的能力指数，定义为容差宽度除以过程能力，不考虑过程有无偏移；

Cpk：这是考虑到过程中心的能力（修正）指数，定义为CPU与CPL的最小值。它等于过程均值与最近的规范界限之间的差除以过程总分布宽度的一半Cp、与Pp、Ppk②Cp与Cpk定义第十八页，共六十六页。19ppk是spc第二版中提到的新内容。（该指数仅用来与Cp及Cpk对比，或/和Cp、Cpk一起去度量和确认一段时间内改进的优先次序）Pp（PerformanceIndiesofProcess）：过程性能指数，定义为不考虑过程有无偏移时，容差范围除以过程性能；

Ppk：这是考虑到过程中心的性能（修正）指数③Pp与Ppk定义第十九页，共六十六页。20■计算Cp、Cpk采用修正标准差，即σ≈R/d2，

■计算Pp、Ppk采用样本标准差S来估计；④Pp与Ppk计算公式2第二十页，共六十六页。21四、SPC运用存在主要问题1、SPC普及应用率不高，通过ISO9000企业也有不应用SPC；

2、SPC形同虚设，只是为了应付ISO9000或客户审查，没有把它作为一种过程改善的工具，有的控制线长年不变，有的Cpk很高，其过程绩效差强人意；

3、SPC管理程序不完善，没有SPC控制程序，没有SPC报告，没有失控记录等第二十一页，共六十六页。22五、持续改进及统计过程控制概述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过程控制系统

（过程+反馈系统）有反馈的过程控制系统模型收集信息

统计加工

采取行动第二十二页，共六十六页。23SPC是一类反馈系统，它有4个重要的基本原则

1、过程：共同作用、有供应商、客户、4M1E等

2、关于过程性能的信息：时间、温度、产量、周转时间等

3、对过程采取措施：变换输入材料、改变操作人员、设备修复等

4、对输出采取措施：输出探测并纠正不符合要求的产品过程:是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合第二十三页，共六十六页。24普通原因（CommonCause）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，它影响被研究过程输出的所有单值。 普通原因变差与特殊原因变差特点： 1）一定存在各过程中；2）形成一个较稳定的状态；3）对质量波动的影响不是很大；4）不易识别，难以避免； 1）若只是普通原因，输出的过程是可预计的过程；2）通常对系统采取措施，可控制85%的过程问题第二十四页，共六十六页。25特殊原因：（SpecialCause）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。只有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特点： 1）偶然性发生，具有特别条件；2）引起质量较大的变化；3）易识别，易消除； 1）若是特殊原因，输出的过程是不可预计的过程；2）通常是过程人员采用局部措施，可控制15%的过程问题第二十五页，共六十六页。26错误的措施

试图通过持续调整过程参数来固定住普通原因变差，称为过度调整，结果会导致更大的过程变差造成客户满意度下降

试图通过改变设计来减小特殊原因变差可能解决不了问题，会造成时间和金钱的浪费第二十六页，共六十六页。27过程控制和过程能力过程控制(针对不同原因的变差采取不同的措施）不受控（存在特殊原因）受控(消除特殊原因）范围时间第二十七页，共六十六页。28规格下限规格上限过程能力（受控的过程不一定是具备能力的过程）受控但没有能力符合规范（普通原因造成的变差太大）受控且有能力符合规范（普通原因造成的变差已减少）时间范围第二十八页，共六十六页。29受控与不受控每一个都包括以下两个方面

1、受不受控

2、是否符合客户要求第1类：理想状态

第2类：存在过大的普通原因变差，短期内要进行100%检测满足客户要求，并进行持续改善普通原因

第3类：有较小的普通原因及特殊原因

第4类：存在过大的普通原因及特殊原因，需要进行100%检测保护客户利益，必须采取紧急措施使过程稳定并减少变差满足要求受控不受控符合第1类第3类不符合第2类第4类第二十九页，共六十六页。301、分析过程本过程应做什么？会出现什么错？本过程正在做什么？达到统计控制状态？确定能力措施研究计划2、维护过程监控过程性能查找变差的特殊原因并采取措施实施3、改进过程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措施研究计划实施措施计划研究实施过程改进循环及过程控制第三十页，共六十六页。31控制图第三十一页，共六十六页。32控制图特征与适用场合类别名称特征适用场合连续型控制图-R控制图（平均值-极差控制图）最常用、发现异常敏感性高，但有一定计算工作量适用于较大批量生产的过程控制-S控制图（平均值-标准偏差控制图）判断要序是否正常效果好，但计算工作量大适用于样本容量n＞10时产品批量大的工序I-MR控制图（单值-移动极差控制图）比-R控制图要差的多适用于因时间、费用等原因只能取一个数据的场合离散型控制图nP控制图（不合格品数控制图）较常用，计算简单，易于操作样本容量相等P控制图（不合格品率控制图）计算量大，控制界限凸凹不平，不易操作样本容量可以不等C控制图（缺陷数控制图）较常用，计算简单，易于操作样本容量相等U控制图（单位缺陷率控制图）计算量大，控制界限凸凹不平，不易操作样本容量可以不等QC老七种工具—控制图第三十二页，共六十六页。33控制图的重要性控制图是贯彻预防原则的统计过程控制SPC理论的重要工具,它可以用于直接控制过程,是质量管理七大手法的核心2)1984年日本名古屋工业大学调查了115家日本各行各业的中小型工厂，结果发现平均每家工厂采用137张控制图。这个数字对于推行SPC是有一定的参考意义的第三十三页，共六十六页。343）我们不追求控制图张数的多少，但是可以说使用控制图的张数在某种意义上反映了管理现代化、科学化的程度因为控制图越多，受控的因素就越多，进而质量越有保障；控制图越多，参与科学控制的人员就越多，组织的质量意识就越强第三十四页，共六十六页。35■控制图的作用1、用于诊断——分析生产过程是否处于统计控制状态（稳定状态）；2、用于控制——确定何时需要对过程进行调整，以控制生产过程，保持相应的稳定状态；3、用于确认——确认某一生产过程是否得到了改进QC老七种工具—控制图第三十五页，共六十六页。36■控制图的应用应用控制图的三个基本阶段：1、收集收集数据并画在图上2、控制根据过程数据计算试验控制界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措施减少它QC老七种工具—控制图第三十六页，共六十六页。37控制图的应用步骤（X-R）：（1）确定所控制的质量特性，如：重量、不合格品数等；（2）选图并画图；（3）确定样本容量和抽样间隔；（4）收集并记录样本数据，至少20～25组；（5）计算各样本的统计量，如：样本平均值、极差等；（6）计算控制界限；（7）将控制界限及中心线画在图上；（8）将预备的数据在R图中打点，判稳；（9）将预备的数据在X图中打点，判稳；（10）如图中有出界或排列有缺陷的点子，采取措施予以消除，修改数据或重新采集数据，重新画图；（11）计算过程能力指数并检验其是否满足技术要求；（12）延长X-R图的控制界限，进入过程的日常控制阶段第三十七页，共六十六页。38控制图应用实例某手表厂为了提高手表的质量，应用排列图分析造成手表不合格的各种原因，发现“停摆”占第一位。为了解决停摆问题，再次应用排列图分析造成停摆的原因，结果发现主要是由于螺栓脱落造成的，而螺栓脱落往往是由螺栓松动造成的。为此，厂方决定应用控制图对装配作业中的螺栓扭矩进行过程控制。［分析］螺栓扭矩是计量特性值，故可选用计量值控制图。又由于本例是大量生产，不难取得数据，故决定选用灵敏度高的图。［解］按照下列步骤建立

图：步骤1：取25组预备数据QC老七种工具—控制图第三十八页，共六十六页。39序号观测值Σ

（6）（7）R

（8）备注

（9）

Xi1（1）Xi2（2）Xi3（3）Xi4（4）Xi5（5）1154174164166162820164.020

2166170162166164828165.68

3168166160162160816163.28

4168164170164166832166.46

5153165162165167812162.414

6164158162172168824164.814

7167169159175165835167.016

8158160162164166810162.08

9156162164152164798159.612

10174162162156174828165.618

11168174166160166834166.814

12148160162164170804160.822

13165159147153151775155.018超出

图下控制界14164166164170164828165.66

15162158154168172814162.818

16158162156164152792158.412

17151158154181168812162.430二次作图R过界18166166172164162830166.010

19170170166160160826165.210

20168160162154160804160.814

21162164165169153813162.616

22166160170172158826165.214

23172164159165162822164.413

24174164166157162823164.617

25151160164158170803160.619

Σ4081.8357

均值163.2714.28原始数据与图计算表第三十九页，共六十六页。40步骤2：计算各样本组的平均值步骤3：计算各样本组的极差Ri步骤4：计算样本总均值与样本平均极差QC老七种工具—控制图第四十页，共六十六页。41步骤5：计算R图与图的参数先计算R图的参数。当样本量n=5时，D4=2.115，D3=0代入R图公式得到：R图判稳，故接着再建立图，由于n=5，A2=0.577，则：QC老七种工具—控制图第四十一页，共六十六页。4230.2014.280极差控制图n=5171.51163.27155.03n=5均值控制图QC老七种工具—控制图第四十二页，共六十六页。43由前表可知，第13组为155.00，小于155.03，故过程的均值失控。调查其原因发现，夹具松动，并且很快得到了调整，采集到第14组数据时该问题已经解决。故本例可以去掉第13组数据，并重新计算R图与图的参数。代入R图与图的公式，得到：R图：第四十三页，共六十六页。44从表中可知，R图中第17组R=30出界，消除异因纳入标准之后，应重新收集数据。为了简化本例题，采用舍去第17组数据的方法，重新计算：将其余23组样本的极差值与均值分别打点R图与图上。R图：从表中可知，R图可判稳。于是计算

图如下：QC老七种工具—控制图第四十四页，共六十六页。45■控制图判断准则1、控制图正常判断准则（以均值极差控制图为例）（1）连续25点在控制线内（该条准则风险较大，进行工序分析时，最好取40组以上的数据更稳妥）（2）少于1/35（3）少于2/100解释：在点子随机排列的情况下，出现下列情况之一，就判断过程处于稳定状态，即没有异常波动的状态。（1）连续25个点，落在控制界限外的点数为0;（2）连续35个点，落在控制界限外的点数小于等于1;（3）连续100个点，落在控制界限外的点数小于等于2;第四十五页，共六十六页。46准则1：1点落在A区以外（简称：A区外）准则2：连续9点落在中心线同一侧（简称：9点同侧）准则3：连续6点递增或递减（简称：6点递增/6点递减）准则4：连续14点中相邻点交替上下（简称：14交替）2、控制图异常判断准则：第四十六页，共六十六页。47准则7：连续15点落在中心线两侧的C区之内（简称：15点C内）准则8：连续8点落在中心线两侧且无一在C区之内。（简称：8点C外）准则5：连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外（简称：2/3B外）准则6：连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区之外（简称：4/5C外）第四十七页，共六十六页。48八大判异准则快速记忆法：1点A区外、2/3点B区外、4/5点C区外、6点递增减、8点无C区、9点同侧、14点交替、15点在C区在特殊原因经评定可接收的情况下，应有条件的选择判异准则根据能力指数（Cpk/Ppk）的大小，有条件的选取：当Cpk/Ppk>1.67、1.33<Cpk/Ppk<1.67、Cpk/Ppk<1.33选择判异准则第四十八页，共六十六页。49过程潜力指数–CP如果过程的输出符合正态分布,同时过程处于稳定的状态时,过程能力指数CP是指允许的容差范围与过程自然波动范围之比。过程的自然波动:这里是指过程的自然输出能力6σ范围,因为±3σ区间的概率仅为0.27%,是小概率事件6σLSLUSL-=CP指数计算如下公式:容差:T=USL-LSL规格中心:M=(USL+LSL)12实际过程变差过程容差=CP过程能力指数CP49第四十九页，共六十六页。50注意:CP的计算与过程输出的均值无关,它是假定过程输出的均值和规格中心是重合时的过程能力。因此CP指数只是反映了过程的潜在能力,所以在一般场合下,CP指数被称为潜在的过程能力指数当μ≠M时,过程输出的缺陷机会将增加。这就造成了尽管CP很大,但是过程的缺陷率仍然很高的情况因此我们有必要引入另一个称作为实际过程能力的指数规格上限(USL)规格下限(LSL)规格上限(USL)规格下限(LSL)规格上限(USL)规格下限(LSL)Cp＝1的情况CP的解释50第五十页，共六十六页。51MUSLLSL在实际生活过程中，许多过程的输出均值μ不与规格中心M或者目标值重合。因此,在进行过程能力分析时，应该考虑均值μ的影响。引入CPK的目的就是为了解决这个问题过程能力指数CPK51第五十一页，共六十六页。52CP＝2.0的3个过程有较高的过程潜力，但过程中心不集中于目标。这时就使用CPKM过程能力指数CPK52第五十二页，共六十六页。531.当有双规格限时:USL-μμ-LSLCPK=min{

,

}3σ3σ=min(CPU,CPL)2.当只有上规格限时:CPK=USL-μ3σ3.当只有下规格限时:CPK=μ-LSL3σMMMCPK指标的计算53第五十三页，共六十六页。54由上面的公式我们可以看出当μ=M时，CP=CPK当μ≠M时，CP>CPK当双侧规格限都给定时，CP有意义，这个时候要同时考虑CP和CPK，便于了解过程的整体情况考虑下列三种情况：当CP和CPK都比较小，同时二者之间的差距不大时。说明过程的主要问题是波动σ太大，改进过程的首要问题是降低过程的波动当CP很大，而CPK很小，二者差距较大时。说明过程的主要问题是均值μ出现大的偏移，改进过程的首要问题是纠正平均值当CP不是很好，同时CPK更小，二者的差别较大时。说明过程的均值μ和波动σ都出现问题，通常的办法是先纠偏μ再减肥σCPK的意义54第五十四页，共六十六页。55怎样改善过程能力下面的任何一种，或可结合使用增加允许的容差

注意:理论上可以，实际上行不通。容差是根据客户需求确定的减少过程的波动移动平均值如果是双侧规格(规格上限，规格下限)，平均向中心对称如果是单侧规格(规格上限或规格下限)，减小或增加平均55第五十五页，共六十六页。56LSL过程范围客户要求USLT+3σ-3σ短期过程能力指数长期过程能力指数长期和短期能力指标计算56σ≈R/d2σ≈S/C4σ≈S第五十六页，共六十六页。57六、发动机公司SPC应用情况■应用专业厂柴油机一厂、汽油机二厂、汽油机三厂■应用模式传统的手工绘图；QIS系统；在线自动实施SPC第五十七页，共六十六页。581）传统SPC手工绘图1、传统的SPC控制图需手工记录检测数据、人工描点分析、逐点进行八大判异议原则判定，识别异常的难度极大，同时效率低；