统计过程控制【PPT课件】

8-2-统计过程控制,8-2-1,了解过程控制的基本概念、历史掌握正常、异常波动、两类错误等原理掌握过程控制的目的及用途明确控制图的种类和应用特点：计量、计数控制图控制图的基本步骤掌握判稳、判异准则学会使用控制图对于过程控制掌握过程能力与过程能力指数,学习目的,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-2,近代质量管理的两大特点1、以统计的思路和方法为中心；2、有组织、有计划、全面的实施。,过程统计基本原理,尊重事实统计的基本观点与抽象的概念相比，更重视具体事实；表示现象不用感觉或概念的语言，而是用具体观测到的数据；日常的观测不过是总体的一部分，要考虑误差和分散；当发现许多观测结果存在某种倾向时，可将其作为可信的知识。现代工业生产是大批量生产；单件和批次-统计的质量；常用的方法-抽样检验和控制图；单件产品的质量可以通过检验、挑选获得，而统计质量只能通过对过程进行控制。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-3,人、机、料、法、环,工作方式/资源融合,顾客,过 程,过程统计基本原理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-4,工作方式资源的组合,统计方法,识别不断变化的需求和期望,输入,输出,过程/系统,顾客,人设备原材料方法环境,过程的声音,顾客的声音,过程示意图,过程统计基本原理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-5,两种模型的比较,过程统计基本原理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-6,持续改进过程循环,过程统计基本原理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,日本企业制造过程质量管理的特征,在过程中将质量“制作进去”；重视过程解析；灵活应用QC过程表；全员的过程改进；工艺准备的前期化；供应商（协作厂家）的配合；重视初期管理。,8-2-统计过程控制,8-2-7,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计基本原理,8-2-统计过程控制,8-2-8,统计质量兴起的背景 美国W. A. Shewhart博士于1924年发明控制图，开启了统计质量管理的新时代。 战后经济遭受严重破坏的日本在1950年通过休哈特早期的一个同事戴明(W. Ed- wards Deming)博士，将SPC的概念引入日本。从19501980年，经过30年的努力，日本跃居世界质量与生产率的领先地位。美国著名质量管理专家伯格(Roger W. Berger)教授指出，日本成功的基石之一就是SPC。SPC是英文Statistical Process Control的字首简称,即 统计过程控制。SPC就是应用统计技术对过程中的各个阶段收集的数据进行分析，并调整过程，从而达到改进与保证质量的目的。 SPC强调预防，防患於未然是SPC的宗旨 SPC是全系统的，全过程的，要求全员参加，人人有责。这一点与全面质量管理的精神完全一致。 SPC强调用科学方法(主要是统计技术，尤其是控制图理论)来保证全过程的预防。 SPC不仅用於生产过程，而且可用於服务过程和一切管理过程。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计基本原理,8-2-统计过程控制,8-2-9,SPC强调预防,防患于末然是SPC的宗旨,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计作用,8-2-统计过程控制,8-2-10,目标值线,预测,时间,目标值线,尺寸,时间,？,两种变差原因及两种过程状态(1)两种性质的变差原因 如果仅存在变差的普通原因,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如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出不稳定,正态分布与两种变差原因,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,8-2-统计过程控制,8-2-11,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,波动的种类正常波动是由普通原因造成的，是随机出现的。例如：原材料成分的微小变化，刀具的正常磨损，工装的抖动和变形，操作的微小变化，检验的正常误差等等，具有不可预测性；异常波动是由特殊原因造成的。变差的普通原因和变差的特殊原因：普通原因指的是造成随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多全距的原因，我们称之为“受控的过程”；普通原因始终作用于稳定的过程中；特殊原因指的造成不是始终作用于过程的全距的原因，即当它们出现时将造成过程的分布改变；特殊原因以不可预测的方式来影响过程分布。,8-2-统计过程控制,8-2-12,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,8-2-统计过程控制,8-2-13,局部问题的对策通常用来消除特殊原因造成的变异；可以被过程附近的人员来执行；一般可以改善过程的 15%。系统改善的对策通常用来减低普通原因造成的变异；几乎总是需要管理者的行动来加以矫正；一般可以改善过程的 85%。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,两种变差原因及两种过程状态,8-2-统计过程控制,8-2-14,过程分类及措施,1类：持续改进。2类：全检，找出普通原因，采取措施。3类：识别特殊原因。4类：必须全检。赶紧消除特殊原因，使之稳定，变成受控，便于预测，减少普通原因。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,8-2-统计过程控制,8-2-15,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,8-2-统计过程控制,8-2-16,个别值的正态分布,平均值的正态分布,控制图的正态分布,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计概念,8-2-统计过程控制,8-2-17,正态分布有一个结论对质量管理很有用，即无论均值和标准差取何值，产品质量特性值落在3之间的概率为99.73%，於是落在3之外的概率为100%一99.73%= 0.27%，而超过一侧，即大於-3或小於+3的概率为0.27%/2=0.135%0.1% ，这个结论十分重要。控制图即基於这一理论而产生的。,3原则UCL=+3CL=LCL3其中： 为正态总体的均值为正态总体的标准差,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计原理,控制图原理的第一种解释点子出界就判异小概率事件原理。控制图原理的第二种解释区分偶然因素与异常因素两类因素。控制图在贯彻预防原则中的作用及时告警。,8-2-统计过程控制,8-2-18,中心线,C区,+2,+1,+3,B区,A区,控制下限,控制上限,A区,B区,规格范围,在控制界限内，为可接受区域,超过控制上限，为不可接受区域,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计原理,8-2-统计过程控制,8-2-19,第一类错误：虚发警报过程实际上没有失控而虚报失控，这类错误发生的概率记为。第二类错误：漏发警报过程已经异常，但仍会有部分产品落在控制线内，这类错误发生的概率记为。如何减少两类错误上下控制线最优间距6（3方式）,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计原理,8-2-统计过程控制,8-2-20,“”及“”风险说明,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计原理,8-2-统计过程控制,8-2-21,由於控制图是通过抽查来监控产品质量的,故两类错误是不可避免的。在控制图上, 若将间距增大,则减小而增大,反之,则增大而减小。因此, 只能根据这两类错误造成的总损失最小来确定上下控制界限。 根据经验 ，3作为控制限可以使总损失最小。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,过程统计原理,8-2-统计过程控制,8-2-22,计量型控制图计数型控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-23,确定要制定控制图的特性,是计量型数据吗？,关心的是不合格品率吗？,关心的是单位不合格品数吗？,样本容量恒定吗？,样本容量恒定吗？,是否能均匀或不能按子组去取样？,子组、均值是否能简单的求得？,子组容量是否大于或等于9？,是否能方便地求得子组的S值？,使用P图,使用u图,使用中位数极差图,使用Pn或p图,使用c或u图,是,是,是,是,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,否,否,否,如何选用控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-24,使用控制图的准备（一）,建立适用于实施的环境定义过程确定待管理的特性考虑到：,使不必要的变差最小,-当前的潜在问题区域,-顾客的需求,顾客包括后续过程的顾客和最终产品的顾客。,-特性间的相互关系,如果关心的特性很难测量，可以选择一个相关的容易测量的特性。要防止假相关。,确定测量系统,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-25,使用控制图的准备（二）,(1)确定收集定量或定性数据(2)确定合理分组原则，应注意组（样本）内样品应在基本相同的条件下生产，即组内变化仅由随机原因造成；(3)确定抽样间隔，它取决于生产需要的检查成本；(4)确定样本大小，它取决于控制图的类型和实际条件。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-26,时间,质量特性,过程的变化,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,分组的基本原则,组内尽量只包括偶然因素导致的正常波动；异常原因导致的波动尽可能在组间的波动中体现。,8-2-统计过程控制,8-2-27,1、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4、现场控制运用完成的控制图运用于现场的控制，实现预防控制的作用,使用控制图的两个基本阶段,分析用 -控制图,控制用 -控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-28,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-29,控制图判异准则,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,P=(0.50)9=0.00195,P=0.0027,P=1/6!=0.00138,8-2-统计过程控制,8-2-30,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图判异准则,控制图,P=(0.9973-0.9544)/2)2=0.00046,P=(0.9973-0.6826)/2)4=0.0006,P=(0.6826)15=0.00325,P=(0.9973-0.6826)8=0.0001,8-2-统计过程控制,8-2-31,其他缺陷,周期性变化,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-32,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,（2）计数值控制图不合格品率控制图（p图）不合格品数控制图（nP图）不合格数控制图（c图）单位不合格数控制图（u图）,8-2-统计过程控制,8-2-33,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-34,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-35,使用范围广灵敏度高,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-36,-R图中，应先做R图，在R图上判稳定后，再作 图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-37,确定控制对象（统计量） 收集k组预备数据（一般K=25；每组数据个数n 2;遵循合理子组原则）计算每一个样本的均值与极差。计算 计算R图控制限并作图：用各样本点绘在图中，判断状态。分析过程若失控或异常，找出原因，进行纠正，防止再发生。计算 图控制限并作图，判断状态。计算过程能力指数验证是否符合要求延长控制限，作控制用控制图，进行日常管理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-38,确定控制对象（统计量） 收集k组预备数据（一般K=25；每组数据个数n 2;遵循合理子组原则）计算每一个样本的均值与极差。计算 计算R图控制限并作图用各样本点绘在图中，判断状态。分析过程若失控或异常，找出原因，进行纠正，防止再发生。计算 图控制限并作图，判断状态。计算过程能力指数验证是否符合要求延长控制限，作控制用控制图，进行日常管理,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-39,A2,D3,D4为常系数表 ：,注： 对于样本容量小于7的情况，LCLR可能技术上为一个负值。在这种情况下没有下控制限，这意味着对于一个样本数为6的子组，6个“同样的”测量结果是可能成立的。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-40,Xbar-R控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,8-2-统计过程控制,8-2-41,不合格品率的P图,用来测量在一批检验项目中不合格品(不符合或所谓的缺陷)项目的百分数。这可以是评价一个特性值（是否安装了一个特殊的零件）或是许多特性值（在电气系统检查台中是否发现某些不正常之处）。 把被检查的每一个组件，零件或项目记录成合格或不合格（即使一个项目有几处不合格，也仅记录为一个不合格项）； 把这些检验的结果按一个有意义的基础条件分组，并且把不合格的项目用占子组大小的十分之几来表示。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-42,不合格品率的P图制作方法,第一步：收集资料选择子组的容量，频率及数量 一般要求较大的子组容量(例如50到200或更多，np5 ) 根据产品的周期确定分级的频率 收集资料的时间应足够长，以便查找变差源 计算每个子组内的不合格品率 被检项目的数量n 发现的不合格项目的数量np 通过这些资料计算不合格品率： p = np / n 选择控制图的坐标刻度 最大的不合格率值的1.5到2倍的值 将不合格品率描绘在控制图上,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-43,第二步： 计算控制限,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,第三步： 绘图并标注 过程均值水平实线。 控制线(UCL,LCL)水平虚线。 注：在初始研究阶段，这些被认为是试验控制线。,8-2-统计过程控制,8-2-44,关于样本量ni的说明,1、若样本量n大小相等，则P图控制限为两条直线。2、若样本量ni不全相等，则P图控制限呈凹凸状。当ni的变化不超过25%时，采用单一的等于平均子组大小的一组控制限3、当ni的变化超过25%时，采用如下标准化变换，改为Zi值绘图。4、中心线和控制限与ni无关,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-45,P控制图演练(样本数恒定),防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-46,P控制图演练(样本数不恒定),防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-47,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-48,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-49,不良品率控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-50,C图-产品缺陷数控制图,C图的使用范围：当用控制一部机器，一个部件，一定长度，一定面积或任何一定的单位中所出现的不合格数目。布匹上的疵点数铸件上的砂眼机器设备的不合格数或故障次数电子设备的焊接不良每页印刷错误次数,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-51,C图-产品缺陷数控制图,C图的作法：确定质量特性、样本大小（要是每个样本说来至少有一个缺陷）、样本个数、抽样间隔和地点，样本个数一般不少于25。按规定抽取数据计算样本平均缺陷数计算中心线和控制限横坐标为抽样间隔或样本序号，纵坐标为缺陷数C将各样本的C值打点在图中判断过程是否处于稳定状态但处于稳定状态后，转为控制用控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-52,C图示例,生产线上测量某型号铸件上缺陷，数据如左表，做其分析用控制图，并判断其受控性,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-53,C图示例,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-54,U图-一定单位的缺陷数控制图,U图的使用范围： 在C图中单位产品的单位是一定的，即n是一定的，当n变化时，需要用新的统一的单位进行计算，即平均单位（一定单位）缺陷数u，使用u做控制图，就是U图。 一批1000m长的钢带，一批3000m长的钢带，检查上面的疵点数量，做控制图。这时就需要对数据进行转换，可以转换为每100米的疵点数量，也可以转为每1000米疵点数量等相等计量单位的缺陷数量。,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-55,U图的作法,确定质量特性、样本大小（平均每样本至少有一个缺陷）、样本个数、抽样间隔和地点，样本个数一般不少于25。按规定抽取数据计算样本平均缺陷数计算中心线和控制限横坐标为抽样间隔或样本序号，纵坐标为缺陷数u将各样本的u值打点在图中判断过程是否处于稳定状态但处于稳定状态后，转为控制用控制图,防止再发常用技术/工具统计过程控制,控制图,8-2-统计过程控制,8-2-56,u