spc研讨会

2004年4月19日SPC研討會東莞宏遠酒店目 錄統計制程管理（SPC）概念的導入品質管制的意義制程管制制程管制的意義制造階段品質保證觀念現場實施制程管制的作法實施統計制程管制（SPC）的步驟管制圖介紹管制圖之判讀制程能力分析演 練結 論壹、統計制程管制（SPC）概念導入一、SPC之演進1.什麼是SPC（STATISTICAL PROCESS CONTROL）利用統計各種方法來管制製造程序，使產品一次做好。SPCSQCQUALITY PLANNING AND DESIGN2.什麼是SQC（STATISTICAL QUALITY CONTROL）？由SHEWHART在1937年提出“以統計方法協助分析品質問題，進而找出解決問題方案的品管方法”。這些方法主要有：管制圖直方圖柏拉圖查檢表制程能力分析實驗計劃法可靠度方法3.SQC的精神制程能力的穩定維持事後制程（AFTER PROCESS）之品質改善分析阻擋不良品進入/流出（IQC/OUTGOING CONTROL）4.演進史（參見附圖一）SQC開發日本執行SQC且極有成效SQC極限其他技術開發SQC品質企劃與設計品質障礙極低品質障礙低品質障礙高品質障礙极高1.SHEWIIART2.ZI-1/-2/-31.Deming引SPC入日本2.Z 9021/9022/90231.QCC發展2.ZD計劃3.TQC萌芽4.QFD萌芽5.實驗設計1.QFD用於設計2.FMEA用於設計3.田口方法用於設計4.使用TQC5.重彈SQC（歐美）6.追求6品質1930195019701980年代SPC之演進史二、基本統計概念1.數據的性質(1)數據的差異因為沒有兩個產品（或制成品）是完全一樣的，就算是同一條生產線上用同樣的原料，同樣的方法做出來的，還是會有變動因素所構成的差異。因此，對於製造者而言，每一零件之各品質規格特性，所能做的是：a.瞭解差異一定存在；b.找出差異的可能原因（原料、儀器、設備、隨機、人為，亦或是不適當之組織機能營運下所潛藏的因素），所以，必須將隨機誤差保持在一可容忍的範圍里，統計品管便由此誕生。(2)可靠度、精密度、正確度檢討數據時，應先考慮是否具備a.可靠度；b.精密度；c.正確度等三個要素。(3)數據的次數分配上節我們知道測定任何東西都必有誤差，不可能得到同一的數據，這種現象謂之數據帶有差異。數據帶有差異就是表示數據帶有分配。變異形成之原因，可分為機遇原因及非機遇原因兩類：A.機遇原因（Chance causes）又稱為：不可避免之原因、非人為原因、共同原因、偶然原因、一般原因等等。a.例如某人量身高，用同一量測器，由同一人量測該人之身高數，在短時間內，所得量測值有差異存在，造成此種差異之原因，即屬於機遇原因。b.在生產工作中，雖然訂有操作標準，但在操作條件容許之範圍內必有變化。例如：自不同方向及不同位置測量軸徑、車床之轉速、吃刀之深度、刀具上所受之壓力、潤滑油、冷卻液、地面之震動、工作物與量具間之溫度變化、灰塵與油層之厚薄以及檢驗員之讀量具之讀數其眼睛所產生之誤差，均能使檢驗結果發生差異。c.原材料之品質在其規格範圍內，容許隨時在變化。例如：原材料之重量、密度、厚薄及油漆之顏色等。d.其他如：氣候及環境變化，均可造成變異之原因。B.非機遇原因（Assignable causes）又稱為：可避免之原因、人為原因、特殊原因、異常原因、局部原因等等。a.例如由於機器之不同、材料之相異、人為之因素或操作疏忽等原因，影響品質之變異，這些原因都是可以避免的，皆屬於非機遇原因。b.未遵照操作標準而操作，所發生之變異。c.雖然遵照操作標準，但操作標準不完善，以致發生之變異。d.機器設備之變動，發生之變異。e.操作人員之更動，造成之變異。f.原材料之不同，發生之變異。g.量具不準確，造成之變異。每一成品都不相同大小大小大小大小如果制程很穩定，則將形成一種固定形狀，稱為分配。大小大小大小位置大小大小大小散佈形狀分配有下列不同之情形如果制程中，只有機遇原因之變異存在，則其成品將形成一個很穩定的分佈，而且是可以預測的。大小時間預測如果制程中有非機遇原因之變異存在，則其成品將為不穩定，而且無法預測。大小時間預測(4)次數分配的作法（直方圖的作法）步驟1：定組數步驟2：決定組距步驟3：決定組的組界步驟4：求各組之中心值步驟5：作表及記錄(5)直方圖的看法次數分配或直方圖之作用，在於瞭解制程之全貌，可自圖上看出分配之中心傾向，及分配之形狀，散怖狀態與規格間之關係。2.群體與樣本以樣本數據為根據而希望加以處理的對象，謂之群體（POPULATION），為某種目的而群體抽取一部分，謂之樣本（SAMPLE）。有限群體樣 本數 據群體比樣 本數 據抽 樣測 定(1)抽樣檢驗推定群體的品質(2)制程管制制程解析實驗計劃有限群體群體批樣 本樣 本無限群體數 據制 程數 據生產抽樣測定至於研究群體與樣本間關係的學問，謂之數理統計學或推測統計學。(3)群體（制程）與樣本間之關係自制程取樣檢查之目的系藉樣本來瞭解群體（制程），品質人員無法直接瞭解群體是何種狀態，除非把群體整個檢查，此為不可能之事，于是利用樣本來推定群體，則所取之樣本必須合理，否則即失去其意義。樣本與群體之間有一定之關係，分述如後：設為樣本平均，為群體平均se為樣本標準差，為群體標準差在統計學上分配之期望值E（）分配之標準差 下面圖二為群體平均值之分配與樣本平均值之分配之關係，當群體平均值之分配為常態分配時，自群體抽取樣本平均值之分配亦成為常態分配。群體個別值之分配樣本平均值之分配圖二由圖二可知樣本平均值之標準差比群體標準差小得多，其大小全依樣本數n大小而定，即。亦即樣本標準差只有群體標準差之大。又依據圖二再作進一步之說明：樣本平均之分配，不論其原來群體之分配為何，當n很大時（n30）必成為常態分配。群體為常態分配N（,2）時，其樣本平均當然為常態分配N（,），若群體之形狀雖為長方形或三角形之分配，而n30時，其樣本平均之分配亦可近似成為常態分配N（,）。茲用圖三來作一說明：三角分配之群體（或 ）n長方形分配之群體樣本平均之分配常態分配N（, ）圖三常態分配N（,2）圖四：管制界限與規格界限之關係樣本平均值之分配群體（制程）個別值之分配規格範圍UCLC LLCLSL-3SU+3+3-3注：上圖中之管制圖為管制圖3.基本統計量(1)群體參數表示群體特性的定數，謂之群體參數（PARAMETER），現在一般所使用的群體參數有：群體平均群體的平均值，以符號表示。群體變異群體的變異，以符號2表示。群體標準差群體的標準差，以符號表示。(2)統計量測定樣本所得的測定值，我們謂之統計量，常使用的統計量一般有：樣本平均樣本的平均值，以符號表示。樣本變異樣本的變異，以符號S2表示。樣本標準差樣本的標準差，以符號S表示。樣本全距樣本的全距，以符號R表示。4.統計量的計算(1)分配位置的數量表示法A.平均值（MEAN）nX i=i=1nB.中位數（MEDIAN）把數據依大小順序排列，而取其量最中央的數據有奇數個數及偶數個數之取決方式。(2)分配差異程度的量，一般有下列各種表示法：A.全距R（RANGE）RXmaxXminB.偏差平方和S（SUM OF SQUARE）S（X1）2（X2）2（Xn）2（Xi）2C.不偏差異V（MEAN SQUARE）即偏差平方和除以（n1）VD.變異（VARIANCE）一群體變異2S群體平方和N群體單位數2一樣本變異s2S樣本平方和n樣本單位數s2E.標準差（STANDERD DEVIATION）變異開平方根者謂之標準差一群體標準差一樣本的標準差s5.各種分配(1)計量值的分配A.常態分配從一群數據里，可以整理為次數分配式或直方圖，如果把數據無限增大時，就可得到下圖之分配曲線。如有群體，其平均值為，標準差為，圖五抽取一個樣本X時，此X值會小於-3或會大於+3之機會為0.27%。X值在+k與-k之間或然率（Probability）或稱機率如圖六。群 體平均值標準差- k+ k抽取一個X圖 六圖 五以圖六之斜線部份表示，其公式為：k- k12e（x-）222d x式中e2.718當一分配經證實為一常態分配時，則算出此常態分配之標準差（）及平均值（）後，其特性可用下列表一及圖七說明如下：+ k在內之或然率在外之或然率+ 0.6750.00%50.00%+ 168.26%31.74%+ 1.9695.00%5.00%+ 295.45%4.55%+ 2.5899.00%1.00%+ 399.73%0.27%68.26%95.45%99.73%-3-2-1+1+2+3圖 七管制圖是以3個標準差為基礎，換言之，只要群體是常態分配，從此群體抽樣時，每10,000個當中即有27個會跑出+3之外，亦即每1,000次中約有3次機會超出+3範圍，吾人認為此三次是因偶然機會（機遇原因）跑出界限而不予計較。(2)計數值的分配A.超幾何分配（HYPERGEOMETRIC DISTRIBUTION）從不良率P，大小N個的群體里隨機抽取樣本n個，這時在樣本里含有個不良品的或然率PP（x，n/p，N）為P（x，n/p，N）B.二項分配（BINOMIAL DISTRIBUTION）屬於超幾何分配的數據，如將其N無限增大時，從無限群體里隨機地抽取n個樣本，則在樣本里含有x個不良品的或然率為P（x，n/p）（）px（1-p）n-x一般充分大（N10n）時就可把超幾何分配近似為二項分配。C.卜氏分配（POISSON DISTRIBUTION）屬於二項分配的分配，如npm為一定，而把n無限的增大時，npm的群體其出現0個,1個,2個不良品的或然率P（x,m）為P（x，np） 式中， e 2.71828這種分配謂之卜氏分配一般N10n，P0.1時，可把二項分配，近似為卜氏分配。貳、品質管制的意識一、產品品質與制程品質的差異1.產品品質與制程品質的差異產品品質是什麼？是指產品的機能、作用、壽命、形象。產品完成後顯示出來。即產品的功用、使用法、使用期限、品牌信譽。制程品質是什麼？是指產品生產的準備、製造、確認、管理。產品製造中隱藏著的。即工程標準、作業安全性、檢驗能力、品質意識。2.品質管制系統簡介(1)設計管制檢討、制訂產品製造中各個工程階段應達到標準。鑑定樣品，印證製造程序。評核製造工程變異大小。(2)進料管制鑑定材料、零件進廠是否維持合用的水準不接受不良。提供生產者（供應廠商）有關生產產品的品質情報，協助生產者改善管理。(3)制程管制（含最終檢查）維持正常的生產力與檢查能力不製造不良也不流出不良。機會教育的實施制程規定的稽核，檢查結果的稽核。(4)成品管制（含出貨管制）產品機能測試、評比、報告與成本統計之回饋。客戶使用時之服務、分析。(5)品管稽核品管作業程序、品保系統、品質標準的檢討。品管方針、目標的管理。3.作業中的品管責任(1)三不責任作業意識不接受不良：阻止不良延伸、擴散。不製造不良：預防不良發生。不流出不良：確認沒有不良現象。參、制程管制一、制程管制的意義從材料的取得開始，直到產品送達顧客（下一工程人員）手中為止；利用工程知識（生產技術、管理技術）與積累經驗（履歷記錄、數據）將產品製造過程的人員、機械、材料、加工方法予以標準化，（建立工程、作業、檢查等標準）於製造時預防不良之發生，阻止不良之擴散。使生產工作每一次都是好的，（生產成本最低）達到企業獲利的目的。二、製造階段品質保證觀念（統計制程之意識）檢 查預 防1.品質是製造出來；2.產品出來後大量檢查是無用，應以預防為原則；3.運用統計方法加以管理制程的結果；4.遇有異常發生，迅速排除，使恢復正常，而確保結果合乎顧客要求。4MProcess（大量）檢查廢料、重修OK調 整產品監看、調整ProcessSPC4M（少量）檢查OK產品三、現場實施制程管制的作法分三個階段：1.第一個階段量試(1)流程之選定。(2)機具設備及人員之配置。(3)各種標準（材料、時間、成本）之訂定。(4)品管方案之編定。2.第二個階段量產時之品管(1)巡回檢查。(2)設定管制圖。(3)異常原因之追查與處置。(4)檢查站抽驗。3.第三階段制程與改善(1)品質情報資料之分析。(2)制程能力之分析與評價。(3)改善對策之確定。(4)改善結果之追蹤。四、實施統計制程管制（SPC）步驟1.作業步驟(1)依QC工程表到管制站抽樣作品質確認；(2)以解析用管制圖確認制程狀態；(3)制程能力分析；(4)以管制用管制圖管制制程；(5)異常發現與處置。2.作業分組：分三組(1)第一組線上操作人員a.除操作以外，還需查視自己之工作，有變異時，立即采取矯正行動，當品質水準顯示有相反趨勢時，要提醒檢驗人員。b.具有品質觀念，在工作中應將不良品分開，而不需要靠檢驗人員去發現。c.應具有查核自己制品之能力，且具有使用必要儀器及設備之技巧。(2)第二組線上品管檢驗人員a.第一件檢驗b.巡迴檢驗以尋找問題之早期徵象。c.對制程中使用之物料，應施以隨機品質抽檢。(3)第三組試驗室工作人員a.但任治金、化學、物理及非破壞性試驗等工作。b.負責制程中電鍍、陽極處理等溶液之分析試驗。c.提供檢（試）驗記錄資料及有關報告。d.試驗儀器設備之校正與保養管理工作。五、管制圖的介紹1.管制圖的意義2.品質變異的原因計量值(1)不合格數管制圖。(2)不合格率管制圖。(3)缺點數管制圖。(4)單位缺點管制圖。種類性質分類用途分類計數值(1)平均數與全距管制圖。(2)中位數與全距管制圖。(3)平均數與標準差管制圖。(4)個別值與移動全距管制圖。管制用管制圖解析用管制圖3.管制圖的種類4.管制圖原理(1)統計原理：常態分配、二項分配機率（判讀）(2)樣本與群體之關係: 有限群體無限群體(3)生產（制程）之變異: 機遇原因、共同原因非機遇原因、特殊原因(4)檢驗之錯誤：第I錯誤第II錯誤(5) 經濟平衡點之觀念: +3，99.73%（普）+1.96，95%（嚴）+3.09，99.9%（鬆）(6)集中趨勢與離中趨勢 （解析與管制）(7)管制界限之設定原理管理平衡第二種錯誤第一種錯誤兩種錯誤總和損失+1+2+3+4+5+6管制界限第一種錯誤：應該是良品（合格品），但被認為是不良品（不合格品）。第二種錯誤：是不良品（不合格品），但被認為是良品（合格品）。管理成本最低的地方是在+3之處！5.建立管制圖之步驟：先建立解析用管制圖，等確定管制界限后，再建立管制用管制圖，其步驟如下：(1)建立解析用管制圖a.選定管制項目b.搜集數據c.按產品生產之順序或測定順序，排列數據；d.數據的分組，每組所含之樣本個數為樣本數，以n表示；樣本之組數以k表示，n26較為適當；e.將分組之數據記入記錄表（查檢表）;f.計算各組平均值；g.計算各組全距R；h.計算總平均值；i.計算全距之平均值；j.查系數A2、D4、D3；k.計算管制界限（見公式）；l.繪管制界限；m.點圖；n.管制界限之檢討；o.劃直方圖；p.與規格比較；(2)建立管制用管制圖a.記入必要事項（基本事項）；b.作管制界限；c.點圖；d.安全狀態之判定；e.采取對策調查原因：f.管制界限之重新計算。（例）R計量值管制之作法實施步驟：【步驟1】選擇管制對象：第一產品之計量特性很多，如尺寸、色澤、亮度、光度、反光性、音量、雜音等，不一而足，有時一種產品高達數十種之多。在這些特性中，有些品質穩定，有些並不重要，因此值得吾人取而作圖者，為數甚少，一種產品，五種特性已相當多。當然，不能一概而論。【步驟2】選擇管制站：決定到底在制程的哪一站或哪幾站建立管制最佳。【步驟3】決定收集資料頻率、方法及負責人。收集資料頻率一般每天15次，每次5個資料，在測試時，須如下圖：連續抽測，如此可以使得組內變異小；組間變異大，使管制圖更具代表性。【步驟4】資料填入管制圖中。【步驟5】計算每組之平均，全距R，及所有各組之平均及平均全距。【步驟6】代入公式，計算試用管制界限：(1)公式之由來管制圖：CLUCL+3+3而d2，UCL設A2，則UCL+A2；LCL-A2R管制圖：CLRUCLR3R3d3x3 d3 （1）D4其中D41LCLR3R（1）D3其中D31一般n6時，D30【步驟7】由上述公式以求出之試用管制界限（Trial Control Limit）點繪。（系數參閱附表）【步驟8】在管制圖上畫出管制界限，若有任何點子跑出，則去除該點之數值，以剩下之數據重新計算出第二次試用之管制界限，再觀察各點是否在管制界限內，若又有點子在外，再摒棄此點，重新再算，如此重復做，一直到所有點子在內為止（注意，當數據太少時須再收集足夠資料）。至此，即求出第一次之管制界限，使用到今後之管制。【步驟9】實際使用及觀察：每天點繪、觀察，以推測制程狀況，期能避免不良於未然。六、管制圖之判讀1.正常點子之動態：其分佈情形只隨機而是有系統之順序與排列方式，因而集中在中心線之附近，上下兩邊為對稱。2.不正常點子的動態：(1)在中心線附近無點子為混合型；(2)在管制界限附近無點已經檢過，為層別型；(3)有點子逸出管制界限不穩定型。3.不穩定型之檢定方法(1)檢定規則一A區B區C區321UCLCL(2)檢定規則二A區B區C區321XXCLUCL(3)檢定規則三A區B區C區321XXXUCLCL(4)檢定規則四A區B區C區321XCLUCL(5)檢定規則五321CLUCL123LCLXXX4.連串理論判定隨機性原理：將管制圖以中心線為主，劃分上、下兩部份，分別計算其上方或下方之各點所播成之串數（RUN）配合其上下兩部的總點數，以查表結果決定在不同之機率下其分布是否為隨機（是否為正常）。作法：求上下各串數；以中心線為準求上、下之點數；查表求最低之串數；比較總串數與最低串數（由表得知）以判定是否為隨機。七、制程能力分析1.制程準確度Ca（Capability of Accuracy）Ca值衡量制程之實績平均值與規格中心值之一致性。Ca之計算Ca 100% 100%TSUSL規格上限規格下限單邊規格因沒有規格中心值，故不能算Ca等級判定Ca值愈小，品質愈佳。依Ca值大小分為四級等級Ca 值ACa12.5%B12.5%Ca25.0%C25.0%Ca50.0%D50.0%Ca上表之分級僅供參考，非絕對如此不可。Ca意義之說明：規格的中心值和上限或下限規格間是產品變異可容許的空間。我們若以此空間當做100%的話，則Ca表示，制程已耗去此空間有多少 %。亦可解釋為，制程之實績中心值偏離目標值的程度。因此它是愈小愈好。如下圖X1及X2為兩種情況下制程下制程實績之中心值。當X1之實績下，Ca0%當X2之實績時，Ca 100%換言之，它是實績中心和規格中心差距（X2U占T/2線段有多少百分數。）TTolerance（公差）T/2=100%LSL（下限規格）USL（上限規格）X2-（）X2T/2=100%2.制程精密度CP（Capability of Precision）Cp在衡量制程之變異寬度與規格公差範圍相差之情形Cp之計算Cp 單邊規格時Cp或Cp 單邊規格時等級判定Cp值愈大，品質愈佳。依Cp值大小分為五級。等級C p 值A+1.67CpA1.33Cp1.67B1.00