spc统计过程分析—培训教材

Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 统计过程控制 SPC 1 培训师 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 概 述 统计方法的定义：资料的收集、整理与解释，并导出 结论或加以推广。 资料种类：计数值（间断资料， Discrete Data） 计量值（连续资料， Continuous Data） 资料来源：原材料 过程（工序参考） 检验（产品特性） 2 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 群体与样本 s 3 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 数字数据处理的步骤 1.原始资料审核：保存资料的真实性。 2.分类的决定：分成几类，避免重复及遗漏。 3.分类后整理：进行归类。 4.列表：根据结果编成适用的表式。 5.绘图：绘成统计图。 4 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 统计技术之应用 1. 市场分析 2. 产品设计 3. 相依性规格、寿命及耐用性预测 4. 过程控制及过程能力研究 5. 过程改善 6. 安全评估风险分析 7. 验收抽样 8. 数据分析，绩效评估及不良分析 5 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 SPC使用之统计技术 1. 柏拉图（决定控制重点） 2. 统计检定 3. 控制图 4. 抽样计划 5. 变异数分析回归分析 6 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程控制系统 过程中对策 绩效报告 成品改善 过程中对策 人员 设备 材料 方法 环境 成品 7 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程控制系统 1. 过程： 过程是指人员、设备、材料、方法及环境的输入，经由一 定的整理程序而得到输出的结果，一般称之成品。成品经 观察、测量或测试可衡量其绩效。 SPC所控制的过程必须符 合连续性原则。 2. 绩效报告： 从衡量成品得到有关过程绩效的资料，由此提供过程的控 制对策或改善成品。 3. 过程中对策： 是防患于未然的一种措施，用以预防制造出不合规格的成品 。 4. 成品改善： 对已经制造出来的不良品加以选别，进行全数检查并返工 / 返修或报废。 8 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 常态分配 K 在内之概率 在外之概率 0.67 50.00% 50.00% 1 68.26% 31.74% 1.96 95.00% 5.00% 2 95.45% 4.55% 2.58 99.00% 1.00% 3 99.73% 0.27% 9 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 常态分配 10 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制界限的构成 11 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 普通原因与特殊原因之变异 普通原因： 过程中变异因素是在统计的控制状态 下，其产品之特性有固定的分配 。 特殊原因： 过程中变异因素不在统计的控制状态 下，其产品之特性没有固定的分配。 12 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程中只有普通原因的变异 13 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程中有特殊原因的变异 14 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 第一种错误与第二种错误 ( risk ; risk) 15 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 第一种错误与第二种错误 ( risk ; risk) 控制界限 值 平均值移动 值 1- 值 1 31.74% 1 97.72% 2.28% 2 4.56% 2 84.13% 15.87% 3 0.27% 3 50.00% 50.00% 4 % 4 15.87% 84.13% 16 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 普通原因与特殊原因之对策 1. 特殊原因之对策（局部面） l 通常会牵涉到消除产生变异的特殊原因 l 可以由过程人员直接加以改善 l 大约能够解决 15%之过程上的问题 2. 普通原因之对策（系统面） l 通常必须改善造成变异的共同问题 l 经常需要管理阶层的努力与对策 l 大约 85%的问题是属于此类系统 17 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 SPC导入流程 建立可解决 问题之系统 确认关键 过程及特性 导入进行关键 过程及特性之控制 检讨过程能力 符合规格程序 持续进行过程 改进计划 提报及执行 过程改善计划不足 足够 18 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制图的应用 决定控制项目 决定控制标准 决定抽样方法 选用控制图的格式 记入控制界限 绘点、实施 持续改进控制图 控制图判读处置措施 OK OK NG 19 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制图的选择 计数值计量值 n=1 控制图的选择 数据性质？ 样本大小 n=？ 数据系不良数 或缺点数 CL性质 ? n是否相等？ 单位大小是 否相关 n=？ n 2 n=25 n=3或 5 n 10 不是 是 不是 是 缺点数不良数 控 制 图 控 制 图 控 制 图 控 制 图 P 控 制 图 PN 控 制 图 U 控 制 图 C 控 制 图 20 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 计量值计数值控制图公式汇总 控制图 CL UCL LCL 附注 计 量 值 -R ， 未知 n=2 5最适当 n10以下 R - ， 未知 10n25 S -R N=3 or 5较佳 R 与之 R图相同 X-Rm X k：组数 n：样本大小 Rm 计 数 值 P P使用小数 P使用 % Pn n= C 样本大小相同时使用， n=20 25 U 样本大小不同时使用(为阶梯界限 )n=2025 21 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制图（平均值与全距） 1.公式： (1) 控制图 CL = UCL = A2 LCL = A2 (2) R 控制图 CL = UCL = D4 LCL = D3 2.实例： 某工厂制造一批紫铜管，应用 -R控制图来控制其内径，尺寸 单位为 m/m，利用下页数据表之资料，求得其控制界限并绘图。 （ n = 5） 22 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 R控制图用数据表 产品名称：紫铜管 机械号码： XXX 质量特性：内径 操 作 者： XXX 测定单位： m/m 测 定 者： XXX 制造场所： XXX 抽样期限： 自 年 月 日至 年 月 日 样 组 测 定 值 R 样 组 测 定 值 R X1 X2 X3 X4 X5 X1 X2 X3 X4 X5 1 50 50 49 52 51 50.4 3 14 53 48 47 52 51 50.2 6 2 47 53 53 45 50 49.6 8 15 53 48 49 51 52 50.6 5 3 46 45 49 48 49 47.4 4 16 46 50 53 51 53 50.6 7 4 50 48 49 49 52 49.6 4 17 50 52 49 49 49 49.8 3 5 46 48 50 54 50 49.6 8 18 50 49 50 49 51 49.8 2 6 50 49 52 51 54 51.2 5 19 52 49 52 53 50 51.2 4 7 47 49 50 48 52 49.2 5 20 50 47 50 53 52 50.4 6 8 48 50 46 49 51 48.8 5 21 52 49 51 53 50 51.0 4 9 50 50 49 51 53 49.0 4 22 55 54 51 51 50 52.2 5 10 49 51 51 46 48 49.2 5 23 50 54 52 50 49 51.0 5 11 51 50 49 46 50 49.2 5 24 47 51 51 52 52 50.6 5 12 50 50 49 52 51 50.4 3 25 53 51 51 50 51 51.2 3 13 49 49 49 50 55 50.4 6 1250 120 23 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 R 绘图步骤 1.将每样组之 与算出记入数据表内。 2.求 与 50.16 4.8 3.查系数 A2， D4， D3 A2 0.58， D4 2.11， D3负值（以 0代表） 24 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 R 绘图步骤 4.求控制界限 (1) 控制图 CL 50.16 UCL A2 50.16 (0.58) (4.8) 52.93 LCL A2 50.16 (0.58) (4.8) 47.39 (2) R 控制图： CL 4.8 UCL D4 (0.11) (4.8) 10.13 LCL D3 (0) (4.8) 0 25 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 R 绘图步骤 5.将控制界限绘入控制图 6.点图 7.检讨控制界限 26 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 R 控制图 27 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 Work shop R 范例 某产品制成后，经常发现不良品，今利用 R控制图控制其质量特性，每天取样 2 次，每次样本大小 n=5，下表是 10天内所收集之数据（由同一作业员操作同一部机器 所得之数据），试计算 R控制图之控制界限，并绘成控制图。 组别 R 组别 R 1 177.6 23 11 179.8 9 2 176.6 8 12 176.4 8 3 178.4 22 13 178.4 7 4 176.6 12 14 178.2 4 5 177.0 7 15 180.6 6 6 179.4 8 16 179.6 6 7 178.6 15 17 177.8 10 8 179.6 6 18 178.4 9 9 178.8 7 19 181.6 7 10 178.2 12 20 177.6 10 28 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 P控制图 (不良率 ) 1.公式 (1) 公组样本大小 n相等时： CL UCL 3 LCL 3 (2) n不等，且相差小于 20%时： CL UCL 3 LCL 3 29 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 P控制图 (不良率 ) (3) n不等，且相差大于 20%时： CL UCL 3 LCL 3 30 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 P控制图 (不良率 ) 2.实例 某工厂制造外销产品，每 2小时抽取 100件来检查，将检查所得之不良品数 据，列于下表，利用此项数据，绘制不良率 (p)控制图，控制其质量 组别 n d p 组别 n d p 组别 n D P 1 100 3 0.03 11 100 3 0.03 21 100 5 0.05 2 100 4 0.04 12 100 6 0.06 22 100 8 0.08 3 100 3 0.03 13 100 8 0.08 23 100 4 0.04 4 100 8 0.08 14 100 5 0.05 24 100 5 0.05 5 100 5 0.05 15 100 2 0.02 25 100 4 0.04 6 100 5 0.05 16 100 3 0.03 合计 2500 125 7 100 7 0.07 17 100 6 0.06 平均 100 0.05 8 100 5 0.05 18 100 2 0.02 9 100 5 0.05 19 100 7 0.07 10 100 6 0.06 20 100 5 0.05 31 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 P控制图绘图步骤 1.求控制界限 CL 0.05 5% UCL 3 11.54% LCL 3 （为负值，视为 0） 32 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 P控制图绘图步骤 2.点绘控制图 33 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 Work shop P 范例 某工厂之生产线，每分钟制造产品 200个，今为控制其焊锡不良，采用不良率控制 图加以控制，每 2小时抽查 200个，试根据下列资料计算不良率控制图之中心线及控制 界限，并绘制其控制图。 月 日 不良罐数 月 日 不良罐数 10月 6日 2 10月 9日 5 0 7 4 2 2 4 7日 3 11日 2 2 6 2 12 6 12日 4 8日 3 3 3 4 4 2 2 13日 2 34 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 计量值控制图常用之系数表 35 n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 A2 1.880 1.023 0.729 0.577 0.483 0.419 0.373 0.337 0.308 0.285 0.266 0.249 0.235 0.223 0.212 0.203 0.194 0.187 0.180 A3 2.659 1.954 1.628 1.427 1.287 1.182 1.099 1.032 0.975 0.927 0.886 0.850 0.817 0.789 0.763 0.739 0.718 0.698 0.680 B3 - - - - 0.303 0.118 0.185 0.239 0.284 0.321 0.354 0.382 0.406 0.428 0.448 0.466 0.482 0.497 0.510 B4 3.267 2.568 2.266 2.089 1.970 1.882 1.815 1.761 1.716 1.679 1.646 1.618 1.594 1.572 1.552 1.534 1.518 1.503 1.490 D3 - - - - - 0.076 0.136 0.184 0.223 0.256 0.283 0.307 0.328 0.347 0.363 0.378 0.391 0.403 0.415 D4 3.267 2.574 2.282 2.114 2.004 1.924 1.864 1.816 1.777 1.744 1.717 1.693 1.672 1.653 1.637 1.622 1.608 1.597 1.585 E2 2.660 1.772 1.457 1.290 1.184 1.109 1.054 1.010 0.975 0.945 0.921 0.899 0.880 0.864 0.849 0.936 0.824 0.813 0.803 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 常态分配统计量抽样分配常数表 36 n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 m3 1.0001.1601.0901.1981.1351.2141.1601.2231.1761.2281.1881.2321.1961.2351.2031.2371.2081.2391.212 d2 1.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.0783.1733.2583.3363.4073.4723.5233.5883.6403.6893.735 d3 0.8530.8880.8800.8640.8480.8330.8200.8080.7970.7870.7780.7700.7630.7560.7500.7440.7390.7330.729 c2 0.5640.7240.7980.8410.8680.8880.9030.9140.9230.9300.9360.9410.9450.9490.9520.9550.9580.9600.962 c3 0.4260.3780.3370.3050.2810.2610.2450.2320.2200.2100.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1650.1610.157 c4 0.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.9730.9750.9780.9790.9810.9820.9840.9850.9850.9860.987 c5 0.6030.4630.3890.3410.3080.2820.2620.2460.2320.2210.2110.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1660.161 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制图的判定方法 l 正常点子之动态之控制图，如图一。 1. 多数的点子，集中在中心线附近，且两边对称。 2. 少数的点子，落在控制界限附近。 3. 点子之分布呈随机状态，无任何规则可寻。 4. 没有点子超出控制界限外 (就是有也很少 )。 37 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 控制图的判定方法 l 不正常点子之动态之控制图 1. 在中心线附近无点子。 此种型态通常称之为 “混合型 ”，因样本中可能包括两种 群体，其中一种偏大，另一种偏小，如图二。 2. 在控制界限附近无点子。 此种型态通常称之为 ”层别型 ”，因为原群体可能已经加 以检剔过，如图三。 3. 有点子逸出控制界限之现象。 此种型态通常称之为 ”不稳定型 ”，如图四。 38 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 39 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 A、 控制图的判读法 控制图之不正常型态之鉴别是根据概率之 理论而加以判定的，当出现下述之一项者， 即为不正常之型态，应调查其可能出现的原 因。 40 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 检定规则 1： 3点中有 2点在 A区或 A 区以外者 (口诀 :3分之 2A) 检定规则 2： 5点中有 4点在 B区或 B 区以外者 (口诀 :5分之 4B) 41 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 检定规则 3： 有 8点在中心线之两侧，但 C区并无点子者。 （口诀： 8缺 C） 42 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 检定规则 4： (1)连续五点继续上升 (或下降 )注意以后动态。（如图 a） (2)连续六点继续上升 (或下降 )开始调查原因。 (如图 b ) (3)连续七点继续上升 (或下降 )必有原因，应立即采取措施。 (如 图 c ) 43 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 检定规则 5：点子出现在中心线的单侧较多时，有下列状况者 a. 连续 11点中至少有 10点 b. 连续 14点中至少有 12点 c. 连续 17点中至少有 14点 d. 连续 20点中至少有 16点 检定规则 6：点出现在控制图界限的近旁时 一般以超出 2控制界限的点为调整基准，出现下列情形时，可判 定过程发生异常 a. 连续 3点中有 2点以上时 b. 连续 7点中有 3点以上时 c. 连续 10点中有 4点以上时 44 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 SPC应用所遇到的困难 1. 少量多样之生产型态，不胜控制。 2. 控制计划不实际，无法落实。 3. 使用 SPC前未作充分准备。 例如：过程及控制特性之确定，决定测量方法，数据如何收集等 。 4. 欠缺统计技术。 5. 统计计算太过繁琐费时。 6. 测量数据之有效数字位数未标准化。 7. 管理阶层不支持。 53 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 SPC能解决之问题 1.经济性：有效的抽样控制，不用全数检验，不良率和成本得 以控制。使过程稳定，能掌握质量、成本与交期。 2.预警性：过程的异常趋势可实时对策，预防整批不良 ,以减 少浪费。 3.分辨特殊原因：作为局部问题对策或管理阶层系统改进之参 考。 4.善用机器设备：估计机器能力，可妥善安排适当机器生产适 当零件。 5.改善的评估：过程能力可作为改善前后比较之指南 。 54 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力分析 1.CP（精密度， Precision） CP T/6 （双边规格） CP （ Su ） / 3 或 （ SL） / 3 （单边规格） 2.Cpk（过程能力， Process Capability Index） Cpk （ 1 Ca ） Cp；（ Su ） / 3 or （ SL） / 3( 取最小的数值 ) 55 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力分析 4.不良率 P （综合评价） (1) ZU 3Cp（ 1 Ca）超出下限 PU% ZL 3Cp（ 1 Ca）超出上限 PL% P% PU PL% 总不良率 (2) ZU （ SU ） / ， ZL （ SL ） / 5.定义 (1) ：过程平均值 (3) T ：公差 (2) ：过程标准差 (4) Sc：规格中心 56 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 例：某产品的电性规格是 56010 m/m ，经检验一批 后 ,得出 3 为 5619 m/m 。 求： (1) Cp (2) Cpk (3) P% 57 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力等级判断及处置建议 Cp 等 级 Cp过程精密度 Capability of precision 处置建议 A 1.33Cp (T=8) 此一过程甚为稳定，可以将规格许容差缩小或胜任更精密之工作。 B 1.00Cp 1.33 (T=6 ) 有发生不良品之危险，必须加以注意，并设 法维持不要使其变坏及迅速追查原因。 C 0.83Cp 1.00 (T=5 ) 检讨规格及作业标准，可能本过程不能胜任 如此精密之工作。 D Cp 0.83 应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响之因素，必要时应停止生产。 59 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力等级判断及处置建议 Cpk 等 级 Cpk过程能力指数 Process Capability Index 处 置 建 议 A 1.33Cpk 过程能力足够 B 1.0Cpk 1.33 过程能力尚可，应再努力。 C Cpk 1.0 过程应加以改善。 60 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力等级判断及处置建议 P% 等 级 P%（综合评价） 处置建议 A P0.44% 稳定 B 0.44% P1.22% 同 Ca及 Cp C 1.22% P6.68% 同 Ca及 Cp D 6.68% P 同 Ca及 Cp 61 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力分析之用途 1.提供资料给设计部门，使其能尽量利用目前之过程能力，以设计 新产品。 2.决定一项新设备或翻修之设备能否满足要求。 3.利用机械之能力安排适当工作，使其得到最佳之应用。 4.选择适当之作业员、材料与工作方法。 5.过程能力较公差为窄时，用于建立经济控制界限。 6.过程能力较公差为宽时，可设定一适当的中心值，以获得最经济 之生产。 7.用于建立机器之调整界限。 8.是一项最具价值之技术情报资料。 62 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力分析之应用 1.对设计单位提供基本资料。 2.分派工作到机器上。 3.用来验收全新或翻新调整过的设备。 4.选用合格的作业员。 5.设定生产线的机器。 6.根据规格公差设定设备的控制界限。 7.当过程能力超越公差时，决定最经济的作业水准。 8.找出最好的作业方法。 63 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 利用控制图控制过程之程序 1.绘制过程流程图，并用特性要因图找出每一工作顺序的制 造因素（条件）及质量特性质。 2.制订操作标准。 3.实施标准的教育与训练。 4.进行过程能力解析，确定控制界限。 5.制订质量控制方案，包括抽样间隔、样本大小及控制界限 。 6.制订控制图的研判、界限的确定与修订等程序。 7.绘制过程控制用控制图。 64 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 利用控制图控制过程之程序 8.判定过程是否在控制状态（正常）。 9.如有异常现象则找出不正常原因并加以消除。 10.必要时修改操作标准（甚至于规格或公差）。 65 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力评价之时期 分定期与不定期两种： 1.定期评价：每周、每月、每季。 2.不定期评价： 由技术单位规定，当有下列变动时，须实施之： (1)买入新设备时。 (2)机器设备修理完成时。 (3)工作方法变更时。 (4)其它过程条件（因素）变更时 。 66 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 过程能力评价之时期 (5)某种过程发生不良时，对上一道过程作系列之评价。 (6)顾客订单有特别要求时。 (7)企业开发某一特殊新产品时。 67 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 掌握过程控制之主要因素 1.人员方面 (1) 人人有足够之质量意识。 了解质量之重要性。 了解自己工作之质量重要性。 有责任意识，愿意将质量做好，进行自我检查等工作 。 （对质量负责之意识；我做之工作，由我保证）。 (2) 人人有品管之能力（指作业者）。 给予完整之检验说明。 68 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 掌握过程控制之主要因素 给予适当之测量仪器、设备、工具。 施予检验训练和培训：测定值读取方法、测定器正确使 用法 .。 给予清楚之质量判断基准和准则。 新进人员培训应重视。 (3) 提高检查精度 检查治具化、物理化（感官检查）、（限度样本）。 自动检查之采用。 防错措施 /方法（ fool proof）之采用。 69 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 掌握过程控制之主要因素 多能工种训练和培训（人员请假时，不良增加之防 止）。 品管人员要有充分的训练和培训。 (4) 提高人员能力或技能 教育培训、训练、再教育培训。 激发问题意识，改善意识。 不断地改善使工作更好做，而不会错，检查精度愈 高。 70 Edited by Mr. jose lee spc 统计过程分析 掌握过程控制之主要因素 2.材料