SPC过程控制图.ppt

SPC 过程控制图,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,作好质量管理首先应明确： 1 贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓； 2 质量管理科学有一个重要的特点，即对于质量管理所提出的原则、方针、目标都要有科学措施与科学方法来保证他们的实现。,现代质量管理的原则,不要等产品做出来后再去看它好不好! 而是在制造的时候就要把它制造好!,是贯彻预防原则的SPC的重要工具，是质量管理七个工具的核心。 1984年名古屋工业大学调查115家日本各行各业的中小型工厂，平均每家采用137张控制图； 柯达5000职工一共用了35000张控制图。,控制图的重要性,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; SPC使用的领域是大规模生产; 多数企业，SPC用于生产阶段; 在强调预防的企业，在开发阶段也用SPC。,何时使用SPC,产品质量的统计观点,产品质量具有变异性(Variation),产品质量的变异具有统计规律性,产品质量的统计观点,正常波动和异常波动,波动是质量的敌人； 品质改善就是要持续减少设计、制造和服务过程的波动；,正常波动： 稳定的； 结果是可预测的； 是永久性的；,异常波动： 不稳定的; 结果不可预测; 现象会重复发生, 除非有所行动; 可以减少;,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,基本统计术语,总体,样本,总体 - 简单而言，我们有兴趣知道的数据整体,如1000台燃具 样本 - 一组只包含部份总体的数据。简单而言，这是总体中选出的数据,如1000台燃具中的其中10台.,基本统计术语,1.决定数据的趋中程度 2.以数理表达分散的程度 3.决定样本频率分布的形状,描述统计,分散的量度,标准差 过程输出的分布宽度，距离或与平均值的偏差,基本统计术语,极差 一个子组、样本或总体中最大值与最小值之差; 最低温升的量测数据为 9.6, 6.2,5.7,9.6, 那么最低温 升的极差为:,分散的量度,基本统计术语,概念介绍,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测的零件尺寸、长度、形位误差等, 如电池之压片厚度, 小片称重, 卷针直径等指标. 计数值：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件如不合格品数, e.g 裁大片外观不合格数，服从二项分布；计点如电池激光焊接的气密性, 短路数等, 服从泊松分布.,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,控制图的基本原理,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，正态分布或非正态分布），只要独立统分布随机变量的个数n较大时，样本均值的分布总是正态分布。 以3原理为基础：控制图是以正态分布中的3 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3 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。,控 制 图,控制图的要素,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UCL 下虚线：下控制界限LCL 中实线：中心线CL,Remark: 规格线：由客户或设计部门给出; 控制界线：由过程的实际数据统计计算得出; 一般情况下,控制界限严于规格;,控制图的分类(按数据种类分),计量值控制图 (Control Charts for Variables) 平均值与极差控制图(X-R Chart) 平均值标准差控制图(X-Chart) 中位数与极差控制图(X-R Chart) 个别值与移动极差控制图(X-MR Chart) 计数值控制图 (Control Charts for Attribute) 不合格品率控制图(P Chart) 不合格品数控制图(Pn Chart) 不合格数控制图(C Chart) 单位不合格数控制图(U Chart),控制图的分类与选用,计数值控制图 亡羊补牢愈少愈好,计量值控制图 防患未燃愈多愈好,计量值 Vs. 计数值,计量型数据吗？,n=1？,关心的是 不合格率吗？,均值是否 方便计算？,n是否恒定？,n是否恒定？,n 9？,s是否 方便计算？,Pn或p图,p图,C或U图,U图,是,否,是,是,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,否,否,n：样本容量,控制图的应用时机,分析用控制图 决定过程控制方法用 过程分析用 过程能力研究用 过程控制准备用,控制用控制图 追查不正常原因 迅速消除此项原因 研究并采取防止此项原因重复发生之措施。,控制图的分类(按用途分),所控制的产品质量特征值为计量值 所控制的产品质量特征为关键质量特征 若关键质量特征不可测量，采用其它代用质量 特征进行控制时，一定要确认代用质量特征与 关键质量特征密切相关. 测量系统精度应能达到要求,控制图的应用,步骤一、选择需控制的产品质量特征值,控制图的应用,1、确定样本含量N 采用 -R控制图，样本含量一般取n=5 2、确定抽样方式 定期法 即时法 一般采用即时法。,步骤二、确定抽样方案,3、确定抽样间隔期 确定抽样间隔应考虑的因素 工序稳定性 抽样时间及成本因素 工序能力指数 工序调整周期(ECN) 一般在两次相邻的工序调整之间要抽取2024个样本.,步骤二、确定抽样方案（续）,控制图的应用,连续生产,抽取五个零件作为样本,检查五个零件，并进行评价,？,继续生产,Yes,采取措施 (与班组长商议),No,及时法数据采集模式,步骤3 收集数据,若初始建立控制图，至少要抽取75个以上的数据，若样本含量N=3，则至少要抽25组样本. 数据必须是最新的，能确切反映当前的工序水平. 抽样时必须记录数据采集日期、时间、采集人等信息.24样本均值分布898642 抽样必须是随机的.,控制图的应用,数据记录一般格式,控制图的应用,步骤4 确定中心线和控制限,图：,控制图的应用,R图 d2、d3、A2、D3、D4、均为与样本含量有关的常数，可查表。,控制图的应用,步骤5 绘制 -R控制限,在给定的 R控制图上，根据所计算出 的图和R图的控限，选定垂直轴上最小区间单位所表示数据量，并在垂直轴上标明数据。请注意：在绘制控制限时，控制限（UCL和LCL之间）的距离不应太大，也不应太小。距离太大，当有些数据点超出控制限时无法表示；距离太小，描点和分析时会比较困难 。,控制图的应用,控制图的应用,若初始建立控制图，须将样本的X和R描在控制图上，以验证工序是否处于统计受控状态。如果描点后发现有的点超出控制限，这表明工序可能处于失控状态，首先应分析是否存在系统性原因，若找到了系统性原因，应将该数据点删除，然后重新计算控制限。,步骤6 描点，并且在必要时重新计算控制限,控制图的分析,x,UCL,CL,LCL,t,C,C,B,A,B,A,控制图的分区,受控状态,受控状态的判断,过程数据的分布曲线随时间的输出,时间,逐渐形成一个稳定的分布 和基本不随时间变化 且在要求范围内,受控状态,在控制图上的正常表现为： （1）所有样本点都在控制界限之内； （2）样本点均匀分布，位于中心线两侧的样本点约各占1/2； （3）靠近中心线的样本点约占2/3； （4）靠近控制界限的样本点极少。,x,UCL,CL,LCL,t,控制图的受控状态,失控状态,失控状态,明显特征是有: （1）一部分样本点超出控制界限 除此之外，如果没有样本点出界，但 （2）样本点排列和分布异常，也说明生产过程状态失控。,控制界内点子排列有缺陷 1）链：在中心线一侧连续出现的点子； 连续9点在中心线一侧；,2）连续6点上升或下降； 3）连续14点上下交替；,4）连续3点中2点在中心线同一侧的A区； 5）连续5点中4点在中心线同一侧的C区以外；,6）连续15点在C区； 7）连续8点在中心线两侧，但无一在C区。,典型失控状态,检测1、点超出了控制限,典型失控状态,检测2、连续6点上升或下降。,其他几种缺陷,1 周期性变化,其他几种缺陷(续),其他几种缺陷(续),其他几种缺陷(续),其他几种缺陷（续）,其他几种缺陷（续）,何时应该重新计算控制界限,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； 改变工艺参数或采用新工艺； 改变测量方法或测量仪器； 采用新型原材料或其他原材料； 环境变化。 一定时间后检验控制图还是否适用； 过程能力值有大的变化时；,控制图的应用程序总结,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,计量值控制图,均值-极差控制图 ( ) 均值-标准差控制图 ( ) 单值-移动极差控制图 ( X-MR ),均值-极差控制图（ ）,最常用；最基本； 控制对象为计量值； 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内的波动, 观察和分析数据分布的分散情况，即过程的离散程度； 精度尚可, 使用方便.,均值-极差控制图作法重点,(1) 选择控制特性X, 决定样本大小n, 抽样频率及样本组数K； 1选择控制特性X -能测定的产品或过程特性; -对客户使用及生产关系重大的特性; -对下工程影响较大的特性; -经常出问题的特性; -关键产品或过程特性; -控制计划有规定的控制项目;,(1) 选择控制特性X, 决定样本大小n, 抽样频率及样本组数K； 2决定样本大小n及抽样频率 -n约在25之间, 不宜太大; -同一组数据尽量是同一时间及同一条件下生产的成品; -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; -每组样本应记录日期,时间,作业员, 机台, 原材料或零件批 别等层别, 以利发掘和矫正特殊原因; -不影响生产作业及可接受的成本; 3决定样本组数K; -足够的样本数以保证过程系统的主要变异有机会出现.,均值-极差控制图作法重点,收集数据（20-25组以上）； 计算各组样本统计量,样本平均值,极差,总平均值； 计算控制界限； 绘制控制图（分析用控制图）。 剔除异常点。 重新计算控制界限。 作为日常控制用（控制用控制图）,均值-极差控制图作法步骤,均值控制图,极差控制图,均值-极差控制图_ 计算公式,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；n通常取3，4，5；）,2) 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：,1. 一新电池经试作一周后, 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.,均值-极差控制图应用实例,(1)计算控制线并描点.,均值-极差控制图应用实例,均值-极差控制图应用实例,(2)解析控制图. R控制图连续7点在中心线之下, 是一种好的异常 8/11-8/15有显著的异常, 经查明发现某一零件由新供 应商之物料, 工程部发出通知, 不再使用该零件直到供 应商改善为止, 将此五点删除继续收集五天数据. 控制图解析注意点: 一般情况下先解析R图, 因为X图的控制界限, 其大小是 由Rbar决定的, R的大小代表着组内变异的大小, 常见 R图特殊原因的点分成三种形态:,Rule1: R图有点超出或低于控制界限, 其可能的原因如下: 数据录入错误; c. 量测系统曾经改变; 计算错误或描点错误; d. 过程变异突然变大.,R图判定规则,Rule2: R图有连串的点出现, 其可能的原因如下: 连续七点超中心线之上, 属于不规则的原则的原因造成较大的变异 如材料为新供应商供应的, 或材料不均匀, 或作业员或检验员是新手; 连续七点超中心线之下, 属于过程作业条件的改变造成较小的差异, 应该调查核实, 若属实则给予推广, 若有不真实数据. 则立即查处. Rule3: R图有明显的非随机的现象, 其可能的原因如下: 超过2/3的点集中与中间的1/3区域, 可能原因为计算错误或分组不合理; 小于2/3的点集中于中间的1/3区域, 可能原因为不同平均来源的混合批为一组.,R图判定规则,X图判定规则,Rule1: X图有点超出或低于控制界限, 其可能的原因如下: 数据录入错误; c. 量测系统曾经改变; 计算错误或描点错误; d. 过程中心已经开始变动.,Rule2: X图有连续点出现, 其可能的原因如下: 连续七点在中心线之上或下; 为过程中心曾经改变; 连续七点在中心线之上升或下降; 为过程中心正在改变.,Rule3: X图有非随机的出现, 其可能的原因如下: 同R图类同.,单值-移动极差控制图 （ X-MR）,单值-移动极差控制图（ X-MR),与均值-极差控制图的作用类似； 不需多个测量值或样本是均匀的（如浓度）； 因为费用或时间的关系，过程只有一个测量值（如破坏性实验）； 用自动化检查，对产品进行全检时； 精度较差, 计算量小.,移动极差,移动极差是指一个测定值 xi 与紧邻的测定值xi+1 之差的绝对值，记作Rs， Rs = | xi - xi+1 | （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