SPC统计制程管制培训.ppt

2005 07 01 Quality Satisfy 深圳市德信诚经济咨询有限公司 公司地址 深圳市罗湖区笋岗东路华通大厦1706室邮政编码 518008HTTP WWW QS100 COME MAIL qs100 TEL 0755 255856892593377125936263FAX 0755 25585769东莞分公司 长安图书馆 0769 5373179FAX 0769 5373180 SPC统计制程管制 2005 07 01 课堂要求 欢迎阁下参加本次课程 本课程将为您打下一个良好的基础 提高您的能力和水平 请注意以下的几点 1 手机请将您的手机关闭或设为振动 2 吸烟在课堂内请不要吸烟 3 其它课堂期间请不要大声喧哗 举手提问 不要随意走动 2005 07 01 一 spc概念二 数理统计基础三 制程能力 课程安排 四 管制图的绘制X R管制图P管制衅五 管制图分析 上午 9 00 12 00 下午 1 30 4 30 2005 07 01 什么是统计 数据 通过 计算 产生出 有意义的情报 数据 计算 情报 2005 07 01 什么是有意义的情报 例1 拉力强度很好例2 拉力强度平均为5kg cm2例3 大多数产品的拉力強度在5kg 0 6kg之內例4 99 73 的产品其拉力强度在5kg 0 6kg之內 精品资料网 2005 07 01 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 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 2005 07 01 SPC统计制程管制作用 通过统计评估制程能力 及时监控预防 防止作业不良产生 及时消除非偶然原因引起的变异 2005 07 01 直方图 用横坐标表示测量值的分组范围 纵坐标表示各范围内出现的测量值个数 各组的数据个数频数 用直方柱的高度表示 这样就作出了直方图 数理统计基础 2005 07 01 测量100个零件尺寸 对所得100个数据进行分组 并统计每组中包含数据的个数 如下 2818222714621 2005 07 01 直方图 2005 07 01 正态分布 中间高两过低左右对称曲线与横轴所围的面积为1 正态分布的特征 2005 07 01 制程能力Cpk评估a 判别产品质量是否稳定 b 证明产品质量精度是否足够 生产过程中 主要影响制程能力的有以下一些因素 人 机 料 法 环 测 2005 07 01 基本統計公式 表示集中的趋势 表示整体的水平 表示分布的中心 xi 度量所有数据变异的累积 2005 07 01 3 s 样本标准差 s S n 1 基本統計公式 表示变异 离散的趋势 度量发生变异的程序相对于平均值的变异 反映技术 s 水平好比仪器精度 2005 07 01 制程精密度Cp 它是既定的规格标准与制程能力的比值 记为Cp 2005 07 01 2005 07 01 Cpk制程能力指数Cpk Cp 1 K 基本統計公式 既反映技术 s 水平 也反映管理 k 水平 精品资料网 2005 07 01 工程能力的判断基准 2005 07 01 K Ca 评价等級 2005 07 01 变异大偏移大 变异小偏移大 2005 07 01 变异大未偏移 变异小偏移小 2005 07 01 制程能力分析判断图表 枪法好坏比喻 2005 07 01 SPC基本理念 1 沒有两样东西是完全一样的 变异 2 产品或制程內的变异是能被測量的 变异的來源 人 机 料 法 环 测3 由于异常原因引起的变异将导致正态分布的变形 2005 07 01 SPC的作用 1 贯彻预防原则的统计过程控制重要工具 2 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 3 可以直接控制过程确保制程持续稳定 可预测 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 发现平均每家工厂采用137张管制图 我们不追求管制图数量的多少 但使用管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 因为管制图越多 受控制的因素就越多 参与科学控制的人就越多 组织的质量意识就越强 2005 07 01 变异统计规律 常态分布 常态分布两个重要参数 平均值 描述品质特性值之集中位置标准差 描述品质特性值之分散程度 2005 07 01 偶然原因 偶然性 不易识别 不易消除 大量的 如 刀具的正常磨损 以及操作者细微的不稳定等 其对品质变异起着细微的作用 是正常的 它的存在决定了产品品质数据的稳态分布 可以容許的偏差 异常原因 系统性 易识别 可以消除 如 设备的不正确调整 刀具的严重磨損 操作者偏离操作指导等 其对品质变异影响程度大 生产失控 为异常原因 不可以容許的偏差 要排除 两种 变异 2005 07 01 2005 07 01 过程控制受控 消除了特殊原因 时间范围不受控 存在特殊原因 2005 07 01 过程能力受控且有能力符合规范 普通原因造成的变差已减少 规范下限规范上限时间范围受控但没有能力符合规范 普通原因造成的变差太大 2005 07 01 局部措施和系统措施 局部措施通常用来消除变差的特殊原因通常由与过程直接相关的人员实施通常可纠正大约15 的过程问题对系统采取措施通常用来消除变差的普通原因几乎总是要求管理措施 以便纠正大约可纠正85 的过程问题 2005 07 01 问题类型与SPC SQC之分法 SPC DOE On line Off line 2005 07 01 制程控制系统有反馈的过程控制系统模型 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 2005 07 01 1 分析过程2 维护过程本过程应做什么 监控过程性能会出现什么错误 查找变差的特殊原因并本过程正在做什么 采取措施 达到统计控制状态 确定能力计划实施计划实施措施研究措施研究计划实施3 改进过程措施研究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 2005 07 01 管制图类型 2005 07 01 计量型与计数型管制图的比较 2005 07 01 管制图选定原則 2005 07 01 上控制限中心限下控制限 管制图应用 1 收集收集数据并画在图上3 分析及改进确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施 2 控制根据过程数据计算实验控制限识别变差的特殊原因并采取措施4 重复这三个阶段从而不断改进过程 2005 07 01 规范界限与控制界限的区别 规范界限 区分合格品与不合格品控制界限 区分偶波与异波 精品资料网 2005 07 01 计量型管制图平均值与全距管制图 Xbar RChart 在计量值管制图中 X R管制图系最常用的一种 所谓平均值与全距管制图 系平均值管制图 Xbar Chart 与全距管制图 RChart 二者合并使用 平均值管制系管制平均值的变化 即数据的集中趋势变化全距管制图则管制变异的程度 即数据的离散趋势的状况 2005 07 01 均值和极差图 X R 1 收集数据应制定一个收集数据的计划 将其作为收集 记录及描图的依据以样本大小一致的方式抽样 每次抽样通常包括2 5件连续的产品 并周性期的抽取子组 1 1选择子组大小 频率和数据a 子组大小 一般为5件连续的产品 仅代表单一刀具 冲头 过程流等 注 数据仅代表单一刀具 冲头 模具等生产出来的零件 即一个单一的生产流 2005 07 01 b 子组频率 在适当的时间内收集足够的数据 这样子组才能反映潜在的变化 这些变化原因可能是换班 操作人员更换 材料批次不同等原因引起 对正在生产的产品进行监测的子组频率可以是每班2次 或一小时一次等 c 子组数 子组越多 变差越有机会出现 一般为25组 首次使用管制图选用35组数据 以便调整 1 2建立控制图及记录原始数据 见下图 2005 07 01 2005 07 01 1 3 计算每个子组的均值 X 和极差R对每个子组计算 X X1 X2 Xn nR Xmax Xmin式中 X1 X2 为子组内的每个测量值 n表示子组的样本容量1 4 选择控制图的刻度4 1两个控制图的纵坐标分别用于X和R的测量值 4 2刻度选择 2005 07 01 对于X图 坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应至少为子组均值 X 的最大值与最小值的差的2倍 对于R图坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应为初始阶段所遇到的最大极差 R 的2倍 注 一个有用的建议是将R图的刻度值设置为X图刻度值的2倍例如 平均值图上1个刻度代表0 01英寸 则在极差图上1个刻度代表0 02英寸 2005 07 01 1 5 将均值和极差画到控制图上 a X图和R图上的点描好后及时用直线联接 浏览各点是否合理 有无很高或很低的点 并检查计算及画图是否正确b 确保所画的X和R点在纵向是对应的 注 对于还没有计算控制限的初期操作的控制图上应清楚地注明 初始研究 字样 2005 07 01 计算控制限首先计算极差的控制限 再计算均值的控制限 2 1计算平均极差 R 及过程均值 X R R1 R2 Rk k K表示子组数量 X X1 X2 Xk k 2005 07 01 2 2计算控制限计算控制限是为了显示仅存在变差的普通原因时子组的均值和极差的变化和范围 控制限是由子组的样本容量以及反映在极差上的子组内的变差的量来决定的 计算公式 UCLx X A2RUCLR D4RLCLx X A2RLCLR D3R 2005 07 01 A2 D3 D4为常系数 决定于子组样本容量 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 2005 07 01 管制图常用系数表 2005 07 01 2 3均值和极差控制界限绘制 平均极差和过程均值用画成实线 各控制限画成虚线 在初始研究阶段 应注明试验控制限 2005 07 01 R管制图 管制界限 X管制图 2005 07 01 2005 07 01 过程控制分析分析控制图的目的在于识别过程不稳定的证据 即其中之一或两者均不受控 进而采取适当的措施 注1 R图和X图应分别分析 但可进行比较 了解影响过程的特殊原因 注2 因为子组极差或子组均值的能力都取决于零件间的变差 因此 首先应分析R图 2005 07 01 解析用Xbar R管制图 a在进行首次过程研究或重新评定过程能力时 失控的原因已被识别和消除后 应重新计算控制限 以排除失控时期的影响 然后重新计算新的平均极差R和控制限 并画下来 使所有点均处于受控状态 b由于出现特殊原因而从R图中去掉的子组 也应从X图中去掉修改后的R和X可用于重新计算均值的试验控制限 注 排除代表不稳定条件的子组并不仅是 丢弃坏数据 而是排除受已知的特殊原因影响的点 并且一定要改变过程 以使特殊原因不会作为过程的一部分重现 2005 07 01 重新计算控制限 均值图 重新计算并绘制过程均值X和控制限 使所有点均处于受控状态 2005 07 01 控制用Xbar R管制图 当子组容量变化时 例如 减少样本容量 增加抽样频率 应调整中心限和控制限 方法如下 1估计过程的标准偏差 用 表示 用现有的子组容量计算 R d2式中R为子组极差的均值 在极差受控期间 d2为随样本容量变化的常数 如下表 当首批数据都在试验控制限之内 即控制限确定后 延长控制限 将其作为将来的一段时期的控制限 2005 07 01 按照新的子组容量查表得到系数d2 D3 D4和A2 计算新的极差和控制限 R新 d2UCLR D4R新LCLR D3R新UCLX X A2R新LCLX X A2R新将这些控制限画在控制图上 2005 07 01 过程能力分析 如果已经确定一个过程已处于统计控制状态 还存在过程是否有能力满足顾客需求的问题时 一般讲 控制状态稳定 说明不存在特殊原因引起的变差 而能力反映普通原因引起的变差 并且几乎总要对系统采取措施来提高能力 过程能力通过标准偏差来评价 2005 07 01 计算过程能力 R d2过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限的距离 用Z来表示 对于单边公差 计算 Z USL X 或Z X LSL 注 式中的SL 规范界限 X 测量的过程均值 估计的过程标准偏差 精品资料网 2005 07 01 对于双边公差 计算如下 2005 07 01 a对于单边容差 直接使用Z值查标准正态分布表 换算成百分比 b对于双边容差 根据Zusl和Zlsl的值查标准正态分布表 分别算出Pzusl和Pzlsl的百分比 再将其相加 估计不良率 2005 07 01 标准正态分布表 2005 07 01 P管制图P图是用来测量一批检验项目中不合格品项目的百分数 收集数据 选择子组的容量 频率和数量子组容量 子组容量足够大 最好能恒定 并包括几个不合格品 分组频率 根据实际情况 兼大容量和信息反馈快的要求 子组数量 收集的时间足够长 使得可以找到所有可能影响过程的变差源 一般为25组 计数型数据控制图 2005 07 01 计算每个子组内的不良率 P P np nn为每组检验的产品的数量 np为每组发现的不良品的数量 选择控制图的坐标刻度一般不良品率为纵坐标 子组别 小时 天 作为横坐标 纵坐标的刻度应从0到初步研究数据读数中最大的不合格率值的1 5到2倍 2005 07 01 将不良率描绘在控制图上a描点 连成线来发现异常图形和趋势 b在控制图的 备注 部分记录过程的变化和可能影响过程的异常情况 计算过程平均不良率 P P n1p1 n2p2 nkpk n1 n2 nk 式中 n1p1 nkpk分别为每个子组内的不合格的数目n1 nk为每个子组的检验总数 2005 07 01 计算上下控制限 USL LSL USLp P 3P 1 P nLSLp P 3P 1 P nP为平均不良率 n为恒定的样本容量注 1 从上述公式看出 凡是各组容量不一样 控制限随之变化 2 在实际运用中 当各组容量不超过其平均容量25 时 2005 07 01 可用平均样本容量n代替n来计算控制限USL LSL 方法如下 A 确定可能超出其平均值 25 的样本容量范围 B 分别找出样本容量超出该范围的所有子组和没有超出该范围的子组 C 按上式分别计算样本容量为n和n时的点的控制限 UCL LCL P 3P 1 P n P 3p 1 p n画线并标注过程平均 P 为水平实线 控制限 USL LSL 为虚线 初始研究时 这些被认为是试验控制限 2005 07 01 2005 07 01 2005 07 01 a一个受控的管制图中 落在均值两侧的点的数量将几乎相等 b一般情况 各点与均值的距离 大约2 3的描点应落在控制限的中间1 3的区域内 大约1 3的点落在其外的2 3的区域 分析数据点 找出不稳定的证据非随机图形例子 明显的趋势 周期性 子组内数据间有规律的关系等 控制用控制图分析 2005 07 01 C 如果显著多余2 3以上的描点落在离均值很近之处 对于25子组 如果超过90 的点落在控制限的1 3区域 则应对下列情况的一种或更多进行调查 1 控制限或描点计算错2 过程或取样方法被分层 每个子组包含了从两个或多个不同平均性能的过程的测量值 如 两条平行的生产线的混合的输出 3 数据已经过编辑 明显偏离均值的值已被调换或删除 2005 07 01 d如果显著少余2 3以上的描点落在离均值很近之处 对于25子组 如果只有40 的点落在控制限的1 3区域 则应对下列情况的一种或更多进行调查 1 控制限或描点计算错描错2 过程或取样方法造成连续的分组中包含了从两个或多个不同平均性能的过程的测量 2005 07 01 寻找并纠正特殊原因当有任何变差时 应立即进行分析 以便识别条件并防止再发生 由于控图发现的变差一般是由特殊原因引起的 希望操作者和检验员有能力发现变差原因并纠正 并在备注栏中详细记录 重新计算控制限初次研究 应排除有变差的子组