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1 统计过程控制 SPC 的理解与实施 天津久威质量技术咨询中心 2 统计过程控制 SPC 的理解与实施 目录一 基本概念二 统计过程控制三 计量型控制图的使用四 计数型控制图的使五 复习与归纳六 多品种小批量生产所使用的控制图 3 统计过程控制 SPC 的理解与实施 一 基本概念 4 统计过程控制 SPC 的理解与实施 随机现象 在大量重复实验中 具有统计规律的不确定现象 其理论基础为概率学和数理统计 统计技术 研究随机现象数学规律的一门学科 包括统计推断和统计控制 应用统计技术应具备相应的条件 包括 有管理基础 5M标准化 培训 资源 5 统计过程控制 SPC 的理解与实施 3 随机分布质量特性数据分布所符合的某种规律 正态分布的概念 正态分布的数学表达式 正态分布曲线的特征分析 分布宽度及分布位置 正态分布曲线的特性分析 标准差及偏移量 6 统计过程控制 SPC 的理解与实施 4 变差 一个数据组 对于目标值存在不同的差异 亦可称为数据的不一致性和离散性 研究变差是SPC的重要任务 7 统计过程控制 SPC 的理解与实施 二 统计过程控制 8 统计过程控制 SPC 的理解与实施 1 过程控制系统 识别过程特性的要求 明确过程特性 温度 时间 转速 进给等 明确过程特性目标值 使操作生产率最高 监测过程特性 并与目标值进行比较 偏离目标时 应采取措施 改变操作 人员及材料 改变基本因素 设备及交流 改变过程设计 环境及方法 要监测改进效果 9 统计过程控制 SPC 的理解与实施 2 变差的普通原因及特殊原因 形成变差的普通原因 连续的 不可避免的影响产品特性不一致的因素 其特点为 该因素作用到每个零部件上 随时间推移 不会改变特性分布规律 10 统计过程控制 SPC 的理解与实施 形成变差的特殊原因 偶然的 断续的 可以避免的影响产品特性不一致的因素 其特点为 因素不是作用到每个零部件上 随时间推移 将会改变特性分布规律 11 统计过程控制 SPC 的理解与实施 综合分析 当该过程仅存在普通变差时 为稳定状态 过程受控 当过程存在特殊变差时 输出不稳定 过程失控 消除 减少变差原因的措施 消除特殊原因变差 采用局部措施 由操作人员实施 可纠正15 的问题 减少普通原因变差 采用系统措施 由管理人员实施 可纠正85 的问题 12 统计过程控制 SPC 的理解与实施 消除 减少变差原因的目的 消除特殊原因 使过程受控 输出可预测 减小普通原因 缩小分布宽度使顾客满意 降低成本 13 统计过程控制 SPC 的理解与实施 3 过程控制和过程能力 过程能力的4种类型 过程受控 且完全满足规定的要求 过程受控 不完全满足规定的要求 过程不受控 且完全满足规定的要求 过程不受控 不完全满足规定的要求 14 统计过程控制 SPC 的理解与实施 可接受的过程条件 必须受控 仅存变差的普通原因 分布呈正态 且可预测 分布宽度及位置能满足规定要求 15 统计过程控制 SPC 的理解与实施 过程控制及改进循环 分析过程 调整特性使过程受控 维护过程 监测过程特性 查找变差特殊原因 并消除 改进过程 减少变差的普通原因 提高顾客满意度并降低成本 以上步骤实施后 确定新的参数 开始新的循环 16 统计过程控制 SPC 的理解与实施 4 控制图 过程控制的工具 什么是控制图 一种统计工具 控制限的确定原则 兼顾成本前提下的错判率 控制图与正态分布曲线的关系 控制图使用的两个阶段 建立控制图 确定控制限 应用控制图 对过程进行监控 17 统计过程控制 SPC 的理解与实施 控制图的作用 预知不合格 向生产者及顾客提供质量稳定的证据 减少普通原因变差来改进过程 降低成本 区分普通原因及特殊原因的变差 为操作者之间提供沟通的语言 18 统计过程控制 SPC 的理解与实施 计量型控制图 计量型控制图的概念a 用于可量化质量特性的监视 b 可分别观察分布宽度及分布位置 c 该控制图总是成对出现的 19 统计过程控制 SPC 的理解与实施 典型的计量型控制图有 x 均值 R 极差 图 x 均值 S 标准差 图 x 中位数 R 极差 图x 单值 MR 移动极差 图 其中 均值 中位数 单值用于观察位置 R S MR用于观察宽度 20 统计过程控制 SPC 的理解与实施 计数型控制图 计数型控制图的概念a 用于非量化质量特性的监测 b 不能独立的观察分布位置及宽度 c 单个出现 典型的计数型控制图有 a P 不合格率 图 b np u c 不合格品数 图 21 统计过程控制 SPC 的理解与实施 三 计量型控制图 均值 极差图 22 统计过程控制 SPC 的理解与实施 1 准备阶段 建立适合的环境 确定作图的特性 重点工序的重点特性 特别是特殊特性 确定测量系统 并进行MSA 减少不必要的变差 监测过程中 要记录重要的过程事件 23 统计过程控制 SPC 的理解与实施 2 制图阶段 8个步骤 确定子组大小 频率及子组数 子组大小 子组容量 每次抽样时连续抽取的产品数 相同条件下 频率 隔多长时间抽一个子组 考虑生产节拍 子组数 在一张控制图上要描述多少个子组 一般为25个 24 统计过程控制 SPC 的理解与实施 建立控制图 并记录原始数据 均值图在上 极差图在下 计算每个子组的平均值和极差Rx1 x2 xnX n为样本容量 R Xmax Xminn并将结果写入数据表中 选择控制图的刻度 x图 刻度范围至少为 Xmax Xmin 2R图 刻度从0 最大 至少为前4个极差中 Rmax 2 25 统计过程控制 SPC 的理解与实施 将X值及R值描于图上 并连线 可见图行趋势 计算平均极差及过程平均值 确定控制图中位线 26 统计过程控制 SPC 的理解与实施 计算控制限UCL及LCL 注意 控制限不是公差范围 超过控制限的点 并不意味着不合格 将中位线及两图的上下控制限描于图上 控制图完成 27 统计过程控制 SPC 的理解与实施 3 分析及延长控制限阶段 异常情况分析 出现超限的点说明 存在偶然的孤立的特殊原因变差 分析 人员情绪 设备故障 原料疵点 能源供应失常等 28 统计过程控制 SPC 的理解与实施 出现非随机图形说明 存在彼此相关且连续的特殊原因变差 分析 刀具 模具 材料的不一致性 能源供应不稳定 操作方法随意性等 出现链说明 存在有规律的特殊原因变差 分析 设备故障早期发生 刀具 模具的逐步磨损等 采取措施 局部措施 消除产生的原因 29 统计过程控制 SPC 的理解与实施 延长控制限 失控原因已被识别并消除后 应剔除该点数据 重新计算中位线和控制限以便长期观察使用 注意 R图失控 均值图失控 各自剔除失控点数据 R图失控 均值图未失控 剔除R图及均值图相应点数据 均值图失控 R图未失控 仅剔除均值图失控点数据 剔除数据后 样本数量不得小于20个 否则需重新作图 30 统计过程控制 SPC 的理解与实施 长期观察中 出现下列情况应重新作图确定控制限 技术要求更改 工艺方法更改 设备精度更改 工作环境更改 31 统计过程控制 SPC 的理解与实施 4 计算过程能力指数阶段 过程能力指数 运用统计学的原理 描述该过程不合格发生的概率情况 几种典型的过程能力指数 CP 过程均值与规范中值一致时的过程能力指数 CPK 过程均值与规范中值不一致时的过程能力指数PP 过程均值与规范中值一致时的过程性能指数PPK 过程均值与规范中值不一致时的过程性能指数 32 统计过程控制 SPC 的理解与实施 过程的标准差 固有标准差 用来计算CPCPK 总标准差 用来计算PP PPK 计算过程能力指数 等边公差 不等边公差 以CPK为例 单边公差 为非正态分布 采用PPM值计算 分析过程能力 是否满足要求 对系统采取措施 提高过程能力指数 33 统计过程控制 SPC 的理解与实施 5 其他几种计量型控制图的介绍 均值 标准差图 适用于样本容量较大的场合 标准差计算麻烦 现场需设计算机 控制限及标准差计算不同于均值 极差图 中位数图 易于使用 不要求很多计算 仅取中位数 过程变差描述较粗 控制限计算不同于均值 极差图 单值 移动极差图 适用于输出特性变化缓慢 生产节拍低 测量费用高的场合 计算简单 变化不敏感 不适用于要求较高的场合 34 统计过程控制 SPC 的理解与实施 四 计数型控制图 不合格率 P图 35 统计过程控制 SPC 的理解与实施 1 准备阶段 建立适合的环境 确定作图的特性 重点工序的重点特性 特别是特殊特性 确定测量系统 并进行MSA 减少不必要的变差 检测过程中 要记录重要的过程事件 36 统计过程控制 SPC 的理解与实施 2 制图阶段 6个步骤 选择子组 样本 容量 频率 样本数量 子组容量 一次抽样连续检验的产品数 要足够大 50以上 频率 隔多大时间抽一个子组 周期较大 取决于生产节拍 样本数量 在一张控制图上描述的子组数 一般取25个 建立控制图 记录原始数据 计算每个子组内不合格品率P np n p 不合格品率 np 子组内不合格品数 n 子组容量 37 统计过程控制 SPC 的理解与实施 选择坐标刻度刻度范围由0 最大 至少为Pmax的1 5 2倍 将p点描于图上 并记录重要过程事件 计算平均不合格品率 确定中位线 计算上下控制限 将中位线 UCL LCL描于图上 控制图完成 38 统计过程控制 SPC 的理解与实施 3 分析及延长控制限阶段 出现超限的点分析 人员 设备 原料及能源 超上限为异常 超下限为正常 出现非随机图型 分析 刀具 模具 材料的不一致性 能源供应不稳定 操作方法等 39 统计过程控制 SPC 的理解与实施 出现链分析 设备故障 刀具 模具磨损等 连续7点上升 位于中位上侧为异常 连续7点下降 位于中位线下侧为正常 采取措施并消除原因 应剔除该点数据 重新计算中位线和控制限 以便长期观察使用 但子组数量不小于20个 40 统计过程控制 SPC 的理解与实施 4 计算过程能力指数阶段 计数型过程的过程能力指数 不合格品率即为 取平均不合格品率时 必须剔除失控点数据 即消除特殊原因变差 提高过程能力指数要减少普通原因变差 采取管理措施 41 统计过程控制 SPC 的理解与实施 5 其他几种计数型控制图的介绍 不合格品数 np图 用于不合格品数比不合格品率更有意义的场合 如制管 操作方便 免于计算 不合格品数 C图 用来描述一个检验批内的不合格品数 适用于流程性材料及单位产品上的不同不合格 如汽车 不合格品数 u图 适用于子组容量不同时的检验单位 过程能力为每报告单元的不合格数的平均值 42 统计过程控制 SPC 的理解与实施 五 复习及归纳 43 统计过程控制 SPC 的理解与实施 1 基本概念 变差的概念 正态分布的概念 可接受的过程条件 控制图的基本概念 过程能力指数的概念2 基本技能 会制作控制图 会分析控制图 会寻找消除特殊变差原因的措施 会寻找减少普通变差原因的措施 会计算过程能力指数 44 统计过程控制 SPC 的理解与实施 六 多品种小批量生产所使用的控制图 45 统计过程控制 SPC 的理解与实施 均值 极差图的应用 确定子组容量 频率及子组数 每个子组内应有相同的零件 实测数据 获得M值 并将每个