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SPC統計過程控制介紹 制作 雷鳴2005年5月 課程簡介 一 統計過程控制的基本知識二 常規控制圖的分類三 過程能力分析四 常規控制圖的計算 1 統計過程控制的概念 1 統計過程管制 SPC 是應用統計方法對過程中的各個階段進行評估和監控 建立並保持處於可接受的並且穩定的水平 從而保證產品與服務符合規定要求的一种質量管制理技術 2 SPC中的主要工具是控制圖 統計質量源於美國 20世紀20年代 休哈特在美國貝爾電話實驗室工作時提出了過程控制理論以及控制理論的具體工具即控制圖 一 統計過程控制的基本知識 2 統計過程控制的特點 1 SPC是在生產過程中的各個階段 工序 對產品質量進行實時的監控與評估 因而是一种預防性方法 2 貫徹預防性原則是現代質量管理的一個特點 現代的SPC所具備的功能 1 可以判斷過程的異常 及時告警 2 具備統計過程診斷 即SPD 的功能 一 統計過程控制的基本知識 3 常規控制圖的構造 控制圖是對過程質量特性值進行測定 記錄 評估和監察是否處於統計控制狀態的一种用統計方法設計的圖 樣本統計量數值 時間或樣本號 UCL CL LCL 一 統計過程控制的基本知識 二 常規控制圖的分類及使用場合 1 計量值控制圖及使用場合 二 常規控制圖的分類及使用場合 2 計數值控制圖使用場合 二 常規控制圖的分類 3 計量與計數控制圖的分別 三 過程能力分析 1 過程能力 過程能力是指過程加工質量方面的能力 它是衡量過程加工內在一致性的 SPC的基準是統計制控制狀態或稱穩態 過程能力即穩態下所能達到的最小變差 在穩態下 過程的性能是可預測的 過程能力也是可評價的 離開穩態這個基準 過程就無法預測 也無法評價 在評估過程能力之前 首先必須將過程調整到穩態 並且當所用的控制圖已經判穩 反映出過程處於穩態 然後才能對過程能力進行評估 三 過程能力分析 2 過程能力指數 PCL或Cp 規格公差 6個估計實績標準差 Cp 6 T 其中 R d2或S C4 Cp 又稱無偏移情況下的過程能力指數衡量自產品中所獲得產品資料的6個估計實績標準差 與規格公差 T 其間相差的程度 是期望製程中生產的每個產品以規格中心值為目標 其變異寬度愈小愈好 換言之 即在衡量規格公差範圍與製程變異寬度兩者間相差程度 理論上說 Cp值越大越好 1 Cp之計算方式如下 三 過程能力分析 3 Ca 製程準確度 衡量自產品中所獲得產品資料的實績平均值 X 與規格中心值 u 其間偏差的程度 是期望製程中生產的每個產品的實際值能與規格中心值一致 1 Ca之計算方式如下 實績平均值 規格中心值X uCa 100 100 規格公差 2T 2T UCL LCL 規格上限 規格下限制程準確度是越小越好 三 過程能力分析 4 Cpk有偏移制程能力指數 Cpk 1 Ca Cp 三 過程能力分析 5 有偏移之說明 TLCL TUCL 實際中心值與規格中心值之差 CL X 實際中心值 產品質量分佈的均值u與規格中心M不重合 即有偏移情形 三 過程能力分析 6 Cp和Cpk的比較 1 無偏移情況的Cp表示過程加工的一致性 即 質量能力 Cp越大 質量能力越強 2 有偏移情況的Cpk表示過程中心u與規格中心M移情況下的過程能力指數 Cpk越大 則二者偏離越小 是過程的 質量能力 和 管制能力 二者綜合的結果 四 常規控制圖的計算 1 X R圖 X R圖的控制線X控制圖UCLX X A2RCLX XLCLX X A2R A2依樣本數大小變化 n為每一次抽樣測量的數字個數 四 常規控制圖的計算 1 X R圖 X R圖的控制線R控制圖 注意必須先做R圖 UCLR D4RCLR RLCLR D3R D4和D3依樣本數大小變化 n為每個子組的數量 四 常規控制圖的計算 2 X R圖的操作步驟如下 步驟1 確定所控制的質量指標 需要注意選擇技術上最重要的控制對象步驟2 取預備數據取20 25個子組子組大小一般取4或5步驟3 計算Xi Ri步驟4 計算Xi Ri步驟5 計算R圖控制線 X圖控制線並作圖步驟6 將驟備數據在R圖中打點 判穩步驟7 計算過程能力指數並檢驗其是否滿足技術要求 四 常規控制圖的計算 3 X R圖實際制作舉例 某手表廠為了提高手表的質量 應用排列圖分析造成手表不合格品的各种原因 發現 停擺 占第一位 為了解決停擺問題 再次應用排列圖分析造成停擺的原因 結果發現主要是由於螺栓鬆動引發的螺栓脫落造成的 為此廠方決定應用控制圖對裝配作業中的螺栓扭矩進行過程控制 分析 螺栓扭矩是計量特性值 故可選用正態分布控制圖 又由於本例是大量生產 不難取得數據 故決定選用X R控制圖 解 按照下列步驟建立X R控制圖 步驟1 取預備數據 然後將數據合理分成25組 參見附表 步驟2 計算各子組樣本的平均數Xi 例如 第一組樣本的平均值為164 步驟3 計算各子組樣本的极差Ri 例如 第一組樣本的极差為20步驟4 計算樣本總均值X與平均樣本极差R X 163 256R 14 280 四 常規控制圖的計算 4 X R圖實際制作舉例 步驟5 計算R圖與X圖的參數先計算R圖的參數 從系數表中可知 當樣本量n 5 D4 2 114 D3 0UCLR D4R 2 114 14 280 30 188CLR R 14 280LCLR D3R 0再計算X的參數 由於n 5 從系數表中可知A2 0 577 再將X 163 256 R 14 280代入公式 UCLX X A2R 163 256 0 577 14 280 171 496CLX X 14 280LCLX X A2R 163 256 0 577 14 280 155 016 四 常規控制圖的計算 5 X R圖實際制作舉例 UclR 30 188 clR 14 28 LclR 0 實際R走勢曲線 四 常規控制圖的計算 6 X R圖實際制作舉例 UCLX 171 496 CLX 163 256 LCLX 155 016 實際X平均值走勢曲線 四 常規控制圖的計算 7 X R圖實際制作舉例 步驟6 與規範進行比較已經給定規格範圍為 TUCL 140 TLCL 180 計算制程能力指數 Rd2 13 4352 326 5 776 d2為系數 根據每個字組的數量決定 Cp T6 180 1406 5 776 1 15 由於X 163 652與規格中心M TUCL TLCL 2 160不重合 所以 有必要計算有偏移的過程能力指數 M X160 163 652Ca 100 18 T 2 180 140 2 四 常規控制圖的計算 8 X R圖實際制作舉例 Cpk 1 Ca Cp 1 0 18 1 15 0 94 可見 統計控制狀態下的過程能力指數為1 15 大於1 但是 由於存在分布中心與規格中心的偏移 故有偏移的過程能力指數不足1 因此 應該根據對手表螺栓扭矩的質量要求 決定是否以及何時對過程進行調整 若需進行調整 那麼調整後 應重新收集數據 繪制管制圖 步驟7 延長統計控制狀態下的控制界限 進行控制圖階段 實現對過程的日常控制 四 常規控制圖的計算 9 控制圖判斷準則 準異準則有兩類 1 點出界就判異 如附下圖 點超出下控制界限 超出上下控制界限的可能原因 1 控制界限計算錯誤2 描點錯誤3 測量系統發生變化4 過程發生變化 四 常規控制圖的計算 10 控制圖判斷準則 準異準則有兩類 2 點數據雖在控制界限內 但呈現出某种隨機趨勢 也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化 a 連續9點出現在中心線CL的一側 連續9點出現在中心線CL的一側 四 常規控制圖的計算 準異準則有兩類 2 點數據雖在控制界限內 但呈現出某种隨機趨勢 也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化 b 連續6點上升或下降 11 控制圖判斷準則 連續6點下降 四 常規控制圖的計算 準異準則有兩類 2 點數據雖在控制界限內 但呈現出某种隨機趨勢 也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化 c 連續14點交替上升和下降 12 控制圖判斷準則 連續14點交替上升和下降 四 常規控制圖的計算 準異準則有兩類 2 點數據雖在控制界限內 但呈現出某种隨機趨勢 也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化 d 明顯多於80 的點落在中心線附近 12 控制圖判斷準則 明顯