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管制圖與製程能力分析 PreparebyJackTsai JohnnyChenPresentbyJohnnyChen SPC StatisticalProcessControl 統計製程管制介紹 管制圖的基本原理 管制圖的分析與研判 管制圖的種類 製程能力指數Cpk 管制圖的目的1 在製造過程中提供有效情報 降低製程變異2 降低或避免製造出不良品3 提供情報 以判定製程條件是否需要調整4 建立歷史資料庫 易於製程變動檢出5 對改善效果確認 使用統計工具評估成果 統計式思維 傳統製程觀點 符合規格 良品或不良品判定 現代SPC觀點 穩定生產 減少變異 強調製程控管 Schwhart觀點 降低變異可以提昇生產力 Deming觀點 品質的變異就是資源的浪費 以及產能的犧牲 田口品質觀點 機能變異的存在 就會導致下製程或使用者的損失 進而影響到製造者的競爭地位 經由製程中去收集資料 而加以統計分析 從分析中得以管制製程是否穩定 若製程異常 可經由問題分析以找出異常原因 並立即採取改善措施與標準化 使製程恢復正常 若製程穩定 可透過製程能力分析 改善措施與標準化 以不斷提升製程能力 統計製程管制 SPC流程說明 管制圖的歷史 1924年由美國品管大師Shewhart博士發明 1941 1942年 二次世界大戰期間 美國制定強制性之戰時規格 作為實施統計的品質管制規範 1932年 Shewhart博士應邀到因國演講統計品質管制 提高英國使用統計品質管制到工業方面之氣氛 1940年前後 英美兩國把管制圖方法大舉運用到工廠生產過程中 1950年 Deming博士應邀到日本 以管制圖為中心舉行講習會 開啟管制圖在日本之開端 1953年 台灣開始引進管制圖使用 管制圖管制圖為一圖形表示工具 用以顯示從樣本中量測或計算所得之品質特性 典型之管制圖包合一中心線 CenterLine CL 用以代表當製程處於統計管制內時品質特性之平均值 此圖同時包合兩條水平線 稱為管制上限 UpperControlLimit UCL 及管制下限 LowerControlLimit LCL 若製程在管制內 則幾乎所有樣本點將落於管制上下界限內 只要樣本點皆落於管制界限內 製程就視為在控制下 不必採任何措施 然而 若有一點落於管制界限外 就視為是製程失控的證據 必需調查其原因並修正之 管制圖的功用 設計製造檢驗 管制圖的原理 機遇原因 非機遇原因 管制圖的分析與研判 在控 意義 長時一致 對均值一致 對散度一致 對劣率一致 對疵數一致 變異都在預期界限內 脫控 意義 界外落點 點型非隨機 Shewhart管制圖 最近之一點是否落在管制界限內區間測試 Zonetest WesternElectric19581 一點落在A區以外2 連續三點有二點落在A區3 連續五點有四點落在B區4 連續八點在管制中心線之同一側連串測試 Runtest Grant Leavenworth19881 連續七點在管制中心線之同一側2 連續十一點有十點在管制中心線之同一側3 連續十四點有十二點在管制中心線之同一側4 連續十七點有十四點在管制中心線之同一側5 連續二十點有十六點在管制中心線之同一側 連串測試 Runtest Nelson 1984 1985 1 一點落在A區以外2 連續九點在C區或C區以外3 連續六點持續上升或下降4 連續十四點交互上下跳動5 連續三點有二點在A區或A區以外6 連續五點有四點在B區或B區以外7 連續十七點有十四點在管制中心線上下兩側之C區8 連續八點在管制中心線兩側但無點在C區 管制圖的種類 1 依數據性質計量值管制圖 平均值與全距管制圖 平均值與標準差管制圖 中位值與全距管制圖 個別值與移動全距管制圖 計數值管制圖 不良率管制圖 不良數管制圖 缺點數管制圖 缺點率管制圖 2 依管制圖用途管制用管制圖 追查異常原因 迅速消除異常原因 採取避免重複發失之措施 解析用管制圖 決定方針用 製程解析用 製程能力研究用 製程管制準備用 製程能力指數 製程能力研究 就是逐步設法減少製程中的變異 或調整製程 使製程能符合我們的要求或規格 製程準確度Ca CapabilityofAccurancy 衡量製程中心之平均值與規格中心值之一致性 製程精密度Cp CapabilityofPrecision 衡量製程變異寬度與規格界限範圍 規格允差 相差的情形 製程能力指數Cpk CapabilityofProcess 同時兼顧衡量製程中的集中程度和變異大小 Z Pz 為標準差 找出Z為常態分配之幾個 由Ztable求出之Pz機率分配 常態分配 Normaldistribution 於常態分配利用Ztable求算分佈機率 常態分配 Normaldistribution Z等於3 時 即6 稱自然公差 製程之自然公差指由6 所代表之變異若自然公差小於工程公差那麼就視為製程能力尚可 6 自然公差之定義 USL LSL 由搜集數據找出母體分佈之總平均數及總 便可算出管制界限及CPK Cpk minimumof USL 總平均數 3 總平均數 LSL 3 各抽樣之分佈 6 CPK 6 3 2 4 CPK 4 3 1 33 3 CPK 3 3 1 1 5 CPK 1 5 3 0 5 分佈之標準差固定之CPK LSL USL 12s 001ppm 001ppm Tolerance ST C p 2 00 Theremustbeatleast6 STbetweentheprocessaverageandeitherspecificationlimitwhentheprocessaverageisatthemiddleofthetolerance 12 STmustfitinthetolerance asshownabove ThesixsigmagoalforCPbecomes CP GOAL Tolerance 6 ST 12 ST GOAL 6 ST GOAL 2 00Toaccommodateprocessshiftsofupto 1 5 ST theminimumdistanceallowedbetweentheprocessaverageandeitherspecificationlimitthatstillachievesaperformancecapabilitygoalof3 4ppmis4 5 ST GOALCPK GOAL 1 3 ST GOAL Minimum LSL USL 1 3 ST GOAL 4 5 ST GOAL 1 50 何謂6 Quality 樣本平均值 Mean 與樣本標準差 Samplestandarddeviation 例 4 5 5 4 8 4 平均值 標準差 統計概念 計量值管制圖 計數值管制圖 UCL LCL CL UCL LCL CL X barChart RChart 以自然公差概念 依目前製程能力設定新管制界限 取代規格界限以改善品質 USL LSL T USL LSL USL LSL 2 Cpk Cp 1 Ca 掌控圖 現代SPC十分重視製程能力的提升以及維持 惟有上述的管制圖不易實現此目的 而且管制的運用也很複雜 因此 我們而要乙種簡易圖形工具 來掌控製程能力 假設某項品質特性的工程規格是m 亦即目標品質是m