SPC相关知识培训资料.ppt

1 统计过程控制 StatisticalProcessControl SPC 2007 10 10 2 共勉 学习成就未来 Learningmayactualizeourdream 知识改变命运 Knowledgecanchangeourfate 3 课程内容 SPC发展史统计过程控制概略控制图理论依据控制图的原理统计的基本概念能力研究控制图操作实务 一 SPC发展史 5 Sigma Deviation Squarerootofvariance 7 6 5 4 3 2 101234567 AxisgrachinSigma NormalDistribution GaussianCurve Year1850 一 SPC发展史 6 控制图是1924年由美国品管大师W A Shewhart博士发明 开启了统计品管的新时代 当时称为 StatisticalQualityControl 一 SPC发展史 1932年 W A Shewhart博士将统计品质管制方法传播到法国 之后法国早于美国使用管制图 在1950年由W E Deming博士引到日本 30年后 日本跃居世界质量与生产率的领先地位 迫于日本竞争压力 上世纪80年代起 SPC在西方工业国家复兴 上世纪80年代起 美国汽车工业大规模推行SPC 之后MOTOROLA运用6 方法 将品质管理引至新纪元 7 WHATISMOTOROLA S6 最佳状况 制程中心等于规格中心 此时Cpk 2 最差情形 可以允许制程中心偏差 1 5 此时Cpk 1 5 一 SPC发展史 8 1 定义 经由制程中去收集样本的资料 而加以统计分析 从分析中得以发觉整个制程的变异 并经由问题分析以找出异常原因 立即采取措施 使制程恢复正常 并藉由制程能力分析与标准化 以不断提升制程能力 二 统计过程控制概略 9 SPC SQC 针对产品所做的只是SQC 针对过程的重要控制参数所做的才是SPC RealTimeResponse 二 统计过程控制概略 10 2 控制图目的 控制图和一般的统计图不同 因其不仅能将数值以曲线表示出来 以观其变异之趋势 且能显示变异是属于机遇性或非机遇性 以指示某种现象是否正常 而采取适当之措施 二 统计过程控制概略 11 3 控制图的益处 合理使用控制图能供正在进行过程控制的操作者使用有于过程在质量上和成本上能持续地 可预测地保持下去使过程达到更高的质量更低的单件成本更高的有效能力为讨论过程的性能提供共同的语言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 二 统计过程控制概略 12 4 控制图主要类别 依数据特性来分 二 统计过程控制概略 13 5 控制图的种类 依用途來分 解析用控制图决定方针用制程解析用制程能力研究用制程管制准备用 管制用控制图追查异常原因迅速消除异常原因并且研究采取防止异常原因重复发生之措施 二 统计过程控制概略 14 PROCESSCONTROLSYSTEMMODELWITHFEEDBACK 不要等产品做出来后再去看它好或不好而是在制造时就把它制造好 二 统计过程控制概略 15 因 果 因 果 传统的制造业依赖检验最终产品并筛选出不符合规范的产品的质量控制 这种检验策略通常是浪费和不经济的 因为它是当不合格品产生以后的事后检验 而建立一种避免浪费 首先就不生产无用产品的预防策略则更为有效 这可以通过收集过程信息并加以分析 从而对过程本身采取行动来实现 SPC就是这样的一种过程控制方式 制程 品质的源头 SPC的焦点 质量存在变异 6 过程的统计观点 二 统计过程控制概略 质量变异具有规律性 但它不是通常的确定性现象的确定性规律 而是随机现象的统计规律 质量是存在变异的 且变异存在统计规律性 16 6 过程的统计观点 对于随机现象通常应用分布 distribution 来描述 分布可以告诉我们 变异的幅度有多大 出现这么大幅度变异的可能性 概率 Probability 有多大 这就是统计规律 如 一天生产的所有灯泡 寿命在1000小时到1200小时的的概率为50 小于1000小时的为10 大于1200小时的为40 对于计量特性值 如长度 重量 时间 强度 纯度 成分等连续性数据 最常见的是正态分布 normaldistribution 二 统计过程控制概略 17 中央极限定理 三 控制图理论依据 18 正态分布可用两个参数即均值 和标准差 来决定 三 控制图理论依据 正态分布 19 三 控制图理论依据 正态分布研究的两个问题 20 正态分布概率 三 控制图理论依据 21 从上可以看出有一个结论对质量管理很有用 即无论均值 和标准差 取何值 产品质量特性值落在 3 之间的概率为99 73 落在 3 之外的概率为100 99 73 0 27 而超过一侧 即大于 3 或小于 3 的概率为0 27 2 0 135 1 见右图 休哈特就根据这一事实提出了控制图 正态分布理论的应用 三 控制图理论依据 22 有一工厂 为了解制品外径尺寸之变化 由产品抽取100个样本测定其外径 测定结果如下表 试作次数分配表 正态分布实例 三 控制图理论依据 23 次数分配表 三 控制图理论依据 24 正态分布图 三 控制图理论依据 25 四 控制图的原理 群体平均值 标准差 26 控制图的演变过程见下图 先把正态分布曲线图按顺时针方向转90 成图a 再按照人们的习惯翻转180度成为图b 四 控制图的原理 27 四 控制图的原理 1 控制图原理解释 a 若过程正常 即分布不变 则点子超过控制限的概率只有1 左右 b 若过程异常 值发生偏移 于是分布曲线上 下偏移 则点子超过UCL或LCL的概率大为增加 结论 点出界就判异以后要把它当成一条规定来记住 28 过程稳定的状况 C 普通因素引起偶然波动 偶然波动不可避免 但对质量的影响微小 通常服从正态分布 且其分布不随时间的变化而改 过程受控 四 控制图的原理 29 30 d 特殊因素引起异常波动 异常波动产生后 其分布会随时间的变化而发生变化 异常波动对质量影响大 但采取措施后不难消除 结论 控制图上的控制界限就是区分偶然波动与异常波动的科学界限 休哈特控制图的实质是区分普通因素与特殊因素两类因素 过程失控 过程不稳定的状况 四 控制图的原理 31 32 普通原因 特殊原因 普通原因 指随着时间推移具有稳定的且可重复地分布于过程中的许多变差的原因 只有普通原因存在于过程中且不改变时 过程的输出才可以预测 它表现为一个稳定系统的偶然原因 此时过程称为 处于统计控制状态 或简称为 受控 特殊原因 指不是始终作用于过程的变差原因 即当它们出现时将造成过程的分布改变 如果系统内存在变差的特殊原因 随着时间的推移 过程的输出将不稳定 除非所有的特殊原因度被查找出来并且采取了措施 否则将继续用不可预测的方式来影响过程的输出 有特殊原因存在的过程称之为 非受控状态 特殊原因也称为异常原因 四 控制图的原理 33 异常原因的变异 简单的统计分析可发现 如管制图 直接负责制程的人员去改善 局部改善措施 局部措施 改善特殊原因 通常会牵涉到消除产生变异的特殊原可以由制程人员直接加以改善大约能够解决15 之制程上之问题 四 控制图的原理 34 系统措施 改善普通原因 普通原因的变异 制程能力分析可发现 如Ca Cp Cpk 及管制图上点的非随机变化 管理层参与及制程人员合作去改善 系统措施 通常必须改善造成变异的普通原因经常需要管理阶层的努力与对策大约85 的问题是属于此类系统 四 控制图的原理 35 持续改进 四 控制图的原理 36 过程改进循环 3 改进过程理解普通原因变差减少普通原因变差使之更好 四 控制图的原理 37 两类错误 1 第I类错误 虚发警报错误在生产正常的情况下 纯粹出于偶然而点子出界的概率虽然很小 但不是绝对不可能发生 故当生产正常而根据点子出界判断生产异常就犯了虚发警报错误 发生这种错误的概率通常记以 见图 四 控制图的原理 38 两类错误 2 第 类错误 漏发警报错误在生产异常的情况下 产品质量的分布偏离了典型分布 但总有一部分产品的质量特性值在上下控制界之内 如果抽到这样的产品进行检测并在控制图中描点 这时根据点子未出界判断生产正常就犯了漏发警报错误 发生这种错误的概率通常记以 四 控制图的原理 第一种错误与第二种错误 risk risk 15 四 控制图的原理 40 3 方式 长期实践证明 3 方式即UCL 3 CL LCL 3 是两类错误造成的总损失最小的控制界限 为总体均值 为总体标准差 此时犯第I类错误的概率或显著性水平 0 0027 注意 在现场 把规格作为控制图的控制界限是不对的 规格是用来区分产品合格与不合格 而控制图的控制界限是用来区分偶然波动与异常波动 即区分偶然因素与异常因素的 利用规格界限显示产品质量合格或不合格的图是显示图 现场可以应用显示图 但不能作为控制图来使用 四 控制图的原理 41 1 数据类型 计量型所确定的控制对象即质量指标应能够定量 所控制的过程必须具有重复性 即表现出统计规律性 所确定的控制对象的数据应为连续值 计数型控制对象只能定性而不能定量 只有两个取值 与不良项目有关 分为计件和计点 五 统计的基本概念 42 五 统计的基本概念 2 数据描述群体 在一项统计研究中所关心问题的一个集合 用 N 表示 也称为总体 样本 群体集合中的一个子集 用 n 表示 3 数据描述 集中趋势指标总体均值样本均值 43 五 统计的基本概念 4 中位数 Median 所谓中位数就是一组从小到大 或从大到小 按顺序排列的一组数据中间位置的数据的数值 例 奇数样本 1123381114191920 8例 偶数样本 2556710152121232325中的 10 15 2 12 5 44 五 统计的基本概念 5 数据描述 离散趋势指标 全距 Range R样本或群体中的最大值减最小值 标准差群体标准差样本标准差 45 五 统计的基本概念 样本与母体 s x n 46 研究假设 1 数据为正态分布 2 过程处于稳定控制之下 六 能力研究 47 制程能力靶心图 准确度好精密度好系统误差小偶然误差小 准确度差精密度高系统误差大偶然误差小 准确度高精密度差系统误差小偶然误差大 准确度差精密度差系统误差大偶然误差大 六 能力研究 48 过程能力解释 六 能力研究 49 制程能力分析 1 Ca 准确度 Accuracy Ca SL T 2 样本计算中心值与规格中心值的接近程度2 CP 精密度 Precision CP T 6 双边规格 CP USL 3 或 LSL 3 单边规格 3 Cpk 制程能力 ProcessCapabilityIndex Cpk 1 Ca Cp 或MIN USL 3 LSL 3 R d2只考虑到固定变差或组内变差 六 能力研究 50 过程能力计算 六 能力研究 组间变差与组内变差都考虑进出 51 什么是Ppk和什么是Cpk 六 能力研究 52 过程性能指数 用做研究初始过程能力 取样为连续取样 数据为100 200 使用样本标准差TS16949要求Ppk必须大于或等于1 67 六 能力研究 Ppk 53 对稳定过程进行的能力研究 取样一般为25个子组 六 能力研究 Cpk 54 控制图绘制基本流程 七 控制图操作实务 55 建立控制图的五步骤 A前期准备 B收集数据 C计算控制限 D过程控制解释 七 控制图操作实务 E过程能力解释 56 建立X R图的步骤A 七 控制图操作实务 57 确定管理特性项目 需考虑到顾客的需求当前及潜在问题区域特性间的相互关系 七 控制图操作实务 58 质量特性与控制图的选择 为保证最终产品的质量特性 需要考虑以下几个方面 选择容易测量的特性项目 选择与用户使用目的有重要关系的质量特性项目 选择对生产过程容易采取措施的特性项目 尽量选取影响产品特性的根本原因有关的或接近根本原因的特性项目 产品的质量特性有时不止一个 则应同时选取几个特性项目 有些虽然不是最终产品的质量特性项目 但为了达到最终产品的质量目标 而在生产过程中所要求的特性也应列为控制项目 七 控制图操作实务 59 管制图的选择 七 控制图操作实务 60 建立X R图的步骤B 七 控制图操作实务 61 建立X R图的步骤C 七 控制图操作实务 62 建立X R图的步骤D 七 控制图操作实务 63 控制图的判定原理 在生产过程中 通过分析休哈特控制图来判定生产过程是否处于稳定状态 休哈特控制图的设计思想是先确定第I类错误的概率 再根据第 类错误的概率 的大小来考虑是否需要采取必要的措施 通常 取为1 5 10 为了增加使用者的信心 休哈特将 取得特别小 小到2 7 3 这样 小 就大 为了减少第 类错误 对于控制图中的界内点增添了第 类判异准则 即 界内点排列不随机判异 七 控制图操作实务 64 处于受控状态的标准以下两条 第一条 控制图上的点不超出控制界限 第二条 控制图上的点排列分布没有缺陷 判读原则 连续25点以上处于控制控制界限内 连续35点中 仅有1点超出控制界限 连续100点中 不多于2点超出控制界限 即使在判断稳态的场合 对于界外点也必须采取 查出异因 采取措施 保证消除 不再出现 纳入标准 20个字来处理 七 控制图操作实务 控制图的判读原则 65 处于非受控状态标准以下两条 第一条 控制图上的点超出控制界限 第二条 控制图上点的排列分布有缺陷 判读原则 点超出控制界限 明显的非随机图形 七 控制图操作实务 控制图的判读原则 66 控制图的判读原则 处于非受控状态表现 超出控制界限的点 七 控制图操作实务 67 处于非受控状态表现 明显的非随机图形 链 连续7点在中心的同一侧 连续7点上升或下降当出现5点链时 要注意发展情况 检查操作方法有无异常 当出现6链时 因开始调查原因 当出现7点链时 判定异常 应采取措施 七 控制图操作实务 控制图的判读原则 68 处于非受控状态表现 明显的非随机图形 偏离 较多的点间断地出现在中心线的一侧即为偏离 有以下情况则可判为异常状态 连续11点钟至少有10点出现在一侧 连续14点钟至少有12点出现在一侧 连续17点钟至少有14点出现在一侧 连续20点钟至少有16点出现在一侧 周期 点的上升或下降具有明显的一定间隔时称为周期包括呈阶梯形周期变动 波状周期变动 大小波动等情況 七 控制图操作实务 控制图的判读原则 69 处于非受控状态表现 明显的非随机图形 依正态分布判定图形 正常应是有2 3的点落于中间1 3的区域 七 控制图操作实务 控制图的判读原则 70 为了继续进行控制延长控制限 估计过程标准偏差 计算新的控制限 七 控制图操作实务 71 重新计算控制限 当进行初始过程研究或对过程能力重新评价时 应重新计算试验控制限 以便排除某些控制时期受到特殊原因的影响 当历史数据表明均在试验的控制限內 则可延伸试验控制限作为管制控制限 七 控制图操作实务 72 为何控制界限应延用 七 控制图操作实务 73 建立X R图的步骤E 七 控制图操作实务 74 计算过程能力 初步对过程能力进行估计时 应使用历史数据 但应剔除与特殊原因有关的数据点 正式研究过程能