SPC统计过程控制运用实务与基本原理.ppt

1 SPC统计制程控制运用实务 安丰企业管理咨询有限公司AF edu 066Rev AANFONENTERPRISEMANAGEMENTCONSULTANTCO LTD 地址 东莞长安镇长荣别墅区10栋电话 0769 85329850传真 0769 85318650E mail anfondg 2 目录 1 统计过程控制 SPC 的基础知识2 统计过程控制 SPC 图的基本原理3 企业中常用的统计过程控制 SPC 图及做法4 SPC控制图的判断准则5 两类错误6 企业在使用SPC过程中常见的错误 3 1 统计过程控制 SPC 的基础知识 主要内容 1 什么是SPC 2 SPC控制的目的 3 SPC的发展简史 4 SPC的特点 5 为什么要学习和推行SPC 6 SPC与ISO9000标准的关系 7 小结 4 1 什么是SPC SPC StatisticalProcessControl统计过程控制SPC就是应用统计技术对过程的各个阶段进行监控 从而达到改进与保证质量的目的 SPC强调全过程预防 5 2 SPC控制的目的 是由制程调查来改进制程能力 不断降低产品质量的变异性 而达到提升产品质量的一种方法 其主要工具为控制图 6 3 SPC的发展简史 20世纪20年代由美国的休哈特 W A Shewhart 发明 二战后期 美国开始将休哈特方法在军工部门推行 但是上述该方法并没有在美国牢固扎根 于是在1950 1980年这一阶段内 逐渐从美国工业中消失 在日本 1950年戴明 W EdwardsDeming 博士将SPC传入日本 从1950 1980年 经过30年的努力 日本跃居世界质量的领先地位 美国从20世纪80年代开始推行SPC 7 4 SPC的特点 SPC与全面质量管理相同 强调全员参与 而不是只依靠少数质量管理人员 强调用科学的方法 统计技术来保证全过程预防原则的落实 SPC不是用来解决个别工序采用什么控制图的问题 SPC强调从整个过程 整个体系出发来解决问题 SPC的重点在 P Process过程 SPC不仅可以用于生产过程 而且可以用于服务过程和一切管理过程 8 5 为什么要学习和推行SPC 1 计划导向向市场导向转化演变 9 5 为什么要学习和推行SPC 2 企业市场竞争的需要控制质量的变化因素 减少质量损失成本 缩短产品上市周期 满足产品的更新换代 生产出高质量的产品 为企业树立品牌形象 持续性高质量原料供应 10 品质成本的几个概念 总营业成本 不符合要求的成本 符合要求的成本 正常无失误运作成本 不符合要求的成本 缺乏品质而造成人 财 物浪费所折合的成本 如修理 退货 符合要求的成本 第一次就做对事情所需花费的代价 如 产品测试 设备保养 无失误运作成本 指正常运作时所需支出的成本 如物料 水电 5 为什么要学习和推行SPC 11 5 为什么要学习和推行SPC 3 时代与科学的要求时代的需要 21世纪是质量的世纪 提出超严质量要求 是世界发展的大方向 如电子产品的不合格品率由过去的百分之一 千分之一 降低到百万分之一 ppm partspermillion 乃至十亿分之一 ppb partsperbillion 续 12 5 为什么要学习和推行SPC 科学的要求 要保证产品质量 要满足21世纪超严质量要求就必须应用质量科学 生产控制方式由过去的3 控制方式改为6 控制方式 3 控制方式下的稳态不合格品率为2 7X10 3 6 控制方式下的稳态不合格品率为2 0X10 9后者比前者降低了 2 7X10 3 2 0X10 9 1 35X106即一百三十五万倍 13 3 与6 控制方式的比较 5 为什么要学习和推行SPC 14 6 SPC与ISO9000标准的关系 ISO9000强调 把一切看作过程 预防 核心与精髓 统计技术的应用 以上三者相互联系 密不可分 注意的是 强调预防就是要应用统计方法和科学措施加以保证 所以说 SPC是推行ISO9000的基础 15 ISO9000涉及到数据统计的部分 8 4数据分析组织应确定 收集和分析适当的数据 以证实质量管理体系的适宜性和有效性 并评价在何处可以持续改进质量管理体系的有效性 这应包括来自监视和测量的结果以及其他有关来源的数据 数据分析应提供以下有关方面的信息 A 顾客满意B 与产品要求的符合性 C 过程和产品的特性及趋势 包括采取预防措施的机会 D 供方 6 SPC与ISO9000标准的关系 16 八大原则之一 基于事实的决策 有效决策是建立在数据和信息分析的基础上 决策是组织中各级领导的职责之一 正确的决策需要领导者用科学的态度 以事实或正确的信息为基础 通过合乎逻辑的分析 作出正确的决断 盲目的决策或只凭个人主观意愿的决策是绝对不可取的 6 SPC与ISO9000标准的关系 17 7 小结1 SPC与控制图有什么区别 含义不同 SPC 应用统计技术对过程的各个阶段进行监控 从而达到改进与保证质量的目的 控制图 对过程质量加以测定 记录从而进行控制管理的一种科学方法设计的图 二者的关系 SPC的范围比控制图要广 统计技术包含柏拉图 DOE实验设计 方差分析 回归分析 假设检验等 18 7 小结2 SPC的作用和缺点以及SPCD 1 SPC的作用预防 判断过程的异常 及时告警 2 SPC的缺点不能告知异常是由什么因素引起的和发生于何处 即不能进行诊断 续 19 7 小结2 SPC的作用和缺点以及SPCD 3 SPCD StatisticalProcessControlandDiagnosis 统计过程控制与诊断 含义 利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断 从而达到缩短诊断异常的时间 以便迅速采取纠正措施 减少损失 降低成本 保证产品质量的目的 如果有兴趣的话请参见张公绪教授 新编质量管理 20 2 统计过程控制 SPC 图的基本原理 主要内容 1 控制图的概念 2 控制图的分类 3 控制图的第一种解释 数学模型 4 控制图的第二种解释 影响质量的因素 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 6 控制图的预防原则 7 小结 21 1 控制图的概念 对过程质量加以测定 记录从而进行控制管理的一种科学方法设计的图 控制图的构成部分 中心线 CL CenterLine 上控制线 UCL UpperControlLimit 下控制线 LCL LowerControlLimit 按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列 22 控制图的示例 1 1 控制图的概念 23 控制图的示例 2 1 控制图的概念 24 2 控制图的分类 按用途分 1 分析用控制图 分析生产过程是否处于稳态 分析生产过程的工序能力是否满足技术要求 2 控制用控制图 确保生产过程保持在稳定的状态提问 先有分析用控制图 还是先有控制用控制图 25 状态分布表 1 状态 是最不理想的 状态 是最理想的 2 从状态 到状态 的途径有 A 状态 状态 状态 B 状态 状态 状态 3 值得注意的是 为了更加经济 宁可保持在状态 也是有的 2 控制图的分类 26 2 控制图的分类 按数据性质1 计量值控制图 如长度 重量等连续值所取得的数据 2 计数值控制图 如缺陷数等可以0 1一直数下去的数据 还可以分为 计点数据和计件数据 27 2 控制图的分类 常规的休哈特控制图 28 常规的休哈特控制图 续 2 控制图的分类 29 计数值与计量值控制图的比较 2 控制图的分类 30 控制限用系数表 2 控制图的分类 31 1 SPC控制图的基本理论 正态分布 3 2 1 1 2 3 0 135 0 135 99 73 95 45 68 27 正态分布 3 SPC的第一种解释 数学模型 32 PPM FPY三者的对应关系 3 SPC的第一种解释 数学模型 33 Z 与PPM的转换 Z 转换成PPM P 的公式P 1 C1Z C2Z2 C6Z6 16 注1 C1 C2 C6为常数 Z为Sigma P是可能出现不良的概率 注2 C1 0 07498673470C2 0 0211410061C3 0 0032776263C4 0 0000380036C5 0 0000488906C6 0 000005383 续 3 SPC的第一种解释 数学模型 34 3 SPC的第一种解释 数学模型 P转换成Z的公式Z C1 C2 C3 2 1 C4 C5 2 C6 3 注1 Z是Sigma P是可能出现不良的概率注2 ln 1 P2 注3 C1 2 515517C2 0 802853C3 0 010328C4 1 432788C5 0 189269C6 0 00308 35 Z与Cpk的转换关系 1 Z 3 Cpk2 Cpk Z 3 3 SPC的第一种解释 数学模型 36 制程能力指数Cp与制程不良率P ppm 对照表 3 SPC的第一种解释 数学模型 37 Sigma与PPM关系图 3 SPC的第一种解释 数学模型 38 2 正态分布概率密度函数当收集到的数据为计量数据时 品质特性X会是一个连续性的随机变量 变量的分布便是正态分布 符合下面的公式 概率密度函数 其中 3 14159e 2 71828 Xi Z Z e 0 3989e 1 Z22 Z22 Z22 2 Z22 Z22 Z22 3 SPC的第一种解释 数学模型 39 3 SPC的第一种解释 数学模型 40 41 4 控制图的第二种解释 影响质量的因素 制程中变异的来源 4M1E 人 机 料 法 环 测制程中变异的因素 特殊因素和偶然因素 42 偶然因素和特殊因素的定义偶然因素 是指始终存在 对质量的影响小 但难以除去 特殊因素 有时存在 对质量影响大 但不难除去 4 控制图的第二种解释 影响质量的因素 43 44 45 4 控制图的第二种解释 影响质量的因素 46 4 控制图的第二种解释 影响质量的因素 局部措施和对系统采取措施局部措施1 通常用来消除变差的特殊原因2 通常由与过程直接相关的人员实施3 通常可纠正大约15 的过程问题对系统采取措施1 通常用来消除变差的普通原因2 几乎总是要求管理措施 以便纠正3 大约可纠正85 的过程问题 47 48 49 控制图中的一些基本公式和概念 X R S 的计算Ca Cp Cpk的概念与关系U 的含义其他的常见公式 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 50 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 1 2 n T USL LSLCp T 6SCa 2 TCpk T 2 6S 控制图中的几个计算公式 51 过程状况定义的理解K为u与M的偏移度 T 2 2 T公差带T 规格上限 USL 规格下限 LSL 中心偏移量 公差中心M 质量分布均值UCa 2 M U T 2 TCp T 6 T 6SCpk T 2 6S或者 MIN USL X 3 X LSL 3 或者 1 K T 6S或者 Cp 1 Ca 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 52 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 53 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 54 工序能力指数Cp Cpk的评价标准 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 55 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 单边规格无规格中心值 故不能算Ca 等级判定 Ca愈小 品质愈佳 Ca分级如下 制程准确度判定法 56 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 U与 的含义 确定曲线的尖陡平缓 即确定其分散程度的标准差 是确定分布中心的均值 57 在内胎押出工程其长度规格为750 10MM 而五月份的押出工程实绩平均值 X 为748MM 实绩估计标准差 为3MM 求五月份的内胎押出工程Ca值 并判定其等级和处理意见如何 练习一 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 58 练习二 在内胎押出工程其长度规格为750 10MM 而七月份的押出工程长度实绩平均值 X 为749MM 实绩估计标准差 为3MM 求七月份的Cp Cpk值 并判定其等级和处理意见如何 练习三 你怎么理解制程准确度和制程精密度 5 评定过程状况的几个参数及相互关系 59 6 控制图的预防原则 1 控制图20字真经查出异因 采取措施 保证消除 不再出现 纳入标准 60 小结 SPC主要有分析用控制图和控制用控制图以及计量值控制图和计数值控制图 从影响质量的因素方面来解释控制图 主要是生产过程或其他一切过程当中都存在变异 而从数学模型方面来解释 主要是有直方图演变而来的 SPC主要是通过计算均值U和标准差S来衡量过程的能力 运用控制图要彻底贯彻20字真经 否则就将是一纸空文 要运用Ca Cp Cpk的判定来推测生产的过程能力 以提升公司的生产能力 61 3 企业中常用的统计过程控制 SPC 图及做法 主要内容 1 常用的两种控制图的用途与特点 2 SPC应用步骤的流程图 3 决定控制的项目 4 如何选用合适的控制图 5 应用SPC的重点说明 6 企业中常用的X R控制图案例分析 7 企业中常用的P控制图案例分析 8 企业控制图运用中常见的缺失 62 1 常用的两种控制图的用途与特点 X R控制图1 主要用于判断生产过程的均值和标准偏差是否处于或保持在所要求的水平 2 提供的信息比较多 3 检出功效高 P控制图1 用于判断生产过程的不合格品率是否处于或保持在所要求的水平 2 样本容量n可能不等 3 检出能力与样本容量n有关 63 2 SPC应用步骤的流程图 确立制造流程 决定控制项目 实施标准化 控制图的运用 问题分析解决 制程之继续控制 制程能力调查Ca Cp Cpk 问题分析解决 Cpk 1 Cpk 1 制程条件变动时 64 3 决定控制项目 为了维持产品之品质 作为控制对象所列举之项目 控制项目必须有具体指标来衡量评价 SPC的一个重要观念就是制程变异是可以衡量的 如何选择一个关键的品质特性来代表产品是非常重要的 如 1 女人的身材是一个控制项目的话 衡量的指标是量 三围 2 控制项目 健康 的衡量目标是 超重指数 65 4 如何选用合适的控制图 66 练习一 请根据例题 绘制本厂的工程品质管理图 找出关键控制项目和特性目标 你会选用适当的控制图吗 练习 如何选用合适的控制图 67 使用控制图应考虑的问题a 控制图用于何处 b 如何选择控制对象 c 怎样选择控制图 d 如何分析控制图 e 点出界或违反其他准则的处理 f 控制图的重新制定 g 控制图的保管问题 4 如何选用合适的控制图 68 5 应用SPC的重点说明 讨论制程能力指数 一定在如下两个假定下进行的 1 制程是稳定的 即制程的输出特性X服从正态分布N 2 产品的规格范围 下限规格SL和上限规格SU 能准确反映顾客 下道工序的工人 使用者 的要求 如果不知道分布是否是正态分布 则应利用直方图来进行正态性检验 验证制程分布是否服从正态分布 69 6 企业中常用的X R控制图案例分析 打样时需用到的Cp Cpk计算零部件Cp Cpk分析 1 零部件Cp Cpk分析 2 生产过程中的SPC控制图模型利用公式X 3 制作控制图小结 X R控制图的操作步骤 70 案例 打样时需用到的Cp Cpk计算 71 案例 零件CP Cpk分析 72 案例 零件CP Cpk分析 该图表适用于以人员作业为主的工序 而不是以机器作业为主的图表 73 案例 生产过程中的SPC控制图模型 74 案例 利用公式X 3 制作控制图 75 小结 X R控制图的操作步骤 a 确定对象 抽取数据b 合理分组c 计算xi Rid 计算x Re 计算R图的控制线 x图的控制线f 将数据在图中打点并作图 76 8 企业常用的P控制图案例分析 77 8 企业常用的P控制图案例分析 78 四 SPC统计控制图的判断准则 休哈特的设计思想 1 休图是先确定第 类错误 然后再根据第 类错误的概率的大小考虑是否需要采取必要的措施 2 为了增加使用者的信心 休哈特将 取得特别小 小到2 7 3 但是 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 界内点子排列不随机判异 79 1 判稳准则 连续25点都在控制界限内 连续35个点子至多1个点子落在控制界限外 连续100个点子至多2个点子落在控制界限外 注意 即使在判断态的场合 对于界外点子必须执行20个字 查出异因 采取措施 保证消除 不再出现 纳入标准 来处理 P 连续25点 d 0 0 9346 0 0654 不科学 P 连续35点 d 1 0 9959 0 0041P 连续25点 d 0 0 9974 0 0026 80 2 图象判定 2 1介绍几个概念 81 2 2管制界限计算公式 中心线 m 上限 下限 2绿区上界 m 绿区下界 m 黄区上界 m 2 黄区下界 m 2 82 2 3 判定法则 1 安心工作 双绿及双黄2 制程继续 双上黄及双下黄但Cpk 1 333 制程继续 双上黄及双下黄且Cpk 1 334 停机对策 上下黄及一两红 83 3 判异准则 1 点子出界就判异常 2 界内点排列不随机判断异常 注意 A 第2类准则是防止 大的 B 随着经济质量管理 EQC 兴起 控制图设计的发展趋势之一就是根据两类错误所造成的总损失最小这一点来确定控制界限的 这一观点的代表人物是 冯 考尼拉 84 4 现场常用判异准则 在制定判异准则时并没有限制控制图中的点子数目 现场使用时要注意以下模式 点子屡屡接近控制界限链间断链倾向点子集中在中心线附近点子呈周期变化C区无点子 85 下面我们开始介绍国标GB T4091 2001的八种判异准则 86 模式二 点子屡屡接近控制界限 所谓接近控制界限指点子距离控制界限在1 以内P 连续3个点中 至少有2点接近控制线 0 0053P 连续7个点中 至少有3点接近控制线 0 0024P 连续10个点中 至少有4点接近控制线 0 0006注意 后两点应用时点子比较多 应用不方便 所以主要应用第一条 87 88 模式三 链 在控制图中心一侧连续出现的点为链 其点子数目称作链长 链长不少于7时判断点子非随机 P 中心线一侧出现长为7的链 0 0153 89 长为7的链 90 模式四 间断链 如果链比较长 那么即使个别点子出现在中心线的另一侧而形成间断链 也可按照与链类似的方式处理 P 连续11点中 至少有10点在中心线一侧 0 0114P 连续14点中 至少有12点在中心线一侧 0 0125P 连续17点中 至少有14点在中心线一侧 0 0122P 连续20点中 至少有16点在中心线一侧 0 0112 91 间断链图示 92 模式五 倾向 点子逐渐上升或下降的状态称作倾向 当有连续不少于7个点的上升或下降的倾向时判断点子非随机 存在异常因素 如果有倾向出现表示过程均值逐渐增大或逐渐减小 P 7点倾向 0 00039 93 倾向图示 7点上升或7点下降倾向判断异常 94 模式六 点子在中心线附近 在中心线附近指点