SPC(讲义).doc

统计过程控制SPC一、 基本概念：1. 随机现象：在大量的重复试验中，具有统计规律性的不确定现象。分类： 确定现象：事情没发生，就已知道结果。不确定现象：事情没发生，无法知道他的结果，即没有办法事先预测它的结果。不确定现象会呈现某种规律。2. 统计技术：是确定随机现象的数学规律的一门学科。统计技术的两个范畴（领域）：（1） 统计推断：通过数据的采集，对未来事物进行预测和推断，如天气预报、算命。（2） 统计控制：通过数据的采集对未来事物进行预测和控制，如SPC。统计技术应用（要求）条件：A. 管理扎实，产品有可追溯性；B. 5M标准化：人、机、料、法、环。C. 经过培训：人员。D. 必要的物质条件：检测手段。3. 随机分布：质量特性数据分布所符合的规律。例：十堰地区男性身高统计：身高人数1.55301.651001.72001.754001.81501.8550正态分布曲线的特点：1两头小，中间大；2两侧对称；3平滑联接。质量特性（正态分布曲线）：（1） 分布的宽度：用来衡量分布宽度，越窄越好。（2） 分布的位置：用偏移量来量化描述分布位置。=0时，重合4. 变差：指一个数据级相对于目标值存在的不同差异。（实际上是指质量数据的不一致性、离散性）。二、 统计过程控制：1. 过程控制系统：（1） 过程控制的要求：要明确过程特性；要明确过程特性的目标值；监测特性，并与目标值比较。（2） 对过程（生产制造）采取措施：A. 改变操作：人员培训、材料的更换。B. 改变基本因素：修设备，改善人的交流，交流主要手段：交接班记录。C. 改变过程设计：工艺变化、环境调整。2. 变差的普通原因和特殊原因：（1） 形成变差的普通原因：常规的、连续的不可避免的影响产品特性不一致的因素。例如：操作技能、设备精度（本身有加工误差，不是恒定的）、工艺方法、工作环境。特点：1. 该因素作用到每个零件上； 2. 不会改变特性的分布。（2） 形成变差的特殊原因：特殊的、偶然的、断续的、可以避免的影响产品特性不一致的因素。例如：刀具不一致、模具不一致、材料不一致、设备故障、人员情绪。特点：1. 不是作用到每个零件上。 2. 会使特性分布改变。（3） 变差的分析：A. 当我们的制造过程仅仅有普通原因时，称为过程受控。Why? 因为分布不会改变。B. 当我们的过程存在着特殊变差时，称为过程失控。Why? 因为分布会改变。（4） 消除变差原因的措施：A. 消除特殊原因造成的变差：采用局部措施（统一刀具、模具，修复设备等），由操作人员实施，可以纠正约15%的问题。B. 减少普通原因造成的变差：采用系统措施（培训、改变工艺、改变环境、提高设备精度等），可以纠正85%的问题，由管理人员实施。（5） 消除变差的目的：A. 消除特殊原因造成的变差：使过程受控，要使输出可预测。B. 减少普通变差：1. 提高顾客满意度，提高产品的一致性。2. 降低成本，放宽检验频次。 即著名的损失函数：趋于标准值时，顾客满意。 3. 过程控制和过程能力：（1） 过程能力的四种类型：A. 过程受控，满足规定要求。B. 过程失控，不完全满足规定要求。C. 过程失控，但是满足规定要求。D. 过程失控，不完全满足规定要求。（2） 可接受的过程条件：A. 受控；B. 仅存普通原因造成的变差。C. 分布呈正态。D. 分布的宽度、位置要满足规定的要求。 以上全部满足，方可接受。（3） 过程改进循环及过程控制：A. 分析过程：a. 调整过程，使之受控。b. 计算过程能力指数。B. 维护过程：不断地查找特殊变差，并消除之。C. 改进过程：减少普通变差。4. 控制图：SPC的工具。（1） 什么是控制图？1920年美国休哈特博士发明。控制图：中位线、上控制线UCL、下控制线LCL，一组连续描点，组成控制图。（2） 控制图与正态分布：规范限 错判率A. 2： 100-68.25%B. 4： 100-95.44%C. 6： 100-99.73%=0.27%D. 8： 100-99.99%控制图异常过程呈现非正态分布过程失控不合格将要发生（3） SPC作用：预防不合格；证据；分析变差；为操作者提供沟通的语言。（4） 种类：A. 计量型控制图：a. X-R均值-极差图；b. X-S均值-标准差；c. X-R中位数；d. X-MR单值-移动极差。MR2=X3-X2；MR1=X2-X1；X一个子组抽一件产品。为什么计量型控制图总是成对出现？一张图观察位置，一张图观察宽度。B. 计数型控制图：单一出现a. P图：不合格品率；b. NP图：不合格品数；c. C图：不合格品数；d. U图：不合格品数。 三、 计量型控制图：X-R：1. 准备阶段：建立适合的环境；确定作图的特性：选择一个该工序的主要质量特性。确定测量系统：谁来测？如何测？准确性。减少不必要的变差：尽可能地不换材料，刀具、模具（仅限第一张图）。2. 制图阶段，八个步骤：（1） 确定子组大小、频率和子组数：子组（样本容量）：一组连续的数据，一组连续的采样数，一般取5个。频率：隔多长时间抽一个子组，根据该工序的生产节拍。子组数：每张控制图上所抽取的子组数量，常用25个。（2） 建立控制图，并记录数据。（3） 计算每个子组的均值及极差：X=（x1+x2+x3+x4+x5）/5；R=Xmax-Xmin（4） 确定坐标的刻度：X图：Xmax-Xmin应为全部均值（Xmax-Xmin）2；R图：0Rmax(前四个R 中的Rmax)2（5） 将X、R值描于图上。（6） 计算控制图的中位线X，R，描于图上。X=（x1+x2+x25）/25；R=(R1+R2+R25)/25（7） 计算控制线：R图：UCLR=RD4；LCLR=RD3；X图：UCLX=X+A2R；LCLX=X-A2R；（8） 将控制线描于图上。3. 分析及延长控制限阶段：（1） 异常情况的分析：A. 出现超限的点：说明：存在着偶然的孤立的特殊变差。分析：人员情绪、原料的疵点，设备的突发性故障、能源供应的短期失常。B. 出现非随机图形：若不能使控制图上以上的点落在中间区域内即为非随机图形。说明：呈现彼此相关的特殊变差。分析：刀具、材料不一致性，模具不一致，能源供应的不稳定性。C. 出现链：连续7点上升或下降，位于中心线一侧。X图有四种链，观察位置。R图只有两条链，宽度，连续7点下降或位于中心线一侧的情况是我们所追求的目标。说明：存在着有规律的特殊变差。分析：设备故障的早期发生，刀具、模具的早期磨损。（2） 延长控制限：控制限只做第一张时计算，以后直接使用。A. 无异常时，控制限可以长期使用。B. 有异常时：失控原因已被识别并排除，剔除该点的数据，重新计算X及控制限，长期使用。 注意：剔除最多只能剔走5个点，超过5个点原则，重新制图。4. 计算过程能力指数阶段：（1） 过程能力指数：是一个量化的过程能力，运用统计技术原理，描述该过程的不合格品情况。CPK=1.33，不合格品率60ppm条件：1. 分布要呈正态；2. 过程受控。CP：过程均值X与规范中值一致时的过程能力指数。规范中值是标准值。CPK：过程均值X与规范中值不一致时的过程能力指数。PP: 过程均值X与规范中值一致时的过程能力指数。PPK:过程均值X与规范中值不一致时的过程能力指数。CP、CPK：研究稳定过程仅存普通变差（现生产能力指数）。Pp、Ppm：研究初始过程（新产品首次投产、新的生产线投入、工艺发生了重大变化）存在着特殊及普通变差（初始过程能力指数）。（2） 过程标准差：A. 固有标准差：R/d=R/d2，用来计算CP、Cpk。B. 总标准差：R/d=1/（n-1）（Xi-x）2,用来计算Pp、Ppm。（3） 计算公式：CP=T/6R/d ；CPK=(T-2) /6R/d；=（X-规范中值）PP=T/6s；PPK=(T-2) /6s；上述公式仅限于等边公差。（4） 特殊情况的处理：A. 不等边公差：CPK=(USL-X) /3R/d；CPK=(X-LCL) /3R/d，要计算二遍估取较小值，为该工序的过程能力指数。B. 单边公差：属于泊松分布。不要用控制图控制，质量特性，用Ppm来表示过程能力指数。四、 计数型控制图：P不合格品率。1. 准备阶段：（同X-R）；2. 制图阶段，6个步骤：（1） 选择子组大小（或样本容量）步骤，样本数：子组大小要求要足够大，每次至少50个；频率可适度地放宽；样本数仍取25个样本。（2） 计算每个子组的不合格品率：P=np/n；np该子组的不合格品数；n子组大小。（3） 记录数据并建立控制图，选择坐标的刻度，备注中做记录（有5M发生变化的情况）。P图：0Pmax Pmax1.5（4） 计算P平均值，把P平均线描于图上：P=(P1+P2+P25)/25（5） 计算P图控制线：UCLP=P+3(P(1-P)/n1/2)1/2; LCLP=P-3(P(1-P)/n1/2)1/2; n为子组大小；P：P平均值。（6） 将控制线描于图上。3. 分析延长控制线(同X-R)：不同之处：超下限属正常；仅有两条链上升、上侧，而下降、下侧不是异常。4. 计算过程能力指数，用P表示：