SPC统计过程控制-讲解新版ppt课件

.,统计过程控制,StatisticalProcessControl,SPC,2020年5月8日,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,有一组数据,不知道是什么?,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,描点作图,仍然不知道是什么!,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,数据有问题?,原来数据来源于两个班次!,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,整理一下数据,原来是这样!,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,找出数据规律,可以预测和控制了!,Y=X+3,Y=1.5X+1,Y=kX+b3=0k+b(0,3)9=6k+b(6,9)k=1b=3,Y=kX+b10=6k+b(6,10)7=4k+b(4,7)k=1.5b=1,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,统计过程控制概述,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,持续改进是一切管理的核心,一切管理的核心是能保持持续改进,变差规律是通过数据分析得到揭示,为寻求改进机会要研究变差的规律,数据分析的基础是测量系统的准确,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,持续改进是一切管理的核心,持续改进的最基本特征-消除浪费,控制预防-避免浪费-积极控制,测试检验-容忍浪费-消极阻拦,改进策划-杜绝浪费-源头根除,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,持续改进是一切管理的核心,持续改进的最基本特征-消除浪费,避免浪费杜绝浪费,SPCSPDStatisticalProcessControlStatisticalProcessDiagnosis,统计过程控制,统计过程诊断,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程管理的基本模型,作业过程,过程输入,过程输出,融合资源,控制方法,客户呼声,产品服务,人员机器材料环境,标准法规方法测量,满足输入,改进提高,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,统计过程控制系统的基本模型,作业系统,系统输入,系统输出,融合资源,控制方法,综合处理后的数据,人员机器材料环境方法测量的运行原始数据,特殊变差,系统变差,运行模型MSA,统计技术计算软件,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制的原理,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制系统的四个基本原理,一.过程1.过程的定义:合理配置资源,能有效控制地将输入转化为输出的集合2.过程性能的体现:取决于供需双方的沟通过程的设计和实施方式过程的运作和管理方式,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制系统的四个基本原理,二.性能的信息过程的广域信息由过程输出直接获得广域信息是揭示过程的客观运行实况过程的有用信息由过程本质分析获得有用信息是显示过程实际与目标差异过程的特征信息由过程变化波动获得特征信息是采取改善输出措施的依据,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制系统的四个基本原理,三.对过程采取措施对过程采取措施可以防止偏离目标值对过程采取措施可以保持过程的稳定对过程采取措施可以确保变差可接受,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制系统的四个基本原理,四.对输出采取措施仅对输出采取措施只能是临时的管理方法仅对输出采取措施不能改善产品质量特性仅对输出采取措施不能改善过程的稳定性,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程变差,.,19,在菜市场买瓜称瓜的过程,没有两个瓜的重量是一样的,日复一日同一个瓜也在发生着变异,一根藤上的瓜各自重量也不一样的,同一个人用同一个秤对同一个瓜称重存在差异,秤的精度能长时间保持不变,不同称量单位都能保持准确,长期不作调整或作过度调整,不同的人用同一个秤对同一个瓜称重存在差异,卖家和买家对同一瓜称的结果也不同？,称瓜过程,过程短期的变差,测量的变差,重复性,稳定性,线性,校正,过程的变差,样本之间的变差,过程长期的变差,量具的变差,测量人之间的变差,交互作用的变差,测量人自身的变差,测量到的过程变差,同一把秤也无法保证称重的结果一样,两次称重的结果会完全一样,SPC,MSA,测量系统分析MSAMeasurementSystemsAnalysis,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,变差形成的原因即使是相同的研究对象之间,也都存在着差异.任何一个过程,都会受到外界客观条件的影响.对象或过程是动态的,对过程研究也是动态的.受影响有偶然的,短期的;也有必然的,长期的.,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,普通变差由于研究对象其存在固有的特征而产生的差异,特殊变差由于过程中不确定因素短期作用而产生的差异,系统变差过程中存在的有一定规律长期作用所致的差异,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,普通变差-稳定状态的分布模型,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,足够的样本,样本的轮廓,样本的数学模型,普通变差-稳定状态的分布模型,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,普通变差-稳定状态的分布模型,由于研究对象其存在固有的特征而产生的差异,.,Distribution分布状态,Diameter,统计过程控制StatisticalProcessControl,.,如果样本规模足够大，对于任意总体，样本平均数的取样分布类似于正态分布。,中心极限定理,统计过程控制StatisticalProcessControl,.,正式定义：如果从一个有限的平均数为和标准差的总体中重复地抽取数量为n的隨机样本，那么，当n足夠大时，各个样本平均数(从重复和样本中计算得来)的分布将近似正态，其平均数为并且标准疘等于总体标准差除以n的平方根。(注：当n增加时，近似值变得更精确)。,中心极限定理,统计过程控制StatisticalProcessControl,.,我們为什么要用中心极限定理?它意味着正态总体的假定经常并不是很关键的，且我们能在更广的范围内应用统计学方法。中心极限定理是违反直觉的。,中心极限定理,统计过程控制StatisticalProcessControl,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,位置发生变化,宽度发生变化,形状发生变化,理想状态,实际状态,特殊变差-非稳定状态的分布模型,由于过程中不确定因素短期作用而产生的差异,典型值变化,最值距离变化,对称值变化,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,时间,设定目标,过程中存在的有一定规律长期作用所致的差异,系统变差-稳定但不能接受的分布模型,实现目标,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,如果只存在普通变差,随着时间的推移,过程的输出形成一个稳定的分布,并且可以预测.,时间,目标,测量的实际状态,可以推断的状态,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,如果存在特殊变差,随着时间的推移,过程的输出是一个不稳定的分布,并且不可预测.,时间,目标,测量的实际状态,状态无法推断,?,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,普通变差,特殊变差和系统变差,时间,设定目标,系统变差,实现目标,如果存在系统变差,随着时间的推移,过程的输出是一个趋势性稳定的分布,并且可以预测.,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制,如果过程保持统计控制状态,并且其分布的位置,离散度、起始点都不发生变化则过程表现为服从可预测分布,那么其性能是可预测的.连续作业的工程规范符合的比例是可以估算的,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制,过程控制是管理者所关注的焦点旨在建立起一个稳定的作业体系,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程控制,过程控制:消除过程中的特殊原因,建立稳定的状态,时间,目标,找出原因采取纠正措施,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程中局部控制措施和系统控制措施,局部控制措施消除过程中引起变差的特殊原因局部措施通常由直接相关人员实施局部措施一般可以纠正15%的过程问题,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程中局部控制措施和系统控制措施,系统控制措施消除过程中引起变差的普通或有规律的原因系统措施是改善管理,通常由管理人员实施系统措施一般可以纠正85%的过程问题,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力过程能力指数,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,消除过程中的普通原因,使过程受控并具有符合规范的能力,过程能力ProcessCapability,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力ProcessCapability,是过程本身所固有的最佳性能.由普通原因综合作用后确定的过程能力固有的最佳状态是相对的,并不说明能符合规范要求,规范要求,过程实况,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程是否具有能力是客户关注的焦点客户希望能得到符合自己要求的产品,过程能力ProcessCapability,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力,过程能力:消除过程中的普通原因,使过程受控并具有符合规范的能力,时间,目标受控,具有能力,具有能力,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程性能指数ProcessPerformance一个过程总偏差的总范围,短期的性能指数:PpPpk是从一个操作循环中获取测量结果进行计算出来的过程固有的,无容差约束的性能:Pp:分布中心与理论中心重合Ppk:分布中心与理论中心不重合,指数的计算数据不能包含特殊的奇异数据,过程能力和过程能力指数,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力指数ProcessCapability一个稳定过程的固有偏差的总范围,长期的能力指数:CpCpk是从长期稳定操作循环中获取的测量结果进行计算出来的过程特有的,有容差约束的能力:Cp:分布中心与容差中心重合Cpk:分布中心与容差中心不重合,指数的计算数据不能包含特殊的奇异数据,过程能力和过程能力指数,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力指数,双侧公差情况的过程能力指数,计算公式,Cp=,T,6,=,6,TU-TL,=,6,TU-TL,T为技术公差的幅度,TUTL分别为上下公差界限,为质量特性值分布的总体标准差.用:R/d2或s/c4来估计,R为样本极差R为其平均值,S为样本标准差S为其平均值,D2和C4为表定系数,因为是总体参数,所以必须在稳态估计,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,各种分布情况下的Cp值,过程能力指数,双侧公差情况的过程能力指数,Cp1Cp=1.33=0.75p=60ppm,Cp1Cp=1.67=0.60p=0.6ppm,.,SPC,统计过程控制StatisticalProcessControl,过程能力指数,双侧公差情况的过程能力指数,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力指数,单侧公差情况的过程能力指数,计算公式,CPU=,3,TU-,=,3s,TU-X,T为技术公差的幅度,TUTL分别为上下公差界限,为质量特性值分布的总体标准差,S为样本标准差,(XTU),只有上限要求没有下限要求,CPL=,3,-TL,=,3s,X-TU,(TUX),没有上限要求只有下限要求,.,(1-K),(1-K)=,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程能力指数,有偏移情况的过程能力指数,计算公式,CPK=,T,6,=,6,(1-K)CP=,T,M-,K=,T/2,2,T,(0K1.33,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,4.过程能力解释4.3评价过程能力对未能满足过程能力的评价采取措施减少各种普通原因引起的变差把过程均值调整到接近目标值紧急措施对产品进行分拣返工或返修缺陷改变或放宽规范显然:这是放纵缺陷,容忍浪费,不思改进是不应采取的下策。,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,4.过程能力解释4.4提高过程能力造成过程变异是特殊原因和普通原因综合影响的结果特殊原因是突发的,显见的.便于采取措施的短期作用普通原因才是频发的隐性的难以采取措施的长期作用因此:要提高过程能力,应集中精力减少普通原因的作用通常是对系统采取改善管理的措施,调整资源配置培训各类人员,改进工艺,改善测量系统和作业环境,来加以纠正,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,4.过程能力解释4.5对修改后的过程重新分析并绘制新控制图采取改善管理系统措施后的过程,要重新抽取子样进行计算，建立新的控制界限,并绘制新的控制图.新控制图应该能体现出纠正措施有效,并得到验证,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,计量型数据控制图均值-极差图(X-R)例题,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集2.计算控制界限3.过程控制解释4.过程能力解释,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集1.1确定样本容量子组大小:n=5子组频率:5个/每2小时子组数:25组,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集1.2建立控制图和数据表,同一数据的均值图纵坐标和极差图纵坐标纵向对应,均值图在上,极差图在下,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,确定样本容量n=5,原始数据收集表,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集1.3计算子组的均值X和极差R,ni=1,Xi,X,R,=,=,=,0.65+.070+0.65+0.65+0.85=3.50,3.50/5=0.70,0.85-0.65=0.20,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集1.4选择控制图刻度均值图(X图):最大与最小刻度值差是均值最大与最小值差的2倍极差图(R图):最小值为零与最大值的差为最大极差值的2倍极差图(R图)的刻度值设置为均值图(X图)刻度值的2倍(使二图的控制限宽度相近,便于观察和分析),.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,1.原始数据收集1.5将均值(X)和极差值(R)画到控制图上,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,2.计算控制界限2.1计算过程均值(X),ki=1,X,=,=,k,1,Xi,25,k为子组数=25,0.70+0.77+0.76+.+0.66,=,0.716,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,2.计算控制界限2.1平均极差值(R),ki=1,R,=,=,k,1,Ri,25,k为子组数=25,0.20+0.20+0.10+.+0.10,=,0.178,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,2.计算控制界限2.2计算控制界限,X上限UCLx=X+A2R,X下限LCLx=X-A2R,R上限UCLR=D4R=2.11*0.178=0.376,R下限LCLR(n7不设),D4,D3,A2为常数,注:n7时LCLR可能为负值,此时没有下控制限,=0.716+(0.58*0.178)=0.819,=0.716-(0.58*0.178)=0.613,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,2.计算控制界限2.3在控制图上作控制界限,UCL,R,LCL,UCL,LCL,X,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,3.过程控制解释3.1首先分析极差图(R)上的数据,超出界限的奇异点,要找特殊原因,本例题中无倾向性的长链出现,无明显的系统变差,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,3.过程控制解释3.1首先分析极差图(R)上的数据,虽然本例题中无倾向性的长链出现,无明显的系统变差但25个数据中有16个介于0.112和0.244之间.(控制界限的三分之一区域内)存在明显的非随机图形,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,3.过程控制解释3.2识别并标注特殊原因,图中可以看出:奇异点是偶然因素所致可以排除,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,3.过程控制解释3.3重新计算控制界限如子组容量发生变化应重新估算新的极差和控制界限按原子组容量找出d2并求出标准偏差：=R/d2=0.169/2.33=0.0725按新的子组容量得到d2,求出：Rnew=*d2=0.725*1.69=0.123计算出新的极差和均值的控制界UCLR=D4*Rnew=2.57*0.123=0.316UCLR=D3*Rnew(n=31.33,即Zmin=4为了消除普通变差的影响,提高实际过程能力,起到预期目标的长期管理重新计算new,new,=,USL-X,Zmin,=,0.900-0.700,4,=,0.0500,标准偏差从0.0725减小到0.0500出界概率降低31%,减小偏差,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4.过程能力提高-改变过程中心,LSL,USL,0.500,0.900,0.700,0.0500,X,ZLSL-4.00,ZUSL4.00,0.700,减小偏差,对产品技术要求和合格率要求都比较高的过程采取既改变过程中心又减小过程偏差的措施来保证技术稳定性和提高产品的合格率,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4.过程能力提高-不变中心,放宽界限,LSL,USL,0.500,0.900,0.700,0.738,0.0725,X,ZLSL4.00,ZUSL4.00,这只能作为临时措施容忍浪费和缺陷存在用返工和剔除来满足,USL=X+4=0.738+4*0.725=1.028,LSL=X-4=0.738-4*0.725=0.448,0.448,1.028,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4.过程能力提高-不变中心,放宽界限,LSL,USL,0.500,0.900,0.700,0.738,0.0725,X,ZLSL4.00,ZUSL4.00,在紧急或让步情况下临时放宽技术规范的界限保证适量的供货告知和取得客户同意这只能作为临时措施容忍浪费和缺陷存在用返工和剔除来满足,0.448,1.028,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4过程能力提高-调整中心放宽规范界限,LSL,USL,0.500,0.900,0.700,0.0725,X,ZLSL-4.00,ZUSL4.00,USL,new,LSL,new,0.990,0.410,放宽控制界限是一种消极的办法适当调整中心比单纯放宽要积极,0.700,USL=X+4=0.700+4*0.725=0.990,LSL=X-4=0.700-4*0.725=0.410,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4过程能力提高-调整中心放宽规范界限,LSL,USL,0.500,0.900,0.700,0.0725,X,ZLSL-4.00,ZUSL4.00,USL,new,LSL,new,0.990,0.410,放宽控制界限是一种消极的办法适当调整中心比单纯放宽要积极,0.700,与产品价值相比改进成本相对较高的情况调整过程中心同时等距放宽规范界限以较小的成本提高合格率并保持均衡,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图例题,4.过程能力解释4.4过程能力提高,过程能力的改进和提高要从几个方面综合考虑客户的利益需求产品的重要程度供货的紧急情况过程改进的成本,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,计量型数据控制图均值-标准差图(X-s),适用于过程数据自动采集,计算.子组样本容量较大,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-s图,1.原始数据收集计算每个子组的均值(X),ni=1,X,X1,Xi,=,=,+,X2,X3,Xn,+,+,+,n,n,1,X为子样测量值n为子样总量值,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-s图,1.原始数据收集,S=,ni=1,(Xi-X),n-1,2,S子组标准差,S子组标准差,Xi子组单值,X子组均值,n样本容量,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-s图,2.计算控制界限,S子组标准差,S子组标准差均值,X过程均值,X子组均值,A3B3B4常量,UCLS=B4S,LCLS=B3S,UCLX=X+A3S,LCLX=X-A3S,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-s图,3.过程能力解释,S子组标准差,S子组标准差均值,C4常量,过程标准差估计值,=,S,C4,.,计量型数据控制图中位数图(),统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X,R,适用于过程现场不便作大量的计算,便于现场工人直接在控制表上找到中位数值,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,1.原始数据收集,X,中位数,子组的样本容量小于或等于10样本容量为奇数时取中间的数为偶数时取中间两个数的均值,如:16,14,13,12,1717,16,14,13,1214,如:16,14,16,12,17,1217,16,16,14,12,12(16+14)/2=15,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,1.原始数据收集,R,极差,R=Xmax-Xmin,如:16,14,13,12,1717,16,14,13,1217-12=5,如:16,14,16,12,17,1217,16,16,14,12,1217-12=5,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,2.计算控制界限,UCLR=D4R,LCLR=D3R,UCLX=X+A2R,UCLX=X-A2R,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-R图,3.过程能力解释,过程标准差估计值,=,R,d2,R极差均值,d2常量,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,计量型数据控制图单值和移动极差图(X-MR),适用于过程数据测量成本很高,或测量是破坏性的,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-MR图,1.原始数据收集,X,单值读数,适用于每个测量成本很大或测量的结果是破坏性的输出的数据相对比较稳定,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-MR图,1.原始数据收集,MR,移动极差,MR=Xn-Xn-1,如:16,2,14,2,16,4,12,5,17,5,12,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-MR图,2.计算控制界限,UCLMR=D4R,LCLMR=D3R,UCLX=X+E2R,LCLX=X-E2R,R移动平均极差,X过程均值,D3D4E2常量,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,X-MR图,3.过程能力解释,过程标准差估计值,=,R,d2,R移动平均极差,d2常量,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,计量型数据的过程能力和过程性能的理解,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,一个受控制的即统计稳定的制造过程,其输出的函数式表达了该过程的客观规律,函数的分布则描述了过程的形态,f(x)=,2,1,e,(x-),2,2,2,函数式表达了过程的客观规律-正态分布(钟形曲线),函数分布表达了过程的形态,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,对一个制造过程的评价主要是依据该分布的特性,而研究分布特性的关键是研究该分布的中心,即过程所期望的目标,期望值,运行值,.,统计过程控制StatisticalProcessControl,SPC,过程中心和过程变差是一个过程两个不