统计过程控制(162).ppt

统计过程控制工作坊SPCWorkShop,什么是SPC,SPC（StatisticalProcessControl）统计过程控制，简称SPC，是美国休哈特博士在二十世纪二十年代所创造的理论。是一种借助数理统计方法的过程控制工具。在企业的质量控制中，可应用SPC对质量数据进行统计、分析，从而区分出生产过程中产品质量的正常波动与异常波动，以便对过程的异常及时提出预警，提醒管理人员采取措施消除异常，恢复过程的稳定性，从而提高产品的质量。而传统的质量控制有赖于检验最终产品并筛选出不符合规范的产品，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。SPC技术的出现，让质量管理从这种被动的事后把关发展到过程中积极的事前预防为主，从而大大降低了企业的生产成本，同时也提高了企业的竞争能力。近十年来，随着计算机应用技术的飞速发展，使得SPC所需要的对大量数据实时收集、计算和分析可以借助于计算机和软件来轻松地实现，从而在全球掀起了SPC应用的热潮并持续至今。SPC业已成为企业质量管理必不可少的工具。,什么是统计过程控制（SPC)？,过程（请举例）过程控制（请举例）统计过程控制（请举例）,SPC的三个目标,达到统计受控状态维持统计受控状态改进过程能力,企业有效实施SPC的效益,通过有效实施SPC，可以从以下几个方面使企业受益：提高产品质量水平降低质量成本提高客户满意度，赢得更多客户实物质量和管理质量的持续改进帮助取得ISO9000、QS9000认证以科学理论依据和量化管理保证最终输出提高整个供应链的信心,SPC能解决之问题,1.经济性:有效的抽样管制,不用全部检验不良率,得以控制成本.全检会增加人力成本，且只能发现问题；而SPC则可以控制问题的发生，减少品质成本。.2.预警性:可以根据数据分析及时发现流程异常,以減少浪费.3.分辨特殊原因:作为局部问题的对策或管理階层系统改进的参考.4.更好的利用机器设备:通过数据估计流程能力指数,可妥善安排适当机器生产适当零件.5.改善的评估:流程能力可作为改善前后比较的对比指标.,统计学(Statistics)收集、整理、展示、分析、解析统计资料由样本(sample)推论母体/群体(population)能在不确定情况下作决策是一门科学方法、决策工具,基本统计概念,抽样,推论,统计量R全距(range)，亦称极差算术平均数(arithmeticmean)Md中位数(median)Mo众数(mode)2方差/变异(variance)标准差(standarddeviation),基本统计概念,R全距(range)R=Xmax-Xmin算术平均数(arithmeticmean),基本统计概念,Md中位数(median)在顺序数列中处于中心位置的数值Mo众数(mode)数据中出现次数最多的数,基本统计概念,2方差/变异(variance),基本统计概念,基本统计概念,2方差/变异(variance)n=数据分组X=X1,X2,X3,X4,Xn的平均數,标准差(standarddeviation),基本统计概念,正态(常态)分布的曲线图,正态分布的性质,例：1,1,2,3,4,6,11R=10=4Md=3Mo=1n2=10.86n-12=12.67n=3.29n-1=3.56,基本统计概念,数列：12,11,12,13,18,30,24,9请计算下列统计量RMdMon2=n-12=n=n-1=,练习,数据的收集与整理包括抽样的时间间隔、样本的大小、随机抽样的安排、抽样的分布等方面的内容。,数据收集,数据整理-次数分配,直方图的应用,收集数据n80计算极差R=XmaxXmin适当分组k组距h=R/k纵为数据出现频次橫为数据分组,直方图(Histogram),分布曲线,数据直方图分布曲线,一个工序的模式,工序是指生产产品/服务的一系列行动或操作，及指支持产品/服务的程序。,人,方法,环境,品质问題,设备,物料,工作方法/把资源分配组合,服务,产品,成品,制程管制系统,制程中对策,绩效报告,成品改善,制程中对策,人员,设备,材料,方法,环境,确定关键变量,首先是找出所有可控制的质量指标和相关参数，包括各个工序的控制点、控制内容、数据类型及适用的控制图等。其次是从生产中最常出现问题的工序作为突破口，对此工序进行分析和控制，使其生产过程达到稳定状态。,直方图分布,正常型,直方图分布,偏向型,造成这样分布的原因,直方图分布,孤岛型,图（c）图中高峰偏向一侧是对超出标准的偏差进行翻修或是加工习惯造成的偏向分布（如孔加工時往往偏小）。,图（d）在远离分布中心一方另有一小直方图，这表示有某种异常。如由于测量不当所造成的极端值，或是变换加工条件而造成的。,图（e）双峰型往往是两个不同的分布混在一起所造成的。如机床调整不同，操作不同水平等原因所造成的差异。,图f）直方的峰连接许多直方形成的一个宽平的峰，这多是由于在工程中有某种缓慢的倾向起作用所造成的。例如工具的磨损，操作者的疲劳，或切屑堆积的影响。,产生过程变差的原因1.人为因素包括品质意识、工序熟练程度、遵守工艺纪律和疲劳的情况等因素。2.机器方面包括机器的制造精确度、维修和保养状态等因素。3.材料方面包括材料的均匀程度、切削性能、加工工艺性能等因素。4.制造方法包括加工工艺方法、选用的测量方法、操作规程等因素。5.环境方面包括工场环境对人体及物料的影响等因素,输入(材料),机器,人,方法,过程(生产/装配),输出(产品),反馈(测量/检验),测量系统,材料,过程变差,过程变差,输入材料不同批次之间的差异批次内的差异随时间产生的差异随环境而产生的差异,过程变差,生产/装配设备及工装夹具的差异随时间而产生的磨损，漂移等操作工之间的差异(如手工操作的过程)设置的差异环境的差异,过程变差,输出产品输出的产品随时间而产生的变化输出的产品随环境而产生的变化,过程变差,反馈-测量由于测量用于过程中的所有组成部分，测量的变差会对过程的各个阶段产生影响偏倚稳定性重复性再现性分辨率,量具精确度(偏差)量具精确度指测量观察平均值与真实值(基准值)的差异。真实值由更精确的测量设备所确定。,测量系统变差,观察平均值,真实值(基准值),精确度(偏差),量具重复性量具重复性是由一个操作者，采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。,测量系统变差,重复性,量具再现性量具再现性是由不同的操作者，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。,测量系统变差,再现性,操作者A,操作者B,操作者C,量具稳定性量具稳定性是同一测量系统在不同时间测量同一零件时至少两组测量值的总变差。,测量系统变差,稳定性,时间1,时间2,量具线性量具线性是在量具预期的工作范围内，偏差值的差值。,测量系统变差,观察平均值,真实值(基准值),精确度较好(偏差较小),观察平均值,真实值(基准值),精确度较差(偏差较大),过程变差,对于所有的过程输出，都有两个主要的统计：对中性指由过程的平均值至最近的规格限的距离变差(波动)指过程的分布宽度,-3,+3,-3,+3,UCL,CL,LCL,管制界限的搆成,轉90,过程变差,过程变差,系统因素变差影响过程中每个单位在控制图上表现为随机性没有明确的图案但遵循一个分布是由所有不可分派的小变差源组成通常需要采取系统措施来减小：如更换供应商，更换机器设备，改变操作方法等等,过程变差,偶然因素变差间断的，偶然的，通常是不可预测的和不稳定的变差。在控制图上表现为超出控制限的点或链或趋势。非随机的图案。是由可分派的变差源造成，该变差源可以被纠正。如直接调整机器参数设置,过程变差,工业经验建议为：只有过程变差的15%是偶然的，可以通过与操作直接有关的人员纠正大部分(其余的85%)是管理人员通过对系统采取措施可纠正的,过程变差,每件产品的尺寸与别的不同,过程变差,但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布,过程变差,分布可以通用过以下因素来加以区分,或这些因数的组合,位置,分布宽度置,形状,过程变差,如果只存在变差的系统因素，随著时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测,过程变差,目标直线,预测,范围,时间,如果存在变差的偶然因素，随著时间的推移，过程的输出不稳定,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,过程控制和过程能力,过程控制,受控(消除了偶然因素),不受控(存在偶然因素),过程控制和过程能力,过程能力,受控且有能力符合规范(系统因素造成的变差),受控但没有能力符合规范(系统因素造成变差太大),过程控制和过程能力,每个过程可以分类如下：受控或不受控是否有满足客户要求满足要求受控不受控符合(合格)1类3类不符合(不合格)2类4类,过程控制和过程能力,1类(符合要求，受控)是理想状况。为持续改进可能需要进一步减小变差2类(不符合要求，受控)存在过大的普通原因变差短期内，进行100%检测以保护客户不受影响必须进行持续改进找出并消除普通原因的影响,过程控制和过程能力,3类(符合要求，不受控)有相对较小的普通原因及特殊原因变差如果存在的特殊原因已经明确但消除具影响可能不大经济，客户可能接受这种过程状况4类(不符合要求，不受控)存在过大的普通原因及特殊原因的变差需要进行100%检测以保护客户利益必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差,过程控制和过程能力,判断一个过程是否满足规格要求：能力指数-Cpk性能指数-Ppk判断一个过程是受控还是不受控用：控制图,控制图,是,否,正常,独立处理,过程,控制图,过程的声音(测量),控制图的应用,SPC导入流程,管制图的应用,决定管制项目,决定管制标准,决定抽样方法,选用管制图的格式,管制图判读,绘点.实施,记入管制界限,处置措施,NG,OK,OK,重新检讨管制图,控制图的优点是什么？,给正在进行过程控制的操作者使用连续的，可预测地保持过程通过改进达到：更高的质量，更低的单件成本，更高的能力讨论过程的共同语言区分变差的原因,数据分类,数据：是能够客观地反映事实的资料和数字数据的质量特性值分为：计量值可以用量具，仪表等进行测量而得出的连续性数值，可以出现小数计数值不能用量具，仪表来度量的非连续性的正整数值。,管制图,管制图的选择,管制图的选择,数据性质?,数据是不良数或缺点数,n是否相等?,N是否相等,样本大小n=?,CL性質,n=?,管制图,-R,-R,-,管制图,管制圖,管制图,管制图,管制图,管制图,X-MR,P,Pn,u,C,计量值,计数值,不良数,缺点数,是,不是,不是,是,n=3或5,n=1,n2,n10,n=25,基本概念,控制图中包括三条线控制上限(UpperControlLimit;UCL)中心线(CenterLine;CL)控制下限(LowerControlLimit;LCL),UCLCLLCL,控制图的种类,计量型数据的控制图Xbar-R图Xbar-S图X-MR图计数型数据的控制图p图np图c图u图,控制图的使用策划,作控制图需要按以下步骤：计划资源评估和改进,控制图的使用策划,要点建立适于采取措施的环境确定过程确定待管理的特性考虑：客户的要求当前及潜在的问题特性间的相互关系确定测量系统使不必要的变差最小化,控制图策划的三种情况,用于过程监测用于过程调整用于维持过程稳定性举例1，2，3,Xbar-R图,平均值极差控制图数据可以合理分组时分析或控制制程平均使用Xbar图制程变差使用R图工业界最常使用的计量值控制图,Xbar-R图,建立Xbar-R控制图的步骤,1.收集数据选择样本组大小，频率和样本组数量。建立控制图及记录原始数据。计算每个样本组的X平均值和极差R。选择控制图的刻度。将平均值和极差值画到控制图上。,建立Xbar-R控制图的步骤,2.计算控制限计算极差的平均值和过程平均值计算控制限在控制图上画出中心线及控制线,建立Xbar-R控制图的步骤,3.过程控制解释分析极差图(R图)上的数据点识别并标注特殊原因(R图)重新计算控制极限(R图)分析平均值图(Xbar图)上的数据点识别和标注特殊原因(Xbar图)重新计算控制极限(Xbar图)为继续控制延长控制限控制的最终概念(用控制图于持续的过程控制),请完成Xbar-R控制图的制作练习.,练习,答案,控制图-过程的声音,控制图可以区分出系统因素变差和偶然因素变差偶然因素变差要求立即采取措施减少系统因素变差需要改变产品或过程的设计,控制图-过程的声音,错误的措施试图通过持续调整过程参数来固定住系统因素变差，称为过度调整，结果会导致更大的过程变差造成客户满意度下降试图通过改变设计来减小偶然因素变差可能解决不了问题，会造成时间和金钱的浪费,控制图-过程的声音,控制图可以给我们提供出出现了哪种类型的变差的线索，供我们采取相应的措施,控制图上的信号解释,有很多信号规则适用于所有的控制图(Xbar图和R图)，主要最常见的规则有以下3种：规则1：超出控制限的点,控制图上的信号解释,规则2：连续7点在中心线一侧,控制图上的信号解释,规则3：连续7点升或下降,检查规则1:3点中有2点在A区或A区以外者(口诀:3分之2A),检查规则2:5点中有4点在B区或B区以外者(口诀:5分之4B),A,C,B,C,B,A,UCL,LCL,检查规则3:有8点在中心线之兩侧,但C区并无点子者.(口诀:8缺C),检查规则4:(1).连续五点持续上升(或下降)注意以后动态(如图a)(2).连续六点持续上升(或下降)开始调查原因(如图b)(3).连续七点持续上升(或下降)必有原因,应立即采取措施(如图c),-3,-2,-1,+1,+2,+3,UCL,CL,LCL,图a,图b,图c,过制图上的信号解释,呈现有规律变化。,Xbar-S图,平均值-标准差控制图与Xbar-R图相同S图检出能力较R图大，但计算太麻烦一般样本大小n小于9使用R图，n大于9使用S图配合电脑使用,Xbar-S图,X-MR图,单值-移动极差控制图数据不能合理分组时使用在下列情况可使用：一次只能收集到一个数据，生产效率及损耗率。制程品质极为均匀，不需多取样本，如液体浓度。取得测定值既费时成本又高，如复杂的化学分析及破坏性试验。,X-MR图,请完成X-MR(单值-移动极差)控制图的制作练习.,练习,答案,样本分组-合理子组,计量型控制图的第一个关键步骤就是合理样本组的确定。这一点将决定控制图的效果及效率样本组中的数据应是随机抽取的每个子组内的变差主要应是系统因素造成的当这些条件不满足时，最后的控制图可能不会有效地区分变差的偶然因素,样本分组-合理分组,分组问题：,样本分组-合理分组,分组方法1将上午，下午的数据各为一组，作n=2的Xbar-R控制图。,样本分组-合理分组,分组方法2把设备1的上午与下午的数据作为一组，作n=2的Xbar-R控制图。,样本分组-合理分组,方法1的分组组内包括设备和操作工人两方面因素的影响，在不能肯定各设备之间没有差异时，最好不采用这种分法。,样本分组-合理分组,方法2的分组组内只包括了因工人不同而造成的影响。只有在A，B两工人操作水平差异很小时才能这样分组。,样本分组-合理分组练习,两台注塑机，两套模具（均为两模腔），使用相同原材料（分批补充）；零件重量是产品特殊特性，用R&R为6%的电子称来测量。请根据不同目的建立X-R图（包括抽样方案）。1。监测过程性能，为外部顾客提供信息；2。调整注塑机设置；3。检查原材料特性的变化。,SPC应用之困难,1.少量多样之生产形态,不胜管制.2.管制计划不实际,无法落实.3.使用SPC前未作充分准备.例如:制程及管制特性之确定,决定量测方法,数据如何收集等.4.欠缺统计技术.5.统计计算太过烦琐费时.6.量测数据之有效数字位数未标准化.7.管理阶层不支持.,计数型数据控制图,p图np图c图u图,P图,不合格品率(不良率)控制图分析或控制制程不合格品率(不良率)样本大小n可以不同,P图,nP图,不合格品数(不良数)控制图分析或控制制程不合格品数(不良数)样本大小n要相同,nP图,C图,缺点数控制图分析或控制制程缺点数样本大小n要相同,C图在样本大小一致的子组内的不合格数,u图,单位缺点数控制图分析或控制制程单位缺点数样本大小n可以不同,u图,练习,请完成P图，nP图，C图，U图的控制图的制作练习.,控制图选择举例,如何监测某零件镀锌防锈的过程？试样的镀层重量产品的镀层厚度每班镀层重量合格的产品比例镀槽的锌含量浓度,过程控制和过程能力,判断一个过程是受控还是不受控用：控制图判断一个过程是否满足规格要求：能力指数-Cpk性能指数-Ppk,过程能力,具有能力的过程,过程能力,不具有能力的过程,工序能力取决于：,规格平均工序坐落位置工序的标准偏差/离散程度工序能力是：1.对单一产品特性的评估。2.工序输出落在规格內的比例。3.当偶然变异因素消除后，在稳定情况下工序的表現。4.假设各个价值的分布是常态分布。,短期长期,过程能力,过程能力的研究,输入(材料),过程(生产/装配),输出(产品),反馈(测量/检验),短期能力研究-过程性能,过程能力的研究,短期,特殊原因,短期能力研究-过程性能,流程能力分析的用途1.提供资料给设计部门,使其能尽量利用目前之制程能力,以设计新产品.2.决定一项新设备或翻修之设备能否满足要求.3.机械的利用能力得到适当安排,使其得到最佳应用.4.选择适当的作业员,材料与工作方法.5.制程能力较公差为窄時,用于建立经济管制界限.6.制程能力较公差为宽時,可设定一适当的中心值,以获得最经济之生产.7.用于建立机器之调整界限.8.是一项最具价值之技术情报资料,过程能力的研究,过程性能(ProcessPerformance)过程总变差由系统因素和偶然因素造成的变差由估计出的变差是在控制图上所有样本的标准偏差总和,过程能力的研究,过程性能=子组内变差+子组间变差=偶然因素变差+系统因素变差=,过程能力的研究,输入(材料),过程(生产/装配),输出(产品),反馈(测量/检验),长期能力研究-过程能力,长期能力研究-过程能力,过程能力的研究,长期,过程能力(ProcessCapability)过程固有总变差由系统因素造成的变差由估计出的变差(Rbar)是样本子组的平均极差是系统因素