统计过程控制(SPC)

SPC(StatisticalProcessControl)统计过程控制,变差/波动,过程的单个输出之间不可避免的差别,变差的两个原因：普通原因特殊原因,变差的两个趋势:集中趋势离散趋势,过程控制的需要,检测-容忍浪费：抽样或100%检验的不足预防-避免浪费：质量是生产出来的，不是检验出来的,为什么要应用SPC,SPC技术原理,SPC的概念,使用诸如控制图等统计技术来分析过程或其输出以便采取适当的措施来达到并保持统计控制状态从而提高过程能力。,一组重要的统计概念,平均值、中位数极差、标准差计量型数值与计数型数值,计数型数值和计量型数值,平均值（Xbar或X）,河水平均深度1.4M,士兵平均身高1.7M,平均温度20度,平均主义害死人!,中位数（）,=,X(n+1)/2n为奇数Xn/2+Xn/2+1n为偶数,2,极差（R)，组距,作用:表明数据之间的离散程度,标准差（Sigma),标准差总体标准差=样本标准差=通常用样本标准差近似的估计为总体标准差标准差的意义：一组数中各单个值与总体平均数之间的平均离差，说明这组数的离散程度,标准偏差与极差的关系（对于给定的样本容量,平均极差-R越大,标准偏差-越大）,X,范围,范围,X,X,范围,R,R,R,特殊原因一种间断性的，不可预计的，不稳定的变差来源。有时被称为可查明原因，存在它的信号是：存在超过控制线的点或存在在控制线之内的链或其他非随机性的情形。,普通原因造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单值；在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。,每件产品的尺寸与别的都不同范围范围范围范围但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布范围范围范围分布可以通过以下因素来加以区分位置分布宽度形状或这些因素的组合,如果仅存在变差的普通原因，目标值线随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。预测时间范围目标值线如果存在变差的特殊原因，随着时间的推预测移，过程的输出不稳定。时间范围,局部措施和对系统采取措施,局部措施通常用来消除变差的特殊原因通常由与过程直接相关的人员实施通常可纠正大约15%的过程问题对系统采取措施通常用来消除变差的普通原因几乎总是要求管理措施，以便纠正大约可纠正85%的过程问题,过度调整,过度调整是把每一个偏离目标的值当作过程中特殊原因处理的作法。,如果根据每一次所做的测量结果来调整一个稳定的过程，则调整本身就成了一个变差源。,过程控制,目标：对影响过程的措施做出合理经济的决定过程在统计控制下运行（过程受控）：仅存在造成变差的特殊原因过程控制的作用：当出现变差的特殊原因时报警；反之，不报警,过程控制受控（消除了特殊原因）时间范围不受控（存在特殊原因）,过程控制的工具-控制图,上控制限中心限下控制限,控制图是1924年休哈特博士在贝尔实验室发明的。基于可控制和不可控制的变差的区分。二战后的日本工业企业将控制图应用到极致，为战后日本的经济复苏做出了很大的贡献,12,99.73%,95.45%,68.26%,-3,-2,-1,1,2,3,正态分布,控制图原理-3Sigma原则,当质量特性的随机变量x服从正态分布时，则x落在3的概率是99.73%。根据小概率事件可以“忽略”的原则：如果出现超出3范围的x值，则认为过程存在异常。,所以，在过程正常情况下约有99.73%的点落在在此控制线内。观察控制图的数据位置，可以了解过程情况有无改变。,控制图的控制线,中心线（CL):X上控制线/限（UCL):X+3下控制线/限（LCL):X-3右转90度,3,3,x+3,x-3,x,x,99.73%,公差界限与控制界限的区别,公差界限：区分合格品与不合格品控制界限：区分正常波动与异常波动,UCL,LCL,第类错误（）：虚发警报第类错误（）：漏发警报,两类错误,两类错误都会造成损失上下控制限间距变大：减小，增大上下控制限间距变小：增大，减小间距的设定寻求二者的均衡点（3）,两类错误,控制图设计思想,先确定，再看-按照3方式确定UCL、CL、LCL，0=0.27%-通常采用=1%，5%，10%三级，为了增加使用者的信心，取=0.27%。越大，越小,1%,5%,10%,合理使用控制图的益处,供正在进行过程控制的操作者使用有助于过程在质量上和成本上能持续的、可预测的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,使用控制图的基本步骤,1、收集收集数据并画在图上2、控制根据过程数据计算实验控制限识别变差的特殊原因并采取措施3、分析及改进确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施重复这三个阶段从而不断改进过程,使用控制图的两个阶段,过程分析阶段（初始能力研究）过程监控阶段,分析用控制图与控制用控制图,分析用控制图应用控制图时，首先将非稳态的过程调整到稳态，用分析控制图判断是否达到稳态。确定过程参数特点：1、分析过程是否为统计控制状态2、过程能力指数是否满足要求？控制用控制图等过程调整到稳态后，延长控制图的控制线作为控制用控制图。应用过程参数判断,控制图类型,控制图的选择,控制图的选择,数据的性质,样本的大小n=?,数据为不良数或缺点数,样本数量,控制图,Me-R,控制图,X-R,控制图,X-S,控制图,X-Rm,(P)不合格品率控制图,(np)不合格品数控制图,()单位不合格数控制图,（c)不合格数控制图,n是否相等,单位大小是否一定,n=?,计量值,计数值,n2,n=1,n=3或5,n=25,n10,缺点数,不良数,不是,是,不是,是,计量型数据控制图,与过程有关的控制图计量单位：（mm,kg等）过程,人员,方法,材料,环境,设备,123456,使用控制图的准备,1、建立适合于实施的环境a排除阻碍人员公正的因素b提供相应的资源c管理者支持2、定义过程根据加工过程和上下使用者之间的关系，分析每个阶段的影响因素。3、确定待控制的特性应考虑到：顾客的需求当前及潜在的问题区域特性间的相互关系,接上页,4、确定测量系统a规定检测的人员、环境、方法、数量、频率、设备或量具。b确保检测设备或量具本身的准确性和精密性。5、使不必要的变差最小确保过程按预定的方式运行确保输入的材料符合要求恒定的控制设定值注：应在过程记录表上记录所有的相关事件，如：刀具更新，新的材料批次等，有利于下一步的过程分析。,15,X-R控制图(均值-极差),1.公式：(1)X控制图CL=XUCL=X+A2RLCL=X-A2R(2)R控制图CL=RUCL=D4RLCL=D3R2.实例：某工厂制造一批紫铜管，应用X-R控制图来控制其内径，得用下页资料，求得控制图控制限并绘图。,16,X-R控制图用数据,17,X-R控制图用数据表,1.将每样组之X与R算出记入数据表内2.求出X与RX=X/k=1250/25=50R=R/k=120/25=4.83.查系数A2，D4，D3A2=0.58，D4=2.11，D3=负值(以0代表),计量值控制图常用之系数表,18,19,4.求控制限(1)X控制图CL=X=50UCL=X+A2R=50+(0.58)(4.8)=52.78LCL=X-A2R=50-(0.58)(4.8)=47.22(2)R控制图CL=R=4.8UCL=D4R=(2.11)(4.8)=10.13LCL=D3R=(0)(4.8)=0,X-R绘图步骤,20,X-R绘图步骤,控制图,R控制图,UCL(52.78),CL(50),LCL(47.22),UCLR10.13),CLR(4.8),LCLR(0),何谓“失控”?,当一过程呈现非随机形态时,我们便称之为统计失控对这个术语要当心,因为该过程正在生产的产品可能仍是合格的.这个非随机形态仅表示有很强的证据显示该过程已发生变化,特殊原因的判别,x,x,常见原因:新工人,方法,原材料或机器检验方法或检验标准的改变操作者技能和积极性方面的转变,判别1.一点超出A区,判别1.任一点落于控制限外,特殊原因的判别,x,判别2.连续9点位于中心线同一侧,常见原因:新工人,方法,原材料或机器检验方法或检验标准的改变操作者技能和积极性方面的转变,过程平均值可能已改变.,特殊原因的判别,x,x,判别3.连续3点中有2点位于或超出A区（单边),常见原因:新工人,方法,原材料或机器检验方法或检验标准的改变操作者技能和积极性方面的转变,过程漂移的预警信号,x,特殊原因的判别,x,x,判别4.连续5点中有4点位于或超出B区(单边),常见原因:新工人,方法,原材料或机器检验方法或检验标准的改变操作者技能和积极性方面的转变,过程漂移的预警信号,判别5.连续6点稳步上升或下降,x,x,常见原因:新工人,方法,原材料或机器检验方法或检验标准的改变操作者技能和积极性方面的转变部件磨损,过程平均值发生漂移,特殊原因的判别,x,判别6.连续15点位于C区(中心线CL上下),常见原因:控制限的计算不正确(对过程的变动性估计过大)持续改进获得成功,从目前的控制限来看，变动范围比期望的更小,特殊原因的判别,常见原因:操作者控制过严用同一图控制2个过程2个不同的班,2种