SPC统计制程管制99051343.ppt

SPC統計製程管制,課程大綱,統計基本概念統計製程管制概念管制圖介紹製程能力分析問題與討論,統計名詞介紹,母體(Population)：針對有興趣或想研究對象之總集合樣本(Sample)：從母體中抽取出的單位所成之集合參數、母數(Parameter)：欲研究的某一變數之母體真正值變數(Variable)：樣本所呈現之欲研究或感興趣的特性,抽樣主要目的,估計、驗證母群體的狀態（參數）。節省（驗證、檢驗）費用。,抽樣時機,IQC(入料檢驗)IPQC(製程檢驗)OQC(出貨檢驗)實驗前後,抽樣方法,機率抽樣法(Probabilisticsamplingmethod)簡單隨機抽樣（Simplerandomsampling）分層隨機抽樣（Stratifiedrandomsampling）群集隨機抽樣（Clusterrandomsampling）系統隨機抽樣（Systematicrandomsampling）非機率抽樣法(Nonprobabilisticsamplingmethod)方便抽樣（Coveniencesampling）判斷抽樣（Judgmentsampling）,簡單隨機抽樣法,母體不考慮任何因素，任一樣本被抽出的機率均等。簡單隨機抽樣法其實一點也不簡單，一般會透由【亂數表】決定抽取哪一個樣本,分層隨機抽樣法,母體根據某因素分若干層，針對每一層進行簡單隨機抽樣。,群集隨機抽樣法,母體分成若干群集，將每一群集視為一抽樣單位，以簡單隨機抽樣法抽出一個或數個群集，群集中每一單位皆為樣本例如以簡單隨機抽樣法抽取出一個實驗Lot對此Lot中的每個Sheet進行量測。,系統隨機抽樣,母體中每隔k個資料取為樣本，直到取完我們所需的樣本數。此法最常應用於【管制圖】。,非機率抽樣法,方便抽樣法以現有或方便的方式而取得樣本的方式。判斷抽樣法依據個人對於主題有關知識的研究，判斷何者對母體具代表性。優點：容易施行，無須將目標母體做成抽樣母體。節省取樣成本與時間。缺點：無機率理論基礎，無法估計準確度及抽樣誤差。易因抽樣人員個人主觀因素而產生錯誤結果。,WhatisSPC?,S：Statistical(統計的)P：Process(製程)C：Control(管制)用統計的機率原理來判斷製程是否處於管制狀態中,什麼是統計?,就是經驗值就是歸納過往記錄，加以簡化描述。敘述統計就是期望推論整體或預測未來。推論統計點估計區間估計假設檢定,如何描述過往經驗？,過去品質還不錯，近來比較差過去6個月，平均是600，近來1個月，平均是610，似乎偏高了。過去6個月，平均值是600，標準差是1近來1個月，平均值是610，標準差是5,600,統計基本概念,集中趨勢離散趨勢常態分配,集中趨勢,集中趨勢代表大部份資料集中的位置所在，通常利用此數作為資料的代表值。集中趨勢常用的量數算術平均數中位數眾數,算術平均數(Mean),公式例題量一面板5點之CellGap值分別為4.217、4.195、4.192、4.185、4.196，請問其平均值為何？,中位數(Median),意義一組資料中間的那個數。計算方法將資料排序(X(1)X(2)X(n)。找出中間位置I(I=(n+1)/2)。第I個數即為中位數。若I為整數(資料數為奇數):Me=X(I)若I為不整數(資料數為偶數):Me=(X(I)+X(I+1)/2,中位數(Median),例題量一面板5點之CellGap值分別為4.217、4.1954.192、4.185、4.196，請問其中位數為何？4.1854.1924.1954.1964.217CVD製程某6天的Particle的顆數分別為171、298、376、400、250、190，請問其中位數為何？171190250298376400,眾數(Mode),意義一組資料中，出現次數最多的數例題NoModeRawData:10.2，4.9，8.5，11.7，6.3，7.7OneModeRawData:7.7，4.9，7.7，11.7，6.3，7.7MoreThan1ModeRawData:7.7，4.9，7.7，11.7，6.3，4.9,練習題,CVD製程某星期的Particle顆數分別為250、298、376、400、250、190、3950，請試算其算術平均數、中位數與眾數。,三集中量數比較,若有極端值時，平均數較不具意義。,離散趨勢,離散趨勢用以表示資料分散的程度，即資料變化的程度。離散趨勢常用的量數全距變異數標準差,全距(Range/R),意義用以表示一組數據的最大差異。公式R=Max-Min例題CVD製程某6天的Particle的顆數分別為171、298、376、400、250、190，請問其全距為何？R=400-171=229,變異數(Variance),意義用以表示一組數據全數資料的變異程度。公式,平均數,標準差(StandardDeviation),意義用以表示一組數據全數資料的變異程度，為變異數的平方根。公式,練習題,例題CVD製程某6天的Particle的顆數分別為171、298、376、400、250、190，請問其變異數與標準差為何？,常態分配,常態分配特性呈鐘形分佈左右對稱應用極廣的重要分配,決定平均數()和標準差()即可決定一常態分配,常態分配,常態分配比較平均值相同但標準差不同平均值不同但標準差相同,SPC統計製程管制概念,統計製程管制目的製程變異介紹穩定製程與失控製程,統計製程管制目的,目的統計製程管制是在“生產過程中”針對“產品重要品質特性”進行管制，以維持“製程穩定”，預防及減少不良品的發生。,針對重要產品品質特性進行管制,預防及減少不良品的發生,製程變異的來源,變異的種類,舒華特將變異的來源分為兩類可歸屬原因(assignablecauses)機遇原因(chancecauses)戴明亦將變異來源分為兩類特殊因(specialcauses)共同因(commoncauses)可歸屬原因即為特殊因機遇原因即為共同因,特殊因與共同因之比較,特殊因與共同因之關係,“製程管制”在偵測製程變異是否受到“特殊因”影響而變大，並採取策略消除特殊因，而“製程改善”則是藉由降低“共同因”的變異而達成。清楚瞭解製程的特殊因和共同因，有助於正確擬定降低製程變異的策略。若無法清楚判定而導致策略錯誤，將造成“更大的製程變異”和“成本損失”。,穩定製程和失控製程,當製程“只受到共同因影響”而不受到特殊因影響，則說製程是“穩定的”(in-controlprocess)。當製程“同時受到共同因和特殊因影響”時，則說製程是“失控的”(out-of-controlprocess)。因此使用“管制圖”監控製程是否穩定，主要偵測製程是否發生“特殊因”。,管制圖介紹,管制圖起源與目的管制圖原理管制圖種類管制圖建立步驟管制圖判讀,管制圖起源與目的,起源管制圖首由舒華特於1924年提出，用以管制製程，其用法簡單，因此被廣泛用於工業界。目的管制圖能將數值以曲線表示出來，以觀查其變異的趨勢，且能判斷製程是否發生特殊因，而採取適當的改善措施。,管制圖原理,假設產品品質特性服從常態分配。常態分配下，産品品質特性值落在3之間的概率爲99.73，於是落在3之外的概率爲100%一99.73%=0.27%，而超過一側，即大於-3或小於+3的概率爲0.27%/2=0.135%1。,管制圖原理,根據常態分配的結論，在製程穩定的條件下，點子超出管制上限或管制下限的機率只有1左右，用數學語言來說，即根據小機率事件原理，小機率事件實際上不發生，若發生則判斷異常，即製程失控。,發生機率僅約1,為了探討管制圖，有三項主要因素必須加以討論，其如下：,1、品質變異的原因：機遇原因管制圖顯示管制中時，其變異原因來自機遇原因，又稱為共同原因。係指在生產過程中會影響所有的機器設備、作業人員及全部部門的因素。例如：光線不良、震動、管理錯誤、溫濕度不合、伙食不佳。非機遇問題-管制圖顯示管制外時，其變異原因來自非機遇原因，又稱為特殊原因。係指生產條件的局部原因，即一台機器、一位作業員或一部份原料的異常所造成的品質不良，其原因大都為人為因素所形成的。例如：作業人員沒有做好機器設備的日常保養工作，造成運轉出狀況。,2、管制圖的設計三個重要參數：樣本大小、抽樣間距、管制界線寬度樣本大小：一般而言，大樣本可以很容易地偵測出製程內小量之變動。反之當製程變動量相當大時，則適合使用小樣本。抽樣間距：除了決定樣本大小外，我們同時須決定抽樣之頻率。最理想之狀況是次數頻繁地抽取大樣本。但從經濟觀點而言，此並非最佳之抽樣方法。較可行之方法是在長時間間隔下取大樣本或短時間間隔下取小樣本。管制界線寬度：係取第型誤差期望成本及第型誤差期望成本間的經濟平衡。,3.管制圖實施步驟-選擇品質特性-決定管制圖之種類-決定樣本大小-抽樣頻率和抽樣方式-收集數據-計算管制圖之參數，一般包含中心線和上下管制界限-收集數據，利用管制圖監視製程,管制圖建立步驟,決定管制的產品品質特性。選擇適當的管制圖進行管制。決定抽樣間隔時間、樣本大小和抽樣方法。當製程變動量相當大時，則適合使用小樣本，反之，若製程變動小時則使用大樣本。理想的抽樣頻率是次數頻繁地抽取大樣本。但從經濟觀點而言，此並非最佳之抽樣方法。較可行之方法是在長時間間隔下取大樣本或短時間間隔下取小樣本。在大量生產下或有多種可歸屬原因出現下，較適合樣本小而次數多之抽樣。由於檢測器和自動量測技術之發展，目前之趨勢傾向100%檢驗。,管制圖建立步驟,收集資料計算管制界限。收集至少25組的樣本數據。計算解析用管制圖之管制界限。若解析用管制圖點子未出界且呈隨機分佈，則可用以管制製程。若點子出界或不呈隨機分佈，則刪除所對應之點子，並重新計算管制界限。收集樣本數據，並進行監控。,管制圖種類,計量值資料計量值是指蒐集的資料是可以量測的，例如，長度、厚度等，其平均數和變異數都可提供製程變異的情報，因此在製程上可同時監控此二統計量，以使製程維持在穩定內。計數值資料計數值是指蒐集的數據為產品的合格或不合格，或有多少缺點或不合格點，此類數據無法以數值表示，而是以類別表示。,管制圖種類,Xbar-R管制圖,Xbar-R管制圖之繪製公式：計算各組平均值,i=1,k計算各組全距Ri,i=1,k總平均X:全距平均值R：,計算管制界線,管制圖：R管制圖：,管制界限係數，可由查表得知。,例題,面板尺寸量測：,Xbar-S管制圖,Xbar-S管制圖之繪製公式：計算各組平均值,i=1,k計算各組標準差Si,i=1,k總平均X:標準差平均值S：,計算管制界線,管制圖：S管制圖：,管制界限係數，可由查表得知。,X-Rm管制圖,X-Rm管制圖之繪製公式：各組Xi,i=1,k各組移動全距Rmi,i=2,k移動全距=Xi+1-Xi平均:移動全距平均值：,計算管制界線,X管制圖：Rm管制圖：,管制界限係數，可由查表得知。,管制界限係數表,nP管制圖,例題,OQC抽檢面板：,P管制圖,例題,OQC抽檢面板：,C管制圖,U管制圖,管制圖的判讀,利用管制圖監控製程，若所有點子皆未跳出管制界限外，且呈隨機分佈，則判定製程穩定，反之，則判定製程失控。使用判異準則可研判點子分佈是否呈隨機分佈，且可提昇舒華特管制圖對偵測微量變動的製程平均數與變異數的敏感度。,判異準則,常用的八大判異準則一點跳出管制界限外連續九點落在中心限的同一側連續六點持續上升或下降連續十四點交互著上下跳動連續三點中有兩點落在A區或A區以外連續五點中有四點落在B區或B區以外連續十五點在中心線上下兩側之C區連續八點在中心線兩側但無點在C區,判異準則,有1點在A區以外者。,連續9點在CL之同一側。,連續6點持續地上升或下降者。,連續14點交互著一升一降者。,判異準則,3點中有2點在A區域A區以外者。,5點中有4點在B區域B區以外者。,連續15點在中心線上下兩側之C區者。,8點在中心線兩側，但C區無點子。,判異準則的使用,判異準則使用方法為只要有其中一個準則發生，則判定製程失控。判異準則主要是利用機率原理判定製程是否失控。由於準則發生的機會偏低，故一旦有準則描述的情形發生，則有很大的可能發生製程失控。若要使用判異準則增加管制圖的監控能力時，除了參考學者專家提供的準則內容外，仍須考量實際製程情況，再決定欲使用的判異準則。,管制圖之判讀,管制圖發生異常時，首先應先確認下列事項：抽樣之數據是否“隨機”?是否經過適當層別?是否有”過度調整”的情形?,製程能力分析,當生產線上造成製程不穩定的所有特殊因已被排除後，製程在統計管制的狀態，即製程穩定，這時為了瞭解製程產出符合規格的績效，則需衡量製程能力。當品質特性的數據為計量值時，常使用的製程能力指標有Ca、Cp和Cpk。當品質特性的數據為計數值時，計數值管制圖之管制中心線值可用以說明製程能力。,什麼是製程能力,製程相較於規格之能力指標不良率、PPMSigmalevelCpk、Ppk換算（假如資料呈現常態分配，且無偏移）Ppk=1Sigmalevel=3不良率=0.27%,LSL,USL,什麼是製程能力,製程能力,客戶聲音,製程聲音,規格寬度（公差）,自然變異寬度,Cp,T,6,USL-LSL,6,Cp：只考量寬度的指標Ca：只考量位移的指標(Ca=(Mean-Target)/(T/2)Cpk：兼考量位移與寬度的指標,CpkMin(,),USL-Mean,3,Mean-LSL,3,什麼是Cpk呢？,Cpk是“製程穩定”後用以衡量製程能力的指標。,Ca、Cp和Cpk都是製程能力指標，三者有何差異呢？,Ca=衡量製程準確度愈小愈好,Cp=衡量製程精確度愈大愈好,Cpk=衡量製程精準度愈大愈好,製程能力指標Ca,Ca(製程準確度)(CapabilityofAccuracy),衡量製程實績平均值與規格中心值之偏差程度,A:Ca12.5%B:12.5%Ca25.0%C:25.0%Ca50.0%D:50.0%Ca,A:有遵守作業標準操作並達規格要求,須續維持現狀B:有必要儘可能提升至A級C:作業標準可能未被遵守或有必要檢討所訂之規格及作業標準D:應採取緊急措施,全面檢討可能影響之因素,必要時須停線,Ca=(-m)/(T/2)*100%,T=USL-LSL(規格寬度)單邊規格因沒有規格中心值,故不能算Ca。,=Ca值越小越好,表示偏離小,製程能力指標Cp,Cp(製程精密度)(CapabilityofPrecision),A:此製程甚為穩定,可將規格公差縮小或勝任更精密之工作B:有發生不良率偏高之危險,須加以注意並努力維持不再變壞C:檢討所訂規格及作業標準,可能本製程無法勝任如此精密之工作D:應採取緊急措施,全面檢討可能影響之因素,必要時須停線,A:1.33CpB:1.00Cp1.33C:0.83Cp1.00D:Cp0.83,Cp=T/6-雙邊規格,衡量製程變異程度與規格公差之差異程度,Cp=(USL-)/3或(-LSL)/3-單邊規格,=Cp值越大越好,表示