SPC讲义1327780.ppt

統計制程管制-SPC講義擬訂:高東海,主要內容,SPC的發展史SPC簡介管制圖CPK,SPC發展史,管制圖于1924年由W.AShewhart發明,并于1931年發表了,英美及日本都將管制圖制定方法定為國家標准.1940年SPC正式引進制造業.,SPC簡介,SPC:StatisticalProcessControl(統計制程管制)是由制程調查來發現制程的變異性,改進制程能力,而達到提升產品品質的一種方法,其主要工具為管制圖.SPC的目的:分辯共同原因與特殊原因,并分別加以改善局部問題改善:通常會牽涉到消除變異產生的特殊原因可以直接由該制程人員直接加以改善大約能夠解決15%的制程上的問題系統改善:通常必須要改善造成變異的共同原因經常需要管理階的努力與對策大約有85%的問題是屬于此類系統改善,SPC的基本理論是常態分布,-3,-2,-1,+1,+2,+3,0.135%,0.135%,99.73%,95.45%,68.27%,常態分布:也稱穩態,制程中只有偶因而無異因產生的變異狀態,常態分布兩個重要參數:平均值(X):描述品質特性值之集中位置標準差(s):描述品質特性值之分散程度,SPC的基本理論是常態分布,10.5210.5310.4810.4710.4910.5010.4810.5210.5110.4810.5010.5010.5110.4910.5010.5210.5010.4910.4810.4910.5010.5110.4810.4810.5010.5110.5010.5110.4910.521).平均值為多少？2).標準差為多少?,例:一批軸承,抽樣量測尺寸如下:,SPC的基本理論是常態分布,解:1)X=,Xi,n,314.96,30,10.50,S=,(Xi-X)2,n-1,29,0.0068,0.015313,圖一較圖二數據分散,精密度差,S值大,圖一,圖二,SPC的基本理論是常態分布,常態分布函數,常態分布函數特性:1.x=時,圖形之高度最高2.左右兩邊之圖形對稱於x=,即f(x)=1-f(x)3.常態曲線與橫座標間所構成之面積為1.,f(x)dx=1,-,為何用3作為管制上下限?,“3”原則概率正態分布之性質在3範圍之概率為0.9973,幾乎包含了全部的質量特性值.所以:3範圍被認為是產品品質正常波動的合理的最大幅度,它代表了一個過程所能達到的質量水平,所以過程能力一般用3來表示.,為何用3作為管制上下限?,管制上限UCL,中心線CL,管制下限LCL,旋轉90,管制圖,常態分布圖,品質變異的原因,1.機遇原因(Chancecause)隨机因素,偶因,過程固有的,始終存在,不可避免的原因、非人為的原因、共同原因、偶然原因、一般原因,是屬於管制狀態的變異.機遇原因(偶然性,不易識別,不易消除,大量的.)如:同批材料內部結構的不均勻性表現的微小差異,設備的微小振動,刀具的正常磨損,以及操作者細微的不穩定等.-其對品質變異起著細微的作用,但難以排除.,2.非機遇原因(Assignablecause可查明因素)系統因素,異因,非過程固有,有時存在,有時不存在,可避免的原因、人為原因、特殊原因、異常原因、局部原因等.此種原因,應采取行動,使制程恢復正常,進入管制狀態.非機遇原因(系統性,易識別,可以消除,)如:使用了不合規格標准的原材料,設備的不正確調整,刀具的嚴重磨損,操作者偏離操作規程等.-其對品質變異影響程度大,生產失控,為異常原因,但不難排除.管制圖上的控制界限就是區分偶波與異波的科學界限,品質變異的原因,管制圖的定義,管制圖,是一種以實際產品品質特性與根據過去經驗所判明的制程能力的管制界限比較,而以時間順序用圖形表示者.,管制圖的功效:a.及時掌握異常波動,克服影響因素,維持制程穩定.b.了解制程能力.(Cpk、Ca、Cp)c.應客戶的要求,提供給客戶作為質量控制的依據,計量值管制圖(ControlChartsForVariables):a.平均值與全距管制圖(X-RChart)b.中位值與全距管制圖(X-RChart)c.個別值與移動全距管制圖(X-RmChart)d.平均值與標准差管制圖(X-Chart),管制圖的種類(性質分類),計數值管制圖(ControlChartsForAttributes)a.不良率管制圖(PChart)b.不良數管制圖(PnChartordChart)c.缺點數管制圖(CChart)d.單位缺點數管制圖(UChart),管制圖的種類(性質分類),管制圖的種類(用途分類),解析用管制圖先有數據,后才有管制界限A.決定方針用.B.制程解析用.C.制程能力研究用.D.制程管制之準備用.做解析用管制圖時,只需觀看該點是否在管制界限內,不需要去判讀.管制用管制圖先有管制界限,后有數據用於控制制程之品質,如有點子跑出界限時,立即采取如下措施.A.追查不正常原因.B.迅速消除此原因.C.研究采取防止此項原因重復發生的措施.,平均值與全距管制圖X-RChart,X-RChart管制圖,X-R管制圖的定義,在計量值管制圖中,X-R管制圖系最常用的一種,所謂平均值與全距管制圖,系平均值管制圖(XChart)與全距管制圖(RChart)二者合並使用.平均值管制系管制平均值的變化,即分配的集中趨勢變化;全距管制圖則管制變異的程度,即分配的離散趨勢的狀況.,X-RChart管制圖,建立解析用管制圖,1.選定管制項目,3.計算各組平均值(X),2.收集數據100個以上,並予適當分組后記入數據記錄表.樣本大小(n)=25(解析用)組數(k)=2025,4.計算各組全距(R)R=Xmax-Xmin(各組最大值-最小值),X-RChart管制圖,5.計算總平均值(X)X=6.計算全距之平均值(R)R=7.計算管制界限及繪出X管制圖中心線CLx=X上限UCLx=X+A2R下限LCLx=X-A2R,x1+x2+x3+xk,k,R1+R2+R3+RK,k,R管制圖中心線CLR=R上線UCLR=D4R下線LCLR=D3RA2,D4,D3由系數表查得8.點圖將數據點繪管制圖上,相鄰兩點用直線連接.9.管制界限檢討10.記入其它注意事項,X-RChart管制圖,X-RChart管制圖,例題:用X-R管制圖來控制HH31平面度(0.18+/-0.08),利用下列數據資料,計算其管制界限並繪圖.,X-RChart管制圖,1.收集數據並記入數據記錄表2.計算各組X3.計算各組R值4.計算總平均(X)X=0.14,x1+x2+x3+xk,k,X-RChart管制圖,5.計算全距之平均值(R)R=0.0596.計算管制界限及繪出X管制圖中心線(CLx)=X=0.14管制上限(UCLx)=X+A2R=0.14+0.5770.059=0.173管制下限(LCLx)=X-A2R=0.14-0.5770.059=0.106,R1+R2+R3+RK,k,X-RChart管制圖,R管制圖中心線CLR=R=0.059管制上限UCLR=D4R=2.1150.059=0.124管制下限LCLR=D3R=00.059=0,7.將所求出之各X值及R值點入管制圖上並將相鄰兩點用直線連接8.制程狀態檢討9.記入其它注意事項,X-RChart管制圖,有一點超出管制上限,應該剔除,然後利用餘下的樣本統計量重新修正控制界限.,X-RChart管制圖,上圖中二月份的控制圖的控制界限就是利用一月份控制圖的數據重新計算得到的.如此繼續下去,可以清楚地看到控制圖的不斷改進.圖中顯示七月份控制圖狀況已達到了比較好的控制效果,此時就不必要再做控制圖的每月修正.,一月份,二月份,七月份,管制圖的判讀原則,制程是否在管制狀態可用下列原則判斷:1管制圖上的點都出現在管制界限內側,並沒有特別排法時,原則上認為制程是正常.這種狀態謂之管制狀態.2管制圖上有點超出管制界限外時,就判斷制程有了異常變化,這種狀態謂之非管制狀態.,管制圖的判讀原則,管制圖上的點雖未超出管制界限,但點的出現有下列法時,就判斷有異常原因發生.(a)點在中心線的單側連續出現7點以上時(b)出現的點連續11點中有10點,14點中有12點,17點中14點,20點中16點出現在中心線的單側時,管制圖的判讀原則,7點連續上升或下降的傾向時(d)出現的點,連續3點中有2點,7點中有3點,10點中有4點出現在管制界限近旁(2線外)時,管制圖的判讀原則,(e)出現的點,有周期性變動時,管制圖的判讀原則,(f)3點中有2點在A區或A區以外者(g)5點中有4點在B區或B區以外者,管制圖的判讀原則,(h)有8點在中心線之兩側,但C區並無點子者(i)連續14點交互著一升一降者,管制圖的判讀原則,(j)連續15點在中心線上下兩側之C區者(k)有1點在A區以外者,P-Chart（綠,紅）,目的:通過管控生產線及機台的制程不良率,籍以對當日制程的品質狀況進行全局掌控，以確保制程的穩定,減少制程變異.范圍:適用于本公司所有零件及成品制程掌控.定義:籍以制程不良率表示其趨勢之一種計數值管制圖.,目的,范圍及定義,生產線/機台以每日收集一次數据,可收集2530個數据作為制定管控圖中心線及上下管控線之數据.,P-Chart圖制作步驟,2.1數據收集:,2.2計算制程平均不良率P:,P=D/nP=D/nP:平均不良率,n:檢驗個數的總和n:當日檢驗數n:平均日檢驗數,P:當日不良率D:不良個數總和D:不良個數,下管制線:LCL=P-3*P*(1-P)/n(紅線）,上管制線:UCL=P+3*P*(1-P)/n(紅線）,中心線:CL=P(綠線）,2.3計算管制界限:,P-Chart圖制作步驟,P-Chart圖界限檢討,A.把全部點記入P-Chart圖,如果點都在管制界限UCL以下,即認為制程是在管控狀態.B.如果有超出管制界限UCL的點,就必須進一步作制程解析,追查原因,制定標准,使同樣原因不再發生.C.有一點位于LCL之下時,繼續保持生產,但生產單位需對品質的提升進行原因分析,以求改善對策的推廣和經驗的傳承;D:數據收集後其上管控線超過所定品質目標管控線,則需增加品質目標線來界定(黑色標示),無需停線/機,但需檢討改善對策.E:若管制界限LCL為負值時,則以0基準線為其界限.,P-Chart圖使用說明,A.管控上下限為上一張P-Chart管控圖最後一組數據,若是新生產料號,先收集2530個數据再計算確定管控線上下限.B.不良項目欄中,需將“調機不良”列入統計.C.日期以連續生產表示,若間隔未生產,待再生產時接著記錄,無需以“未生產”或“空格”表示.D.管控線統一用紅色,每日不良率統一用藍色表示.,附:P-Chart實例,例題:用P-Chart管制圖來控制HH31平面度不良,利用下列數據資料,計算其管制界限並繪圖.,附:P-Chart實例,1.收集數據並記入數據記錄表2.計算平均日檢驗數:n=n/m=50515/25=20003.計算平均不良率:,P=D/n=1037/50515=0.021,4.計算管制上下限:,上管制線:UCL=P+3*P*(1-P)/n=0.021+30.021*(1-0.021)/2000=0.031下管制線:UCL=P-3*P*(1-P)/n=0.021-30.021*(1-0.021)/2000=0.011,附:P-Chart實例,5.將所求出之當日不良率點入管制圖上並將相鄰兩點用直線連接,Pn-Chart（綠,紅）,目的:通過管控檢驗工站的不良數,籍以管控制程,當制程異常發生時能適時偵測,及時校正,以確保制程的穩定,減少制程變異.范圍:適用于本公司所有零件及成品制程掌控定義:本文所指管控圖又稱Pn管制圖,籍以相同時間內,以不良所出現的個數表示其趨勢之一種計數值管制圖.,裝配管控工站以每節課收集一次數据,可收集2530個數据作為制定管控圖中心線及上管控線之數据.,管控圖制作步驟,3.2.1數據收集:,3.2.2計算制程平均不良率P:,P=Pn/nPn:不良個數總和n:檢驗個數的總和n:每節課檢驗的平均數Pn:平均不良個數.,中心線:CL=Pn上管制線:UCL=Pn+3*Pn*(1-P)警示線:MCL=(UCL+Pn)/2,計算管制界限:,A.把全部點記入管控圖,如果點都在管制界限UCL以下,即認為制程是在管控狀態,則上述公式所計算之警示線、上管制界限作為正式管制界限繼續使用.B.如果有超出管制界限UCL的點,就必須進一步作制程解析,追查原因,制定標准,使同樣原因不在發生,然后將異常點去除后依上述步驟重新計算管制界限.C.點在管制界限上時,亦視同超出界外的點.,管控圖界限檢討:,A.綠區:管控點位于MCL線以下則安心生產.B.雙黃:連續兩點位于MCL與UCL線之間,則品檢員需通知生產單進行原因追查,并將結果記錄于管控圖“異常原因追查”欄.C.一紅:有一點位於UCL線之上,則品檢員需開出制程異常連絡單交由生產單位處理,由生產單位尋找原因提出改善對策.當異常非生產單位所能對策范圍時,生產單位可視實際狀況,請QE協助處理.,圖象判讀:,Cp&Cpk制程能力與制程能力指數概念,評定制程狀況的幾個定義,LSL(下限):LowerSpecLimitUSL(上限):UpperSpecLimitTargetValue(目標值)T(公差)Mean(平均值)StdDev(標準差):StandardDeviation(Sigma)雙向Cp的計算:Cpl=(Mean-LSL)/3Cpu=(USL-Mean)/3Cp=(USL-LSL)/6S:PotentialProcessCapabilityRatioCpk=Min(Cpl,Cpu)=Cp*(1-Ca):ProcessCapabilityIndex,2MeanTargetValue,T,制程准確度Ca=,評定制程狀況的幾個定義,單向公差要求Cp的計算方法:只有下限要求的Cp值:Cpl=(Mean-LSL)/3只有下限要求的Cp值:Cpu=(USL-Mean)/3,准確度Ca,精密度Cp,精確度CPk,Ca/Cp/CPk之間的概念關係,Cpk=Cp(1-Ca),評定制程狀況的幾個定義,Cpk定義(Definition),Remark:當我們考量Cp時,是假設Spec之中心點(TargetValue)與實際制程能力曲線之中心點(Mean)是一致的.這是一個理想情形,但實際上制程能力曲線是因某些制程條條件而產生飄移(TargetMean).所以會產生一個Correlationfactor(Ca).,Cpk,Cp*(1-Ca),=,評定制程狀況的幾個定義,Cp定義(Definition),評定制程狀況的幾個定義,Cpk檢討,Cpk與Cp,評定制程狀況的幾個定義,Cpk與不良率,1.當Specwidth=6D=x時Cp=Cpk=1.0不良率為0.26%,2.當Specwidth=6D-x=時Cpk=0.75Cp=0.75不良率為15.87%,3.當Specwidth=6D-x=3時Cpk=0不良率為50%,Cpk與p,LSLDUSL,X,6,LSLDXUSL,15.87%,X,6,LSLDUSL,X,6,50%,0.13%,0.13%,Cpk使用時機,UseofCp&Cpk,Cpk與制程穩定性,CpkandNormality,Cpk顯示制程之現有制程能力Cpk可用來推算制程之不良率Cpk可用來作持續改進之計劃Cpk是表示一制程的制程能力Cp可用來作快速推算與理想制程能力之差距對於雙邊的規格,Cp和Cpk應同時考量當我們應用SPC來控制某一制程,而該制程也程現Undercontrol這時的Cpk才有意義.Cpk對於OUT-OF-CONTROL之制程,其Cpk值是沒有意義和甚至發生誤導對於Cpk及Cp之定義,其必要條件之一為“制程之Cpk品質特性必須為常態分配”故此,如果不清楚制程相關數據是否為常態分配,我們必須做“Testfornormality”,CPK與常態,Cpk檢討,曲線1是個常態分配曲線2是個“非常態分配”曲線3是“長方形分配”如果依Cpk之公式計算,他們都有相同之Cpk值,因為其Mean和St.Dev.都相等.但顯然其制程能力不同,且產生產不同之不良率.如果我們只套公式,而得相同之Cpk便產生誤導結果.,3,1,2,制程能力與改善方向,Ca=2*(平均值-規格中心)/公差裕度等級Ca值對策ACa12.5%維持現狀B12.5%Ca25.0%改進為A級C25.0%Ca50.0%立即檢討改善D50.0%Ca采取緊急措施,全面檢討,必要時停止生產,Cp=公差裕度/6*標准差等級Cp值對策A+1.67Cp考慮管理的簡單化或成本降低的方法A1.33Cp1.67維持原狀B1.00Cp1.33改進為A級C0.67Cp1.00需全數選別并管理改善工程DCp0.05.故其是常態分析,7.點取,Setspec.limits,8.輸入上下限及目標值,OK,9.計算Cpk,結論:Spec175185時其Cp=2.218Cpk=2.095,結論:Spec178182時其Cpk=0.764預估制程不良率=0.122%+1.091%=1.213%,若Spec182max.時(單向公差),只輸入上限值其Cpk=0.764預估制程不良率=1.091%,例:加工8-0.05/-0.10的小軸100根