统计过程控制理论基础.ppt

SPC,概述,SPC即统计过程控制(StatisticalProcessControl)，利用统计的方法来监控过程的状态，从而达到改进与保证质量的目的，以全过程的预防为主从而减少不合格品的产生。20世纪40年代由美国休哈特博士发现控制图后产生，戴明博士在日本推广开。统计过程控制要解决的两个基本问题：1.过程运行是否处于控制状态；2.过程能力是否满足技术要求。,过程控制的步骤（内容）：,过程分析与控制标准（分析主导的影响因素，确定产品关键的质量特性建立控制点，编制控制计划和文件）,过程监控和评价（根据工艺特点与影响因素，对过程进行监控；运用控制图等工具方法对质量进行评定）,过程维护和改进（通过管理和分析评价，消除异常因素，维持过程稳定和标准化，实现质量度的不断突破与改进）,SPC的基本原理:,每一件成品都不相同小大小大小大小大如果过程很稳定，则将形成一种固定的生产模式，称为正态分配,小大,小大,小大,1%ppmppb10-210-610-9,近年来对质量提出了更高的要求产品合格率：,正太分布中心,规范限合格率%不合格品率ppm,生产控制方式：,3控制方式不合格率无偏移:2700ppm偏移1.5:66807ppm6控制方式不合格率无偏移:0.002ppm偏移1.5:3.4ppm,1.分析一般原因与特殊原因2.减少报表处理的工作量3.找出最大品质问题原因,以便工作更有绩效4.减少数据在人员传递的过程中的变异5.分辨数据的真实性6.从宏观到微观全面真实地了解品质状况7.建产一个工程、品管、制造等三个与品质有直接关系部门的沟通平台与管道,SPC具体作用表现：,1.全面的一个系统规划相关2.人员的教育训练3.适时收集数据4.适时监控图形5.问题改善6.形成标准,SPC系统运作的重点：,时间,成本,品质,产量,竞争能力,采用SPC之前,采用SPC之后,统计方法的应用,统计控制状态,控制图（ControlChart）是对过程质量特性值进行测定、记录、评估，从而监察过程是否处于控制状态的一种用统计方法设计的图。,控制图示例,UCL、LCL分别为上下控制限，CL为中心线；若控制图中的落点在上下限之内则排列随机。UCL=+3CL=LCL=-3,控制图原理,质量波动理论：产品质量客观上存在波动，影响质量的因素可归纳为5M1E。影响因素又分为偶然因素和异常因素，依据原因质量波动分为偶然波动和异常波动。,偶然波动,异常波动,小概率原理：顾名思义就是事件发生的概率很小，此事件在一次试验中几乎不可能发生，若发生则判异；统计学上假设检验所依据的判断准则就是基于小概率原理。,控制图判稳与判异的原理是基于小概率事件一次不发生情况，必然存在两类判断错误虚发警报、漏发警报。,根据两种损失的最小原则确定UCL与LCL之间的最优距离，经验证明休哈特所提出的6方式较好。,偶然波动的特点：过程中存在许多波动源，每个波动源对质量特性X的影响都是很小的，通常X服从正态分布，且其分布不随时间的变化而改变。偶然波动是偶然因素引起的，是过程固有的，且过程处于统计控制状态，也称为受控状态。仅仅是偶然波动出现，那过程输出呈正态分布。这个分布不随时间而变，因而可以预测结果。,过程控制,偶然波动出现时，过程出现的正态分布,异常波动的特点:过程中存在许多波动源，但有一个或几个对质量特性的影响较大，而其它的影响均很小。这些强的波动源使X的分布会随时间的变化而发生改变，改变分布的位置、或分布的标准差，有时又会使分布的形状发生变化。异常波动是异常因素引起的，非过程所固有，过程不处于统计控制状态，也称为失控状态。,过程失空,当异常波动出现时，过程输出的分布是随时间而变化的，不稳定的，从而是不可预测的。,如果存在异常波动，要设法找出它的波动源，用技术手段去排除，从而使过程恢复到正常的受控状态采取局部措施,工具破损,量具性能不稳定,设备性能不稳定,操作不当,原材料不均匀,任一过程中特殊波动源总是有限个发现一个，排除一个，要注意：有的特殊波动源要在一段时间后才会出现,时间,受控（特殊波动消失）,失控（特殊波动源出现）,如果过程只存在偶然波动处于统计控制状态,通常一个产品的特性值总有一个目标值和一定的公差范围，过程不一定满足要求。,有时需要对整个生产系统作改造,控制图应用,分析用控制图：,分析过程是否处于统计控制状态,该过程的过程能力指数是否满足技术要求,四种状态：,控制用控制图：,当过程达到确定的稳定状态后，才可以将分析用控制图延长作为控制用控制图。后者相当于生产中的立法，故前后应有正式的交接手续。,经过一个阶段使用后。可能会出现新的异常，这时查明原因加以消除，恢复统计过程控制状态,常规控制图种类,计量值控制图,计数值控制图,均值-标准差控制图（X-S图)均值、极差控制图(X-R图)中位数，极差控制图(Me-R图)单值移动极差控制图（X-Rs图),不合格品率控制图(p图)不合格品数控制图(np图)单位缺陷数控制图(u图)缺陷数控制图(c图),主要应用的控制图,判稳准则,判异准则,连续25点，无界外点连续35点，界外点数d1连续100点，界外点数d2,点超出控制线界内点排列不随机,异常情况,常见的八种异常情况与模式：,1.一点超出控制界限2.连续九点在中心线的同侧3.连续六点呈上升或下降趋势4.连续14点交替上升下降5.连续三点中有两点处于A上或A下区6.连续五点中有四点在C区之外7.连续15点在中心线附近的c区内8.连续8点在中心线两侧而无一点在C区,过程能力是指过程加工质量方面的能力，决定于质量因素而与公差无关；过程能力越高，产品质量特性值的分散程度就越小；工序能力越低，产品质量特性值的分散程度就越大。,对于双侧公差的情况：过程能力指数Cp=(TU-TL)/6单侧公差情况：过程能力指数CpU=(TU-)/3CpL=(-TL)/3,Cp1,TL,Cp1,技术控制状态,有偏移情况的过程能力指数:,当产品质量特性值分布的均值与公差中心M不重合时，不合格品必然增大，需要加以修正。修正后的过程能力指数为Cpk,K=2/TCpk=(1-K)Cp,T/2,M,过程能力评价,在过程能力的计算公式中，T反应对产品的技术要求，反应过程加工的一致性，两者之比就反应了过程加工质量满足产品技术要求的程度。Cp值越大则表明加工质量越高，加工成本也越大，故对于Cp值应根据技术与经济的综合因素分析来决定。,作图分析应用,建立控制图前期的准备工作：,1.选择质量特性2.分析生产过程，确定控制点3.合理子组的选择:一般以时间划分要求：组内变异应由随机原因引起组间差异应由异常原因引起4.适当选取时间间隔5.适当选择样本大小6.预备数据一般应有20到75组,控制点（对象）的建立,确定产品的质量特性产品、过程或体系与要求有关的固有特性，将要求按特定的准则，转化为产品功能性的量值。,产品特征按种类分：,理化特性：机械，理化，电，光，声等感官特性：嗅觉，听觉，视觉，触觉等行为特性：礼貌，诚实，正直等时间特性：准时，可靠性，可用性等功能特性：制冷，制热，切割，粉碎等,X-R图的做法,预备数据,总平均值：,平均极差：,R=(Ri)/m,UCL=X+A2RCL=XLCL=X-A2R,R图的中心线和控制限：,UCL=D4RCL=RLCL=D3R,系数A2,系数D3、D4,注：n为样本容量,在XR图中，应先作哪一个？,如果先作X图，则由于R图还未判稳，R的数据不可用，故不行如果先作R图，由于R图中只有R一个数据，故可行所有正太分布的控制图都必须倒过来作,统计到足够质量特性的数据后，可以应用minitab软件实现