统计过程控制(spc)—新培训教材

EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析统计过程控制SPC1培训师EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析2SPC的基本概念与原理一、SPC的基本概念与原理SPC为制程管制的一种有效方法是管理者及工程技术人员工作上沟通的共同语言,也就是能让数据说话的事实管理科学方法主要内容在制程中如何运用管制图及评价制程的能力二、制程管制的一般概念1统计制程管制STATISTICALPROCESSCONTROL简称SPC2制程共同工作以产生输出的人、机、料、方法、环境的总和SPC所管制的制程必须符合连续性原则在制程管制系统中提供客观之绩效报告,以达预先防止,避免浪费的管制要求3产品特性代表产品本身的诸多项目如外观、尺寸、功能等4制程特性影响产品质量特性的因素如某一制程的温度、压力、时间、循环速度等5制程改善对重要的制程特性采取措施,以保持制程的稳定性并使制程输出即产品的变异在可接受的范围内EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析制程管制系统图标如下人、机、料方法环境制造过程产品或服务输入转换输出二、品质变异普通原因与特殊原因没有两件产品或特性是完全相同的,即存在变异,只是这种变异是大是小而已有些变异明显,有些很难察觉这是因为任何制程都存在许多引起变异的原因如机器损耗、间隙材料直径、硬度环境温度、动力是否恒定从检验的角度讲,位于规定的公差范围内的零件是可接受的,反之,则是不可接受的EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析但从制程管制的立场出发,必须追究造成变异的原因,以决定是否采取措施综合起来,造成变异的原因有两大类普通原因机遇性原因如果变异随时间的推移具有稳定的且可重复的分布,产品的变异可预测,图示如下时间预测大小当出现这种状况时,称之为“制程受控”,表现在管制图上即无异常,这时可计算制程能力,从而了解制程可能产出的不良品的比率大概有多大一般而言,如制程能力足够大,这种变异可不必追究其原因,只须维护目前的制程管制即可,如制程能力不足,说明该制程虽受控,但因整体制程管制系统上的问题而使产出不良品的比率太大,必须运用系统措施人、机器、材料、方法及环境的综合分析及改善提升制程能力,即制程产出合格品的能力,表现在管制图上则是要缩小管制界限的范围EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析特殊原因非机遇性通常又叫可查明原因,当这类原因出现时,将造成整个制程的分布改变但不是始终出现的,除非该特殊原因找到并消除如某日进了一批生手操作生疏,否则产品的质量状况将不可预测,即不稳定图示如下时间预测大小当出现以上状况时,我们称之为“制程不受控”,表现在管制图上即有异常出现,这时如果计算制程能力将无多大意义,甚至会造成错误的判断,必须是找到异常的原因某一特定的不是整体的,并采取局部措施消除,直至制程受控,方可计算制程能力EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析三、总结普通原因采系统措施系统地解决,以提升制程能力约可解决85特殊原因采局部措施针对性地解决,以使制程稳定,品质可预测约可解决15制程管制的系统就是围绕两类原因不断地分析制程,进而进行维护、管制、改善,以使产品制程输出质量稳定、优良在这样的一个制程管制中,最常用的工具是人们耳熟能详的管制图及其后续展开的制程能力分析EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析管制图的原理及应用管制图源于1924年由美国品管大师修哈特WASHEWHART博士所发明一、管制图的意义1管制图即为分析制程变异之原因是普通原因或特殊原因之主要统计分析工具,其中包括三条线2管制图的基本构成如图21管制上限UPPERCONTROLLIMIT,UCL红色虚线表示22中心线CENTERLINE,CL蓝色之实线表示23管制下限LOWERCONTROLLIMIT,LCL红色虚线表示24点联机条均以黑色实线连接绘制管制特性值UCLCLLCLEDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析二管制图的原理借助3上下管制界限,了解制程是否受控,是由于共同原因还是特殊原因引起波动1标准偏差是每一个数值与平均数的差值的平方的平均数的开方,代表一群数值的变异大小2为何以3作为管制界限管制图既以3个标准偏差为基础,换言之,只要群体为常态分配,则自该群体进行取样时,取出之数值加以平均计算来代表群体状况,则每进行10000次之抽样会有27次数值会超出3之外即每1000次约会有3次超出,此3次为偶然机会可不予计较若在平时抽样时如有超出,即判为异常,则误判之机率亦为千分之三实践证明,界限定为3,为最合符经济效益三、管制图的种类1依数据分类计量值管制图计数值管制图A计量值计量值系指管制图之数据均属由量具实际量测而得如端子DIP外观最长尺寸、重量等特性均为连续性者EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析最常用管制图有1平均值与全距管制图XRCHART2平均值与标准偏差管制图（XCHART）3中位值与全距管制图XRCHART4个别值与移动全距管制图（XRMCHART）B计数值计数值系指管制图之数据均属于以单位计数而得如电测,导板,目视等不良个数特性均为间断性者最常用管制图1不良率管制图PCHART2不良数管制图PNCHART3缺点数管制图CCHART4单位缺点数管制图UCHART2依管制图用途分类21管制用管制图1追查不正常原因2消除此项原因3采取防止再发之措施22解析用管制图1决定方针用2制程解析用3制程能力研究用4制程管制准备用EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析计量值管制图计数值管制图优点1用于制程管制,甚灵敏,容易调查真因，可预测将发生之不良状况2能及时并正确找出不良原因，使质量稳定1所需数据,能以简单方法获得。2对于工厂整体质量状况之了解较方便。缺点1需经常抽样,费时麻烦2数据须测定及计算,且需点上管制图1无法寻求不良之真因2不能及时采取处理措施，而延误时机。EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析数字数据处理的步骤1原始资料审核保存资料的真实性。2分类的决定分成几类，避免重复及遗漏。3分类后整理进行归类。4列表根据结果编成适用的表式。5绘图绘成统计图。4EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析统计技术之应用1市场分析2产品设计3相依性规格、寿命及耐用性预测4过程控制及过程能力研究5过程改善6安全评估风险分析7验收抽样8数据分析，绩效评估及不良分析5EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程控制系统过程中对策绩效报告成品改善过程中对策人员设备材料方法环境成品7EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程控制系统1过程过程是指人员、设备、材料、方法及环境的输入，经由一定的整理程序而得到输出的结果，一般称之成品。成品经观察、测量或测试可衡量其绩效。SPC所控制的过程必须符合连续性原则。2绩效报告从衡量成品得到有关过程绩效的资料，由此提供过程的控制对策或改善成品。3过程中对策是防患于未然的一种措施，用以预防制造出不合规格的成品。4成品改善对已经制造出来的不良品加以选别，进行全数检查并返工/返修或报废。8EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析常态分配K在内之概率在外之概率067500050001682631741969500500295454552589900100399730279EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析常态分配10EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制界限的构成11EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析SPC导入流程建立可解决问题之系统确认关键过程及特性导入进行关键过程及特性之控制检讨过程能力符合规格程序持续进行过程改进计划提报及执行过程改善计划不足足够18EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制图的应用决定控制项目决定控制标准决定抽样方法选用控制图的格式记入控制界限绘点、实施持续改进控制图控制图判读处置措施OKOKNG19EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制图的选择计数值计量值N1控制图的选择数据性质样本大小N数据系不良数或缺点数CL性质N是否相等单位大小是否相关NN2N25N3或5N10不是是不是是缺点数不良数RX控制图控制图控制图控制图P控制图PN控制图U控制图C控制图XXRXXRMX20EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析计量值计数值控制图公式汇总控制图CLUCLLCL附注计量值R，未知N25最适当N10以下R，未知10N25SRN3OR5较佳R与之R图相同XRMXK组数N样本大小RM计数值PP使用小数P使用PNNC样本大小相同时使用，N2025U样本大小不同时使用为阶梯界限N2025XXXXXX/KXXR/KRX/KXS/KX/KXXR/KRR/KX1NRM/KMRND/PD/KDPNC/KCNC/URAX2RD4SAX3SB4RAMX23RD4MREX2MRD4/NP1P3P/NP100P3PP1PN3NPC3C/NU3URAX2RD3SAX3SB3RAMX23RD3MREX2MRD3/NP1P3P/NP100P3C3C/NU3UP1PN3NPP5P/121EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制图（平均值与全距）1公式1控制图CLUCLA2LCLA22R控制图CLUCLD4LCLD32实例某工厂制造一批紫铜管，应用R控制图来控制其内径，尺寸单位为M/M，利用下页数据表之资料，求得其控制界限并绘图。（N5）RXXRRXXXRX22RREDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析R控制图用数据表X产品名称紫铜管机械号码XXX质量特性内径操作者XXX测定单位M/M测定者XXX制造场所XXX抽样期限自年月日至年月日样组测定值R样组测定值RX1X2X3X4X5X1X2X3X4X515050495251504314534847525150262475353455049681553484951525065346454948494744164650535153506745048494952496417505249494949835464850545049681850495049514982650495251545125195249525350512474749504852492520504750535250468485046495148852152495153505104950504951534904225554515150522510495151464849252350545250495105115150494650492524475151525250651250504952515043255351515051512313494949505550461250120XX23EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析R绘图步骤1将每样组之与算出记入数据表内。2求与5016483查系数A2，D4，D3A2058，D4211，D3负值（以0代表）25120XXXXRNX25254,1NR24EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析R绘图步骤4求控制界限1控制图CL5016UCLA25016058485293LCLA250160584847392R控制图CL48UCLD4011481013LCLD30480XXRRRXXX25RREDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析R绘图步骤5将控制界限绘入控制图6点图7检讨控制界限X26EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析R控制图X27EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析WORKSHOPR范例某产品制成后，经常发现不良品，今利用R控制图控制其质量特性，每天取样2次，每次样本大小N5，下表是10天内所收集之数据（由同一作业员操作同一部机器所得之数据），试计算R控制图之控制界限，并绘成控制图。XXX组别R组别R117762311179892176681217648317842213178474176612141782451770715180666179481617966717861517177810817966181784991788719181671017821220177610XX28EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析P控制图不良率1公式1公组样本大小N相等时CLUCL3LCL32N不等，且相差小于20时CLUCL3LCL3PPP/NP1PN/P1PN/P1PPPP/NP1P29EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析P控制图不良率3N不等，且相差大于20时CLUCL3LCL3/NIP1P/NIP1PPPP30EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析P控制图不良率2实例某工厂制造外销产品，每2小时抽取100件来检查，将检查所得之不良品数据，列于下表，利用此项数据，绘制不良率P控制图，控制其质量组别NDP组别NDP组别NDP110030031110030032110050052100400412100600622100800831003003131008008231004004410080081410050052410050055100500515100200225100400461005005161003003合计250012571007007171006006平均100005810050051810020029100500519100700710100600620100500531EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析P控制图绘图步骤1求控制界限CL0055UCL31154LCL3（为负值，视为0）P500,2125NP100PPPNP100P32EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析P控制图绘图步骤2点绘控制图33EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析WORKSHOPP范例某工厂之生产线，每分钟制造产品200个，今为控制其焊锡不良，采用不良率控制图加以控制，每2小时抽查200个，试根据下列资料计算不良率控制图之中心线及控制界限，并绘制其控制图。月日不良罐数月日不良罐数10月6日210月9日50742247日311日226212612日48日333442213日234EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析计量值控制图常用之系数表35N234567891011121314151617181920A21880102307290577048304190373033703080285026602490235022302120203019401870180A32659195416281427128711821099103209750927088608500817078907630739071806980680B3030301180185023902840321035403820406042804480466048204970510B43267256822662089197018821815176117161679164616181594157215521534151815031490D300760136018402230256028303070328034703630378039104030415D43267257422822114200419241864181617771744171716931672165316371622160815971585E22660177214571290118411091054101009750945092108990880086408490936082408130803EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析常态分配统计量抽样分配常数表36N234567891011121314151617181920M31000116010901198113512141160122311761228118812321196123512031237120812391212D21128169320592326253427042847297030783173325833363407347235233588364036893735D30853088808800864084808330820080807970787077807700763075607500744073907330729C20564072407980841086808880903091409230930093609410945094909520955095809600962C30426037803370305028102610245023202200210020201940187018101750170016501610157C40798088609210940095209590965096909730975097809790981098209840985098509860987C50603046303890341030802820262024602320221021102020194018701810175017001660161EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制图的判定方法正常点子之动态之控制图，如图一。1多数的点子，集中在中心线附近，且两边对称。2少数的点子，落在控制界限附近。3点子之分布呈随机状态，无任何规则可寻。4没有点子超出控制界限外就是有也很少。37EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析控制图的判定方法不正常点子之动态之控制图1在中心线附近无点子。此种型态通常称之为“混合型”，因样本中可能包括两种群体，其中一种偏大，另一种偏小，如图二。2在控制界限附近无点子。此种型态通常称之为”层别型”，因为原群体可能已经加以检剔过，如图三。3有点子逸出控制界限之现象。此种型态通常称之为”不稳定型”，如图四。38EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析39EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析A、控制图的判读法控制图之不正常型态之鉴别是根据概率之理论而加以判定的，当出现下述之一项者，即为不正常之型态，应调查其可能出现的原因。40EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析检定规则13点中有2点在A区或A区以外者口诀3分之2A检定规则25点中有4点在B区或B区以外者口诀5分之4B41EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析检定规则3有8点在中心线之两侧，但C区并无点子者。（口诀8缺C）42EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析检定规则41连续五点继续上升或下降注意以后动态。（如图A）2连续六点继续上升或下降开始调查原因。如图B3连续七点继续上升或下降必有原因，应立即采取措施。如图C43EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析检定规则5点子出现在中心线的单侧较多时，有下列状况者A连续11点中至少有10点B连续14点中至少有12点C连续17点中至少有14点D连续20点中至少有16点检定规则6点出现在控制图界限的近旁时一般以超出2控制界限的点为调整基准，出现下列情形时，可判定过程发生异常A连续3点中有2点以上时B连续7点中有3点以上时C连续10点中有4点以上时44EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析SPC应用所遇到的困难1少量多样之生产型态，不胜控制。2控制计划不实际，无法落实。3使用SPC前未作充分准备。例如过程及控制特性之确定，决定测量方法，数据如何收集等。4欠缺统计技术。5统计计算太过繁琐费时。6测量数据之有效数字位数未标准化。7管理阶层不支持。53EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析SPC能解决之问题1经济性有效的抽样控制，不用全数检验，不良率和成本得以控制。使过程稳定，能掌握质量、成本与交期。2预警性过程的异常趋势可实时对策，预防整批不良,以减少浪费。3分辨特殊原因作为局部问题对策或管理阶层系统改进之参考。4善用机器设备估计机器能力，可妥善安排适当机器生产适当零件。5改善的评估过程能力可作为改善前后比较之指南。54EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力分析1CP（精密度，PRECISION）CPT/6（双边规格）CP（SU）/3或（SL）/3（单边规格）2CPK（过程能力，PROCESSCAPABILITYINDEX）CPK（1CA）CP；（SU）/3OR（SL）/3取最小的数值XXXX55EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力分析4不良率P（综合评价）1ZU3CP（1CA）超出下限PUZL3CP（1CA）超出上限PLPPUPL总不良率2ZU（SU）/，ZL（SL）/5定义1过程平均值3T公差2过程标准差4SC规格中心XXX56EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析例某产品的电性规格是56010M/M，经检验一批后,得出3为5619M/M。求1CP2CPK3P57EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力等级判断及处置建议CP等级CP过程精密度CAPABILITYOFPRECISION处置建议A133CPT8此一过程甚为稳定，可以将规格许容差缩小或胜任更精密之工作。B100CP133T6有发生不良品之危险，必须加以注意，并设法维持不要使其变坏及迅速追查原因。C083CP100T5检讨规格及作业标准，可能本过程不能胜任如此精密之工作。DCP083应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响之因素，必要时应停止生产。59EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力等级判断及处置建议CPK等级CPK过程能力指数PROCESSCAPABILITYINDEX处置建议A133CPK过程能力足够B10CPK133过程能力尚可，应再努力。CCPK10过程应加以改善。60EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力等级判断及处置建议P等级P（综合评价）处置建议AP044稳定B044P122同CA及CPC122P668同CA及CPD668P同CA及CP61EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力分析之用途1提供资料给设计部门，使其能尽量利用目前之过程能力，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利用机械之能力安排适当工作，使其得到最佳之应用。4选择适当之作业员、材料与工作方法。5过程能力较公差为窄时，用于建立经济控制界限。6过程能力较公差为宽时，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。62EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力分析之应用1对设计单位提供基本资料。2分派工作到机器上。3用来验收全新或翻新调整过的设备。4选用合格的作业员。5设定生产线的机器。6根据规格公差设定设备的控制界限。7当过程能力超越公差时，决定最经济的作业水准。8找出最好的作业方法。63EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析利用控制图控制过程之程序1绘制过程流程图，并用特性要因图找出每一工作顺序的制造因素（条件）及质量特性质。2制订操作标准。3实施标准的教育与训练。4进行过程能力解析，确定控制界限。5制订质量控制方案，包括抽样间隔、样本大小及控制界限。6制订控制图的研判、界限的确定与修订等程序。7绘制过程控制用控制图。64EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析利用控制图控制过程之程序8判定过程是否在控制状态（正常）。9如有异常现象则找出不正常原因并加以消除。10必要时修改操作标准（甚至于规格或公差）。65EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力评价之时期分定期与不定期两种1定期评价每周、每月、每季。2不定期评价由技术单位规定，当有下列变动时，须实施之1买入新设备时。2机器设备修理完成时。3工作方法变更时。4其它过程条件（因素）变更时。66EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析过程能力评价之时期5某种过程发生不良时，对上一道过程作系列之评价。6顾客订单有特别要求时。7企业开发某一特殊新产品时。67EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析掌握过程控制之主要因素1人员方面1人人有足够之质量意识。了解质量之重要性。了解自己工作之质量重要性。有责任意识，愿意将质量做好，进行自我检查等工作。（对质量负责之意识；我做之工作，由我保证）。2人人有品管之能力（指作业者）。给予完整之检验说明。68EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析掌握过程控制之主要因素给予适当之测量仪器、设备、工具。施予检验训练和培训测定值读取方法、测定器正确使用法。给予清楚之质量判断基准和准则。新进人员培训应重视。3提高检查精度检查治具化、物理化（感官检查）、（限度样本）。自动检查之采用。防错措施/方法（FOOLPROOF）之采用。69EDITEDBYMRJOSELEESPC统计过程分析掌握过程控制之主要因素多能工种训练和培训（人员请假时，不良增加之防止）。品管人员要有充分的训练和培训。4提高人员能力或技能教育培训、训练、再教育培训。激发问题