SPC控制图培训教材

1、08-8-151主讲：艾海涛SPCSPC知识培训知识培训.000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100123456LCLCLCLUCL?08-8-152一、SPC概念 SPC是英文Statistical Process Control（统计过程控制）三字首的简称。是将统计学技术，应用于控制生产工序，对过程中的各个阶段进行监控，务求在每一工序所生产的制品都可达到要求的规格，保证产品与服务满足要求的均匀性。而非倚靠最后的品质各站点检出潜伏的次品。 推行SPC是现代质量管理的要求，为的是贯彻预防原则。贯彻预防原则是现代质量管理的核心和精髓。08-8-153二

2、、SPC的产生 工业革命以后， 随着生产力的进一步发展，大规模生产的形成，如何控制大批量产品质量如何控制大批量产品质量成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方式。于是，英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量控制方法。 1924年，美国的休哈特博士提出将3Sigma原理运用于生产过程当中，并发表了著名的“控制图法”，对过程变量进行控制，为统计质量管理奠定了理论和方法基础。08-8-154三、SPC的特点 1、SPC可以判断过程的异常，及时告警。 2、SPC是全系统、全过程的，强调全员参加，而不是只依靠少数质量管理人员。 3、强调

3、应用统计技术来保证预防原则的实现。 4、强调从整个过程、整个体系来推行SPC，而不是仅局限于个别工序，采用什么控制图的问题。 08-8-155四、SPC的作用v在质量诊断方面在质量诊断方面，可以用来量度过程的稳定性，即过程是否处于统计控制状态；v在质量控制方面在质量控制方面，可以用来确定什么时候需要对过程加以调整，而什么时候则需要使过程保持相应的稳定状态；v在质量改进方面在质量改进方面，可以用来确认某过程是否得到了改进。08-8-156四、SPC的作用1、从数据到图形应用统计技术可以反馈生产或服务过程性质变化的信息。2、帮助我们分析过程变化的原因（普通原因和特殊原因）3、对于超出控制界限的点采

4、取整改行动。4、根据样本数据可以对过程性质作出评价5、评定生产/过程性质变化与原来过程状态进行比较。08-8-157五、SPC控制图应用的好处v节约成本节约成本v使标准趋于准确使标准趋于准确v使过程更加稳定使过程更加稳定v使控制规格更加真实使控制规格更加真实v减少检验频度减少检验频度v减少问题出现的频度减少问题出现的频度v改善和提高客户的满意度改善和提高客户的满意度v可靠地测出实际过程能力可靠地测出实际过程能力v改善测量结果的准确度改善测量结果的准确度v改善产品品质改善产品品质v减少出货周期时间减少出货周期时间08-8-158六、员工对SPC的责任 A. 提供并纪录正确、真实的数据。 B. 留

5、意SPC图上的数据走势，如有超出UCL (管制上 限)，立即采取相关改善措施。 C. 留意制定之次品分析表，关心主要之次品并向主管反映次品之成因，协助有关人员减低主要次品的形成。 D. 积极参与SPC图的制作，确保SPC图之数据准时更新。 唯有工艺稳定，关键因素被控制在制定范围内，即时处理并解决错误问题，才可确保工艺输出品质优良之产品，生产畅顺。08-8-15908-8-1510七、SPC控制图定义什么是控制图什么是控制图对过程质量加以测定、记录并进行控制管理的一种用统计方法设计的图。控制图的组成UCL(Upper Control Limit) 上控制限LCL(Lower Control Li

6、mit) 下控制限CL (Central Line)中心线按时间顺序抽取的样品统计量数值的描点序列 08-8-1511八、SPC常用的术语名称解释平均值（X）一组测量值的均值均值极差Range）一个子组、样本或总体中最大与最小值之差最大与最小值之差（Sigma）用于代表标准差的希腊字母标准差(Standard Deviation)过程输出的分布宽度分布宽度或从过程中统计抽样值（例如：子组均值）的分布宽度的量度量度，用希腊字母或字母s（用于样本标准差）表示。分布宽度（Spread）一个分布中从最小值到最大值之间的间距最小值到最大值之间的间距中位数 x将一组测量值从小到大排列后，中间的值中间的值即

7、为中位数。如果数据的个数为偶数，一般将中间两个数的平均值作为中位数。单值（Individual）一个单个的单位产品或一个特性的一次测量一次测量，通常用符号 X 表示。08-8-1512名称解释中心线（Central Line）控制图上的一条线，代表所给数据平均值数据平均值。过程均值（Process Average）一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均值，通常用 X 来表示。链（Run） 控制图上一系列连续上升或下降，或在中心线之上或之下的点点。它是分析是否存在造成变差的特殊原因的依据。变差（Variation）过程的单个输出之间不可避免的差别不可避免的差别；变差的原因可分为两类：普通原

8、因和特殊原因。特殊原因（Special Cause）一种间断性的，不可预计的，不稳定的变差根源。有时被称为可查明原因，它存在的信号是：存在超过控制限的点或存在在控制限之内的链或其它非随机性的图形。08-8-1513名称解释普通原因（Common Cause）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。过程能力(Process Capability)是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限的距离，用Z来表示。移动极差（Moving Range)两个或多个连续样本值中最大值和最小值之差。08-8-1514制程控制系统制程控制系统 有反馈的

9、过程控制系统模型 过程的呼声 人 设备 材料 方法 产品或 环境 服务 输入 过程/系统 输出 顾客的呼声我们工作的方式/资源的融合统计方法顾客识别不断变化的需求量和期望08-8-1515变差的普通原因和特殊原因变差的普通原因和特殊原因 普通原因：普通原因： 是指过程在受控的状态下，出现的具有稳定的且可重复的分布过程的变差的原因。普通原因表现为一个稳系统的偶然原因。只有过程变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。 特殊原因：特殊原因： （通常也叫可查明原因）是指造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成（整个）过程的分布改变。只用特殊原因被查出且采取措施，否则它们将继

10、续不可预测的影响过程的输出。08-8-1516 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08-8-1517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08-8-1518局部措施和对系统采取措施局部措施和对系统采取措施v 局部措施局部措施v通常用来消除变差的特殊原因v通常由与过程直接相关的人员实施v通常可纠

11、正大约15%的过程问题v对系统采取措施对系统采取措施v通常用来消除变差的普通原因v几乎总是要求管理措施，以便纠正v大约可纠正85%的过程问题08-8-1519过程控制过程控制 受控 （消除了特殊原因） 时间 范围 不受控 （存在特殊原因）08-8-1520 过程能力过程能力 受控且有能力符合规范 （普通原因造成的变差已减少） 规范下限 规范上限 时间 范围 受控但没有能力符合规范 （普通原因造成的变差太大）08-8-1521控制图控制图 上控制限 中心限 下控制限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

12、取减小它的措施重复这三个阶段从而不断改进过程08-8-1522 过程改进循环过程改进循环1、分析过程、分析过程 2、维护过程、维护过程 本过程应做什么？ 监控过程性能 会出现什么错误？ 查找变差的特殊原因并 本过程正在做什么？ 采取措施。 达到统计控制状态？ 确定能力 计划 实施 计划 实施 措施 研究 措施 研究 计划 实施 3、改进过程、改进过程 措施 研究 改进过程从而更好地理解 普通原因变差 减少普通原因变差08-8-1523九、控制图的类型计量型数据X-R 均值和极差图计数型数据P chart 不良率管制图 X-均值和标准差图nP chart 不良数管制图X -R 中位值极差图 C

13、chart 缺点数管制图 X-MR 单值移动极差图 U chart 单位缺点数管制图 08-8-1524十、控制图的选择确定要制定控制图的特性是计量型数据吗？否关心的是不合格品率？否关心的是不合格数吗？是样本容量是否恒定？是使用np或p图否使用p图样本容量是否恒定？否使用u图是是使用c或u图是性质上是否是均匀或不能按子组取样例如：化学槽液、批量油漆等？否子组均值是否能很方便地计算？否使用中位数图是使用单值图X-MR是08-8-1525接上页接上页子组容量是否大于或等于9？是否是否能方便地计算每个子组的S值？使用XR图是否使用XR图使用X s图08-8-1526计量型数据控制图计量型数据控制图

14、与过程、产品有关的控制图 计量单位：（mm, g/L等） 过程 人员 方法 材料 环境 设备 1 2 3 4 5 6结果举例控制图举例外形尺寸（mm）孔径（mm）铜厚（um）线宽、线距（mm）药水浓度（g/L） X- R图 X-MR图08-8-1527接上页接上页测量方法必须保证始终产生准确和精密的结果不精密 精密准确不准确 08-8-1528使用控制图的准备使用控制图的准备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

15、问题区域 特性间的相互关系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。08-8-1529接上页接上页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：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。08-8-1530管控点的选择原则v顾客的需求：这里顾客是指任何后续过程，以及使用最终产品的顾客。v关键性的流程控制点：这些关键性的控制点往往是造成缺陷或报废的潜在原因。v当前的潜在问题区域：考虑现在的浪费或性能不好的证据（如废品，

16、返工，与目标不符等）以及存在风险的区域（如：对产品设计或服务，或过程中任意要素即将进行变化。） 确定5W1H（何时，何地，谁，如何,收集什么信息，为什么）。 在研究开始之前应消除不必要的外部变差原因。目的是确定甚至不使用控制图时就能且应纠正的明显问题。在所有情况下，应坚持在过程登记表记录所有相关事件例如：使用流程改变，原材料的变化，员工的变化等）08-8-1531十二、计量型控制图计算公式十二、计量型控制图计算公式08-8-153208-8-153312.1 X-MR图单值和移动极差图 目的：目的：对公司生产现场制程的初始能力进行分析和监控，对有规格变异的产品质量特性或过程质量特性值进行动态控

17、制，以判定工程是否处于稳定状态，并依据制定相应的措施纠正变异 。08-8-153412.1 X-MR图单值和移动极差图 1、用途、用途 测量费用很大时，（例如破坏性实验）或是当任何时刻点的输出 性质比较一致时（例如：化学溶液浓度等）。 1-1 移动图的三中用法： a 单值单值 b 移动组移动组 c 固定子组固定子组 2、数据收集、数据收集 2-1 在数据图上，从左到右记录单值的读数。 2-2 计算单值间的移动极差（MR），通常是记录每对连续读数间的差值 。 2-3 单值图（X）图的刻度按下列最大者选取： a 产品规范容差加上允许的超出规范的读数。 b 单值的最大值与最小值之差的1.5到2倍。

18、2-4 移动极差图（MR）的刻度间隔与 X 图一致。08-8-153512.1 X-MR图单值和移动极差图1 计算控制限计算控制限 X=（X1+X2+Xk）/ K R= (MR1+MR2+MRk)/ (K-1) UCLMR=D4R LCLMR=D3R UCLX=X+E2R LCLX=X-E2R 08-8-153612.1 X-MR图单值和移动极差图n2345678910D43.272.57 2.282.112.00 1.92 1.86 1.82 1.78D3*0.08 0.14 0.18 0.22E22.661.77 1.46 1.29 1.181.111.05 1.01 0.98样本容量小于

19、7时，没有极差的控制下限。n2345678910d21.13 1.69 2.06 2.33 2.53 2.70 2.85 2.973.0808-8-153712.2 X-R图均值和极差图定义：用于长度、重量、时间、强度、力值、成份等以计量值来管理工程的控制图，利用统计手法，设定控制均值X和极差R的界限，同时利用统计手法判定导致工程质量变异是随机原因，还是异常原因的图表。08-8-15381 计算平均极差（计算平均极差（R）及过程均值（）及过程均值（X） R=（R1+R2+Rk）/ k（K表示子组数量）表示子组数量） X =（X1+X2+Xk）/ k 2 计算控制限计算控制限 计算控制限是为了显

20、示仅存在变差的普通原因时子组的均 值和极差的变化和范围。控制限是由子组的样本容量以及反 映在极差上的子组内的变差的量来决定的。 计算公式：计算公式： UCLx=X+ A2R UCLR=D4R LCLx=X - A2R LCLR=D3R 08-8-1539 12.3 均值和标准差图（均值和标准差图（X-s图）图） 一般来讲，当出现下列一种或多种情况时用一般来讲，当出现下列一种或多种情况时用S图代替图代替R图：图： a 数据由计算机按设定时序记录和/或描图的，因s的计算程序 容易集成化。 b 使用的子组样本容量较大，更有效的变差量度是合适的 c 由于容量大，计算比较方便时。 1 如果原始数据量大，

21、常将他们记录于单独的数据表，计算 出 X 和 s 2 计算每一子组的标准差 s = (XiX ) n 108-8-1540 式中：式中：Xi，X；N 分别代表单值、均值和样本容量。分别代表单值、均值和样本容量。 注：注：s 图的刻度尺寸应与相应的图的刻度尺寸应与相应的X图的相同。图的相同。3 计算控制限计算控制限 均值的上下限 USLX = X+ A3S LSLX =X -A3S 计算标准差的控制限 LSLS = B4S LSLS = B3S 08-8-154112.4 中位数极差图（中位数极差图（X - R） 可用来对几个过程的输出或一个过程的不同阶段的输出进行比较1 一般情况，中位数图用于

22、子组的样本容量小于或等于10的情况，当子组样本容量为偶数时，中位数是中间两个数的均值。2 只要描一张图，刻度设置为下列的较大者： a 产品规范容差加上允许的超出规范的读数 b 测量值的最大值与最小值之差的1.5到2倍。 c 刻度应与量具一致。3 将每个子组的单值描在图中一条垂直线上，圈上子组的中位数， 并连接起来。 4 将每个子组的中位数X和极差R填入数据表.5 控制限的计算控制限的计算 08-8-15425-1 计算子组中位数的均值，并在图上画上这条线作为中位线， 将其记为X ；5-2 计算极差的平均值，记为R；5-3 计算极差和中位数的上下控制限 ： USLR=D4R USL X = X

23、+ A2 R LSLR=D3R LSL X = X - A2 R 式中：D3、D4 和 A2 是随样本容量变化的常数，见下表： n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*0.080.140.180.22 A2 1.881.190.800.690.550.510.430.410.3608-8-1543 12.5 P管制图管制图 P图是用来测量在一批检验项目中不合格品（缺陷）项目的百分数。 1 收集数据收集数据2 选择子组的容量、频率和数量选择子组的容量、频率和数量 子组容量子组容量：子组容量足够大（最好能恒定），并包括几个不 合格品。

24、 分组频率：分组频率：根据实际情况，兼大容量和信息反馈快的要求。 子组数量：子组数量：收集的时间足够长，使得可以找到所有可能影响 过程的变差源。一般为25组。3 计算每个子组内的不合格品率（计算每个子组内的不合格品率（P） P=np /n08-8-1544 n为每组检验的产品的数量；np为每组发现的不良品的数量。选择控制图的坐标刻度4 选择控制图的坐标刻度选择控制图的坐标刻度 一般不良品率为纵坐标，子组别（小时/天）作为横坐标,纵坐标的刻度应从0到初步研究数据读读数中最大的不合格率值的1.5到2倍。5 将不合格品率描绘在控制图上将不合格品率描绘在控制图上 a 描点，连成线来发现异常图形和趋势。

25、 b 在控制图的“备注”部分记录过程的变化和可能影响过程的异常情况。6 计算控制限计算控制限 计算过程平均不合格品率（计算过程平均不合格品率（P） P=（n1p1+n2p2+nkpk）/ (n1+n2+nk)08-8-1545 式中：式中： n1p1；nkpk 分别为每个子组内的不合格的数目分别为每个子组内的不合格的数目 n1；nk为每个子组的检验总数为每个子组的检验总数 计算上下控制限（计算上下控制限（USL；LSL） USLp = P + 3 P ( 1 P ) / n LSLp = P 3 P ( 1 P ) / n P 为平均不良率；为平均不良率；n 为为恒定的恒定的样本容量样本容量0

26、8-8-15467 过程能力解释过程能力解释 计数型数据控制图上的每一点直接表明不符合顾客要求的不合格品的百分数和比值，这就是对能力的定义08-8-154712.6 不合格品数的不合格品数的np 图图 1 不合格品的实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告。2 各阶段子组的样本容量相同。 3 受检验的样本的容量必须相同，样本容量足够大使每个子组内都有几个不良品并在。 4 记录表上记录样本的容量。 5 计算控制限计算控制限 计算过程不合格数的均值（计算过程不合格数的均值（np） np = (np1+np2+npk) / k08-8-1548 式中的np1,np2, 为K个子组中每个子组的不合格数

27、 。 计算上下控制限计算上下控制限 UCLnp=np + 3 np(1-p) LCLnp=np - 3 np(1-p) p 为过程不良品率为过程不良品率 , n 为子组的样本容量。为子组的样本容量。 过程控制解释和过程能力解释过程控制解释和过程能力解释 同同p管制图管制图08-8-154912.7 不合格（缺陷）数的不合格（缺陷）数的 c 图图 1 C图用来测量一个检验批内的不合格（的缺陷）的数量，图用来测量一个检验批内的不合格（的缺陷）的数量，C图要求图要求样本的容量恒定或受检验材料的数量恒定，主要用于以下两类检验：样本的容量恒定或受检验材料的数量恒定，主要用于以下两类检验： 2 不合格分布

28、在连续的产品流上（如：每条尼龙上的瑕疵，玻璃上的气不合格分布在连续的产品流上（如：每条尼龙上的瑕疵，玻璃上的气泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的地方（如地方（如100平方米上的缺陷）平方米上的缺陷）3 在单个的产品检验中可能发现不同原因造成的不合格。在单个的产品检验中可能发现不同原因造成的不合格。4 检验样本的容量（零件的数量，织物的面积，电线的长度等）要求相检验样本的容量（零件的数量，织物的面积，电线的长度等）要求相同，这样描绘的同，这样描绘的C值将反映质量性能的变化而不是外观的变化，在数值将反映质量性能的变化

29、而不是外观的变化，在数据表上记录样本容量。据表上记录样本容量。08-8-15505 记录并描绘每个子组内的不合格数（C）。6 计算控制限计算控制限 计算过程不合格数均值（计算过程不合格数均值（C）：）： C = (C1+C2+Ck) / K 式中：式中：C1, C2, Ck为每个子组内的缺陷数为每个子组内的缺陷数 计算控制限计算控制限 U/LCLc= C3 C7 过程控制解释（同过程控制解释（同P管制图）管制图） 8 过程能力解释过程能力解释 固定样本容量为 n 的过程能力为其不合格数的平均值 c.08-8-155112.8 单位不合格（缺陷）数的单位不合格（缺陷）数的u图图 1 u图用来测量具有不同的样本（受检材料的量不同）的子组 内每检验单位产品之内的不合格数量（可以用不良率表示）. 2 数据的收集数据的收集 各子组样本容量彼此不必都相同，尽量使它的容量在其平均值的正负担过重25%以内，可以简化控制限的计算.3 记录并描绘每个子组内的单位产品不合格数（u） u=c / n 式中: C为发现的不合格数量，n为子组中样本的容量。C和n都应记录在数据表中。 4 计算控制限计算控制限 08-8-1552 计算每单位产品过程不合格数的平均值计算每单位产品过程不合