SPC基本原理和Cpk改善

1、1Amperex Technology Limited(ATL)SPC基本原理及基本原理及CPK改善改善Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited2目录目录nSPC概念概念nSPC理论基础理论基础n控制图控制图n控制图应用控制图应用n过程能力分析及过程能力分析及CPK改善改善 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited3SPC概念概念nSPC： Statistical Process Control-统计制程控制n应

2、用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和监控，从而保证产品与服务满足要求的一种质量技术nSPC具体的应用工具-控制图 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited4SPC理论基础理论基础1-正态分布正态分布n正态分布的定义:n又称高斯分布;一种最常见的连续性随机变量的概率分布 n表达式：正态分布记作N (，2 ) n该分布由两个参数平均值和方差决定n正态分布的特征 :n正态曲线呈钟型，两头低，中间高， 左右对称，延伸到无穷曲线n越大，数据分布越分散；越小，数据分布越集中 ATL Confide

3、ntialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited5SPC理论基础理论基础1-正态分布正态分布n正态曲线下面积分布 :n实际工作中，正态曲线下横轴上一定区间的面积反映或变量值落在该区间的概率（概率分布）。n几个重要的面积比例（概率） 轴与正态曲线之间的面积恒等于1。 （ -,+）内的面积为68.27% （-2,+2）内的面积为95.45% （-3,+3）内的面积为99.73%。 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limi

4、ted6SPC理论基础理论基础1-正态分布正态分布n正态分布的应用 :n生产中很多参数的概率分布都可以近似地用正态分布来描述：如直径、长度、厚度、重量等 n中心极限定理：实际工作中，只要样本量n较大时，我们可以认为X的分布近似于正态分布 n正态分布在质量控制中的作用 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited7SPC理论基础理论基础2-变异来源变异来源n变异（或波动/偏差） :n没有任何2件产品是完全相同的，即存在变异n质量和变异的关系： 质量（1/变异）n2种基本变异来源： 特殊因素-可

5、控 随机因素-不可避免 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited8SPC理论基础理论基础2-变异来源变异来源n变异来源-随机因素:n由一些很微小的难以消除的变化累积造成n对质量影响较小，能接受；不易识别，不能消除，只能减少n过程中只存在随机变异因素，那么产品的变异是可以预测的，过程是稳定的，即“In- Statistical -Control”n变异来源-特殊因素:n由于批次间的较大变化、机器问题、工装磨损、原材料问题等造成的较大变异n对质量影响较大，不能接受；易识别，可控n过程中存在特

6、殊变异因素，将会导致品质不稳定，即“Out-Of-Control”n当生产过程中只有随机变异时，质量参数将形成某种典型分布（通常是正态分布） ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited9SPC控制图控制图n控制图概念:n判断生产过程是否处于统计控制状态的图形n根据前期稳定的生产状况，计算控制限，并以此控制限来监控后续生产n控制图理论依据:n连续性数据的正态分布n正态分布（ -3,+3）范围内的概率分布为99.73%n以3为控制限区分特殊因素和随机因素（区分受控与失控） ATL Confid

7、entialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited10SPC控制图控制图n控制图与正态分布曲线: ATL Confidential正态分布曲线控制图旋转90Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited11SPC控制图控制图n控制图与变异来源因素: ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited12SPC控制图控制图n控制图构成:n横坐标：以随时间

8、推移而变动的样品号n纵坐标：控制参数或统计值n中心线（CL）：Central Line；代表实际数据平均值n上控制限（UCL）：Upper Control Line；代表数据控制的上限n下控制限（LCL） ：Lower Control Line；代表数据控制的下限 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited13SPC的作用的作用n有效监测、提前预防 提前发出警报，并使你有足够时间来防止更严重的问题出现 ATL ConfidentialSurpassing customers expecta

9、tionAmperex Technology Limited14规格限规格限VS控制限控制限 ATL Confidentialn规格限nSpecification Limits (USL , LSL)n由外部设计要求决定n区分合格/不合格n适用于所有单个数据n控制限nControl Limits (UCL , LCL)n由内部工序能力决定n区分特殊因素/随机因素n适用于样本数据规格限与控制限毫无关系，完全是两码事规格限与控制限毫无关系，完全是两码事Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited15控制图控制图VS趋势图（趋势

10、图（Control Chart VS Trend Chart ） ATL Confidentialn控制图控制图nControl Chart （SPC）n根据实际数据计算值作为控制限n可以用来预警监控n适用于稳定工序n趋势图趋势图nTrend Chartn根据规格或指定指标作为控制限n只能用来参考观察n针对不稳定需要改善工序指定上限指定下限TrendSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited16控制图的实际应用控制图的实际应用-建立控制图建立控制图n建图需要考虑的因素建图需要考虑的因素:n风险、 风险n平均运行长度（AR

11、L :Average Run Length）n判异规则（OOC Rule）n3方式建图:nUCL= + 3nCL= nLCL= - 3在欧洲也有以3.09方式建图 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited172类风险类风险-（ 风险、风险、 风险风险）n 风险风险:n按照正态分布原理，有99.73%的数据在3范围（控制限），那么仍然有0.27%的数据不在此范围n也就是说即使工序是稳定正常的,也会有0.27%的数据在控制限外n 风险：风险：工序受控，却误判为失控（OOC）的风险;即误报警风

12、险n如果以3作为控制限，那么 风险风险=0.27% ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited182类风险类风险-（ 风险、 风险）n风险风险:n过程已经出现了异常，但是仍会有部分产品，其控制参数的值还会位于控制界内n如果抽到上面所说产品，数据点还在控制限内，那么就不能判断过程出现了异常n定义定义风险：风险：工序失控，却没有及时报警的风险；即漏报警风险n风险的大小跟实际工序能力相关 ATL Confidential风险Surpassing customers expectationAmpe

13、rex Technology Limited19降低降低2类风险的方法类风险的方法n控制间距增大， 减小， 增大n控制间距增小， 增大， 减小n解决方法: 以这2种风险的总损失最小为原则n先确定，再确定n为了增强使用者的信心，通常取值很小，我们以3作为控制间距，则=0.27%n当取值很小时，对应的风险，也就是漏发警报的风险就比较大；因此为了弥补这个问题，在“超出3,判断为异常”这一规则上，又补充了其他判异规则，以减少，这就是各种判异规则（OOC Rule）检验的由来 ATL Confidential风险不可避免风险不可避免Surpassing customers expectationAmpe

14、rex Technology Limited20 风险风险 VS OOC RulesnOOC Rules：Out-Of-Control Rules 判异规则，即判异过程异常的标准n判异规则是用来对控制图进行检验的标准n判异规则不是针对所有过程、所有控制图都通用的n要根据实际情况适用不同的规则n过多的判异规则，会增加风险 ，即误报警风险n误区：用一种固定的方法处理不同的工序状况，千篇一律，而忽略了工程差异 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited21OOC RulesnOOC Rules：

15、异常的标示n判异原理：“小概率事件” 通常指发生的概率小于5%的事件，认为在一次试验中该事件是几乎不可能发生的 n主要的准则： 任意点超出控制线n次要的准则：非随机的数据；数据呈以下形式：n数据链n趋势n分层n混合n周期性变化 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited22OOC Rule 1nRule 1(WE1/WE2)：1点落在控制限之外n数据点在3控制限之外的概率为0.27% n一般可能的原因n新的操作员、新的工序；原材料变化、设备参数调整n检验方法或标准变化 ATL Confid

16、entialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited23OOC Rule 2nRule 2(WE7/WE8)：连续9点在中心线同一侧n在同侧连续出现的点称为“链”，点数9，判断为异常n出现9点同侧的概率 为： P=2(0.5)9=0.39% 即误报警的概率为0.39%， =0.39% ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited24OOC Rule 3nRule 3(WE9/WE10)：连续6点递增或递减n数据点逐点

17、上升或下降称为“趋势” n出现连续6点递增或递减的概率为： p=2/6! (0.9973)6=0.27% 即误报警的概率为0.39%， =0.39% ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited25OOC Rule 4nRule 4(WE11)：连续14点相邻点交替上下n出现连续14点交替的概率为： p=0.4% （根据实际统计数据得出） 即误报警的概率为0.4%， =0.4% n可能的原因是：2个不同的数据组混合在一起造成，比如2位操作员轮流操作/2台设备轮流使用/2人轮流测量 ATL C

18、onfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited26OOC Rule 5nRule 5(WE3/WE4)：连续3点中2点在2范围之外n出现的概率为： p=2 (1-0.9772)2 0.9772=0.30% 即误报警的概率为0.30%， =0.30% ATL Confidential23CSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited27OOC Rule 6nRule 6(WE5/WE6)：连续5点中4点在1范围之外n出现的概率为： p

19、=2 (1-0.8413)4 0.8413=0.53% 即误报警的概率为0.53%， =0.53% 45CSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited28OOC Rule 7nRule 7(WE12)：连续15点1范围之内n出现的概率为： p=(1-0.15872)15=0.33% 即误报警的概率为0.33%， =0.33% n原因一般是数据分层问题或是控制限不合理，太宽了Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited29OOC Rule 8nRule

20、8(WE13)：连续8点都在1之外n出现的概率为： p=(0.15872)8=0.10% 即误报警的概率为0.10%， =0.10% Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited30OOC Rule 总结总结Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited31OOC Rule 的选用的选用n 风险与OOC Rule的选取当选取多个规则时，a风险（误报警）计算公式如下： a1 a2 ak 表示各判异规则对应的a风险n当只选取WE1/WE2（超3限）： 误报警

21、风险=1-(1-0. 27%) (1-0. 27%)=0.55%n当所有规则都选取时： 误报警风险=2.48%k1ii11k211111Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited32ARL: Average Run LengthnARL: Average Run Length :n定义：能够正确识别1个异常点所需要的运行点数量n对应风险和 风险，也有2个参数：ARL0和ARL1nARL0= In-control Average Run Length 针对工序稳定受控的状态 平均运行多少个点出现1次误报警 ARL0=1/

22、nARL1= Out-control Average Run Length 针对工序不稳定失控的 平均运行多少个点后识别1个异常点 ARL0=1/ （1- ）nARL用来帮助我们在建立控制图的时候确定样品数量和取样频率 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited33单值和均值控制图单值和均值控制图nATL常用的控制图-单值控制图(IR)、均值控制图(XR)n单值控制图 : 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（如粘度） ；最经济n均值控制图 使用范围较广的

23、一种计量型控制图，样本n1n为什么要用均值控制图？n单值可能不符合正态分布n如果n = 5，一般都符合正态分布n单值控制图对变异的判断不灵敏 ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited34 ATL Confidential过程能力分析及过程能力分析及CPK改善改善Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited35过程能力分析过程能力分析n过程能力分析是评价生产过程满足预期要求的能力n在进行过程能力分析前，必须明确如下要素

24、n过程输出参数，即控制参数 n对输出参数特性的要求，即目标规格和规格公差（USL,LSL） n抽样方案（包括频率、样本数等）n服从正态分布（也就是过程稳定和可预测） ATL ConfidentialSurpassing customers expectationAmperex Technology Limited36过程能力指数过程能力指数Cp与与CpknCp:生产过程的自然能力与要求规格的比较n判断生产过程是否处于统计控制状态的图形nCp指标的判断（Cp越大越好）：一般来说 Cp1，过程能力不足 1 Cp 1.33，过程能力尚可 1.33 Cp 1.67，过程能力充足nCp与过程输出参数的M

25、ean值无关；它是假设Mean值与规格中心值（Target）一致时的过程能力之比 。所以Cp指数是反映制程的潜在能力潜在能力nCp的前提条件：Mean=Target6LSLUSLCp过程能力规格公差对应3质量水平Surpassing customers expectationAmperex Technology Limited37过程能力指数过程能力指数Cp与与CpknCpk: n大多数情况下：MeanTarget，那么分析过程能力的时候就要考虑均值Mean的影响，所以就引入Cpk概念nCpk ：过程输出均值与规格中心或目标不重合时的过程能力指数nCpk计算公式： 公式一：Cpk=(1-Ca) Cp 这里有个指数Ca偏离度（有的资料用K表示）nCa衡量平均值和规格中心一致性，nCa越大，表明均值偏离规格中心越大，过程能力越差2/规格公差规格中心值均值 CaSurpassing customers expectationAmperex Technolog