控制图基本原理..电子教案

1、1第三第三(d sn)(d sn)讲讲 控制图基本控制图基本原理原理第一页，共60页。2第二页，共60页。3PROCESS原料原料人人 机机 法法 环环 测测量量测量测量结果结果好好不好不好不要等产品做出来后再去看它好不好不要等产品做出来后再去看它好不好!而是在制造而是在制造(zhzo)(zhzo)的时候就要把它制造的时候就要把它制造(zhzo)(zhzo)好好!预防预防(yfng)(yfng)或或容忍容忍? ?第三页，共60页。4过程控制过程控制(kngzh)(kngzh)反反馈循环图馈循环图过程过程人员人员设备设备原料原料方法方法量测量测环境环境产品或服务客户客户确认客户需求与期望客户声音

2、客户声音统计方法统计方法过程声音过程声音输入输入过程过程/系统系统输出输出第四页，共60页。 SPC是英文Statistical ProcessControl的前缀简称,即统计过程控制(又称统计制程管制)。 SPC就是应用统计技术对过程中的各个阶段收集的数据进行分析评估及监控，并调整制程，使过程保持可接受的稳定状态，从而达到改进与保证品质(pnzh)的目的。 SPC强调预防，防患于未然是SPC的宗旨什么什么(shn me)(shn me)是是SPCSPC？5第五页，共60页。Statistical Process Control：是一种制造控制方法，是将制造中的控制项目，依其特性所收集是一种制

3、造控制方法，是将制造中的控制项目，依其特性所收集(shuj)(shuj)的数据，通过过程能力的分析与过程标准化，发掘过程中的异的数据，通过过程能力的分析与过程标准化，发掘过程中的异常，并立即采取改善措施，使过程恢复正常的方法。常，并立即采取改善措施，使过程恢复正常的方法。实施实施SPCSPC的目的：的目的： 对过程作出可靠的评估；对过程作出可靠的评估； 确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力；确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力； 为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；

4、 减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的的 检测和验证工作检测和验证工作在线监控 异常预警系统分析 持续(chx)改进6第六页，共60页。 战后经济遭受严重破坏的日本在战后经济遭受严重破坏的日本在19501950年通过休哈特早期的年通过休哈特早期的一个同事戴明一个同事戴明(W. Ed- wards Deming)(W. Ed- wards Deming)博士，将博士，将SPCSPC的概念引入的概念引入日本。从日本。从1950195019801980年，经过年，经过3030年的努力，日本跃居世界品质年的努力，

5、日本跃居世界品质与生产率的领先地位。美国著名品质管理专家伯格与生产率的领先地位。美国著名品质管理专家伯格(Roger W. (Roger W. Berger)Berger)教授指出，日本成功的基石教授指出，日本成功的基石(jsh)(jsh)之一就是之一就是SPCSPC。 美国美国贝尔实验室休哈特博士（美国美国贝尔实验室休哈特博士（W. A. W. A. ShewhartShewhart）于）于19241924年发明年发明(fmng)(fmng)管制图，管制图，开启了统计品管的新时代。开启了统计品管的新时代。SPC兴起(xngq)的背景：起源 1940 1940s s二次世界大战期间，美二次世界

6、大战期间，美国军工产品使用抽样方案和控制图国军工产品使用抽样方案和控制图以保证军工产品的品质。以保证军工产品的品质。Walter A. Shewhart7第七页，共60页。SPC兴起(xngq)的背景：日本1950s品质管理大师戴明博士在日本工业产品生产过程中 全面推行SPC。 日本JUSE（科学家协会）设置“戴明”奖，奖励那 些有效实施统计技术的企业。 石川磬提出“QC七工具”，帮助生产现场人员分析 和改进品质问题，并推动广泛应用。1970s有效地推行 “QC圈”和应用统计技术使日本经济的 快速发展，成为高品质产品的代名词。1980s美国等其他国家紧随日本的步伐，开始推行“QC小 组”和统计

7、技术的应用。 美国汽车工业已大规模推行了SPC，如：福特汽车 公司，通用汽车公司，克莱斯勒汽车公司等，上述美国三大汽车公司在ISO9000的基础上还联合制定了QS9000标准，编制了SPC手册。 1986s MOTOROLA公司颁布(bnb)“QC挑战”，通过SPC的实施改 进过程能力，并提出追求“6”目标。 1987s ISO9000标准建立并颁布(bnb)实施，明确要求实施统计技术。8第八页，共60页。SPC的基本概念世上没有任何两件事世上没有任何两件事. .人员人员. .产品是完全一样。产品是完全一样。制造过程制造过程(guchng)(guchng)中所产生之变异是可以衡量的。中所产生之

8、变异是可以衡量的。事情、产品的变异通常根据一定的模式而产生。事情、产品的变异通常根据一定的模式而产生。宇宙万物及工业产品大都呈常态分配（例如宇宙万物及工业产品大都呈常态分配（例如 : :身高、体重、智身高、体重、智力、考试成绩）力、考试成绩）所得分配变异的原因可分为普通原因及特殊原因。所得分配变异的原因可分为普通原因及特殊原因。普通原因属管理系统的范围，特殊原因却是作业人员本身就能普通原因属管理系统的范围，特殊原因却是作业人员本身就能解决的解决的应用应用SPCSPC可以指出制程最需要改善的地方可以指出制程最需要改善的地方9第九页，共60页。10正态分布的基础知识正态分布的基础知识控制图是基于正

9、态分布的原理发明的控制图是基于正态分布的原理发明的正态分布是一条曲线，讨论起来不方便，故用其两个正态分布是一条曲线，讨论起来不方便，故用其两个(lin )(lin )参参数：平均值（数：平均值（，希腊字母，读作，希腊字母，读作mumu，averageaverage）与标准差（）与标准差（，希，希腊字母，读作腊字母，读作sigmasigma，standard deviationstandard deviation）来表示，）来表示，若平均值（若平均值（）增大，则正态曲线往右移动。但不论平均值（）增大，则正态曲线往右移动。但不论平均值（）如何变化都不会改变正态分布的形状，即标准差（如何变化都不会改

10、变正态分布的形状，即标准差（）正态分布知识正态分布知识(zh shi)(zh shi)请记录(jl)!第十页，共60页。统计统计(tngj)(tngj)基础基础正态分布正态分布群体(qnt)平均值=标准差=+k-k抽样x多数自然现象多数自然现象(xinxing)(xinxing)和人类行为和人类行为的过程是呈正态分布的的过程是呈正态分布的, ,或或者者 可以看成正态分布可以看成正态分布11第十一页，共60页。12第十二页，共60页。13若标准差（若标准差（）越大，则加工质量越分散。）越大，则加工质量越分散。标准差（标准差（）与质量有着密切）与质量有着密切(mqi)(mqi)的关系的关系 。但不

11、论正态分布的形状，即标准。但不论正态分布的形状，即标准差（差（）如何变化，也决不会影响数据的对称中心，即平均值）如何变化，也决不会影响数据的对称中心，即平均值正态分布知识正态分布知识(zh shi)第十三页，共60页。正态分布基本原理正态分布基本原理 在中心线或平均值两侧呈现对称在中心线或平均值两侧呈现对称之分布之分布(fnb)(fnb) 常态曲线左右两尾与横轴渐渐靠常态曲线左右两尾与横轴渐渐靠近但不相交近但不相交 曲线下的面积总和为曲线下的面积总和为 1 114第十四页，共60页。15不同不同(b tn)(b tn)的常态分的常态分配配(1)(1)(a)112 2，1 1= =2 21 12

12、 2X第十五页，共60页。16不同不同(b tn)(b tn)的常态的常态分配分配(2)(2)1 1=2X(b)(b)1 1= =2 2，112 2 12X X第十六页，共60页。(b)12，12不同不同(b tn)(b tn)的常态分配的常态分配(3)(3)2X X117第十七页，共60页。18蓝色代表规格分布形态红色代表实际制程分布形态蓝色代表规格分布形态红色代表实际制程分布形态第十八页，共60页。19第十九页，共60页。20正态分布中，任一点出现正态分布中，任一点出现(chxin)(chxin)在在 1 1内的概率为内的概率为 P(-1X +1) = 68.27% P(-1X +1) =

13、 68.27% 2 2内的概率为内的概率为 P(-2X +2) = 95.45% P(-2X +2) = 95.45% 3 3内的概率为内的概率为 P(-3X +3) = 99.73% P(-3X +3) = 99.73%正态分布与制程关系(gun x)请记录(jl)!第二十页，共60页。21正态分布概率(gil)第二十一页，共60页。控制(kngzh)图基本原理22第二十二页，共60页。23控制图又叫管制图,用于分析和判断工序是否处于(chy)控制状态所使用的带有控制界限线的图.请记录(jl)!控制(kngzh)图定义第二十三页，共60页。24请记录(jl)!第二十四页，共60页。25第二十

14、五页，共60页。26控制(kngzh)图的基本原理以3原理为基础：管制图是以正态分布中的3原理为理论依据，中心线为平均值，上下控制界限为以平均值加减3的值，以判断过程中是否有问题发生，此即休哈特博士所创的控制方法中心极限定理(dngl)：无论随机变量的共同分布是什么（离散分布或连续分布，正态分布或非正态分 布），只要独立分布随机变量的个数n较大 时， 的分布总是正态分布X请记录(jl)!第二十六页，共60页。27控制(kngzh)图的要素纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）横坐标：按时间(shjin)顺序抽样的样本编号上虚线：上控制界限UCL中实线：中心线CL下虚线：下控制界限LCLRemar

15、k:规格线：由客户或设计部门(R&D)给出;控制界线：由过程的实际(shj)数据统计计算得出;一般情况下,控制线严于规格线;请记录!第二十七页，共60页。28 规格界限：判定一单位产品合格与否的准则(zhnz)； 管制界限：决定一个制程是否受控，是否受变异原因所干扰；对每组平均数的超限与否进行管制；规格界限规格界限(jixin)与管制界限与管制界限(jixin)第二十八页，共60页。过程过程(guchng)(guchng)控控制分析流程制分析流程 确定要分析的特性测量系统分析 确定抽样方案 维持过程是进行抽样，并验证抽样的合理性计算、制作和判定控制图 判图 查找原因、消除异常否是否有25组过程

16、能力评估能力是否满足要求 是 否是系统性改进否 第二十九页，共60页。选择选择(xunz)(xunz)要要控制的特性控制的特性 对那些比较重要的特性(txng)进行统计过程控制； 先对产品的特性(txng)进行统计过程控制，后对过程的特性(txng)进行统计过程控制； 选择那些容易获得过程分布的特性(txng)； TS体系中要求对特殊特性(txng)进行统计过程控制；第三十页，共60页。测量测量(cling)(cling)系系统分析统分析 数据的准确性影响统计过程(guchng)控制的有效性； 在进行统计过程(guchng)控制之前，要保证测量系统是有能力的； 要求测量系统的分辨率高于1/10

17、，R&R%10,ndc5；第三十一页，共60页。如何(rh)确定子组 必须使在大致相同的条件下所收集的质量特性值分在一组, 组中不应有不同本质的数据, 以保证组内仅有普通原因的影响. 必须先找出过程中普通原因波动(bdng)这个基准，以这个基准为过程正常的基准，进而来判定过程异常。整个过程的变异组内变异第三十二页，共60页。33计量值控制计量值控制(kngzh)图的合理分组图的合理分组控制图是分析过程系统变异的原因控制图是分析过程系统变异的原因(yunyn)(yunyn)是普通原因是普通原因(yunyn)(yunyn)还是特殊原因还是特殊原因(yunyn)(yunyn)的统计分析工具的统计分析

18、工具. . 如何达如何达成此目的成此目的, , 取决与数据收集时合理分组与否取决与数据收集时合理分组与否. .让组内变异最小化让组内变异最小化, , 组间变异最大化是合理分组的原则组间变异最大化是合理分组的原则. .请记录(jl)!第三十三页，共60页。如何如何(rh)(rh)确定子组确定子组正正确例子确例子质量特性让组内变化只有普通原因让组间变化只有特殊原因组内变异小组间变异大时间制程的变化第三十四页，共60页。如何确定如何确定(qudng)(qudng)子组子组错误错误例子例子 如此的取样方式会造成无法有效区别组内变异和组间变异，造成控制(kngzh)界限变宽，无法有效侦测制造变异。时间(

19、shjin)质量特性制程的变化第三十五页，共60页。如何确定抽样(chu yn)频率 抽样频率必须考虑以下方面： 过程历史状况 经常发生失控(sh kn)，就需要更频繁的抽样； 若班别切换会导致变更，则每班必须抽到； 发生失控(sh kn)时，对质量的影响程度 抽样的容易程度 抽样和测量样本的费用 确保按照抽样方案进行抽样； 确保检验(jinyn)数据的质量； 记录在生产过程中的事件，如停机、更换材料、设定、调整、计数等 记录检验(jinyn)数据；第三十六页，共60页。37 没能找到正确的管制点没能找到正确的管制点 没有适宜的测量工具没有适宜的测量工具 没有解析生产过程没有解析生产过程(gu

20、chng)(guchng)，直接进行管，直接进行管制制 解析与管制脱节解析与管制脱节 管制图没有记录重大事项管制图没有记录重大事项不能正确理解不能正确理解XbarXbar图与图与R R图的含义图的含义管制界限与规格管制界限与规格(gug)(gug)界限混为一谈界限混为一谈不能正确理解管制图上不能正确理解管制图上点变动所代表的意思点变动所代表的意思没有将管制图用于改善没有将管制图用于改善管制图是品管的事管制图是品管的事Caution！控制控制(kngzh)图使用十大误区图使用十大误区第三十七页，共60页。38概念(ginin)介绍计量型：用各种计量仪器测出、以数值形式表现的测量计量型：用各种计量

21、仪器测出、以数值形式表现的测量结果，包括用量仪和检测装置测的零件尺寸、长度、形结果，包括用量仪和检测装置测的零件尺寸、长度、形位误差等位误差等, , 如电池之压片厚度如电池之压片厚度(hud), (hud), 小片称重小片称重, , 卷卷针直径等指标针直径等指标. .计数型：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件如不计数型：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件如不合格品数合格品数, e.g , e.g 裁大片外观不良数，服从二项分布；计裁大片外观不良数，服从二项分布；计点如电池激光焊接的气密性点如电池激光焊接的气密性, , 短路数等短路数等, , 服从泊松分布服从泊松分布. .ONOFF请记录(

22、jl)!第三十八页，共60页。39控制图的分类(fn li)(按数据种类分)计量值管制(gunzh)图 (Control Charts for Variables)平均值-极差控制图(X-R Chart)平均值-标准差控制图(X-Chart)中位数-极差控制图(X-R Chart)单值-移动极差控制图(X-MR Chart)计数值控制图 (Control Charts for Attribute)不良率控制图(P Chart)不良数控制图(NP Chart)缺陷数控制图(C Chart)单位缺陷数控制图(U Chart)请记录(jl)!第三十九页，共60页。40计数值控制计数值控制(kngzh

23、)(kngzh)图亡羊补牢图亡羊补牢? ? 愈少愈好愈少愈好计量值控制计量值控制(kngzh)(kngzh)图防患未燃图防患未燃? ? 愈愈多愈好多愈好计量(jling)值 Vs.计数值第四十页，共60页。41控制(kngzh)图的选用流程请记录(jl)!数据类别单值或子组计数类型均值是否方便计算？子组大小一致子组大小一致子组大小 9S是否方便计算MRx sx Rx Rx NP或P图P图C或U图U图连续离散不合格品是是是是是是缺陷数否否否否否否开始第四十一页，共60页。42 分析用控制图分析用控制图 决定过程控制方法用决定过程控制方法用 过程解析用过程解析用 过程能力研究过程能力研究(ynji

24、)(ynji)用用 过程管制准备用过程管制准备用n控制用控制图控制用控制图n追查不正常原因追查不正常原因n迅速消除此项原因迅速消除此项原因n研究并采取防止此项原因重研究并采取防止此项原因重复发生复发生(fshng)之措施。之措施。分析用稳定控制用控制图的分类(fn li)(按用途分)请记录!第四十二页，共60页。43制作(zhzu)分析用控制图之目的 在控制图的设计阶段使用(shyng),主要用以确定合理的控制界限; 每一张控制图上的控制界限都是由该图上的数据计算出来;第四十三页，共60页。44 控制图的控制界限由分析阶段确定; 使用时只需把采集到的样本(yngbn)数据或统计量在图上打点就行

25、;制作控制制作控制(kngzh)用控制用控制(kngzh)图之目的图之目的第四十四页，共60页。45- 分析用控制图 应用控制图时，首先将非稳态的过程调整(tiozhng)到稳态，用分析控制图判断是否达到稳态确定过程参数 特点： 1、分析过程是否为统计控制状态 2、过程能力指数是否满足要求？- 控制用控制图 等过程调整(tiozhng)到稳态后，延长控制图的控制线作为控制用控制图应用过程参数判断分析分析(fnx)用控制图与控制用控制图用控制图与控制用控制图第四十五页，共60页。46绘制分析用控制图阶段使用控制用控制图阶段收集数据收集数据否否否否是是是是绘制分析用控制图绘制分析用控制图过程是否受

26、控过程是否受控过程能力是过程能力是否符合要求否符合要求转为控制用控制图转为控制用控制图定期抽样打点定期抽样打点过程是否受控过程是否受控查找异因查找异因调整过程调整过程过程改进过程改进减小变异减小变异查找异因查找异因调整过程调整过程是否需要是否需要调整控制图调整控制图过程过程(guchng)(guchng)受控与过程受控与过程(guchng)(guchng)稳定稳定请记录(jl)!第四十六页，共60页。47控制(kngzh)图绘制流程计算计算CpCp、CpkCpk收集数据绘制分析用控制图绘制控制用控制图绘制直方图稳定状态满足规格去除异常原因检讨5M1E各方面提升过程能力(辅助参考变异是否常态分布

27、)YesNoYesNo计算计算PpPp、PpkPpk请记录(jl)!第四十七页，共60页。48第四讲第四讲 过程过程(guchng)(guchng)变异变异第四十八页，共60页。过程(guchng)控制PROCESS原料人机 法环测量测量结果好不好4M1E 变异(biny)产品特性波动49第四十九页，共60页。SPCSPC在过程控制在过程控制(kngzh)(kngzh)中中的作用的作用50第五十页，共60页。怎样识别出普通和特殊怎样识别出普通和特殊(tsh)(tsh)原因？原因？“”风险(fngxin)说明“”风险说明51第五十一页，共60页。 抽样(chu yn)检验时的 风险亦称为生产者冒

28、险，风险亦称为消费者冒险。“”及“”风险(fngxin) 判定结果批/过程判为不良品判为良品良品1-不良品1-第一种错误(cuw)第二种错误52第五十二页，共60页。两种错误损失(snsh)分析 第I类错误,亦称为虚发警报的错误。过程正常而点子偶然超出控制限外，根据点出界就判异的原则，判断(pndun)过程处于异常，于是就犯了第I类错误码，通常记为。 第II类错误，亦称为漏发警报的错误。过程已经出现了异常，但仍会有部分产品，其质量特性的数值会位于控制限内。如果抽取到这样的产品，点子就会落在控制限内，而不能判断(pndun)过程出现了异常，从而犯了第II类错误，通常记为。53第五十三页，共60页。普通原因(yunyn)和特殊原因(yunyn)-1 普通原因： 始终影响过程的变差原因； 特点： 重复出现 单个偶然因素对过程的影响非常小； 所有偶然对过程造成稳定的分布； 特殊(tsh)原因： 不是始终作用于过程的变差的原因 特点： 不稳定； 突然出现； 单个偶然因素对过程的影响非常大； 所有偶然对过程造成分布改变；范范围围 时间可可预预测测范围范围 时间不不可可预预测测54第五十四页，共60页。普通原因(yunyn)与特殊原因(yunyn)举例合格原料的微小变