SPC统计过程控制97182768

1、1SPC统计过程控制 Statistical Process Control2本课程主主要内容容一、SPC的历史二、SPC正态分布布理论基基础三、SPC的基础原原理四、SPC控制图的的种类和和应用五、计量量型控制制图制作作步骤及及判定原原则六、计数数型控制制图制作作步骤3一、SPC的历史4SPC的发展史史SPC的起源史史SPC是由美国国的休哈哈特博士士于1924发明的。世界上上第一张张控制图图是休哈哈特在1924年5月16日提出的的不合格格品率(p)控制图。英国在1932年，邀邀请W.A.Shewhart博博士到伦伦敦，主主讲统计计质量管管理，而而提高了了英国人人将统计计方法应应用到工工业方面

2、面之气氛氛。就控制图图在工厂厂中实施施来说，英国比比美国为为早。5SPC的发展史史日本在1950年由W.E.Deming博士引到到日本。同年日本本规格协协会成立立了质量量管理委委员会，制定了了相关的的JIS标准。至此，休休哈特博博士对日日本工业业的影响响非常之之重大，为了纪纪念戴明明博士，日本专专门设置置了戴明明质量奖奖。6SPC的发展史史1984年日本名名古屋工工业大学学调查了了115家日本各各行各业业的中小小型工厂厂，结果果发现平平均每家家工厂采采用137张控制图图；美国柯达达彩色胶胶卷公司司有5000多名职工工，一共共应用了了35000张控制图图，平均均每名职职工做七七张控制制图7SPC

3、正态分布布理论基基础8正态分布布是一条条曲线，其特点点是中间间高、两两头低、左右对对称并延延伸至无无穷 表示平均均值；表示标准准差9与对正态分分布的影影响1=0.4=1.0=2.5X方向X方向10三、SPC的理论基基础休哈特特实验戴明红红珠实验验两种变变异SPC的3西格玛原原理11休哈特实实验f(x)xxxxf(x)f(x)f(x)12戴明红珠珠实验1、戴明红红珠实验验，向我我们展示示了红珠珠实验的的操作的的整个过过程，并并总结出出许多条条启示，供我们们反思和和了解自自已公司司和手头头的工作作。2、实验由由戴明本本人担任任主管的的角色，实验中中的其他他角色是是由观众众中的自自愿者担担任3、实验

4、所所需材料料4000粒木珠，直径约约为3mm，其中，800粒为红色色，3200粒为白色色六把有有50个孔的勺勺子，可可盛50粒木珠13戴明红珠珠实验两个长方方形容器器，其中中一个可可以放入入另一个个之中（以节省省空间）。在所所有的材材料中珠珠子（放放在一个个塑料袋袋内）以以及一个个勺子可可以放入入小容器器，小容容器又可可以放在在大容器器中。容容器具体体尺寸如如下：大容器：20cmX16cmX8cm小容器：19cmX13.5cmX6cm14戴明红珠珠实验根据主管管说明：公司计计划扩厂厂，以满满足新顾顾客的需需求。新新顾客要要白珠，而不接接受红珠珠，然而而进料中中却混合合有红珠珠（白珠珠与红珠珠混

5、合）。扩厂厂需要10名新员工工，其中中包括：6位新工人人，2位检验员员，1位检验长长，1位记录员员。这6位自愿担担任工人人的研讨讨会学员员15实验结果果第一天：结果让让主管很很失望，他在一一开始就就提醒工工人，他他们的工工作是产产出白珠珠而非红红珠，但但是工人人们产出出的红珠珠数却很很高。公公司实施施绩效制制度，要要奖历绩绩效良好好的人。显然David值得加薪薪奖励，因为他他只产出出4只红珠，他是最最佳工人人。而Larid的绩效最最差，有有12颗红珠。第二天：结果又又一次让让主管失失望，比比前一天天更差。管理者者也在注注意这些些记录，发现成成本已超超过利润润了。主主管对工工人们说说：我在在一开

6、始始就说到到，你们们的饭碗碗要靠你你们的绩绩效。可可是你们们的绩效效一塌糊糊涂。看看看这些些数字，如果Daivd昨天只能能够产出出4粒红珠，其他人人也应该该能做到到。但是是今天david产出了十十二粒红红珠16实验结果果第三天：主管对对结果十十分失望望，主管管提配工工人，成成本已超超过利润润。而且且还说：如果第第四天还还是没有有大幅度度改进，公司准准备要关关闭工厂厂，你们们的饭碗碗要靠你你们自已已的表现现第四天：主管又又再一次次失望。他是他他却带来来了一个个好消息息，上级级主管要要求留下下3位绩效最最好工人人，让工工厂继续续营运。想想看看这个方方法太棒棒了但是第五五天，结结果还是是令人失失望，

7、主主管宣布布：关厂厂。17实验分析析谁是最佳佳工人？雇用最佳佳工人让让工厂继继续营运运的绝妙妙构想到到底出了了什么差差错？18SPC控制图的的基本原原理过程：人设备材料方法环境半成品或或成品及及其质量量特性资源组合合活动动一组输入入输出19两种类型型的变异异原因一一普通原因因：指的是造造成随着着时间推推移具有有稳定的的且可重重复的分分布过程程中的许许多变差差的原因因，我们们称之为为：“处于统计计控制状状态”、“受统计控控制”，或有时时简称“受控”，只有变变差的普普通原因因存在且且不改变变时，过过程的输输出才可可以预测测。特殊原因因：指的是造造成不是是始终作作用于过过程的变变差的原原因，即即当它

8、们们出现时时将造成成(整个)过程的分分布改变变。除非非所有的的特殊原原因都被被查找出出来并且且采取了了措施，否则它它们将继继续用不不可预测测的方式式来影响响过程的的输出。如果系系统内存存在变差差的特殊殊原因，随时间间的推移移，过程程的输出出将不稳稳定。20两种类型型的变异异原因二二两种原因因目标值线预测时间范围范围时间目标值线如果仅存在变差的普通原因，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如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出不稳定21SPC的3原理当过程仅仅含有正正常变异异时，过过程的输输出的质质量特性性X呈正态分分布N（，2），其中中为正态分分布值，为标准差差。在

9、、已知时，产品的的合格率率可用下下表表示示： 2223UpperControl Limit(UCL)LowerControl Limit(LCL)Control Line(CL,对应的是是均值)规格界限限：是用用以说明明品质特特性之最最大许可可值，来来保证各各个单位位产品之之正确性性能。控制界限限：应用用于一群群单位产产品集体体之量度度，这种种量度是是从一群群中各个个单位产产品所得得之观测测值所计计算出来来者24两种错误误及其发发生概率率我们选取取3作为SPC控制图界界限是合合理的吗吗？控制制限3是用来判判断正常常变异和和异常变变异所用用的一个个临界值值，但要要考虑到到确立任任何一个个临界值值

10、都有可可能使判判断发生生错误，这种错错误主要要分为两两类：第一类：漏发警警报第二类：虚发警警报25两种错误误及其发发生概率率a1a2a=a1+a2a：虚发警警报：漏发警警报26四、控制制图的种种类及其其应用27控制图的的定义控制图是是用于分析和控控制过程程质量的的一种方方法。控制图图是一种种带有控控制界限限的反映映过程质质量的记记录图形形，图的的纵轴代代表产品品质量特特性值(或由质量量特性值值获得的的某种统统计量)；横轴代代表按时时间顺序序(自左至右右)抽取的各各个样本本号；图内有中中心线(记为CL)、上控制制界限(记为UCL)和下控制制界限(记为LCL)三条线(见下图)。上控制界限(UCL)

11、中心线(CL)下控制界限(LCL)28控制图的的视“小概率事事件不可可能发生生”的原理工序处于于稳定状态态下，其计计量值的的分布大大致符合合正态分分布。由由正态分分布的性性质可知知：质量量数据出出现在平平均值的的正负三三个标准准偏差(X3)之外的概概率仅为为0.27%。这是一一个很小小的概率率，根据据概率论论“视小概率率事件为为实际上上不可能能”的原理，可以认认为：出出现在X3区间外的的事件是是异常波波动，它它的发生生是由于于异常原原因使其其总体的的分布偏偏离了正正常位置置控制限的的宽度就就是根据据这一原原理定为为329控制图过程控制制的工具具上控制限限中线线下控制限限1.收集：收收集数据据并

12、画在在图上2.控制：根根据过程程数据计计算试验验控制限限；识别别变差的的特殊原原因并采取措措施3.分析及改改进：确确定普通通原因变变差的大大小并采采取减小小它的措措施重复这三三个阶段段从而不不断改进进 过程程步骤30控制图种种类(以数据性性质分)计量型控控制图平均数与极差控制图(Chart)平均数与标准差控制制图(Chart)中位数与极差控制图(Chart)个別值与移移动极差控制图(chart)计数值控制图不良率控控制图(P chart)不良数控制图(Pnchart,又称npchart或d chart)缺点数控制图(C chart)单位缺点数控制图(U chart)31控制图种种类(依用途来来

13、分)分析用控制制图：根据样样本数据据计算出出控制图图的中心心线和上上、下控控制界限限，画出出控制图图，以便便分析和和判断过过程是否否处于于于稳定状状态。如如果分析析结果显显示过程程有异常常波动时时，首先先找出原原因，采采取措施施，然后后重新抽抽取样本本、测定定数据、重新计计算控制制图界限限进行分分析。控制用控控制图：经过上上述分析析证实过过程稳定定并能满满足质量量要求，此时的的控制图图可以用用于现场场对日常常的过程程质量进进行控制制32计量型控控制图计量型控控制图的的使用说说明A、计量数数据B、计量型型控制图图的基础础C、SPC的抽样原原则33五、计量量型控制制图的制制作步骤骤和和判定原原则3

14、4建立控制制图的四四步骤A收集数据据B计算控制制限C过程控制制解释D过程能力力解释35建立X-R图的步骤骤A阶段收集数据A1选择子组大小、频率和数据子组大小子组频率子组数大小A2建立控制图及记录原始记录A3计算每个子组的均值X和极差RA4选择控制图的刻度A5将均值和极差画到控制图上36组数的要要求(最少25组)当制程中中心值偏偏差了三个标准准差时，它在控制限内内的概率率为0.84那么连续续25点在线内内的概率为为：37每个子组组的平均均值和极极差的计计算11009899100982989998101973999710010098410010010199995101999910099平均99.6

15、98.699.410098.2极差3332238平均值和和极差平均值的的计算R值的计算算39建立X-R图的步骤骤B计算控制限B1计算平均极差及过程平均值B2计算控制限B3在控制图上作出平均值和 极差控制限的控制线4041n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31d3/d4/A2值选取表表42建立X-R图的步骤骤C过程控制解释C1分析极差图上的数据点C2识别并标注特殊原因(极差图)C3重新计算控制界限(极差图)C4分析均值图上的

16、数据点超出控制限的点链明显的非随机图形超出控制限的点链明显的非随机图形C5识别并标注特殊原因(均值图)C6重新计算控制界限(均值图)C7为了继续进行控制延长控制限43控制图的的判读443點中有2點在A區ABCABC45連續9點在C區或C區以外ABCABC46連續6點遞增或或遞減ABCABC47连续14點上下交交替ABCABC485點中有4點在B區ABCABC4915點在C區中心線線上下ABCABC508點在中心心線兩側側,但無一在在C區ABCABC51控制图的的观察分分析作控制图图的目的的是为了了使生产产过程或或工作过过程处于于“控制状态态”.控制状态态即稳定定状态,指生产过过程或工工作过程程

17、仅受偶偶然因素素的影响响,产品质量量特性的的分布基基本上不不随时间间而变化化的状态态.反之,则为非控控制状态态或异常常状态.控制状态态的标准准可归纳纳为二条条:第一条,控制图上上点不超超过控制制界限;第二条,控制图上上点的排排列分布布没有缺缺陷.52为了继续续进行控控制延长长控制限限估计过程程标准偏偏差计算新的的控制限限53n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08D2值的选取取表54建立X-R图的步骤骤D过程能力解释D1计算过程的标准偏差D2计算过程能力D3评价过程能力D4提高过程能力D5对修改的过程绘制控制图并分析55计算过程程能力对

18、于X-R图，过程程能力是是通过计计算Cpk，用Cpk大小来确确定过程程能力，当所有有点都受受控后才才计算该该值。对于过程程能力的的初步估估计值，应使用用历史数数据，但但应剔除除与特殊殊原因有有关的数数据点。当正式研研究过程程能力时时，应使使用新的的数据，最好是是25个或更多多时期子子组，且且所有的的点都受受统计控控制。565758评价过程程能力过程稳定，控制范围维持在一定的水平当中降低变差采取管理上的措施降低偶因，如此才能缩小控制界限，降低变差缩小控制限59过程绩效效指标60制程准确确度Ca制程准确确度：Ca=X(=)- /（T/2）100%制程准确确度=实际中心心值-规格中心心值（规格上上限

19、-规格下限限）/2注：T =USLLSL(规格上限限-规格下限限)61附件：Ca等级及判判读原则则等级Ca值ACa12.5%B12.5%Ca25%C25%Ca50%D50%Ca62Ca等级处置置原则：A级：作业业员遵守守作业标标准操作作并达到到规格的的要求，持续维持。B级：有必必要时可可能将其其改进为为A级。C级：作业业员可能能看错规规格没按按操作标标准作业业或检讨讨规格及作业标标准。D级：应采采取紧急急措施，全面检检讨所有有可能影影响的原原因，必要时要要停止生生产。以上仅是是基本原原则，在在一般应应用上Ca如果不良良时，其其对策方法是是以生产产单位为为主，技技术单位位为副，品管单单位为辅辅。

20、63A收集数据据：在计计算各个个子组的的平均数数和标准准差其公公式分别别如下：均值-标准差控控制图64B计算控制制限均值-标准差控控制图65D过程能力力解释(同X-R图解释)均值-标准差控控制图66A收集数据据一般情况况下，中中位数图图用在样样本容量量小于10的情况，样本容容量为奇奇数时更更为方便便。如果果子组样样本容量量为偶数数，中位位数是中中间两个个数的均均值。中位数与与极差控控制图67B计算控制制限中位数与与极差控控制图68C过程控制制解释(同X-R图解释)估计过程程标准偏偏差：中位数与与极差控控制图69单值控制制在检查查过程变变化时不不如X-R图敏感。如果过程程的分布布不是对对称的，则

21、在解解释单值值控制图图时要非非常小心心。单值控制制图不能能区分过过程零件件间重复复性，最最好能使使用X-R。由于每一一子组仅仅有一个个单值，所以平平均值和和标准差差会有较较大的变变性，直直到子组组数达到到100个以上。单值与移移动极差差控制图图70A收集数据据收集各组组数据计算单值值间的移移动极差差。通常常最好是是记录每每对连续续读数间间的差值值(例如第一一和第二二个读数数点的差差，第二二和第三三读数间间的差等等)。移动极极差的个个数会比比单值读读数少一一个(25个读值可可得24个移动极极差)，在很少少的情况况下，可可在较大大的移动动组(例如3或4个)或固定的的子组(例如所有有的读数数均在一一

22、个班上上读取)的基础上上计算极极差。单值与移移动极差差控制图图71B计算控制制限注：正常常情况下下，样本本n=2此时E2=2.66D4=3.27D3=0E2、D4、D3是用来计计算移动动极差分分组单值与移移动极差差控制图图72C过程控制制解释审查移动动极差图图中超出出控制限限的点，这是存存在特殊殊原因的的信号。记住连连续的移移动极差差间是有有联系的的，因为为它们至至少有一一点是共共同的。由于这这个原因因，在解解释趋势势时要特特别注意意。可用单值值图分析析超出控控制限的的点，在在控制限限内点的的分布，以趋势势或图形形。但是是这需要要注意，如果过过程分布布不是对对称，用用前面所所述的用用于X图的规

23、则则来解释释时，可可能会给给出实际际上不存存在的特特殊原因因的信号号单值与移移动极差差控制图图73估计过程程标准偏偏差：式中，R为移动极极差的均均值，d2是用于对对移动极极差分组组的随样样本容量量n而变化的的常数。单值与移移动极差差控制图图74五、计数数型数据据控制图图75计数型控控制图的的分类不合格率率p图不合格品品数np图不合格数数c图单位产品品不合格格数u图76计数型数数据控制制图应用用前提前提是必必须明确确规定合合格准则则，并确确定这些些准则是是否满足足程序随随时间产产生一致致的结果果。验收规范举例评述表面应没有斑点在彩色纹理、光泽度和缺陷数几方面，表面应符合标准为防止剥落而敷到镜子背

24、面的任何材料不应引起镜子背衬有可见的斑点。是什么斑点？检验员是否同意？如何测量？符合哪种程度？如何测量？对谁可见？在什么条件下？77P控制图的的制做流流程A收集数据据B计算控制制限C过程控制制解释D过程能力力解释78建立p图的步骤骤A阶段收集数据A1选择子组的容量、频率及数量子组容量分组频率子组数量A2计算每个子组内的不合格品率A3选择控制图的坐标刻度A4将不合格品率描绘在控制图79A1子组容量量、频率率、数量量子组容量量：用于于计数型型数据的的控制图图一般要要求较大大的子组组容量(例如50200)以便检验验出性能能的变化化，一般般希望每每组内能能包括几几个不合合格品，但样本本数如果果太利也也

25、会有不不利之处处。分组频率率：应根根据产品品的周期期确定分分组的频频率以便便帮助分分析和纠纠正发现现的问题题。时间间隔短则则反馈快快，但也也许与大大的子组组容量的的要求矛矛盾子组数量量：要大大于等于于25组以上，才能判判定其稳稳定性。80A2计算每个个子组内内的不合合格品率率记录每个个子组内内的下列列值被检项目目的数量量n发现的不不合格项项目的数数量np通过这些些数据计计算不合合格品率率81A3选择控制制图的坐坐标刻度度描绘数据据点用的的图应将将不合格格品率作作为纵坐坐标，子子组识别别作为横横坐标。纵坐标标刻度应应从0到初步研研究数据据读数中中最大的的不合格格率值的的1.5到2倍。划图区域82

26、A4将不合格格品率描描绘在控控制图上上描绘每个个子组的的p值，将这这些点联联成线通通常有助助于发现现异常图图形和趋趋势。当点描完完后，粗粗览一遍遍看看它它们是否否合理，如果任任意一点点比别的的高出或或低出许许多，检检查计算算是否正正确。记录过程程的变化化或者可可能影响响过程的的异常状状况，当当这些情情况被发发现时，将它们们记录在在控制图图的“备注”部份。83建立p控制图的的步骤B计算控制限B1计算过程平均不合格品率B2计算上、下控制限B3画线并标注84计算平均均不合格格率及控控制限85建立p图的步骤骤C过程控制用控制图解释C1分析数据点，找出不稳定证据C2寻找并纠正特殊原因C3重新计算控制界限

27、超出控制限的点链明显的非随机图形86建立p的步骤D过程能力解释D1计算过程能力D2评价过程能力D3改进过程能力D4绘制并分析修改后的过程控制图87计算过程程能力对于p图，过程程能力是是通过过过程平均均不合率率来表示示，当所所有点都都受控后后才计算算该值。如需要要，还可可以用符符合规范范的比例例(1-p)来表示。对于过程程能力的的初步估估计值，应使用用历史数数据，但但应剔除除与特殊殊原因有有关的数数据点。当正式研研究过程程能力时时，应使使用新的的数据，最好是是25个或更多多时期子子组，且且所有的的点都受受统计控控制。这这些连续续的受控控的时期期子组的的p值是该过过程当前前能的更更好的估估计值。8

28、8评价过程程能力过程稳定，不良率维持在一定的水平当中降低不良率采取管理上的措施降低偶因，如此才能缩小控制界限，降低不良率缩小控制限89不合格品品数np图“np”图是用来来度量一一个检验验中的不不合格品品的数量量，与p图不同，np图表示不不合格品品实际数数量而不不是与样样本的比比率。p图和np图适用的的基本情情况相同同，当满满足下列列情况可可选用np图不合格品品的实际际数量比比不合格格品率更更有意义义或更容容易报告告。(如大型产产品,每班只生生产该产产品几只只)各阶段子子组的样样本容量量相同。“np”图的详细细说明与与p图很相似似，不同同之处如如下：90A收集数据据受检验样样本的容容量必须须相等

29、。分组的的周期应应按照生生产间隔隔和反馈馈系统而而定。样样本容量量应足够够大使每每个子组组内都出出现几个个不合格格品，在在数据表表上记录录样本的的容量。记录并描描绘每个个子组内内的不合合格品数数(np)。91B计算控制制限92过程控制制解释、过程能能力解释释C过程控制制解释：同“p”图的解释释。D过程能力力解释：过程能能力如下下：93不合格品品数np图100100100100100100100100100100121012120294缺陷数c图“c”图内来测测量一个个检验批批内的缺缺陷的数数量，c图要求样样本的容容量或受受检材料料的数量量恒定，它主要要用以下下两类检检验：不合格分分布在连连续的产产品流上上(例如每匹匹维尼龙龙上的瑕瑕疪，玻玻璃上的的气泡或或电线上上