第六章SPC教材及CPK基础知识课件

第六章SPC教材及CPK基础知识2022/11/5第六章SPC教材及CPK基础知识第六章SPC教材及CPK基础知识2022/11/2第六章SP1SPC的目的:是要控制过程达到“受控制的状态”,其主要是用于对过程的控制,因为过程是问题的根源,需要对过程进行定时检查,以达到尽早找出问题,减少浪费之目的.SPC的最终目标在“预防题问的发生”及减少浪费”。

SPC的典型工具是品质控制图,利用简单的图表提供以下资料:

①质量改进;

②确定工序能力;

③决定产品规格;

④决定生产过程。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识SPC的目的:是要控制过程达到“受控制的2一、SPC的起源与发展1.1924年修华特博士在贝尔实验室发明了品质控制图2.1939年修华特与戴明博士合写了《品质观点的统计方法》3.战后英美两国将品质控制图方法引进制造业,并应用于生产过程4.1950年,戴明到日本演讲,介绍了SQC的技术与观念5.SQC是在发生问题后才去解决问题,是一种浪费,所以发展出SPC6.美国汽车制造商福特、通过公司等亦SPC很重视,所以SPC得以广泛应用7.ISO9000体系亦注重过程控制和统计技术的应用,有专门的要素要求2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识一、SPC的起源与发展1.1924年修华特博士在贝尔实验3二.SPC控制图的基本原理1.SPC控制图按照3Sigma原理来设制控制界限它将控制界限设在X±3Sigma的位置上。在过程正常的情况在，在约有99.73%的数据在上下限之内。所以观察控制图的数据位置，就能了解过程情况有没有改变。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识二.SPC控制图的基本原理1.SPC控制图按照3Sigma42.变异：任何系统中均存在变异,因此没有任何两件成品是完全相同的。变异的类别：根据变异的原因，可分为随机性变异和特殊性变异两种。A.特殊性变异：过程中变异因素是不在统计管制状态下的非随机性原因，其产品分配亦无固定分配。

时间系统特殊性变异范围

特殊性变异可由简单的统计技术分析而得。一般称为局部问题结策，这类原因约占过程问题的15%。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.变异：任何系统中均存在变异,因此没有任何两件成品是完5B.随机性变异:过程中的变异因素是在统计管制状态下,其产品的特性有固定的分配,即分配位置、分配散布及分配形状三种。位置散布宽度形状系统缺失需要由过程能力去发现，且应由管理层努力去清除的共同原因，这类原因约占过程问题的85%。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.随机性变异:过程中的变异因素是在统计管制状态下,其产品的6Variability

变化恶魔是在偏差中.正如在自然界中没有两个事物是完全一样的,我们不能够制造两个相同在生活上我们不能避免变化!每个工序有变化、每次测量有变化、每个样品有变化！2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Variability变化2005.07.15第六章S7SourcesofVariation

变化的来源Variabilitycancomeaboutduetochangesin:变化可以来自下列的改变:Materialquality材料品质Machinesettingsorconditions机器设定或状态Manpowerstandards工艺标准Methodsofprocessing加工方法Measurement测量Environment环境2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识SourcesofVariation

变化的来源Vari8TypesofVariation

变化的种类Onewayofclassifyingvariationis:变化可分类成:withinunit工件内 (positionalvariation)(位置变化)betweenunits工件与工件 (unit-unitvariation)(工件变化)betweenlots批与批(lot-lotvariation)(批变化)betweenlines(line-linevariation)生产线与生产线(生产线变化)acrosstime不同时间之间 (time-timevariation)(时间变化)Measurement测量(gagerepeatability&reproducibility)(重复性及再现性)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识TypesofVariation

变化的种类Onewa9三.SPC的分类1.計量值管制圖(ControlChartsForVariables):a.平均值與极差管制圖(X-RChart)b.中位值與极差管制圖(X-RChart)(Me-R)c.個別值與移動极差管制圖(X-MRChart)d.平均值與標准差管制圖(X-SChart)~2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识三.SPC的分类1.計量值管制圖(ControlChart102.計數值管制圖(ControlChartsForAttributes)a.不良率管制圖(pChart)b.不良數管制圖(npChart)

c.缺點數管制圖(cChart)

d.單位缺點數管制圖(uChart)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.計數值管制圖(ControlChartsForAt11四、控制图选用决策图

确定控制项目是计量型数据吗？特性相同吗？或不能按抽组取样吗？使用单值图X-MR关心的是不合格品率-即“坏”零件的百分比吗？抽样数是否固定？使用p或np图关心的是不合格数即单位零件不合格数吗？抽样数是否固定？使用P图使用U图使用C或U图子组均值是否能很方便的计算？使用中位数图子组容量是否大于或等于9？是否能方便地计算每个子组的S值？使用X-S图使用X-R图使用X-R图yseＮＯＮＯyseyseＮＯyseＮＯＮＯＮＯyseyseyseＮＯＮＯyse2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识四、控制图选用决策图确定控制项目是计量型数据吗？特性相同吗12五、计量型数据控制图的应用抽样数目控制图种类2~6Xbar-RChart\X–RChart

均值和极差图\中位数图>6Xbar-RChart

均值和标准差图1Xbar-RmChart

单值和移动极差图１.抽样数目与选择计量值控制的关系表

2.抽样次数的确定:通常惯例是每班20-25次,最少20组,一般25组较合适。子组的样本容量（抽样数目）为4-5组。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识五、计量型数据控制图的应用抽样数目控制图种类2~6Xbar-133.测试并修正极差R是否在统计控制之内的决策图是否所有极差数据都包括在控制界限内是否是否只有一至两个极差数据超出是否把这一至两个平均值和极差数据弃置三个或以上的极差数据超出界限再计算X,R和极控制界限否是极差受控制计算平均值的界限控制不要计算平均值界限解决变异原因收集数据计算新极差界限(平均值亦可参考)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识3.测试并修正极差R是否在统计控制之内的决策图是否所有极差数14平均值與极差管制圖

(X-RChart)

X-R图是最常用的管制图,大多数的情况下都可用.．将平均数与极差图相化来检测系统是否恒常．工序的控制线是设定于+/-3标准差.．标准差可从常数表中对照得来.X-bar-chartmeasuresvariabilitybetweensamples平均X图测量样本之间的变异。R-chartmeasuresvariabilitywithinsamplesR图测量样本中的变异。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识平均值與极差管制圖

(X-RChart)X-R图是最15X-R图的组成A.收集数据1.选择子组大小、频率和数据a.子组大小:一般为4~5件连续生产的产品的组合b.子组的频率:其目的是检查经过一段时间后过程的变化。子组频率可以是每班两次或每小时一次或其他可行的频率。c.子组数的大小:通用守则是最少20个点,代表100个读数。我们收集25个点,代表125个读数。这试行控制线可以帮助我们推算出工序在过去是否受控,并可适合现在或将来使用.2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识X-R图的组成A.收集数据2005.07.15第六章SPC162.记录原始数据3.計算各組平均值(X)X=

4.計算各組全距(R)

R=Xmax-Xmin(各組最大值-最小值)X1+X2+X3+……+Xnn2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.记录原始数据3.計算各組平均值(X)X1+X17B.计算控制线1.計算總平均值(X)X=

2.計算极差之平均值(R)Xmax-Xmin(各組最大值-最小值)R=3.計算管制界限及繪出X管制圖中心線CLx=X上限UCLx=X+A2R下限LCLx=X-A2Rx1+x2+x3+……+xkkR1+R2+R3+……+RKk2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.计算控制线1.計算總平均值(X)x1+x2+x318R管制圖

中心線CLR=R上線UCLR=D4R下線LCLR=D3R※A2,D4,D3由系數表查得n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.312005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识R管制圖n2345678910D43.272.572.282192005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识20Ｃ．过程控制解释如有一点或多点在控制限外怎办?调查每点的指定性原因.如找出并纠正这指定性原因,排除这点并用其余各点计算新的试行控制限.重新审核各点,可能现在有些点在新的试行控制限外.如果我们不能找出那指定性原因怎办?两种选择:排除或保留那点.如果在没有分析判断下,只是假设工序在过去是不受控而现在将不会发生而排除这点,新的试行控制线将会产生更多的假警报.我们可以保留这点及考虑这试行控制线为适合的,如这点真是显示出工序是不受控的,控制线会将会太宽。但一或两点不会将图明显地扰乱.2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Ｃ．过程控制解释2005.07.15第六章SPC教材及CPK21过程控制不稳定的基本表现1.任一点超出控制界线（1点超±3界线）普遍原因新的工人,方法,原料或机器检验方法和标准变化操作员的技能和/或主动性变化LowerControlLimitUpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristic2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现1.任一点超出控制界线（122过程控制不稳定的基本表现2.漂移或走动k个连续点(通常7,8或9)在中心线一侧5个连续点中有4点超出1(同侧)3个连续点中有2个超出2(同侧)漂移或走动的普遍原因新的工人,方法,原料或机器检查方法或标准变化操作技能和/或主动性变化UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现2.漂移或走动Upper23过程控制不稳定的基本表现3.趋势－k个连续点(通常5,6或7)向同一方向移动趋势的普遍原因－新的工人,方法,原料或机器－检查方法或标准变化－操作技能和/或主动性变化UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现3.趋势UpperContr24过程控制不稳定的基本表现4.分层多个点集中于中心线,通常在±1界线内分层的普遍原因-控制界线的不正确计算-量仪对分辨工件失效-检查员捏造数据.-抽样时从每一不同组内收集收一个或更多的单位产品UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现4.分层UpperContro25过程控制不稳定的基本表现5.混合控制点多集中于控制界线混合的普遍的原因两个(或更多)交叠分布操作员过度控制UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现5.混合Upper26过程控制不稳定的基本表现6.循环或固期性:任何前移的,重复的图形循环或周期性的普遍原因系统的环境变化温度操作者疲劳操作员转班机器设定造成的波动维护安排-刀具磨损UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现6.循环27如客户没有特别要求,本公司目前只使用以下三种判断准则:1.超差:一点或多点超出控制上、下控制限。2.趋势：６个点连续上升或下降。3.漂移：９个点连续在控制图中心线的上方或下方。过程控制不稳定的基本表现2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识如客户没有特别要求,本公司目前只使用以下三种判断准则:28

Ｄ．X-R图制程能力解释１．计算过程的标准偏差R是子组极差的平均值，ｄ2是随样本容量变化的常数ｄ2常数表

σ=R/d2Rn2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.082005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识

Ｄ．X-R图制程能力解释１．计算过程的标准偏差σ=R/d2292.计算过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值与规范界限的距离.用Z表示,用z值和标准正态分布表来估计多少比例的超出规范值.(是一个近似值)对于单边容差:

式中:USL、LSL等于公差规格上限、下限,X等于测量的过程均值。对于双向容差：

ZUSL=

Z=X-LSLσZ=σUSL-X或X-LSLUSL-XσZLSL=

σZmin=Zusl或ZLSL的最小值式中：USL、LSL等于公差规格上限、下限，Z值为负值时说明过程均值超过规范2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.计算过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值30

Z值标准正态分布常数表2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Z值标准正态分布常数表2005.07.131Zmin也可转化为能力指数CPK，定义如下：

CPK=

Zmin3=CPU（即USL-X3σCPL即（X-LSL3σ）或）的最小值式中：USL和LSL为工程规范上、下限，X为过程均值，

σ为过程标准偏差。Zmin=3的过程，其能力指数CPK=1.00;如果Zmin=4,则过程能指数为CPK=1.33(SPC软件中所有的Z-SCORE)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Zmin也可转化为能力指数CPK，定义如下：CPK=Z32均值与标准差图

Ｘ－ＳＡ．收集数据计算子组的Ｓ标准差

式中：Ｘ、X和n分别代表子组的单值、均值和样本容量。

(Xi-X)S=Σ―――n-122005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识均值与标准差图

Ｘ－ＳＡ．收集数据(Xi-X)S=Σ――33B.过程控制限计算均值和标准差的上、下控制限UCLX=X+A3SUCLs=B4SCLx=XCLs=SLCLx=X-A3SLCLs=B3S式中：S为各子组样本标准差的均值，B4、B3和A3随样本容量变化的常数。注：在样本容量低于６时，没有标准差的下控制限．

n2345678910B43.272.572.272.091.971.881.821.761.72B3****0.030.120.190.240.28A32.661.951.631.431.291.181.101.030.982005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.过程控制限计算均值和标准差的上、下控制限n234567834Ｃ．过程控制解释

同X-R过程控制．Ｄ．过程能力解释：估计过程标准差σ=S/C4

=σS/C4式中:S是样本标准差的均值、C4为随样本容量变化的常数

n2345678910C40.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.973C4常数表2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Ｃ．过程控制解释

同X-R过程控制．n2352005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识36A.收集数据B.计算控制限UCLX=X+A2RUCLR=D4RCLX=XCLR=RLCLX=X–A2RLCLR=D3R式中D4、D3和A2是随样本容量变化的常数

中位数图

X－R~~~n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.190.800.690.550.510.430.410.36~~~~~2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识A.收集数据中位数图

X－R~~~n2345678910D437C.过程控制解释:大至同X-R过程控制.D.过程能力解释:１．计算过程的标准偏差

R是子组极差的平均值，ｄ2是随样本容量变化的常数ｄ2常数表

n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08σ=R/d2R2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识C.过程控制解释:n2345678910d21.131.69381.收集数据:.在数据图上从左至右记录单值读数(X);.计算单值间的移动极差(MR).2.计算控制限:UCLX=X+E2RUCLMR=D4RCLX=XCLMR=MRLCLX=X-E2RCLCMR=D3R式中:R为移动平均极差，X是过程均值，D4、D3和E2是用来对计算移动极差进行分组，并随样本容量变化的常数。单值和移动极差图

X－MR2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识1.收集数据:单值和移动极差图

X－MR2005.07.1539D4、D3、E2常数表C.过程控制解释:大至同X-R过程控制.D.过程能力解释:计算过程的标准差

n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22E22.661.771.461.291.181.111.051.010.98σ=R/d2R2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识D4、D3、E2402005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识41六、计数型数据控制图的应用1.选择决策图

2.决定样本A.样本数量最少50个单位。B.最少收聚20组样本。决定样本数n样本数(n)是否一个常数?是不良品而不是缺点是不良品而不是缺点使用单位缺点数控制图U-Chart使用不良率控制图P-Chart使用缺点数控制图C-Chart使用不良数控制图np-Chart否是否是是否2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识六、计数型数据控制图的应用423.测试并修正不良率是否处在统计控制之内的决策图是否所有不良率都在控制界限中是否是否少于两个不良率超过界限是否从样本组中弃置此两个不良率重新制订不良率的平均数及控制界限是否所有的不良率都包括在界限中是否三个或以上不良率超出界限不良率不在控制范围找出及解决非随机性原因收集新数据计算新不良率的控制界限不良率在控制范围2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识3.测试并修正不良率是否处在统计控制之内的决策图是否所有不良43不合格品率

P图A.收集数据1.选择子组的容量,频率及数量a.子组容量:用于计数型数据的控制图一般要求较大的子组容量(例如50到200或更多)以便检验出性能的一般变化.b.分组濒率:应根据产品的周期确定分组的频率以便帮助分析和纠正发现的问题.时间间隔短则反馈快,但也许与大的子组容量的要求矛盾.c.子组的数量:收集数据的时间应足够长,使得能找到所有可能的影响过程的变差源.一般情况,也应包括弧25或更多的子组,以便更好的检验过程的稳定性,并且如果过程稳定,对过程性能也可产生可靠的估计.2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识不合格品率

P图A.收集数据2005.07.15第六章SPC442.计算每个子组的不合格品率(P)被检项目的数量-----n发现的不合格项目的数量-----np不合格品率-----P=Ｂ.计算控制限:1.计算过程平均不合格率(P)

式中:n1p1,n2p2….及n1,n2…..为每个子组的不合格项目数及检查的项目数。

npnPn1p1+n2p2+…..+nkpkn1+n2+……+nk=2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.计算每个子组的不合格品率(P)npnPn1452.计算控制限:式中:n为恒定的样本容量。

2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.计算控制限:2005.07.15第六章SPC教材及CPK462005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识47A.收集数据1.受检验样本的容量必须相等.分组的周期应按照间隔和反馈系统而定.样本容量足够大使每个子组内都出现几个不合格品,在数据表上记录样本的容量;2.记录并描绘每个子组内的不合格品数(np)B.计算控制限:计算过程不合格数的均值(np)np=

式中:np1、np2……为K个子组的不合格数.

不合格品数

np图np1+np2+……npkk2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识A.收集数据不合格品数

np图np1+np2+……npkk248计算上、下控制限LCLnp=np-3np(1-)LCLnp=np+3np(1-)CLnp=npnpnnpn式中：ｎ＝子组的样本容量2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识计算上、下控制限LCLnp=np-3np(1-492005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识50A.收集数据1.检验样本的容量(零件的数量,织物的面积,电线的长度等)要求相等,这样描绘的C值将反映质量性能(不合格率的发生率)而不是外观的变化(样本容量n),在数据表中记录样本容量;2.记录并描绘每个子组内的不合格数(C).不合格数

C图2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识A.收集数据不合格数

C图2005.07.15第六章SPC教51B.计算控制限

计算过程不合格数均值C:C=

式中:C1,C2…为K个子组内每个子组的不合格数计算控制限:UCLC=C+3CCLC=CLCLC=C–3CC1+C2…...CKK2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.计算控制限计算过程不合格数均值C:C1+C2…...C522005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识53A.收集数据1.各子组样本的容量彼此不必相同,尽管使它的容量保持在其平均值的正负25%以内可以简化控制限的计算;2.计算每个子组内的单位产品不合格数U:U=

式中:c为发现的不合格数量,n为子组中样本的容量(检验报告单位的数量)单位产品不合格率

U图Cn2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识A.收集数据单位产品不合格率

U图Cn2005.07.15第54B.计算控制限:计算每单位产品过程不合格数的平均值:

式中:C1,C2….及n1,n2…为K个子组内每个子组的不合格数及样本容量.UCLu=u+3u/nCLu=uLCLu=u-3u/n

C1+C2+…..CKn1+n2+….nkU=式中:n为平均样本容量2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.计算控制限:C1+C2+…..CKn1+n2+….nk552005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识56过程能力分析过程固有波动,是由普通因素影响而产生的过程波动.这部份波动可以通过控制图的σ=R/d2(d2是常数)过程总波动,是由普通因素和特殊因素影响而产生的波动.它可以由样本标准差S估计.

nS=∑(xi–x)2/(n–1)

i=1n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.082005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程能力分析过程固有波动,是由普通因素影响而产生的过程波动.57过程能力分析过程能力指数Cp与Cpk定義﹕工程能力指數就是產品公差范圍與工程能力之比。當給定雙向公差﹐过程输出均值（u）與规范中心（M）相一致時﹐用符號Cp表示。

TUSL-LSLCp== 6σ6σ式中USL------规格上限LSL------规格下限2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程能力分析过程能力指数Cp与Cpk定義﹕工程能力指數就是產58过程能力分析（2）當給定雙向公差﹐过程输出均值（u）與公差中心（M）不一致﹐即存在中心偏移量（k）時﹐用符號Cpk表示。M–uk= Cpk=(1-k)Cp

T/2（3）當給定單向公差的上限公差(例形位公差)時﹐常采用的公式為﹕規格–uCp=3σ2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程能力分析（2）當給定雙向公差﹐过程输出均值（u）與公差59过程能力分析（4）Cpk的另一种计算方法

Cpk=Min(CPU,CPL)USL–uu-LSLCpu=,Cpl=3σ3σ

2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程能力分析（4）Cpk的另一种计算方法2005.07.60过程能力分析（5）工程能力判斷由Cpk上述公式可看出,当u=M时,CP=CPK,当u≠M时,Cpk<CP.a.Cpk>1.67工程能力过于充足:可简化测量.b.1.33<Cpk<1.67工序能力充足.b﹑1.0≦Cpk<1.33工程能力尚可﹐但有發生不良品之危險﹐必須加以注意﹐并設法維持不要其變壞及迅速追查。c﹑0.67≦Cpk<1.0工程能力不足﹐檢討規格及作業標准﹐可能本工程不能勝任這么精密的工作。d﹑Cpk<0.67工程能力極不足﹐應采取緊急措施﹐全面檢討所有可能影響的因素﹐必要時應停止生產。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程能力分析（5）工程能力判斷2005.07.15第六章S61演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain3rew2022/11/5第六章SPC教材及CPK基础知识演讲完毕，谢谢听讲!再见，seeyouagain3rew62第六章SPC教材及CPK基础知识2022/11/5第六章SPC教材及CPK基础知识第六章SPC教材及CPK基础知识2022/11/2第六章SP63SPC的目的:是要控制过程达到“受控制的状态”,其主要是用于对过程的控制,因为过程是问题的根源,需要对过程进行定时检查,以达到尽早找出问题,减少浪费之目的.SPC的最终目标在“预防题问的发生”及减少浪费”。

SPC的典型工具是品质控制图,利用简单的图表提供以下资料:

①质量改进;

②确定工序能力;

③决定产品规格;

④决定生产过程。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识SPC的目的:是要控制过程达到“受控制的64一、SPC的起源与发展1.1924年修华特博士在贝尔实验室发明了品质控制图2.1939年修华特与戴明博士合写了《品质观点的统计方法》3.战后英美两国将品质控制图方法引进制造业,并应用于生产过程4.1950年,戴明到日本演讲,介绍了SQC的技术与观念5.SQC是在发生问题后才去解决问题,是一种浪费,所以发展出SPC6.美国汽车制造商福特、通过公司等亦SPC很重视,所以SPC得以广泛应用7.ISO9000体系亦注重过程控制和统计技术的应用,有专门的要素要求2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识一、SPC的起源与发展1.1924年修华特博士在贝尔实验65二.SPC控制图的基本原理1.SPC控制图按照3Sigma原理来设制控制界限它将控制界限设在X±3Sigma的位置上。在过程正常的情况在，在约有99.73%的数据在上下限之内。所以观察控制图的数据位置，就能了解过程情况有没有改变。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识二.SPC控制图的基本原理1.SPC控制图按照3Sigma662.变异：任何系统中均存在变异,因此没有任何两件成品是完全相同的。变异的类别：根据变异的原因，可分为随机性变异和特殊性变异两种。A.特殊性变异：过程中变异因素是不在统计管制状态下的非随机性原因，其产品分配亦无固定分配。

时间系统特殊性变异范围

特殊性变异可由简单的统计技术分析而得。一般称为局部问题结策，这类原因约占过程问题的15%。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.变异：任何系统中均存在变异,因此没有任何两件成品是完67B.随机性变异:过程中的变异因素是在统计管制状态下,其产品的特性有固定的分配,即分配位置、分配散布及分配形状三种。位置散布宽度形状系统缺失需要由过程能力去发现，且应由管理层努力去清除的共同原因，这类原因约占过程问题的85%。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.随机性变异:过程中的变异因素是在统计管制状态下,其产品的68Variability

变化恶魔是在偏差中.正如在自然界中没有两个事物是完全一样的,我们不能够制造两个相同在生活上我们不能避免变化!每个工序有变化、每次测量有变化、每个样品有变化！2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Variability变化2005.07.15第六章S69SourcesofVariation

变化的来源Variabilitycancomeaboutduetochangesin:变化可以来自下列的改变:Materialquality材料品质Machinesettingsorconditions机器设定或状态Manpowerstandards工艺标准Methodsofprocessing加工方法Measurement测量Environment环境2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识SourcesofVariation

变化的来源Vari70TypesofVariation

变化的种类Onewayofclassifyingvariationis:变化可分类成:withinunit工件内 (positionalvariation)(位置变化)betweenunits工件与工件 (unit-unitvariation)(工件变化)betweenlots批与批(lot-lotvariation)(批变化)betweenlines(line-linevariation)生产线与生产线(生产线变化)acrosstime不同时间之间 (time-timevariation)(时间变化)Measurement测量(gagerepeatability&reproducibility)(重复性及再现性)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识TypesofVariation

变化的种类Onewa71三.SPC的分类1.計量值管制圖(ControlChartsForVariables):a.平均值與极差管制圖(X-RChart)b.中位值與极差管制圖(X-RChart)(Me-R)c.個別值與移動极差管制圖(X-MRChart)d.平均值與標准差管制圖(X-SChart)~2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识三.SPC的分类1.計量值管制圖(ControlChart722.計數值管制圖(ControlChartsForAttributes)a.不良率管制圖(pChart)b.不良數管制圖(npChart)

c.缺點數管制圖(cChart)

d.單位缺點數管制圖(uChart)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.計數值管制圖(ControlChartsForAt73四、控制图选用决策图

确定控制项目是计量型数据吗？特性相同吗？或不能按抽组取样吗？使用单值图X-MR关心的是不合格品率-即“坏”零件的百分比吗？抽样数是否固定？使用p或np图关心的是不合格数即单位零件不合格数吗？抽样数是否固定？使用P图使用U图使用C或U图子组均值是否能很方便的计算？使用中位数图子组容量是否大于或等于9？是否能方便地计算每个子组的S值？使用X-S图使用X-R图使用X-R图yseＮＯＮＯyseyseＮＯyseＮＯＮＯＮＯyseyseyseＮＯＮＯyse2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识四、控制图选用决策图确定控制项目是计量型数据吗？特性相同吗74五、计量型数据控制图的应用抽样数目控制图种类2~6Xbar-RChart\X–RChart

均值和极差图\中位数图>6Xbar-RChart

均值和标准差图1Xbar-RmChart

单值和移动极差图１.抽样数目与选择计量值控制的关系表

2.抽样次数的确定:通常惯例是每班20-25次,最少20组,一般25组较合适。子组的样本容量（抽样数目）为4-5组。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识五、计量型数据控制图的应用抽样数目控制图种类2~6Xbar-753.测试并修正极差R是否在统计控制之内的决策图是否所有极差数据都包括在控制界限内是否是否只有一至两个极差数据超出是否把这一至两个平均值和极差数据弃置三个或以上的极差数据超出界限再计算X,R和极控制界限否是极差受控制计算平均值的界限控制不要计算平均值界限解决变异原因收集数据计算新极差界限(平均值亦可参考)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识3.测试并修正极差R是否在统计控制之内的决策图是否所有极差数76平均值與极差管制圖

(X-RChart)

X-R图是最常用的管制图,大多数的情况下都可用.．将平均数与极差图相化来检测系统是否恒常．工序的控制线是设定于+/-3标准差.．标准差可从常数表中对照得来.X-bar-chartmeasuresvariabilitybetweensamples平均X图测量样本之间的变异。R-chartmeasuresvariabilitywithinsamplesR图测量样本中的变异。2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识平均值與极差管制圖

(X-RChart)X-R图是最77X-R图的组成A.收集数据1.选择子组大小、频率和数据a.子组大小:一般为4~5件连续生产的产品的组合b.子组的频率:其目的是检查经过一段时间后过程的变化。子组频率可以是每班两次或每小时一次或其他可行的频率。c.子组数的大小:通用守则是最少20个点,代表100个读数。我们收集25个点,代表125个读数。这试行控制线可以帮助我们推算出工序在过去是否受控,并可适合现在或将来使用.2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识X-R图的组成A.收集数据2005.07.15第六章SPC782.记录原始数据3.計算各組平均值(X)X=

4.計算各組全距(R)

R=Xmax-Xmin(各組最大值-最小值)X1+X2+X3+……+Xnn2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.记录原始数据3.計算各組平均值(X)X1+X79B.计算控制线1.計算總平均值(X)X=

2.計算极差之平均值(R)Xmax-Xmin(各組最大值-最小值)R=3.計算管制界限及繪出X管制圖中心線CLx=X上限UCLx=X+A2R下限LCLx=X-A2Rx1+x2+x3+……+xkkR1+R2+R3+……+RKk2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.计算控制线1.計算總平均值(X)x1+x2+x380R管制圖

中心線CLR=R上線UCLR=D4R下線LCLR=D3R※A2,D4,D3由系數表查得n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.312005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识R管制圖n2345678910D43.272.572.282812005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识82Ｃ．过程控制解释如有一点或多点在控制限外怎办?调查每点的指定性原因.如找出并纠正这指定性原因,排除这点并用其余各点计算新的试行控制限.重新审核各点,可能现在有些点在新的试行控制限外.如果我们不能找出那指定性原因怎办?两种选择:排除或保留那点.如果在没有分析判断下,只是假设工序在过去是不受控而现在将不会发生而排除这点,新的试行控制线将会产生更多的假警报.我们可以保留这点及考虑这试行控制线为适合的,如这点真是显示出工序是不受控的,控制线会将会太宽。但一或两点不会将图明显地扰乱.2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Ｃ．过程控制解释2005.07.15第六章SPC教材及CPK83过程控制不稳定的基本表现1.任一点超出控制界线（1点超±3界线）普遍原因新的工人,方法,原料或机器检验方法和标准变化操作员的技能和/或主动性变化LowerControlLimitUpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristic2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现1.任一点超出控制界线（184过程控制不稳定的基本表现2.漂移或走动k个连续点(通常7,8或9)在中心线一侧5个连续点中有4点超出1(同侧)3个连续点中有2个超出2(同侧)漂移或走动的普遍原因新的工人,方法,原料或机器检查方法或标准变化操作技能和/或主动性变化UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现2.漂移或走动Upper85过程控制不稳定的基本表现3.趋势－k个连续点(通常5,6或7)向同一方向移动趋势的普遍原因－新的工人,方法,原料或机器－检查方法或标准变化－操作技能和/或主动性变化UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现3.趋势UpperContr86过程控制不稳定的基本表现4.分层多个点集中于中心线,通常在±1界线内分层的普遍原因-控制界线的不正确计算-量仪对分辨工件失效-检查员捏造数据.-抽样时从每一不同组内收集收一个或更多的单位产品UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现4.分层UpperContro87过程控制不稳定的基本表现5.混合控制点多集中于控制界线混合的普遍的原因两个(或更多)交叠分布操作员过度控制UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现5.混合Upper88过程控制不稳定的基本表现6.循环或固期性:任何前移的,重复的图形循环或周期性的普遍原因系统的环境变化温度操作者疲劳操作员转班机器设定造成的波动维护安排-刀具磨损UpperControlLimitCenterLineSampleNumberorTimeSampleQualityCharacteristicLowerControlLimit+2+1-2-12005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识过程控制不稳定的基本表现6.循环89如客户没有特别要求,本公司目前只使用以下三种判断准则:1.超差:一点或多点超出控制上、下控制限。2.趋势：６个点连续上升或下降。3.漂移：９个点连续在控制图中心线的上方或下方。过程控制不稳定的基本表现2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识如客户没有特别要求,本公司目前只使用以下三种判断准则:90

Ｄ．X-R图制程能力解释１．计算过程的标准偏差R是子组极差的平均值，ｄ2是随样本容量变化的常数ｄ2常数表

σ=R/d2Rn2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.082005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识

Ｄ．X-R图制程能力解释１．计算过程的标准偏差σ=R/d2912.计算过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值与规范界限的距离.用Z表示,用z值和标准正态分布表来估计多少比例的超出规范值.(是一个近似值)对于单边容差:

式中:USL、LSL等于公差规格上限、下限,X等于测量的过程均值。对于双向容差：

ZUSL=

Z=X-LSLσZ=σUSL-X或X-LSLUSL-XσZLSL=

σZmin=Zusl或ZLSL的最小值式中：USL、LSL等于公差规格上限、下限，Z值为负值时说明过程均值超过规范2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2.计算过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值92

Z值标准正态分布常数表2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Z值标准正态分布常数表2005.07.193Zmin也可转化为能力指数CPK，定义如下：

CPK=

Zmin3=CPU（即USL-X3σCPL即（X-LSL3σ）或）的最小值式中：USL和LSL为工程规范上、下限，X为过程均值，

σ为过程标准偏差。Zmin=3的过程，其能力指数CPK=1.00;如果Zmin=4,则过程能指数为CPK=1.33(SPC软件中所有的Z-SCORE)2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Zmin也可转化为能力指数CPK，定义如下：CPK=Z94均值与标准差图

Ｘ－ＳＡ．收集数据计算子组的Ｓ标准差

式中：Ｘ、X和n分别代表子组的单值、均值和样本容量。

(Xi-X)S=Σ―――n-122005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识均值与标准差图

Ｘ－ＳＡ．收集数据(Xi-X)S=Σ――95B.过程控制限计算均值和标准差的上、下控制限UCLX=X+A3SUCLs=B4SCLx=XCLs=SLCLx=X-A3SLCLs=B3S式中：S为各子组样本标准差的均值，B4、B3和A3随样本容量变化的常数。注：在样本容量低于６时，没有标准差的下控制限．

n2345678910B43.272.572.272.091.971.881.821.761.72B3****0.030.120.190.240.28A32.661.951.631.431.291.181.101.030.982005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识B.过程控制限计算均值和标准差的上、下控制限n234567896Ｃ．过程控制解释

同X-R过程控制．Ｄ．过程能力解释：估计过程标准差σ=S/C4

=σS/C4式中:S是样本标准差的均值、C4为随样本容量变化的常数

n2345678910C40.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.973C4常数表2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识Ｃ．过程控制解释

同X-R过程控制．n2972005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识98A.收集数据B.计算控制限UCLX=X+A2RUCLR=D4RCLX=XCLR=RLCLX=X–A2RLCLR=D3R式中D4、D3和A2是随样本容量变化的常数

中位数图

X－R~~~n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.190.800.690.550.510.430.410.36~~~~~2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识A.收集数据中位数图

X－R~~~n2345678910D499C.过程控制解释:大至同X-R过程控制.D.过程能力解释:１．计算过程的标准偏差

R是子组极差的平均值，ｄ2是随样本容量变化的常数ｄ2常数表

n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08σ=R/d2R2005.07.15第六章SPC教材及CPK基础知识C.过程控制解释:n2345678910d21.131.691001.收集数据:.在数据图上从左至右记录单值读数(X);.计算单值间的移动极差(MR).2.计算控制限:UCLX=X+E2RUCLMR=D4RCLX=XCLMR=MRLCLX=X-E2RCLCMR=D3R式中:R为移动平均极差，X是过程均值，D4、D3和E2是