SPC统计过程控制培训教材

SPC统计过程控制培训教材SPC应用背景篇课程目的：>了解SPC的历史由来.>掌握控制图基本原理.>掌握SPC的运用领域.>SPC基本统计概念过程(process)是指生产产品/服务的一系列行动或操作,也指支持产品/服务的过程如管理,财务,采购与工艺.控制(control)的意思是通过过程控制成功地控制产品服务.控制是指通过经预先设计的实验及采用统计技巧成功地:

1)过程进行控制;2)维持或改善控制.目标是使品质维持不变.把统计,过程及控制三个名词的英文字头起来就是SPC.什么是统计过程控制(SPC)SPC就是利用统计方法去:1.分析过程的输出并指出其特性.2.使过程在统计控制情况下成功地进行和维持.3.有系统地减少该过程主要输出特性的变异.

SPC几个重要概念.第一个,也是最重要的是你能否确定过程的输入和输出并把它们定量化,然后才开始控制该过程----不是先行控制.

SPC是以预防代替检验,制业与其他行业一样,预防发生错误永远比事后矫正为好,而且简单得多.什么是统计过程控制(SPC)简单来说，SPC是透过运用统计学上的技巧如控制图分析过程或其输出，从而作出适当的行动以达至及保持统计控制状况及改善过程能力。SPC解释为... 运用统计方法于过程控制上以控制产品品质SPC什么是统计过程控制(SPC)—总结统计学在生产中应用的目的1.了解产品总体性能2.

取消人为特殊因素造成的极端值以稳定制程3.

规格趋向目标值4.减小差异5.審核規格，看看是否適用SPC可以帮助我们区分正常波动和异常波动；及时发现异常征兆；消除异常因素；减少异常波动；提高过程能力；预防控制控制图的构成+3s1234567891018171615141312111098765-3s

Average点落在该区间的概率为99.73%控制图的构成:1.DataPoints3.UpperControlLimit2.CenterLine 4.LowerControlLimit68.26%95.45%99.73%μ+1σ+2σ+3σ-1σ-2σ-3σ正态分布的概率μ±kσ在內的概率在外的概率μ±0.67σ50.00%50.00%μ±1σ68.26%31.74%μ±1.96σ95.00%5.00%μ±2σ95.45%4.55%μ±2.58σ99.00%1.00%μ±3σ99.73%0.27%正态分布的概率概念介绍计量值：用各种计量仪器测出、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、形位误差等,如电池之压片厚度,小片称重,卷针直径等指标.计数值：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件如不合格品数,e.g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,短路数等,服从泊松分布.ONOFF控制图的基本原理以3σ原理为基础：管制图是以常态分配中的3σ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3σ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：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），只要独立统分布随机变量的个数n较大时，的分布总是正态分布。控制图控制图的要素纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）横坐标：按时间顺序抽样的样本编号上虚线：上控制界线UCL下虚线：下控制界线LCL中实线：中心线CLRemark:规格线：由客户或设计部门给出;控制界线：由过程的实际数据统计计算得出;一般情况下,控制界限严于规格;控制图的分类(按数据种类分)計量值管制图(ControlChartsforVariables)平均值与极差控制图(X-RChart)计数值控制图(ControlChartsforAttribute)不良率控制图(PChart)~计数值控制图–亡羊补牢

愈少愈好计量值控制图–防患未燃

愈多愈好计量值Vs.计数值控制图的应用◆所控制的产品质量特征值为计量值◆所控制的产品质量特征为关键质量特征◆若关键质量特征不可测量，采用其它代用质量特征进行控制时，一定要确认代用质量特征与关键质量特征密切相关.◆测量系统精度应能达到要求步骤一、选择需控制的产品质量特征值控制图的应用◆1、确定样本含量N采用-R控制图，样本含量一般取n=5◆2、确定抽样方式—定期法—即时法一般采用即时法。步骤二、确定抽样方案步骤二、确定抽样方案（续）◆3、确定抽样间隔期确定抽样间隔应考虑的因素—工序稳定性—抽样时间及成本因素—工序能力指数—工序调整周期(ECN)一般在两次相邻的工序调整之间要抽取20—24个样本.控制图的应用及时法与定期法的比较即时法◆极小化样本内差异◆极大化样本间差◆可提供性原因出现的具体时间◆对工序变异敏感◆样本是齐同性的定期法◆极大化样本差异◆极小化样本间差异◆只能提供系统性原因出现的时间段◆或许在某些特定工序下适用◆难以形成齐同性样本连续生产抽取五个零件作为样本检查五个零件，并进行评价？继续生产Yes采取措施(与班组长商议)No及时法数据采集模式步骤3收集数据◆若初始建立控制图，至少要抽取75个以上的数据，若样本含量N=3，则至少要抽25组样本.◆数据必须是最新的，能确切反映当前的工序水平.◆抽样时必须记录数据采集日期、时间、采集人等信息.24样本均值分布898642◆抽样必须是随机的.控制图的应用样本号（1）日期/时间样本观测值合计样本均值样本极差(R)X1X2X3X4X513/128:00AM23/128:30AM33/129:00AM……………………………………………………1920总计数据记录一般格式控制图的应用步骤4确定中心线和控制限图：控制图的应用R图d2、d3、A2、D3、D4、均为与样本含量有关的常数，可查表。控制图的应用步骤5绘制-R控制限◆在给定的—R控制图上，根据所计算出的图和R图的控限，选定垂直轴上最小区间单位所表示数据量，并在垂直轴上标明数据。请注意：在绘制控制限时，控制限（UCL和LCL之间）的距离不应太大，也不应太小。距离太大，当有些数据点超出控制限时无法表示；距离太小，描点和分析时会比较困难。控制图的应用控制图的应用步骤6描点，并且在必要时重新计算控制限若初始建立控制图，须将样本的X和R描在控制图上，以验证工序是否处于统计受控状态。如果描点后发现有的点超出控制限，这表明工序可能处于失控状态，首先应分析是否存在系统性原因，若找到了系统性原因，应将该数据点删除，然后重新计算控制限。练习：作控制图（例5）★何时应该重新计算控制界限控制图是根据稳定状态下的条件（人员、设备、原材料、工艺方法、测量系统、环境即5M1E）来制定的。如果上述条件变化，则必须重新制定控制图，例如：设备更新、经过修理、更换零件；改变工艺参数或采用新工艺；改变测量方法或测量仪器；采用新型原材料或其他原材料；环境变化。一定时间后检验控制图还是否适用；过程能力值有大的变化时；控制图的应用程序总结计量值控制图制作与应用课程内容：

控制图的使用场地、特征、统计量所服从的分布、制作步骤。计量值控制图均值-极差控制图()均值-极差控制图（）最常用；最基本；控制对象为计量值；适用于n≤10的情况；均值图用于显示子组间的波动,观察和分析数据分布的均值的变化，即过程的集中趋势(稳定趋势)；极差图用于显示子组内的波动,观察和分析数据分布的分散情况，即过程的离散程度；精度尚可,使用方便.均值-极差控制图作法重点(1)

选择控制特性X,决定样本大小n,抽样频率及样本组数K；

1>选择控制特性X

--能测定的产品或过程特性;--对客户使用及生产关系重大的特性;--对下工程影响较大的特性;--经常出问题的特性;--关键产品或过程特性;--控制计划有规定的控制项目;均值-极差控制图作法重点(1)选择控制特性X,决定样本大小n,抽样频率及样本组数K；2>决定样本大小n及抽样频率

--n约在2—5之间,不宜太大;--同一组数据尽量是同一时间及同一条件下生产的成品;--初期分析的过程系统尽量以较高的抽样频率连续取样,稳定的过程系统频率可以较低;--每组样本应记录日期,时间,作业员,机台,原材料或零件批别等层别,以利发掘和矫正特殊原因;--不影响生产作业及可接受的成本;3>决定样本组数K;--足够的样本数以保证过程系统的主要变异有机会出现.收集数据（20-25组以上）；计算各组样本统计量,样本平均值,极差,总平均值；计算控制界限；绘制控制图（分析用控制图）。剔除异常点。重新计算控制界限。作为日常控制用（控制用控制图）均值-极差控制图作法步骤均值控制图极差控制图均值-极差控制图_计算Formula1)收集数据：至少75个以上，最好100个以上。（要按照一定的原则决定样本的间隔时间、组数和样本大小n；n通常取3，4，5；）2)计算各组样本统计量，如样本平均值、极差及总平均值；3)计算控制界限：1.一新电池经试作一周后,初期过程控制能力足够,量产时每天收集一组数据,每组n=5,共收集20组,产品规格为50+/-5V,请制作并解析Xbar-R控制图.

均值-极差控制图应用实例(1)计算控制线并描点.均值-极差控制图应用实例均值-极差控制图应用实例(2)解析控制图.R控制图连续7点在中心线之下,是一种好的异常8/11-8/15有显著的异常,经查明发现某一零件由新供应商之物料,工程部发出通知,不再使用该零件直到供应商改善为止,将此五点删除继续收集五天数据.控制图解析注意点:一般情况下先解析R图,因为X图的控制界限,其大小是由Rbar决定的,R的大小代表着组内变异的大小,常见R图特殊原因的点分成三种形态:Rule1:R图有点超出或低于控制界限,其可能的原因如下:数据录入错误;c.量测系统曾经改变;计算错误或描点错误;d.过程变异突然变大.R图判定规则Rule2:R图有连串的点出现,其可能的原因如下:连续七点超中心线之上,属于不规则的原则的原因造成较大的变异如材料为新供应商供应的,或材料不均匀,或作业员或检验员是新手;连续七点超中心线之下,属于过程作业条件的改变造成较小的差异,应该调查核实,若属实则给予推广,若有不真实数据.则立即查处.Rule3:R图有明显的非随机的现象,其可能的原因如下:超过2/3的点集中与中间的1/3区域,可能原因为计算错误或分组不合理;小于2/3的点集中于中间的1/3区域,可能原因为不同平均来源的混合批为一组.R图判定规则X图判定规则Rule1:X图有点超出或低于控制界限,其可能的原因如下:数据录入错误;c.量测系统曾经改变;计算错误或描点错误;d.过程中心已经开始变动.Rule2:X图有连续点出现,其可能的原因如下:连续七点在中心线之上或下;为过程中心曾经改变;连续七点在中心线之上升或下降;为过程中心正在改变.Rule3:X图有非随机的出现,其可能的原因如下:同R图雷同.计量值控制图的导入注意事项因计量值控制图牵涉到较多的工程技术问题,因而在导入前要注意准备下列事项:1>建立一个适宜的矫正行动的管理制度,如在品质异常处理标准作业中规定,当现场数据显示异常时,作业员如何处置,向谁报告;2>定义过程系统,以确定影响过程的因素,如5M1E,或以特性要因图分析;3>定义控制特性;4>定义现场异常事件,如停机,停电,换线,换夹具,换模,用新材料或替代材料,工程变更;5>定义测量系统,并进行测量系统分析;6>为了减少不必要的变异来源,要进行合理的分组.计数值控制图课程内容：控制图的使用场地、特征、统计量所服从的分布、制作步骤与应用。计数值控制图不合格品率控制图（P图）计数值控制图的制作重点(1)收集数据:决定样本大小,抽样频率及组数K；

1>决定样本大小n及抽样频率

--n约在50—200之间,不宜太小;--不同组的样本大小n不一定相同,但最好相同;若无法相同,差异程度最好别超过+/-25%.--假如一件成品有过个检验项目,其中有一项不符,则整件成品算不良;--每组样本应记录日期,时间,作业员,机台,原材料或零件批别等层别,以利发掘和矫正特殊原因;3>决定样本组数K;--足够的样本数以保证过程系统的主要变异有机会出现.--25组以上的样本以能证明过程的控制状态及估计过程的不良率.不合格品率控制图

(P图)不合格品率控制图作图步骤1收集数据;

注意:1要求样本中大体含1~5个不合格品,即Pn=1~5;2估计不合格品率为P时,可由下式计算n:3一般取10~25个样本.不合格品率控制图作图步骤2计算不合格品率P及平均不合格品率;不合格品率控制图作图步骤3.计算中心线和控制界限;与n有关计算控制界限不合格品率控制图作图步骤4作控制图.例：比克品质管理层为了了解过去电池的品质状况,经抽样检查25批电池后,得出的不良数据如下表,试制作P图.不合格品率控制图比克练习控制图的公式汇总分布控制图代号控制图名称控制图界限正态分布（计量值）X-R均值-极差控制图UCLX=X+A2RUCLR=D4RLCLR=D3R二项分布(计件值)P不合格品率控制图UCLp=p+3sqrt(p(I-p)/n)失控状态

与受控状态课程内容：什么情况是受控状态；什么情况是失控状态；如何判断受控与失控。目标值线预测时间目标值线尺寸时间？→两种变差原因及两种过程状态(1)两种性质的变差原因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，过程的输出不稳定两种原因普通原因普通原因是对过程的波动经常起作用的原因.它的特点是：在过程中时刻存在着，对过程波动的影响随机变化；这类因素一般复杂繁多，要列出所有的因素很困难；所有因素的共同作用导致了过程的总波动.成本太高，不容易去除。

当过程只有普通原因影响时，过程的波动具有统计规律性，此时过程处于稳定状态。特殊原因特殊原因是使过程特性发生显著变化的因素它的特点是：-不经常存在于过程中；-它们通常来自过程之外；-相对于普通原因来讲，对过程波动有较大的影响；-容易发现和隔离.当过程受特殊因素的影响时，过程的输出不再服从预期的分布，过程处于不稳定状态。μ+3σμ+3σμ-3σμ-3σμμUCLLCLCL●●时间T控制图的形成αβ虚发警报和漏发警报两种错误控制图的分区xUCLCLLCLtCCBABA受控状态受控状态的判断过程数据的分布曲线随时间的输出时间逐渐形成一个稳定的分布μ和σ基本不随时间变化且在要求范围内失控状态的判断受控失控位置分布宽度形状三种情况或其组合受控状态

在控制图上的正常表现为：（1）所有样本点都在控制界限之内；（2）样本点均匀分布，位于中心线两侧的样本点约各占1/2；（3）靠近中心线的样本点约占2/3；（4）靠近控制界限的样本点极少。xUCLCLLCLt控制图的受控状态失控状态失控状态明显特征是有:（1）一部分样本点超出控制界限除此之外，如果没有样本点出界，但（2）样本点排列和分布异常，也说明生产过程状态失控。（3）有多个样本点连续出现在中心线一侧*连续7个点或7点以上出现在中心线一侧；*连续11点至少有10点出现在中心线一侧；*连续14点至少有12点出现在中心线一侧。典型失控状态检测1、点超出了控制限典型失控状态检测2、连续7点上升或下降。其他几种缺陷UCLLCLR失控1周期性变化其他几种缺陷(续)UCLLCLR2倾向：连续六点或连续10点中有八点趋势相同失控其他几种缺陷(续)其他几种缺陷(续)其他几种缺陷（续）其他几种缺陷（续）过程能力研究

把握品质，从过程开始Processcapabilityanalysis内容：过程能力的概念；分析过程能力的意义；过程能力指数 计算及分析；过程能力指数的评价；变异很小,但不准确准确但变异大过程能力图示法Cpk=1.694-55152535455565Cpk=0.852-6414243444546474过程能力图示法技术上受控统计上未受控统计上受控技术上未受控过程能力图示法过程能力过程能力

指处于

统计稳定状态下过程的实际加工能力；过程能力指数(Cpk)是依特性值的规格或过程特性的中心位置及一致程度,来表示过程中心的偏移和过程均匀度.过程能力过程能力是以该过程产品质量特性值的变异或波动来表示的；根据3σ原理,在分布范围μ±3σ内，包含了99.73%的数据,接近于1,因此,以±3σ,即6σ为标准来衡量过程是否具有足够的精确度和良好的经济特性。把过程能力记为B,

则

B=6σ影响过程能力的因素☆人、机、料、法、测、环（5M1E）操作者方面：如操作者的技术水平、熟练程度、质量意识、责任心、管理程度等；设备方面：如设备精度的稳定性，性能的可靠性，定位装置和传动装置的准确性，设备的冷却、润滑情况等等；材料方面：如材料的成分，配套元器件的质量等等；影

响

过

程

能

力

的

因

素工艺方面：如工艺流程的安排，过程之间的衔接，工艺方法、工艺装备、工艺参数、过程加工的指导文件、工艺卡、操作规范、作业指导书等；测量方面：如测量仪器的精度、稳定性、测量者的读数习惯、测量方法等等都会对结论的形成产生一定的影响；环境方面：如生产现场的温度、湿度、噪音干扰、振动、照明、室内净化、现场污染程度等等。进行过程能力分析的意义一、保证产品质量的基础工作；二、提高过程能力的有效手段；三、找出产品质量改进的方向；四、向客户证明加工过程的能力。指数分类指数分类Cp,Cpk,CpmPp,Ppk,Ppm短期过程能力指数长期过程能力指数Cp,Cpk与Pp,Ppk的区别Cp指数=Cp（Capabilityofprocess）过程能力指数Cp:“我们能做得多好”Cpk:“我们真正能做得多好”规格宽度工序宽度指数分类一、过程能力指数(ProcessCapabilityIndex)1、Cp：分布中心无偏离规格中心时衡量 过程能力的指数； 2、Cpk:分布中心偏离规格中心时衡量 过程能力的指数；3、Cpu：上单侧过程能力指数；4、Cpl：下单侧过程能力指数。★公式中使用为估计的Sigma值。过程能力指数的公式过程能力等级过程能力指数Cp值评价标准一般原则Cp值评价标准对于Cpk同样适用Cp在不同的等级时，有什么样的管理措施？

控制图判异有八个准则准则1：任一点超出控制界线通常原因新的工人,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LowerControlLimit上控制界限CenterLine时间样本质量特性上控制线中心线时间样本质量特性下控制线+2

+1

-2

-1

ABCCBA准则2：连续9点落在中心线同一侧准则3：连续5