统计过程控制(SPC).ppt

1、1,课程内容： 第一部分：统计过程控制基础知识 第二部分：控制图的基本运用 第三部分：控制图的分析 第四部分：过程能力的分析 第五部分：统计过程控制软件运用,统计过程控制(SPC),2,统计过程控制是利用统计方法,分析工序质量特征,使工序处于受控状态,系统地减小工序质量特征值的变异.它是英文Statistical Process Control的缩写形式 数据用作推理、讨论和计算基础的真实信息;被提供或承认可作为结论基础的事实和真实情况. 数据类别: 计数值数据：只以缺陷数和个数表示，不能连续取值的数据 计量值数据：以产品本身的特性来表示，可以连续取值的数据,统计过程控制的定义,第一部分：SP

2、C基础知识,3,1924年发明,发明者：W.A. Shewhart 用法简单且效果显著，成为实施质量管理时不可缺少的主要工具，最初称为SQC,1931发表,1931年Shewhart發表了 “Economic Control of Quality of Manufacture Product”,19411942 制定成美国标准,Z1-1-1941 质量控制的主导工具 Z1-2-1941 控制图用于数据分析 Z1-3-1942 控制图用于过程质量控制,控制图的发展,4,不要等产品做出来后再去看它好不好 而是在制造过程就要把它制造好,好的过程才会有好的结果,5,普通性（特定性）变异：不易避免的原因

3、(普通原因）造成的变异，如操作人员的熟练程度的差异、设备精度与保养好坏的差异、同批原材料本身的差异 特殊性（偶尔性）变异：可以避免也必须避免的原因（特殊原因）造成的变异，如不同原材料之间的差异、设备故障,两种变异,6,普通原因：是造成随着时间推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或有时简称“受控”，普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。只有变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。 特殊原因：指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成(整个)过程的分布改变。除非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施

4、，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统内存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输出将不稳定。,普通原因与特殊原因,7,合格原料的微小变化 机械的微小震动 气候、环境的微小变化等等,使用不合格原料 设备调整不当 新手作业，违背操作规程 刀具过量磨损等等,普通原因与特殊原因举例,8,局部措施 通常用来消除变差的特殊原因 通常由与过程直接相关的人员实施 大约可纠正15%的过程问题 对系统采取措施 通常用来消除变差的普通原因 几乎总是要求管理措施，以便纠正 大约可纠正85%的过程问题,局部措施和对系统采取措施,9,控制图和一般的统计图不同，因其不仅能将数值以曲线表示出来，以观其变

5、异之趋势，且能显示变异系属于机遇性或非机遇性，以指示某种现象是否正常，而采取适当之措施。,控制图的目的,10,及时发现工序过程中所出现的普通、特殊原因引起的变异; 确定工序质量水平得以改进的局部和系统措施; 使过程达到更高的质量、更低的单件成本和更高的有效能力。,控制图的目的,11,计量值控制图 均值极差控制图 均值标准差控制图 中位数极差控制图 单值移动极差控制图,计数值控制图 不良率控制图 不良数控制图 缺陷数控制图 单位缺陷数控制图,計量值控制圖,控制图种类(以数据类型分),12,“n”=1025,不一定,控制图的选择,13,案例1（控制图的选择）,14,答案1,15,控制图绘制流程,1

6、6,位置：中心值,形状：峰态,分布宽度,计量值的分布表达,17,群体 平均值= 标准差=,控制图原理说明,18,控制图原理,19,正态分布概率,20,个别值的正态分布,平均值的正态分布,控制图的正态分布,控制图原理,21,*垂直轴-质量特征值 *水平轴-抽取的样本号 *中心线(CL) *上下控制限(UCL和LCL) *规格线T和T,控制图的组成,22,规格界限：是用以说明品质特性之最大许可值，来保证各个单位产品之正确性能。 管制界限：应用于一群单位产品集体之量度，这种量度是从一群中各个单位产品所得之观测值所计算出来者。,管制界限和规格界限,23,简言之，首先应通过检查并消除变差的特殊原因使过程

7、处于 受统计控制状态，那幺其性能是可预测的，就可评定满足顾 客期望的能力。,过程控制和过程能力,24,25,波动原因,制程的组成以及其波动的原因,26,持续改进,27,1、分析过程 本过程应做什幺？ 会出现什幺问题？ 本过程正在做什幺？ 达到统计控制状态 确定能力,2.控制过程 监控过程性能 查找变差的特殊原 因并采取措施,3.改进过程 改变过程从而更好 地理解普通原因变 差 减少普通原因变差,过程改进循环,28,控制图的益处,合理使用控制图能 供正在进行过程控制的操作者使用 有利于过程在质量上和成本上能持续地，可预测地保持下去 使过程达到 更高的质量 更低的单件成本 更高的效率 为讨论过程的

8、性能提供共同的语言 区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施或对系统采取措施的指南。,第二部分：控制图的基本运用,29,建立适用于实施的环境 定义过程 确定待管理的特性，考虑到 顾客的需求 当前及潜在的问题区域 特性间的相互关系 确定测量系统 使不必要的变差最小,使用控制图的准备,30,为保证最终产品的质量特性, 需要考虑以下几个方面: 认真研究用户对产品质量的要求, 确定这些要求那些与质量特性有关, 应选择与使用目的有重要关系的质量特性来作为控制的项目. 有些虽然不是最终产品质量的特性, 但为了达到最终产品的质量目标, 而在生产过程中所要求的质量特性也应列为控制项目 在同样能够满足对产

9、品质量控制的情况下, 应该选择容易测定的控制项目. 用统计方法进行质量控制如无质量特性数据就无法进行.,质量特性与控制图的选择,31,分组问题 主要是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, 以保证组内仅有偶然因素的影响. 我们所使用的控制图是以影响过程的许多变动因素中的偶然因素所造成的波动为基准来找出异常因素的, 因此, 必须先找出过程中偶然因素波动这个基准.,使用控制图的注意事项,32,复合,层别的说明,33,为何控制界限应延用,34,均值极差控制图为例,A收集数据,B计算控制限,C过程控制解释,D过程能力解释,建立控制图的四步骤,35,建立X-R图的步

10、骤A,36,取样必须达到组内变异小，组间变异大 样本数、频率、组数的说明,取样的方式,37,当制程中心值偏差了 二个标准差时，它在 控制限内的概率为0.84 那幺连续25点在线内 的概率为：,组数的要求(最少25组),38,平均值的计算,R值的计算,平均值和极差,39,案例2：每个子组的平均值和极差的计算,40,答案2,41,X图，坐标上的刻度值的最大值与最小值之差应至少为子组均值的最大值与最小值差的2倍。 R图，刻度值应从最低值为0开始到最大值之间为初始阶段所遇到的最大极差的2倍。,选择控制图刻度,42,建立X-R图的步骤B,43,总体平均值,总体极差,均值控制图,极差控制图,控制界限的计算

11、,44,常数表,45,案例3计算均值极差控制图的控制线,46,总体平均值,总体极差,均值控制图,极差控制图,答案3,99.16,2.6,99.16,100.66,97.66,2.6,5.5,0,47,控制图的控制线,48,建立X-R图的步骤C,49,建立X-R图的步骤D,50,第三部分：控制图的分析,控制图两种错误的分析： 1.对于仅仅存在偶然因素的情况下, 由于点子越出控制界限外而判断过程发生变化的错误, 即将正常判断为异常的错误是可能发生的. 这种错误称为第一种错误. 2.当过程具有某种非偶然因素影响, 致使过程发生程度不同的变化. 但由于此变化相应的一些点子落在控制界限内, 从而有可能发

12、生判断过程未发生变化的错误, 这种错误称为第二种错误. 发生第一种错误时, 虚发警报, 由于徒劳地查找原因并为此采取了相应的措施, 从而造成损失. 因此, 第一种错误又称为徒劳错误. 发生第二种错误时漏发警报, 过程已经处于不稳定状态, 但并未采取相应的措施, 从而不合格品增加, 也造成损失.,51,点的分析,超出控制界限的点：连续25点出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据,52,链的分析,链：有下列现象之一即表明过程已改变 连续7点位于平均值的一侧 连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。,53,非随机图形的分析,明显的非随机图形：应依正态分布来判定图形，正常应

13、是有2/3的点落于中间1/3的区域。,54,进行控制所遵循的依据,进行控制所遵循的依据: 连续25点以上处于控制界限內; 连续35点中, 僅有1点超出控制界限; 连续100点中, 不多于2点超出控制界限. 数据链的四种缺陷 偏离性缺陷 倾向性缺陷 接近性缺陷 周期性缺陷,55,1.偏离性缺陷,偏离: 較多的点间断地出現在中心線的一側 當出現5点链時, 应注意發展情況, 檢查操作方法有无异常; 當出現6点链時, 应開始調查原因; 當出現7点链時, 判定為有異常, 应采取措施. 从概率的計算中, 得出结论: 点出在中心線一側的概率A1=1/2 点连续出現在中心線一側的概率A1=(1/2)7 = 1

14、/128 (0.7%)即在128次中才發生一次, 如果是在稳定生产处于受控状态下, 这种可能性是极小的. 因此, 可以认为这时生产状态出现异常.,56,连续7点以上在中心线一侧； 连续11点中有10点在中心线一侧； 连续14点中有12点在中心线一侧； 连续17点中有14点在中心线一侧； 连续20点中有16点在中心线一侧；,偏离性缺陷,57,倾向: 若干点连续上升或下降的情況称为倾向, 當出現连续5點不斷上升或下降趨向時, 要注意該工序的操作方法; 當出現连续6點不斷上升或下降的趨向時, 要開始調查原因; 连续7点以上呈上升或下降的趋势为异常，采取措施；,2.倾向性缺陷,58,接近: 图上的点接

15、近中心线或上下控制界限的現象称为接近. 接近控制界限時, 在中心線与控制界限間作三等分线如果在外側的1/3带状区间內存在下述情況可判定为异常： 连续3点中至少有2点落在A区; 连续7点中至少有3点落在A区; 连续10点中至少有4点落在A区; 5点中4点以上在B区或B区以外； A区：3；B区：2；C区：1 数据高度集中在C区时，考虑控制界限的合理性，重新计算控制线,3.接近性缺陷,59,A B C C B A,连续3点中至少有2点落在A区,接近性缺陷,60,点的上升或下降出现明显的一定的间隔； 2. 阶梯周期、波状周期、大小波动等情况。,4.周期性缺陷,61,控制图的判读,作控制图的目的是为了使

16、生产过程或工工作过程于“受控状态”. 受控状态即稳定状态, 指生产过程或工作过程仅受偶然因素的影响, 产品质量特性的分布基本上不隨時間而变化的状态. 反之, 則为非受控或异常状态. 控制状态的标准可以归纳为二条: 第一條, 控制图上点不超过控制界限; 第二條, 控制图上点的排列分布沒有缺陷（异常链与明显非随机图形）.,62,案例4（控制界限的计算）,63,案例4,请计算出上表的X-R控制图的控制限？ 请判定过程是否稳定？ 如果是不稳定该如何处理？,64,答案4,3. 过程失控，调查原因，解决问题后重新制做控制图,65,案例5（控制图判读）,Ucl7、Cl4、Lcl1 请列举控制图上点、线的异常

17、情况,66,答案5,1. 第15点超出控制界限 2. 偏离性缺陷： 613连续8点在中心线下侧 3、4. 接近性缺陷： 13点连续3点中有2点在A区 15连续5点中有5点（4点以上）在B区或B区以外 5. 倾向性缺陷： 1925连续7点不断下降,67,第四部分：过程能力分析,群体 平均值= 标准差=,对的计算,68,过程能力指标Ca、Cp,制程准确度反映制程中心与规格中心偏离的状况。,69,过程能力指数Cpk,70,指数差异说明,71,初始过程能力指标Ppk,72,案例6（计算Ca、Cp、Cpk、Ppk）,假设规格范围为100/10，计算Ca/Cp/Cpk/Ppk值 d22.326,73,答案6,X99.16 R2.6 0.74 Ca0.378 Cp4.505 Cpk4.126 Ppk2.67 Cmk2.75,估算 X99.16 R2.6 估算 1.12 Ca0.25 Cp2.98 Cpk2.73,74,机器能力指数Cmk,75,机器能力指数Cmk,76,新机器验收时 机器大修后 新产品试制时 产品不合格追查原因