SPC推广教材_统计理论.ppt

1、SPC(Statistical Process Control)统计过程控制,SPC推广教材_统计理论,赵文杰,河北中兴汽车制造有限公司产品技术科,主要内容,过程变差 统计过程的目的 控制图 概念 控制图益处 控制图的选择 注意事项 控制图的声音 控制图的判稳准则 控制图的判异准则,过程控制的需要 检测容忍浪费 预防避免浪费,输入 (材料),机器,人,方法,过程 (生产/装配),输出 (产品),反馈 (测量/检验),测量系统,材料,过程变差,变差,每件产品的尺寸与别的不同,过程变差,但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布,过程变差,分布可以通用过以下因素来加以区分,或这些因数的组合,位

2、置,分布宽度,形状,过程变差,输入材料 不同批次之间的差异 批次内的差异 随时间产生的差异 随环境而产生的差异,过程变差,生产/装配 设备及工装夹具的差异 随时间而产生的磨损，漂移等 操作工之间的差异(如手工操作的过程) 设置的差异 环境的差异,过程变差,输出产品 输出的产品随时间而产生的变化 输出的产品随环境而产生的变化,过程变差,反馈 - 测量 由于测量用于过程中的所有组成部分，测量的变差会对过程的各个阶段产生影响 偏倚 稳定性 重复性 再现性 分辨率,过程变差,过程的变差分两个类型 普通原因造成的变差：随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程的变差的原因“处于统计过程控制”、“受控”、

3、输出可以预测； 特殊原因造成的变差：不稳定的、不是始终作用于过程的变差原因“非受控”、输出不可预测。,过程变差,普通原因变差 影响过程中每个单位 在控制图上表现为随机性 没有明确的图案 但遵循一个分布 是由所有不可分派的小变差源组成 通常需要采取系统措施来减小,过程变差,如果只存在变差的普通原因， 随著时间的推移，过程的输出 形成一个稳定的分布并可预测,过程变差,特殊原因变差 间断的，偶然的，通常是不可预测的和不稳定的变差 在控制图上表现为超出控制限的点或链或趋势 非随机的图案 是由可分派的变差源造成该变差源可以被纠正,过程变差,目标直线,预测,范围,时间,如果存在变差的特殊原因， 随著时间的

4、推移， 过程的输出不稳定,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,？,过程变差,工业经验建议为： 局部措施： 只有15的过程变差是由特殊原因引起的，可以通过与操作直接有关的人员纠正 系统措施：大部分 (其余的85%)的过程变差是由普通原因引起的， 需要管理人员通过对系统采取措施进行纠正,统计过程控制 目的之一：识别出过程是否存在特殊原因变差，当有特殊原因变差时，由操作者采取措施消除它，使过程变稳定。,过程控制和过程能力,过程控制,受控 (消除了特殊原因),不受制 (存在特殊原因),过程控制和过程能力,过程能力,受控且有能力符合规范 (普通原因造成的变差已减少),受控但没有能力符

5、合规范 (普通原因造成变差太大),过程控制和过程能力,每个过程可以分类如下： 受控或不受控 是否有满足客户要求 满足要求 受控 不受控 符合(合格) 1类 3类 不符合(不合格) 2类 4类,过程控制和过程能力,1类 (符合要求，受控) 是理想状况。为持续改进可能需要进一步减小变差 2类 (不符合要求，受控) 存在过大的普通原因变差 短期内，进行100%检测以保护客户不受影响 必须进行持续改进找出并消除普通原因的影响,过程控制和过程能力,3类 (符合要求，不受控) 有相对较小的普通原因及特殊原因变差 如果存在的特殊原因已经明确但消除具影响可能不太经济，客户可能接受这种过程状况 4类 (不符合要

6、求，不受控) 存在过大的普通原因及特殊原因的变差 需要进行100%检测以保护客户利益 必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差,过程控制和过程能力,判断一个过程是否满足规格要求： 过程能力指数 - Cpk 过程性能指数 - Ppk 判断一个过程是受控还是不受控用： 控制图,统计过程控制 目的之二：判定过程是否受统计过程控制。,过程改进循环 1、分析过程 2、维护过程 本过程应做什么？ 监控过程性能 会出现什么错误？ 查找变差的特殊原因并 本过程正在做什么？ 采取措施。 达到统计控制状态？ 确定能力 计划 实施 计划 实施 措施 研究 措施 研究 计划 实施 3、改进过程 措施 研究 改进过程从而

7、更好地理解 普通原因变差 减少普通原因变差,控制图,基本概念,1920年由 休哈特 提出 一般称为休哈特控制图或3控制图 广泛在工业界应用 为判断过程变差的普通原因或特殊原因的主要统计分析工具,控制图原理-3Sigma原则,当质量特性的随机变量x服从正态分布时，则x落在3 的概率是99.73%。 根据小概率事件可以“忽略”的原则：如果出现超出3 范围的x值，则认为过程存在异常。,所以，在过程正常情况下约有99.73%的点落在在此控制线内。 观察控制图的数据位置，可以了解过程情况有无改变。,合理使用控制图的益处,供正在进行过程控制的操作者使用 有助于过程在质量上和成本上能持续的、可预测的保持下去

8、 使过程达到： 更高的质量 更低的单件成本 更高的有效能力 为讨论过程的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,使用控制图的基本步骤,1、收集 收集数据并画在图上 2、控制 根据过程数据计算实验控制限 识别变差的特殊原因并采取措施 3、分析及改进 确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施 重复这三个阶段从而不断改进过程,分析用控制图与控制用控制图,分析用控制图 应用控制图时，首先将非稳态的过程调整到稳态，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 等过程调整到

9、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,基本概念,控制图中包括三条线 控制上限（UCL） 中心线 （CL） 控制下限（LCL）,UCL CL LCL,公差界限与控制界限的区别,公差界限： 区分合格品与不合格品 控制界限： 区分正常波动与异常波动,控制图两种错误的分析,对于仅仅存在偶然因素的情況下, 由于点子越出控制界限外而判断过程发生变化的错误, 即将正常判断为異常的错误是可能发生的. 这种错误称为第一种错误. 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內, 从而有可能发生判断过程未发生变化的错误, 这种错误称为第

10、二种错误. 发生第一种错误时, 虛发警报, 由于徒勞地查找原因并为此采取了相应的措施, 从而造成損失. 因此, 第一种错误又称为徒勞错误. 发生第二种错误时漏发警报, 过程已經处于不稳定状态, 但并未采取相应的措施, 从而不合格品增加, 也造成損失.,UCL,LCL,第类错误（）：虚发警报 第类错误（）：漏发警报,两类错误,两类错误都会造成损失 上下控制限间距变大： 减小， 增大 上下控制限间距变小： 增大， 减小 间距的设定寻求二者的均衡点（ 3 ）,两类错误,控制图的种类,数据：是能够客观地反映事实的资料和数字 数据的质量特性值分为： 计量值 可以用量具，仪表等进行测量而得出的连续性数值，

11、可以出现小数 计数值 不能用量具，仪表来度量的非连续性的正整数值。,控制图的种类,控制图所用的统计原理,控制图的选择,控制图选用案例,控制图的种类,其他类型控制图 红绿灯信号控制图：1.5 绿区， 1.5 3 黄区， 3 红区 抽样数：23 方案 预控制图：名义值1/4公差 绿区，名义值1/2公差 黄区，公差外 红区 抽样数：2,质量特性与控制图的选择,为保证最终产品的质量特性，需要考虑以下几个方面： 认真研究用戶对产品质量的要求，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

12、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品质量控制的情況下，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,在同样能够满足产品质量控制的情况下, 应选择对生产过程容易采取措施的控制项目. 为了使控制最终取得最佳效果, 应尽量采取影响产品质量特性的根本原因有关的特性或接近根本原因的特性作为控制项目. 产品的质量特性有时不止一个, 则应同时采取几个特性作为控制项目.,使用控制图的注意事项,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, 以保证组內仅有偶然因素的影响. 我们所使用的控

13、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.,分组时的重要考虑,使用控制图的注意事项,分层问題 同样产品用若干台设备进行加工时, 由于每台设备工作精度、使用年限、保养状态等都有一定差异, 这些差异常常是增加产品质量波动、使散差加大的原因. 因此, 有必要按不同的设备进行质量分层, 也应按不同条件对质量特性值进行分层控制, 作分层控制图. 另外, 当控制图发生异常时, 分层又是为了确切地找出原因、采取措施所不可缺少的方法.,复合,层别的说明,使用控制图的注意事项,控制界限的重新计算 为使控制线适应今后的生产过程,

14、在确定控制图最初的控制线CL、UCL、LCL时, 常常需要反复计算, 以求得切实可行的控制图. 但是, 控制图经过使用一定时期后, 生产过程有了变化, 例如加工工艺改变、刀具改变、设备改变以及进行了某种技术改革和管理改革措施后, 应重新收集最近期间的数据, 以重新计算控制界限并作出新的控制图.,控制图 - 过程的声音,控制图可以区分出普通原因变差和特殊原因变差 特殊原因变差要求立即采取措施 减少普通原因变差需要改变产品或过程的设计,控制图 - 过程的声音,错误的措施 试图通过持续调整过程参数来固定住普通原因变差，称为过度调整，结果会导致更大的过程变差造成客户满意度下降 试图通过改变设计来减小特

15、殊原因变差可能解决不了问题，会造成时间和金钱的浪费,控制图 - 过程的声音,控制图可以给我们提供出出现了哪种类型的变差的线索，供我们采取相应的措施,作控制图的目的是为了使生产过程或工作过程处于“控制状态”。 控制状态即稳定状态, 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随时间而变化的状态。反之, 则为非控制状态或异常状态。 控制状态的标准可归纳为二条: 第一条， 控制图上点不超过控制界限； 第二条， 控制图上点的排列分布没有缺陷。,控制图上的信号解释_判稳准则,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, 仅有1点超出控制界限; 连续100

16、点中, 不多于2点超出控制界限. 五种缺陷 链: 点连续出现在中心线 CL 一侧的现象称为链, 链的长度用链內所含点数多少来判别. 当出现5点链时, 应注意发展情況, 检查操作方法有无异常; 当出现6点链时, 应开始调查原因; 当出现7点链时, 判定为有异常, 应采取措施.,控制图上的信号解释_判稳准则,控制图上的信号解释_判异准则,有很多信号规则适用于所有的控制图(Xbar图和R图)， 主要最常见的规则 有以下3种： 规则1： 超出控制限的点 :,控制图上的信号解释_判异准则,规则2： 连续7点在中心线一侧,控制图上的信号解释_判异准则,规则3： 连续7点上升或下降,规则4：明显的非随机图形

17、正常情况：2/3的点落在控制限1/3的中间区域，1/3的点落在其他2/3区域，1/20的点在外1/3区域，1/150的点在控制限之外（99.73%在控制限之内）异常情况：90%或40%的点在中间1/3区域,控制图上的信号解释_判异准则,特殊原因判异准则（SPC第二版）,以下8条判异准则主要适用于X图 1点落在A区以外。 连续9点在中心线同一侧。 连续6点递增或递减。 连续14点相邻上下交替。 连续3点中有2点在同一侧的B区以外。 连续5点中有4点在同一侧C区域以外。 连续15点在C区中心线上下。 连续8点在中心线两侧，但无一点在C区中。,C,A,B,特殊原因判异准则（SPC第二版）,一个点落在

18、A区以外,B,C,X,X,UCL,LCL,X,A,可对参数的变化或参 数的变化给出信号，变化越大，则给出信号越快。还可对过程中的单个失控做出反应，如计算错误、测量误差、原材料不合格、设备故障。,特殊原因判异准则（SPC第二版）,连续9点在中心线同一侧,A,A,B,C,B,C,UCL,LCL,X,X,主要是过程平均值减小的缘故。,特殊原因判异准则（SPC第二版）,连续6点递增或递减。,A,A,C,C,B,A,LCL,X,X,X,B,A,UCL,产生趋势的原因可能是工具逐渐磨损、维修逐渐变坏等，从而使得参数随着时间而变化。,特殊原因判异准则（SPC第二版）,连续14点相邻上下交替,A,A,B,B,C,C,UCL,LCL,X,X,本准则是针对由于轮流使用两台设备或由两位操作人员轮流进行操作而引起的系统效应。实际上，这就是一个数据分层不够的问题。,特殊原因判异准则（