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1、統計製程管制(SPC)Statistical Process Control講師講師 : 林興龍林興龍 先生先生亞碩國際管理顧問亞碩國際管理顧問(股股)公司公司1一、一、SPC的源起的源起2Deming在日本八日演講綱要為：在日本八日演講綱要為：一、如何有效地營運PDCA？如何提升品質？二、具備統計之變異的常識是重要的。三、以管制圖為中心之製程管制的想法，與管制圖的使用方法。3日本品質的演進日本品質的演進100 % 75 % 50 % 25 % 1950 1960 1970 1980 1990 2000 檢驗對品質的頁獻製程管制(SPC)對品質的貢獻製程與產品設計對品質的貢獻4二、品質與變異二
2、、品質與變異變異可區分為機遇原因與非機遇原因機 遇 原 因：Chance Cause 原就存在於製程中的原因，是屬於製程的一部份。大概有85製程的品質問題是屬於此類原因，其改善須管理階層的努力方可解決。非機遇原因：Assignable Cause 原不存在於製程中的原因。大概有15製程的品質問題是屬於此類原因，其改善可經由基層作業者的努力解決的。5什麼是良好的品質？什麼是良好的品質？(1)變異性低(2)耐用度變異目標(3)吸引力流行，感覺，易用額外的功能等(4)合理價格(1)與(2)：製造廠家可以評價(3)與(4)：消費者將會決定耐用度是經過時間與使用後仍維持一定的性能第一天 6個月 12個月
3、 18個月6三、三、SPC的理論與應用範圍的理論與應用範圍SPC觀念的來源1.沒有兩件的事情、產品、人是完全一樣的。2.製程的變異是可以衡量的。3.宇宙的事物與工業產品其都是呈常態分配的。4.變異的原因可以分為機遇原因與非機遇原因。7P()0.6827P(22)0.9545P(33)0.9973於K之間的機率(Probability)常態分配常態分配3 2 1 1 2 399.7395.4568.278常態分配的特性常態分配的特性1.群體平均值()之次數最多2.兩邊對稱3.曲線與橫軸不相交4.曲線之反曲點在1處5.曲線與橫軸所圍之面積為19統計製程管制的定義統計製程管制的定義經由製程中去收集資
4、料，而加以統計分析，從分析中得以發覺製程的異常，並經由問題分析以找出異常原因，立即採取改善措施，使製程恢復正常。並透過製程能力解析與標準化，以不斷提升製程能力。10四、四、SPC的應用步驟的應用步驟一、確立製造流程二、決定管制項目三、實施標準化六、問題分析解決Cpk1.33四、製程能力調查Ca、Cp、Cpk製程條件變動時Cpk1.33五、管制圖的運用六、問題分析解決七、製程之繼續管制11五、確立製造流程五、確立製造流程內胎製造流程圖原料檢驗倉儲運送配混合檢查制定儲存押出接頭檢查儲存出貨檢查12流 程品 質 管 制責任者項次工程圖工 程 名管理項目規格值單位抽樣數間隔測量法管制方法作業員班、組長
5、檢查員 依據文號1.橡 膠配合劑汽門咀原料尺寸檢查個105E表SS 每批量 具接 著 力個5每批拉力試驗機2.進料檢驗橡膠附著力原料規格個5每批拉力試驗機檢驗記錄表水 份包1每批烘 箱強熱減量包1每批高溫爐灰 份包1每批高溫爐比 重包1每批比重計鹽酸不溶物包1每批高溫爐熔 點包1每批熔點測定器3.進料檢驗軟化點原料規格包1每批測定器檢驗記錄表4.進料檢驗摩尼粘度塊1每批摩尼粘度計檢驗記錄表5.儲 存保管方法倉庫管理標準回1每日目 視庫存日誌6.運 送重 量回5每班磅 稱放出溫度次1每週測溫計7.配混合粉水溫度檢驗標準次1每班目 視核對表硬 度塊1每回硬度計比 重塊1每回比重計8.混合膠判定可塑
6、度檢驗標準塊1每回可塑重計檢驗記錄表9.儲 存存放期限SSQ-A-004次1每週目 視10.運 送生胎寬度3次3SIZE目 視11.押 出切斷長度5次1SIZE核對表主規格RX 管制圖切刀空氣壓次1每班目 視切刀溫度次1每班目 視12.接 頭接著狀況Kgcm2條150條目 視核對表蒸氣壓力規範書次1每班目 視核對表13.加 硫成品外觀依成品外觀判定標準條3每班目 視檢驗記錄表氣咀蕊扭力規範書條5每班扭力計RX 管制圖14.檢 修細紮條數回1每班目 視核對表15.成品試驗接 頭CNS35533556條5每日拉力試驗機檢驗記錄表CNS16.儲 存存放期限次1每月目 視核對表17.運 送核對表18.
7、出 貨外 觀規格錯誤回1每班目 視核對表內胎品質管制方案內胎品質管制方案13六、決定管制項目六、決定管制項目管制項目的決定有助於1.消除內部縱、橫向之工作浪費2.不要忽略必須做的事3.明白區分優先度，指引工作重點方向4.溝通良好5.將工作評價的重點放在過程的評價而非僅評價結果14七、實施標準化七、實施標準化小柳日：Shewhart教導我們之實務步驟和方法(如抽樣理論和管制圖法)，讓我們可以估計變動的宇宙。並且將它當作知識般地去量測、評估和利用。這些知識有助於我們創立標準化及作業改善的回饋方法。15八、製程能力調查八、製程能力調查製程能力定義使製程標準化，除去異常因素，當製程維持在穩定狀態時，所
8、實現的品質程度。16明確的目的選定調查對象4M的標準化標準作業的教育4M：人(Man)機械(Machine)材料(Material)方法(Method)標準作業的實施數據的收集、分析製程處於管制狀態時製程處於非管制狀態時找出非機遇原因標準化活動及再發防止製程能力的把握能力足夠能力不足Cpk1.33Cpk1.33(註：視Cpk之值而會有不同之處置)先掌握機械能力，並追究原因原因不明，且無法採取技術性的措施調節製程管制檢討規格公差修正檢驗等等標準化活動17部門設計生產技術製造檢驗品質保證準備作業製程能力生產前查核工程品質管理表作業標準決定管制項目作業標準工程品質管理表效果確認改善製程保養機器公告再
9、發防止製造能力調查檢 驗調查原因開始作業的查核(作業狀況)查核(管制項目)解析市場品質的評估非管制狀態作 業18數值法製程能力分析製程準確度Ca (Capability of Accuracy)Ca值在衡量製程之實績平均值與規格中心值之一致性。(1)Ca之計算Ca 100 100TSuSL規格上限規格下限單邊規格因沒有規格中心值，故不能算Ca(2)等級判定Ca值愈小，品質愈佳，依Ca值大小分為四級等級Ca 值ACa12.5B12.5Ca25.0C25.0Ca50.0D50.0Ca實績平均值規格中心值規格許容差XuT219(3)Ca等級之說明(4)處置原則A級：維持現狀B級：改進為A級C級：立即
10、檢討改善D級：採取緊急措施，全面檢討，必要時停止生產(5)例：某鋼管之切削規格為75010，五月份之切削實績 為x3S 7488；六月份為7498求Ca值。五月份Ca值 100-20(B級)六月份Ca值 100-10(A級)748750107497501012.52550100規格中心值()規格上限(或下限)級級級級20製程精密度Cp (Capability of Precision)Cp在衡量製程之變異寬度與規格公差範圍相差之情形。(1)Cp之計算Cp 雙邊規格時Cp或Cp 單邊規格時(2)等級判定Cp值愈大，品質愈佳。依Cp值大小分為六級規格公差6個標準差6T3LSX 3XSu 21(4)
11、處置原則A+級：考慮管理的簡單化或成本降低的方法A級：維持原狀B級：改進為A級C級：需全數選別，並管理、改善工程D級：進行品質的改善，探求原因，需要採取緊急對策，並且重新檢討規格(3)CP等及之說明6 D級SL規格下限Su規格上限規格中心值6 C級6 B級6 A級6 A+級22(5)某電鍍品其鍍金厚度規格為502.0，昨日產之生產實績為X3S531.5，本日之生產實績為512.3求Cp值。昨日Cp值 1.33(A級)本日Cp值 0.87(C級)23 . 2425 . 1423製程能力指數Cpk綜合Ca與Cp兩值之指數Cpk之計算式1.Cpk(1K) K(1 Ca )Cp當Ca0時 CpkCp單
12、邊規格時，Cpk即以Cp值計2.ZUSL ZLSL Cpk 與的最小值6TCaTX2/XUSL )(XLSL 3minZ3XUSL 3)(XLSL 24(2)等級判定Cpk值愈大，品質愈佳，依Cpk值大小分為六級25(3)處置原則：A+級：考慮管理的簡單化或成本降低的方法A 級：維持原狀B 級：改進為A級C 級：需全數選別並管理、改善工程D 級：進行品質的改善，探求原因，需要採取緊急對策，並且重新檢討規格。(4)某電鍍品其鍍銅厚度規格為0.700.2；製程實績為X3S0.7380.2175求CPK值。26不良率(規格以外比率)Cp值規格公差(T)單邊規格雙邊規格0.674(2)2.274.55
13、1.006(3)0.140.271.338(4)31.8PPM63.6PPM1.609.6(4.8)0.81PPM1.62PPM1.7610.4(5.3)0.06PPM0.12PPM2.0012.0(6)1PPB2PPB註：Ca值等於0時亦CpCpk製程精密度製程精密度(Cp值值)與不良率之關係與不良率之關係2728九九、 MOTOROLA達到達到6 Sigma的步驟的步驟1.列出要製造之產品或提供之服務。2.列出產品的顧客或服務的對象，及他們的要求。3.訂定自己所需要的條件，以提供顧客滿意的產品或服務。4.繪劃(Define)現在的製程(程序)5.改善製程(程序)，避免浪費資源。6.測量、分
14、析、控制已改善的製程(程序)不斷改良，精益求精。29MOTOROLA邁向邁向6 Sigma之路之路1979管理階層的承諾與了解 1981品質喚醒5年內10倍的改善1986企業標竿及品質訪查19876 Sigma遠景198910倍之品質改善1991100倍之品質改善19926 Sigma1993超越6 Sigma1994每2年10倍之品質改善2000獲利率乘2倍30十、管制圖的運用十、管制圖的運用管制圖的由來 管制圖是1924年由蕭華特博士(Dr. W. A. Shewhart)，在研究產品品質特性之次數分配時所發現。正常的工程所生產出來產品之品質特性，其分配大都呈常態分配的，會超出三個標準差(
15、3)的產品只有0.27。依據此原理，將常態曲線圖旋轉90度，在三個標準差的地方加上兩條界限，並將抽樣之數據順序點繪而成為管制圖。31A區B區C區C區A區B區2.14%13.59%34.135%34.135%2.14%13.59%LCLCLUCL-2-3 +3 +2 +規格範圍0.135%0.135%68.2795.4599.7332管制圖定義管制圖定義一種用於調查製造程序是否在穩定狀態下，或者維持製造程序在穩定狀態上所用之圖。33數數 據據 分分 為為語言資料：用語言所表現的事實計量值：Variable Data,一種品質特性之數值，可用連續量(Continuous quantity)計量者。
16、計數值：Attribute Data,一種品質特性之數值，可用以間斷數據計數者。數值數據34管制圖的種類管制圖的種類計量值管制圖XR Chart(平均值與全距管制圖)XR Chart(中位數與全距管制圖)XRm Chart(個別值與移動全距管制圖)XS Chart(平均值與標準差管制圖)計數管制圖PChart(不良率管制圖)nPChart(不良數管制圖)CChart(缺點數管制圖)UChart(單位缺點數管制圖)35管制圖點繪原則管制圖點繪原則依照下述這些原則點繪管制圖，容易整齊劃一有助於資料之整理與研判製程名稱、管制特性、測定單位、規格值、設備號碼、操作者、測定者、抽樣方法、樣本數、期間、製
17、程要因、(人員、設備、材料、方法、環境)之任何變更資料需清楚填入，以便資料之分析整理。中心線(CL)記以實線，管制上限(UCL)及管制下限(LCL)記以虛線，中心線及管制上、下限，分別記入其數值及CL、UCL、LCL等符號。CL、UCL、LCL之位數比測定位數多兩位即可。36XR Chart(平均值與全距管制圖平均值與全距管制圖)適用製程可用以管制分組之計量數據，即每次同時取得幾個數據之工程。是把握工程狀態最有效的一種管制圖37XR管制圖公式管制圖公式X管制圖：管制圖：中心線(CL)X管制上限(UCL)XA2R管制下限(LCL)XA2RR管制圖：管制圖：中心線(CL)R管制上限(UCL)D4R
18、管制下限(LCL)D3RXR 管制圖係數表樣本大小A2D4D321.8803.267031.0232.575040.7292.282050.5772.115060.4832.004070.4191.9240.07680.3731.8640.13690.3371.8160.184100.3081.7770.2232dR38建立建立XR管制圖步驟管制圖步驟建立解析用管制圖的步驟：(1)搜集數據依測定時間順序排列(2)數據分組以35個數據為一組最佳(3)記入管制圖的數據欄內(4)計算平均值X求各組的平均值X(5)計算全距R求各組的全距R(6)計算總平均值X求各組均值X的總平均值X(7)計算全距的平均
19、值R求各組全距R的平均值R(8)查係數A2，D4，D3並代入公式計算管制界限(9)繪制管制界限及中心線X管制圖在上，R管制圖在下(10)點繪點在其數值之位置並以直線連接之(11)管制界限檢討如流程圖39解析用計量值管制圖分析流程解析用計量值管制圖分析流程(R管制圖管制圖)註：摘自SPC Simplified 全距均在管制界限內嗎？是否只有一個或二個點在管制界限外？是否3個以上的點在管制界限外剔除這一或二個全距值的樣本重新計算X、R的全距管制界限全距失控停止計算平均值的管制界限限外其餘的全距值均在界限內嗎？找出亦修正非機遇原因重新收集資計算平均值的管制界限是否全距值均在控制中計算平均值的管制圖平
20、均值管制圖分析流程40建立製程管制用管制圖步驟(1)記上必要事項(2)繪入管制界限(3)繪點(4)狀態之判定(5)改正措施(6)管制界限的延續使用41XR Chart(中位數與全距管制圖中位數與全距管制圖)適用製程與XR Chart同，但檢出力較差，故多以XR Chart代之。公式：X管制圖：中 心 線(CL)X管制上限(UCL)Xm3A2R管制下限(LCL)Xm3A2RR管制圖：中心線(CL)R管制上限(UCL)D4R管制下限(LCL)D3R42XRm Chart(個別值與移動全距管制圖個別值與移動全距管制圖)適用製程耗用時間很多方能完成測試者屬極為均勻一致之產品破壞性試驗或是測量不易之產品
21、產品係非常貴重之物品產量不大，批量很小時爭取時效時43XRm管制圖公式管制圖公式X管制圖：中 心 線(CL)X管制上限(UCL)XE2Rm管制下限(LCL)XE2RmRm管制圖：中 心 線(CL)Rm管制上限(UCL)D4Rm管制下限(LCL)D3RmXRm 管制圖係數表樣本大小E2D4D322.6603.267031.7722.575041.4572.282051.2902.115061.1842.004071.1091.9240.07681.0541.8640.13691.0101.8160.184100.9751.7770.22344XS Chart(平均值與標準差管制圖平均值與標準差管
22、制圖)適用製程與XR管制圖同，但當n10，則使用XS管制圖X管制圖：中 心 線(CL)X管制上限(UCL)XA3S管制下限(LCL)XA3SS管制圖：中 心 線(CL)S管制上限(UCL)B4S管制下限(LCL)B3SSC4XS 管制圖係數表樣本大小A3B4B3110.927 1.679 0.321120.886 1.646 0.354130.850 1.618 0.382140.817 1.594 0.406150.789 1.572 0.428160.763 1.552 0.448170.739 1.534 0.466180.718 1.518 0.482190.688 1.503 0.4
23、97200.680 1.490 0.51045P Chart(不良率管制圖)適用製程適用製程產品依規格分為合格不合格、可以不可以、通過不通過公式中心線(CL)P當樣組樣本n相等或不超過25管制上限(UCL)P3管制下限(UCL)P3當樣組樣本n超過25時管制上限(UCL)P3管制下限(LCL)P3nPP)1 ( nPP)1 ( nPP)1 ( nPP)1 ( 46建立P管制圖步驟(1)搜集數據依測定時間順序排列(2)數據分組每組樣本內含有15個不良品為佳(3)記入管制圖的數據欄內(4)計算每組之不良率(5)計算平均不良率P及平均樣本數(6)計算管制界限(7)繪制管制界限及中心線(8)點繪點在其
24、數值之位置，並以直線連接之(9)管制界限之檢討如XR管制圖一樣474849nP Chart(不良數管制圖)適用製程適用製程基本上與P管制圖一樣，惟其每組樣本必須相同計算數P管制圖簡單，適用於班、組長或作業者 自行繪管制圖的場所公式中 心 線(CL)nP管制上限(UCL)nP3管制下限(LCL)nP3)1 (PPn)1 (PPn5051C Chart(缺點數管制圖缺點數管制圖)適用製程以單位數量內缺點發生之次數者公式中 心 線(CL)C管制上限(UCL)C管制下限(LCL)CC3C35253U Chart(單位缺點數管制圖單位缺點數管制圖)適用製程與C管制圖同，但其檢查單位(樣本大小)不同公式中
25、心線(CL)管制上限(UCL)管制下限(LCL)nuu3nuu3u5455管制圖的判讀管制圖的判讀1.管制圖之管制(安定)狀態之鑑別基準係沒有點子逸出管制界限外點子的分呈隨機分佈(無規則可循)2.管制圖之不正常型態之鑑別是根據或然率之理論而加以判定的，符合下述之一項者，即為不正常之型態。(1)點超出管制界限+3+2+1A區B區C區UCLCL56(2)在中心線同側，連續三點中有二點落在A區或A區以外者+3+2+1A區B區C區UCLCL(3)在中心線同側，連續五點中有四點落在B區或B以外者+3+2+1A區B區C區UCLCLUCLCL(4)八個連續點子出現在中心線之同側者+3+2+1A區B區C區57
26、(5)連續七點同一方向者+3+2+1A區B區C區UCLCLA區B區C區+3+2+1LCL58例XR管制圖狀態形每日作業者(作業員)處理異常點(結果)漸漸安定班、組長確認已迅速採取處理(讚賞)調節條件重新評估標準解決問題活動解決問題活動標準化的不足(作業不明確，CP不充足)每週課長確認上述之活動對上述活動的建議製程點檢對上述活動的建議行動每月課長經理製程點檢監察活動維持管理是否須要重新評估標準、管理系統原因不明原因明確須要評估徹底重新須要重新評估不須要重新評估59十一、問題分析解決十一、問題分析解決解決問題重要的元素解決問題重要的元素基於事實的管制了解事實的真相，以統計的觀念來思考優先度管理(重
27、點管理)ABCDEF510152025303540項 目60ActionPlanCheckDo盤旋而上改善後再改善全體(員)參與戴明循環61十二、製程之繼管制十二、製程之繼管制二、決定管制項目七、製程之繼續管制六、問題分析解決五、管制圖的運用三、實施標準化一、確立製造流程四、製程能力調查Ca、Cp、Cpk六、問題分析解決Cpk1.33Cpk1.33製程條件變動時62TOYOTA對協力廠之要求對協力廠之要求1.品質改善 重要部品不良 0件年 交貨不良 4PPM年 新車訂單 0件3個月2.成本降低3.輕量化沒有這樣TOYOTA無法得到第一63品品 質質是90態度和10知識知識演練回饋成功64係係
28、數數 表表nA3A2B3B4d2D3D4E2m3A2C422.6591.8800.0003.2671.1280.0003.2672.6601.8800.78931.9541.0230.0002.5681.6930.0002.5751.7721.1870.88641.6280.7290.0002.2662.0590.0002.2821.4570.7960.92151.4270.5770.0002.0892.3260.0002.1151.2900.6910.94061.2870.4830.0301.9702.5340.0002.0041.1840.5490.95271.1820.4190.1181
29、.8822.7040.0761.9241.1090.5090.95581.0990.3730.1851.8152.8470.1361.8641.0540.4320.96591.0320.3370.2391.7612.9700.1841.8161.0100.4120.969100.9750.3080.2841.7163.0780.2231.7770.9750.3630.973110.9270.2850.3211.6793.1730.2561.7440.975120.8860.2660.3541.6453.2580.2841.7160.978130.8500.2490.3821.6183.3360
30、.3081.6920.979140.8170.2350.4061.5943.4070.3291.6710.981150.7890.2230.4281.5723.4720.3481.6520.982160.7630.2120.4481.5523.5320.3641.6360.984170.7390.2031.4661.5343.5880.3791.6210.985180.7180.1940.4821.5183.6400.3921.6080.985190.6980.1870.4971.5033.6980.4041.5960.986200.6800.1800.5101.4903.7350.4141.
31、5860.987210.6630.1730.5231.4773.7780.4251.5750.988220.6470.1670.5341.4663.8190.4341.5660.988230.6330.1620.5151.4553.8580.4431.5570.989240.6190.1570.5551.4453.9850.4521.5480.989250.6060.1530.5651.4353.9310.4591.5410.99065標準常態分配標準常態分配Pz，代表與製程平均相距z個標準差時，製程產品超出一特定值(例如：規格界限)的比率。但是製程必須是在統計管制狀態下，而且呈常態分配。實例
32、：1. z2.17 則Pz0.0150；2. z3 則Pz0.00135或0.135，因此正負3所包含的面積應為10.0013520.9973或99.73。PzORPzSLSLXXzz6667SPC案例介紹68排氣管製造流程與管制項目排氣管製造流程與管制項目製造流程略 圖管制項目 組立1.壓入深度 SPOT 點焊1.點數 2.熔接直徑3.強度 4.點焊成功率外擋板 封口1.外觀 2.尺寸 檢驗1.洩漏量配 件69排氣管品質管制方案排氣管品質管制方案工 程管制項目單位管制圖表 樣本數 抽樣間隔檢驗方法封口外觀尺寸記錄表全數5每批目視卡尺檢驗洩漏量lX-R5每批洩漏試驗機總成焊接外觀尺寸記錄表1每
33、小時目視卡尺電流CO2流量l噴漆外觀記錄表全數目視成品檢驗外觀強度洩漏量kgf1記錄表X-R511每批目視動態疲勞試驗機洩漏試驗機註：使用 X-R 管制圖之管制項目，現場每批抽 10 台檢驗，品保部每批抽 5 台檢驗7071製程能力分析製程能力分析車型件號321-A050 消音器日 期2dR單邊規格 XSLZ：估計標準差USL：規格上限LSL：規格下限X：製程平均值CPK：製程能力指數SL：單邊規格上限或下限n2345Z雙邊規格XUSLZUSLXLSLZLSLd21.131.692.062.33Cpk3minZ (Z 取正值)CPK 指數評 斷1.33 以上良：能力足夠11.33可：大致良好計
34、算：CPKZ1 以下不良：能力不足CPK 值： 判定：72為何 消音器洩漏量偏高321機器方法其他材料太短內外套尺寸太長毛邊尺寸太長不足破裂外檔板睡眠不足疏忽心情不佳磨損橡膠不佳熟練度易磨耗磷銅輪仔溝太小不良內外套架模雜物SPOT破裂電流換模操作不當錯誤未定時保養有雜物憑經驗無標準磨耗使用不當斷裂無標準底模高低73對對 策策 研研 擬擬項目NO.問題點與不良原因改善對策擔當者日 期1.滾輪，輪溝太小容易擠料由原先的 X 再增製Y 規格之封口滾輪開發課陳2.磷銅易磨耗造成折邊部不良由原先磷銅，改為以取代做折邊生產部暫定將磷銅換新3.模具段取無標準造成聚度不一設定為最佳狀況下，列為標準化胡4.橡膠磨損，造成精度不準橡膠材質更改為之橡膠李7475321 消音器消音器 CPK 值推移圖值推移圖改善 前改善中改善後321.3310日期項目CPK0.981.561.784.484.901.輪軸加大2.磷銅更新3.緊度標準化4.試漏橡膠更新76標標 準準 化化項目舊標準新標準管理編號實施日期1.滾輪，輪溝太小，容易擠料由原先的 更改為 QC-00511122.磷銅磨耗造成折邊不良暫定製作新磷銅，永久對策為以 取代QC-00611303.模具段取憑經驗設定為 為最佳距離QC-0071154.橡膠磨損更改為耐磨 橡膠，並設定為每次試驗時查檢QC-008103077