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1、统计过程控制统计过程控制S S P CP C目的调查?v1.培训需求是什么?v2. “SPC”是一种“方法和工具”,需要实际运用才有意义;v3.本教材主要通过基础知识介绍,让各位有意识上的认识;v4.通过实际例子加以演示,介绍基本的技能;v5.工作和运用中的任何问题,请提出来共同探讨!控制图的历史v控制图是1924年由美国品管大师W.A. Shewhart博士发明。因其用法简单且效果显著，人人能用，到处可用，遂成为实施品质管制不可缺少的主要工具，当时称为(Statistical Quality Control)。控制控制图说明、原理图说明、原理1924年发明W.A. Shewhart1931发
2、表1931年Shewhart发表了“Economic Control of Quality ofManufacture Product”19411942制定成美国标准Z1-1-1941 Guide for Quality ControlZ1-2-1941 Control Chart Method for analyzing DataZ1-3-1942 Control Chart Method for Control Quality During Production控制图的发展变差的概念变差的概念： 变差的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样的；生产实践证明，无论用多么精密的设备和工具，
3、多么高超的操作技术，甚至由同一操作工，在同一设备上，用相同的工具，生产相同材料的同种产品，其加工后的质量特性（如：重量、尺寸等重量、尺寸等）总是有差异，这种差异称为变差变差，公差制度实际上就是对这个事实的客观承认；消除变差不是SPC的目的，但通过SPC可以对变差进行预测和控制。变差变差的原因：的原因：变差原因人机器材料方法测量环境预预防或容忍防或容忍? ?PROCESS原料人机 法环 测量测量结果好不好不要等产品做出来后再去看它好不好而是在制造的時候就要把它制造好有反馈的过程控制系统模型 过程的呼声过程的呼声 人人 设备设备 材料材料 方法方法 产品或产品或 环境环境 服务服务 输入输入 过程
4、过程/系统系统 输出输出 顾客的呼声顾客的呼声我们工作我们工作的方式的方式/资资源的融合源的融合统计方法统计方法顾客顾客识别不断变化的识别不断变化的需求量和期望需求量和期望 过程改进循环过程改进循环1、分析过程、分析过程 2、维护过程、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、改进过程 措施 研究 改进过程从而更好地理解 普通原因变差 减少普通原因变差持续改进变差的种类变差的种类:v 正常变差正常变差：是由普通(偶然)原
5、因造成的。如操作方法的微小变动，机床的微小振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，材质上的微量差异等。正常变差引起工序质量微小变化，难以查明或难以消除。它不能被操作工人控制，只能由技术、管理人员控制在公差范围内。v 异常变差异常变差：是由特殊(异常)原因造成的。如原材料不合格，设备出现故障，工夹具不良，操作者不熟练等。异常变差造成的变化较大，容易发现，应该由操作人员发现并纠正。普通原因、特殊原因普通原因、特殊原因v 普通原因普通原因：指的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”，或有时间称“受控”，普通原因表现为一个稳定系
6、統的偶然原因。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。v 特殊原因特殊原因：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，否則它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统內存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输出将不稳定。v控制图示例:上上控控制界限制界限( (UCL)UCL)中心线(CL)下控制界限(LCL)控制控制图图定义定义 控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。控制图是一种带有控制界限的反映过程质量的记录图形，图的纵轴代表产品质量特性值(或由质量特性值获得的某种统计量)
7、；横轴代表按时间顺序(自左至右)抽取的各个样本号；图内图内有中心线有中心线( (记为记为CL)CL)、上控制界限上控制界限( (记为记为UCLUCL) )和下控制界限和下控制界限( (记记为为LCLLCL) )三条线三条线( (见下图见下图) )。控制图的设计原理：控制图的设计原理：位置：中心值形状：峰态分布宽度1、在产品的生产过程中，、在产品的生产过程中，计计量值的量值的分布形式有：分布形式有：68.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-3正态分布控制图原理说明群体平均值=标准差=+k-k抽样718. 221222)(eexkk0.27%99.73%31.00%99.00%2.
8、584.55%95.45%25.00%95.00%1.9631.74%68.26%150.00%50.00%0.67在外的概率在內的概率k中心線上控制限UCL下控制限LCL个別值的正态分布平均值的正态分布控制图的正态分布规规格界限和格界限和控制控制界限界限v规规格界限格界限：是用以说明质量特性的最大许可值，来保证各个单位产品的正确性能。v控制控制界限界限：应用于一群单位产品集体的量度，这种量度是从一群中各个单位产品所得观测值中计算出来者。制造过程的制造过程的4种类型种类型满足要求满足要求 受控 不受控 可接受 1类 3类 不可接受 2类 4类1类过程：该过程受统计控制且有能力满足要求，是可接受
9、的。2类过程：是受控过程，但存在因普通原因造成的过大的、必须减 少的变差。3类过程：符合要求，可接受，但不是受控过程，需要识别变差的 特殊原因并消除它。4类过程：即不是受控过程又不可接受，必须减少变差的特殊原因 和普通原因。过程能力研究过程能力研究1长期为Cp和Cpk2短期为Ppk 控制图原理v工序处于工序处于稳定状态稳定状态下，其计量值的分布大致符合下，其计量值的分布大致符合正态分布。由正态分布的性质可知：质量数据出现正态分布。由正态分布的性质可知：质量数据出现在平均值的正负三个标准偏差在平均值的正负三个标准偏差( (X X 3 3 ) )之外的概率仅之外的概率仅为为0.27%0.27%。这
10、是一个很小的概率，根据概率论。这是一个很小的概率，根据概率论 “视视小概率事件为实际上不可能小概率事件为实际上不可能” 的原理，可以认为：的原理，可以认为：出现在出现在X X 3 3 区间外的事件是异常波动，它的发生是区间外的事件是异常波动，它的发生是由于异常原因使其总体的分布偏离了正常位置。由于异常原因使其总体的分布偏离了正常位置。v控制限的宽度就是根据这一原理定为控制限的宽度就是根据这一原理定为 3 3 。 “”及及“”风险定义风险定义v 根据控制限作出的判断也可能产生错误。可能产生的错误有两类。v 第一类错误是把正常判为异常，它的概率为，也就是说，工序过程并没有发生异常，只是由于随机的原
11、因引起了数据过大波动，少数数据越出了控制限，使人误将正常判为异常。 虛虛发警报发警报， 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. v 第二类错误是将异常判为正常，它的概率记为，即工序中确实发生了异常，但数据没有越出控制限，没有反映出异常，因而使人将异常误判为正常。漏漏发警报发警报,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.v 两类错误不能同时避免，减少第一类错误()，就会增加第二类错误()，反之亦然。一.第一种错误:虚发警报(false alarm)二.第二种错误:漏发警报(alarm missing)U
12、CLLCL0.005%40.27%34.56%231.74%“”值控制界限15.87%450%384.13%297.72%“”值平均值移动“”及及“”风险说明风险说明控制图设计原理01362两种损失的合计第二种错误损失第一种错误损失一.第一种错误:虚发警报(false alarm)二.第二种错误:漏发警报(alarm missing)控制控制图图的种的种类类按按数据数据性性质质分分类：类：计量型控制图计量型控制图v平均数与极差控制图( Chart)v平均数与标准差控制图( Chart)v中位数与极差控制图( Chart)v个別值与移动极差控制图( chart)计数计数值控制值控制图图v不良率控
13、制图(P chart)v不良数控制图(Pn chart,又称np chart或d chart)v缺点数控制图(C chart)v单位缺点数控制图(U chart)XRX RmX RX 按控制按控制图图的用途分的用途分类类v分分析用控制析用控制图图：根据样本数据计算出控制图的中心线和上、下控制界限，画出控制图，以便分析和判断过程是否处于于稳定状态。如果分析结果显示过程有异常波动时，首先找出原因，采取措施，然后重新抽取样本、测定数据、重新计算控制图界限进行分析。v控制用控制控制用控制图图：经过上述分析证实过程稳定并能满足质量要求，此时的控制图可以用于现场对日常的过程质量进行控制。“n”=1025控
14、制图的选定资料性质不良数或缺陷数单位大小是否一定“n”是否一定样本大小n2CL的性质“n”是否较大“u”图“c”图“np”图“p”图X-Rm图X-R图X-R图X-s图计数值计量值“n”=1n1中位数平均值“n”=25缺陷数不良数不一定一定一定不一定控制图的选择计量型控制图计量型控制图搜集数据绘分析用控制图是否稳定绘直方图是否满足规格控制用控制图寻找异常原因检讨机械、设备提升过程能力控制图的应用流程：控制图的应用流程：建立建立X-RX-R控制控制图图的四步的四步骤：骤：A A 收集收集数据数据B B 计计算控制限算控制限C C 过过程控制解程控制解释释 D D 过过程能力解程能力解释释步骤A：
15、阶段收集数据A1选择子组大小、频率和数据子组大小子组频率子组数大小A2建立控制图及记录原始数据A3计算每个子组的均值X和极差RA4选择控制图的刻度A5将均值和极差画到控制图上取样的方式v取样必须达到组內变异小，组间变异大v样本数、频率、组数的规定组数的要求(最少25组)计算每个子组的计算每个子组的平均值和平均值和极极差差v平均值的计算：554321xxxxxxnR值的计算：minmaxxxR计算每组的平均值和极差：22333极差98.210099.498.699.6平均991009999101599991011001004981001009799397101989998298100999810
16、01计算控制限B1计算平均极差及过程平均值B2计算控制限B3在控制图上作出平均值和 极差控制限的控制线步骤B：RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422全距管制图平均值管制图kRRRRkxxxxxkk.21321全距管制图平均值管制图计算平均极差、过程均计算平均极差、过程均值和控制限值和控制限过程控制解释C1分析极差图上的数据点C2识別并标注特殊原因(极差图)C3重新计算控制界限(极差图)C4分析均值图上的数据点超出控制限的点链明显的非随机图形超出控制限的点链明显的非随机图形C5识別并标注特殊原因(均值图)C6重新计算控制界限(均值图)C7为了继续进行控制延长
17、控制限步骤C：控制图的判读v超出控制界限的点：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UCLCLLCL异常异常控制图的判读n链：有下列现象之一即表明过程已改变：n连续7点位于平均值的一侧n连续7点上升(后点等于或大于前点)或下降。UCLCLLCL控制图的判读n明显的非随机图形：应依正态分布来判定图形，正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。UCLCLLCL控制图的观察分析v作控制图的目的是为了判断生产过程或工作过程是否处于“控制控制状态状态”， 指生指生产过产过程程的的变差仅变差仅受受普通原因普通原因的影的影响响,产品质量特性的分布基本上不随时间而变化的状态. 反之,
18、则为非控制状态或异常状态.v控制状态的标准可归纳为二条:第一条：控制控制图图上上点点不超不超过过控制界限控制界限; ; 第二条：控制控制图图上上点点的排列分布的排列分布没没有缺陷有缺陷. .v控制图的判定准则控制图的判定准则v基本判定准则：基本判定准则：当控制图中的点出现下列情况之一，说明生产过程生产过程存在特殊原因存在特殊原因，需立即采取措施予以消除以确保制程处于稳定状态：v超出控制线的点超出控制线的点v连续七点上升或下降连续七点上升或下降v连续七点全在中心点之上或之下连续七点全在中心点之上或之下v点出现在中心线单侧较多时，如：点出现在中心线单侧较多时，如：连续连续1111点中有点中有101
19、0点以上点以上连续连续1414点中有点中有1212点以上点以上连续连续1717点中有点中有1414点以上点以上连续连续2020点中有点中有1616点以上点以上为了继续进行控制延长控制限v估计过程标准偏差v计算新的控制限2dRnewxnewxnewRnewRnewRAxLCLRAxUCLRDLCLRDUCLdR22342Case study1234567891011121314167767472767470727073747372752687573747874727478767476797436877767578717375777576778078469797572807271767275777
20、27879平均极差151617181920212223242517470627478808072557072278656475778179685672753776562767281746858717947264617573797465567275平均极差RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422全距管制图平均值管制图kRRRRkxxxxxkk.21321全距管制图平均值管制图Case studyv请计算出上表的X-R控制图的控制限？v请判定过程是否稳定？v如果是不稳定该如何处理？过程能力解释D1计算过程的标准偏差D2计算过程能力D3评价过程能力D4提高过程能力
21、D5对修改的过程绘制控制图并分析步骤D：过程准确度过程准确度CaCa=xuT/2（T为公差）为公差）pC制程能力指标内变差只考虑到固定变差或组单边规格下规格界限单边规格上规格界限双边规格2)(3)(3)(6dRLSLXCXUSLCLSLUSLCppppkC制程能力指标233),min(dRSxCxSCCCClplupuplpupk群体平均值=标准差=对的估计1)(12142nxxcSdRSnnnx群体标准差的估计101418T12161.52.51.5213CPKCPUCPLCpT1014181216101418T12162.02.02.0214CPKCPUCPLCp1.51.52.5215C
22、PKCPUCPLCp指数差异说明v示例示例某公司为控制某型号产品的尺寸（规格为605），每天取样五个作测量，数据如下所示，根据所画出的 控制图判断是否存在特殊原因，并计算Cpk。12345678910161.359.359.758.859.755.559.757.360.361.0262.658.858.560.359.559.663.360.159.763.7358.762.560.059.963.260.760.959.561.459.9458.557.860.458.063.957.756.859.361.959.2558.757.360.659.761.158.759.360.659.
23、360.4平均极差11121314151617181920155.159.960.564.256.956.955.462.364.759.2258.061.161.358.361.661.359.656.962.061.5359.358.661.760.761.164.260.557.861.057.5461.159.760.660.760.359.557.364.263.262.1557.057.861.160.160.060.356.259.558.158.0平均极差RX kRRRRkxxxxxkk.21321全距管制图平均值管制图RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLR
24、RRXXX3422全距管制图平均值管制图2010063626160595857SubgroupMeansX=59.913.0SL=62.58-3.0SL=57.241050RangesR=4.6253.0SL=9.780-3.0SL=0.000Xbar/R Chart for C1656361595755Upper SpecLower SpecsMean-3sMean+3sMeannkLSLUSLTargCpmCpkCPLCPUCpShort-Term Capability 05970 045520.000.600.000.46 ObsPPMUSL Exp Obs %USL Exp 1.952
25、454.050965.765159.9080100.000 0.018 55.000 65.000 * *0.840.840.870.85Process Capability Analysis for C1Case studyv请依照上个case study的数据，计算其下列的各项指标结果，假设其规格为：6010。vCavCpvCpkkssxkxnxxsnxxkikiiniii12211211)( valuesample ofnumber valuesasmple theof summkC机器能力指数mumlC and C values two theofsmallest 3366mklmlu
26、mulumCSCSCSSTCmkC机器能力指数何时应用Cmk指数v新机器验收时；v机器大修后；v新产品试制时；v产品不合格追查原因时；v在机械厂应和模具结合在一起考虑。Case study12345678910150474650465047485049250534548484949505051349534949505250464951452454849545148495146551504952505452515348平均Skssxkxnxxsnxxkikiiniii12211211)( valuesample ofnumber valuesasmple theof sum假设其规格为505，试
27、计算其Cmk？mumlC and C values two theofsmallest 3366mklmlumulumCSCSCSSTC使用控制图的注意事项v控制界限的重新计算为使控制结适应今后的生产过程, 在确定控制图最初的控制线CL、UCL、LCL时, 常常需要反复计算, 以求得以求得切实切实可行的控制可行的控制图图. . 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.寻找并纠正特殊原因v当从数据中已发现了失控的情況时，则必须研究操作过程以
28、便确定其原因。然后纠正该原因并尽可能防止其再发生。由于特殊原因是通过控制图发现的，要求对操作过程进行分析，并且希望操作者或操作者或现场检验员现场检验员有能力发现变差原因并纠正。可利用诸如排列图和因果分析图等解決问题。改善过程能力v过过程一旦表程一旦表现现出出于统计于统计控制控制状态状态，该过该过程所保持程所保持的的不合格平均水平不合格平均水平即反即反应应了了该该系系统统的的变变差原因差原因过过程能力程能力。v在操作上在操作上诊断诊断特殊原因特殊原因( (控制控制) )变变差差问题问题的分析方的分析方法不法不适于诊断适于诊断影影响响系系统统的普通原因的普通原因变变差。差。v必必须对须对系系统统本身直接本身直接采采取管理措施，否取管理措施，否则过则过程能程能力不可能得到改力不可能得到改进进。有必要使用。有必要使用长长期的解決期的解決问题问题的方法的方法来纠来纠正造成正造成长长期不合格的原因期不合格的原因。THE END!