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1、LOGO统计过程能力控制认识统计过程能力控制认识统计过程能力控制(SPC)概述1基本的统计概念2统计过程能力控制(SPC)应用4统计过程能力控制(SPC)概述1一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)概述概述SPCSPC起源与发展起源与发展1. 1924年年W.A. Shewhart（休哈特）（休哈特）博士博士发明了品质控制图。发明了品质控制图。2. 1939年年W.A. Shewhart博士与戴明博士合写了博士与戴明博士合写了品质观点的品质观点的统计方法统计方法。 3. 二战后美英将品质控制图方法引进制造业，并应用于生产过二战后美英将品质控制图方法引进制造业，并应用于生产
2、过程。程。 4. 1950年，戴明到日本演讲，介绍了年，戴明到日本演讲，介绍了SQC的技术与观念。的技术与观念。 5. SQC是在发生问题后才去解决问题，是一种浪费，所以是在发生问题后才去解决问题，是一种浪费，所以发展发展出了出了SPC。6. 美国汽车制造商福特、通用汽车公司等对美国汽车制造商福特、通用汽车公司等对SPC很重视，所以很重视，所以SPC得以广泛应用。得以广泛应用。7. ISO9000（2000）体系亦注重过程控制和统计技术的应用。）体系亦注重过程控制和统计技术的应用。一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)概述概述l Statistical: （统计）以概率统
3、计学为基础，（统计）以概率统计学为基础，收集收集数据数据，用科学的方法，用科学的方法分析分析数据、得出结论；数据、得出结论；l Process： （过程）有输入（过程）有输入-输出的一系列的活动；输出的一系列的活动；l Control： （控制）事物的发展和变化是可预测的；（控制）事物的发展和变化是可预测的；SPCSPC理解理解找到找到最适范围最适范围付出付出（经济）成本（经济）成本达到达到减小风险减小风险证明证明能力能力SPCSPC理解理解 应用统计技术（收集、计算、分析和改进数据）对过应用统计技术（收集、计算、分析和改进数据）对过程中的各个阶段进行程中的各个阶段进行监控和诊断监控和诊断，从
4、而了解制造过程的最，从而了解制造过程的最佳范围（低成本、低风险），确定其控制范围的异常和正佳范围（低成本、低风险），确定其控制范围的异常和正常规律，常规律，建立建立并运行一个并运行一个稳定有效的稳定有效的过程过程，从而达到改进，从而达到改进和保证产品质量的目的。和保证产品质量的目的。一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)概述概述SPCSPC意义意义l 全面、及时了解质量信息，信息共享全面、及时了解质量信息，信息共享l 有效有效监测监测和和预防预防：区别偶然要因和异常要因引起的散布区别偶然要因和异常要因引起的散布，减少偶然要因，改善制程能力，消除异常要因，能使，减少偶然要因
5、，改善制程能力，消除异常要因，能使制程趋于稳定制程趋于稳定l SPC是了解工程是否稳定的方法，并是了解工程是否稳定的方法，并通过保持过程受控通过保持过程受控和稳态提高过程能力和品质水平和稳态提高过程能力和品质水平l 降低总的质量成本降低总的质量成本一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)概述概述二、基本的统计概念2二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -特性特性特性的定义特性的定义可以区分的特征。可以区分的特征。特性的分类特性的分类关键特性关键特性普通特性普通特性顾客指定顾客指定国家法律法规规定国家法律法规规定1.1. 按重要程度按重要程度评估顾客关注的评估顾客关注的经常
6、出现异常的经常出现异常的。2.2. 按状态按状态产品特性产品特性过程特性过程特性二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -特性特性l 计量型计量型特点：可以连续取值，也称连续型数据。特点：可以连续取值，也称连续型数据。如：零件的尺寸、强度、重量、时间、温度等如：零件的尺寸、强度、重量、时间、温度等l 计数型计数型特点：不可以连续取值，也称离散型数据。特点：不可以连续取值，也称离散型数据。如：废品的件数、缺陷数如：废品的件数、缺陷数 定量数据定量数据（可测量）（可测量） 定性数据定性数据（感官判断）（感官判断）特性的表征特性的表征特性值。特性值。二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -波动波动
7、 波动的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样波动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，多么高的。生产实践证明，无论用多么精密的设备和工具，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（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）总是有如：重量、尺寸等）总是有差异差异，这种差异称为，这种差异称为波动波动。公差。公差制度实际上就是对这个事实的客观承认。消除波动不是制度实际上就是对这个事实的客观承认。消
8、除波动不是SPCSPC的目的，但通过的目的，但通过SPCSPC可以对波动进行可以对波动进行预测预测和和控制控制。波动（变差）的概念波动（变差）的概念产生波动人机器材料方法测量环境波动的原因波动的原因二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -波动波动指的是造成指的是造成随着时间推移随着时间推移具有具有稳稳定的且可重定的且可重复复的分布的分布过过程程中中的的许许多多变变差的原因，我差的原因，我们称之为们称之为：“处于统计处于统计控制控制状状态态”、“受受统计统计控制控制”，或有，或有时间称时间称“受控受控”，普通原因表，普通原因表现为现为一一个稳个稳定系統的定系統的偶然原因偶然原因。只有。只有变变
9、差的普通原因存在且差的普通原因存在且不改不改变时变时，过过程的程的输输出才可以出才可以预测预测。如设备的正常震动，刀具的磨损，同一批材料的品质差如设备的正常震动，刀具的磨损，同一批材料的品质差异，熟练工人间的替换等。异，熟练工人间的替换等。 波动的原因波动的原因二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -波动波动1. 普通原因普通原因指的是造成指的是造成不是始不是始终终作用作用于于过过程的程的变变差的原因，即差的原因，即当当它它们们出出现时将现时将造成造成( (整个整个) )过过程的分程的分布布改改变变。除非所有的特殊原因都。除非所有的特殊原因都被查找出被查找出来并来并且且采采取了措施，否則它取
10、了措施，否則它们将继续们将继续用用不可不可预测预测的方的方式式来影响过程的输出来影响过程的输出。如果系。如果系统内统内存在存在变变差的特殊原因，差的特殊原因，随时随时间间的推移，的推移，过过程的程的输输出出将将不不稳稳定。定。如设备故障，原材料不合格，没有资格的操作工、未按照如设备故障，原材料不合格，没有资格的操作工、未按照作业指导书操作、工艺参数设定不对等。作业指导书操作、工艺参数设定不对等。波动的原因波动的原因二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -波动波动2. 特殊原因特殊原因波动的区别波动的区别二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -波动波动二、基本的统计概念二、基本的统计概念-
11、-波动波动波动的种类波动的种类1.正常波动正常波动 由由普通普通( (偶然偶然) )原因原因造成。造成。 正常波动引起工序质量正常波动引起工序质量微小变化微小变化，难以查明或难以消除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。公差范围内。2.异常波动异常波动：是由：是由特殊特殊( (异常异常) )原因原因造成造成2.2. 异常波动引起工序质量异常波动引起工序质量变化较大变化较大，容易发现容易发现，应该由，应该由操作人员发现并纠正。操作人员发现并纠正。基本统计计量说明基本统计计量说明二、基本的统计概念二、基本的统
12、计概念- -统计计量数据统计计量数据1. 总体总体调差研究对象的全部调差研究对象的全部用用“N”N”表示表示2. 样本样本研究总体的情形和某种目的从总体中抽取一部分的代表者研究总体的情形和某种目的从总体中抽取一部分的代表者用用“n”n”表示表示基本统计计量说明基本统计计量说明二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -统计计量数据统计计量数据3. 算数平均数算数平均数 X设设X1X1，X2X2，.Xn.Xn是一个大小为是一个大小为n n的样本，的样本，则则X=X=（X1+X2+Xn)/nX1+X2+Xn)/n4. 中位数中位数X 将数据按数值大小顺序排列后，位于中间位置的数，称为中将数据按数值大
13、小顺序排列后，位于中间位置的数，称为中位数。位数。如：如：5 5，9 9，1010，4 4，7 7， X=7X=7；如：如：5 5，9 9，1010，4 4，7 7，8 8 X=X=（7+87+8）/2=7.5/2=7.5基本统计计量说明基本统计计量说明二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -统计计量数据统计计量数据5. 极差极差R样本数据中的最大值样本数据中的最大值XmaxXmax与最小值与最小值XminXmin的差值。的差值。R= Xmax- XminR= Xmax- Xmin。如：如：5 5，9 9，1010，4 4，7 7， R=10-4=6R=10-4=6；基本统计计量说明基本统计
14、计量说明6. 标准偏差标准偏差s 、 指各数据偏离指各数据偏离平均值平均值的距离的距离的平均数，反映数据的平均数，反映数据离散程度离散程度，总体总体标准偏差标准偏差s s6.6. 样本样本的标准偏差的标准偏差 7.7. 如：如：5 5，9 9，1010，4 4，7 7， s=2.28s=2.28；如：如：7 7，7 7，7 7，6 6，8 8， s=0.63s=0.63；6.6.数据整体分布离平均值越近，标准方差就越小；数据整体分布离平均值越近，标准方差就越小；数据整体分布离平均值越远，标准方差越大。数据整体分布离平均值越远，标准方差越大。1)i()i(n1i21i2nXXNXXsN正态分布正
15、态分布二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -正态分布正态分布一种一种概率概率分布分布, ,生产与科学实验中很多生产与科学实验中很多随机变量随机变量的的概率概率分布都可以近似地用正态分布来描述。分布都可以近似地用正态分布来描述。概率特点特点：中间高，两边低中间高，两边低，左右对左右对称；称；两边伸向无穷远。两边伸向无穷远。越小，分布越越小，分布越集中集中在在附附近，近，越大，分布越越大，分布越分散分散。 (mu)- (mu)- 位置位置参数和参数和平均值平均值（mean value) ，表示，表示分布的中心位置和期望值 (sigma) - (sigma) - 尺度参数（尺度参数（分布宽度分布
16、宽度），），表示表示分布的分散程度和标准偏差正态分布正态分布二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -正态分布正态分布面积定论面积定论：不论不论与与取值如何取值如何1.X1.X轴与正态曲线之间的面轴与正态曲线之间的面积恒等于积恒等于1 1；2.2.正态分布下，横轴区间正态分布下，横轴区间 3 3 ， +3 +3 的面的面积为积为99.73%99.73%。正态分布正态分布二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -正态分布正态分布正态分布正态分布-普通原因产生的变差普通原因产生的变差二、基本的统计概念二、基本的统计概念- -正态分布正态分布正态分布正态分布-特殊原因产生的变差特殊原因产生的变差二、
17、基本的统计概念二、基本的统计概念- -正态分布正态分布制程能力分析前提制程能力分析前提l 过程处于统计过程处于统计稳定稳定状态状态l 过程中测量值服从正态分布过程中测量值服从正态分布l 测量变差相对较小，一般可以忽略不计测量变差相对较小，一般可以忽略不计l 工程及其他规范准确地代表顾客的需求，工程及其他规范准确地代表顾客的需求，设计目标值位于规范中心设计目标值位于规范中心二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数ABCPCP值定义值定义技术技术要求要求工序能力，指客户要求对过程要求，代表精密度
18、工序能力，指客户要求对过程要求，代表精密度二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CP=技术要求技术要求/过程分布过程分布CPCP值计算值计算CP=(规格上线规格上线-规格下线）规格下线）/6 二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数在正态分布情况下，在正态分布情况下，分散幅度处于分散幅度处于6 范围内范围内的比率为的比率为99.73%。分散。分散幅度幅度6 表示该工序具有表示该工序具有的的实际加工精度实际加工精度。CP值的大小可定量计算出该工序的不合格率，可反值的大小可定量计算出该工序的不合格率，可反映工序品质水平。映工序品质水
19、平。过程刚好满过程刚好满足规格要求足规格要求均值位移将均值位移将导致产品超导致产品超出规格出规格CPCP值分析值分析过程满足规格要求过程满足规格要求小的值位移将导致小的值位移将导致产品不会超出规格产品不会超出规格过程无法满过程无法满足规格要求足规格要求均值位移将均值位移将导致更多产导致更多产品超出规格品超出规格二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CPCP评定准则评定准则二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CD二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&
20、CPK-CP&CPK指数指数CaCa值定义及计算值定义及计算制程准确度，衡量实际平均值与规格中心值的一致性制程准确度，衡量实际平均值与规格中心值的一致性代表实际平均值距离规格边界距离代表实际平均值距离规格边界距离USL1USL如图：如图：指过程分散平均值距离规格的边界有多远指过程分散平均值距离规格的边界有多远表明过程是否真正满足规格要求表明过程是否真正满足规格要求CPKCPK值定义值定义过程分布的一半过程分布的一半过程均值距离最过程均值距离最近的规格边界近的规格边界二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CPKCPK值计算值计算CPK=CP*|1-Ca|=二、基
21、本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数既反映准确度与既反映准确度与反映精确度，为综反映精确度，为综合指数。合指数。当当Ca=0时时CP=CPKCPKCPK值分析值分析制程能力好，中制程能力好，中心值在目标内且心值在目标内且分布均在规格内分布均在规格内制程能力尚可，制程能力尚可，中心值在目标内中心值在目标内且分布均在规格且分布均在规格内但稍微太分散内但稍微太分散制程能力尚可，中制程能力尚可，中心值有漂移，但分心值有漂移，但分布尚在规格内布尚在规格内二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CPKCPK值分析值分析制程能力不好，制程能力不好
22、，中心值虽目标内中心值虽目标内，但分布超出规，但分布超出规格界限格界限制程能力不好，制程能力不好，中心值不在目标中心值不在目标内，分布虽集中内，分布虽集中但超出规格界限但超出规格界限制程能力最差，制程能力最差，中心值不在目标中心值不在目标内，分布不集中内，分布不集中且超出规格界限且超出规格界限二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数l 指工序在一定时间里，处于受控状态（稳定状态）下的指工序在一定时间里，处于受控状态（稳定状态）下的实际加工能力。实际加工能力。 它是工序固有的能力，或者说它是工序它是工序固有的能力，或者说它是工序保证质量的能力保证质量的能力。l 这
23、里指的工序是指这里指的工序是指设备、材料、工艺方法、生产环境、设备、材料、工艺方法、生产环境、操作者操作者等五个基本因素等五个基本因素综合综合作用的过程，也就是产品质作用的过程，也就是产品质量的生产过程。产品质量就是工序中的各个质量因素所量的生产过程。产品质量就是工序中的各个质量因素所起作用的综合表现。起作用的综合表现。l 工序的实际加工能力是指工序质量特性的工序的实际加工能力是指工序质量特性的分散分散(或波动或波动)程程度。度。 若工序能力若工序能力越高越高，则产品质量特性值的分散就，则产品质量特性值的分散就越小越小； 若工序能力若工序能力越低越低，则产品质量特性值的分散就，则产品质量特性值
24、的分散就越大越大。制程能力指数定义制程能力指数定义二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数CPKCPK评定准则评定准则二、基本的统计概念二、基本的统计概念-CP&CPK-CP&CPK指数指数质量管理中的应用质量管理中的应用 不论不论 与与 取值如何，产品取值如何，产品质量特性落在质量特性落在 3 3 ， +3 +3 范围内的概率为范围内的概率为99.73%。 落在落在 3 3 ， +3 +3 范范围外的概率为围外的概率为1 1 99.73%=0.27% 99.73%=0.27%1. 正态分布图正态分布图控制图的形成控制图的形成三、控制图三、控制图控制图的形成控制
25、图的形成3.3. 控制图的形成控制图的形成把正态分布图把正态分布图( (直方图更直观直方图更直观 ）按逆时针方向转）按逆时针方向转9090，并，并将将 及均值分别标成及均值分别标成LCLLCL、UCLUCL、CLCL，再将点，再将点按时间展开就得到如下一张控制图。按时间展开就得到如下一张控制图。 33 ,三、控制图三、控制图界限说明：界限说明：l 规规格界限：用以格界限：用以规定规定质量质量特性特性的的最大最大（小）（小）许许可值可值。来保证。来保证各个单位产品的正确性能。各个单位产品的正确性能。 上规格界限：上规格界限：USLUSL；下规格界限：；下规格界限：LSLLSL。l 控制控制界限：
26、是界限：是从实际生产出来的产品中抽取一定数量的产从实际生产出来的产品中抽取一定数量的产品品，并进行检测，从并进行检测，从所得所得观测观测值值中计中计算出算出来来者。者。 上控制界限：上控制界限：UCLUCL；下控制界限：；下控制界限：LCLLCL。控制图的形成控制图的形成三、控制图三、控制图三、控制图三、控制图什么是控制图什么是控制图 是对过程质量特性值进行是对过程质量特性值进行测定测定、记录记录、评估、监察评估、监察过程过程是否处于统计控制状态的一种用统计方法设计的图型。是否处于统计控制状态的一种用统计方法设计的图型。u带有控制界限，带有控制界限，u反映过程质量（变异的偶然或特殊）反映过程质
27、量（变异的偶然或特殊） 时间或样本号样本统计量数值LCLCLUCLl 上虚线：上控制界限上虚线：上控制界限UCLUCLl 下虚线：下控制界限下虚线：下控制界限LCLLCLl 中实线：中心线中实线：中心线CLCLl 纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）l 横坐标：按时间顺序抽样的样本编号横坐标：按时间顺序抽样的样本编号控制图五要素控制图五要素三、控制图三、控制图控制图类型控制图类型计量型计量型三、控制图三、控制图控制图类型控制图类型计数型计数型三、控制图三、控制图样本：样本：25个子组个子组每组每组5个数据个数据纵坐标：纵坐标：子组均值或极差子组均值或极差横坐
28、标：横坐标：样本编号样本编号三、控制图三、控制图控制图类型控制图类型RX 过程现场过程现场最常用最常用的控制图的控制图, ,它广泛运用于控它广泛运用于控制制长度长度、重量重量、强度强度、纯度纯度、时间时间等场合。等场合。三、控制图三、控制图控制图类型控制图类型RX l 控制界限控制界限为了显示仅存在普通变差时子组可变化的范围，为了显示仅存在普通变差时子组可变化的范围，与样本量相关。与样本量相关。D4D4、D3D3、A2A2为常数，与为常数，与n n相关相关三、控制图三、控制图控制图的判定准则控制图的判定准则1. 过程稳定判定准则过程稳定判定准则在数据点子随机排列的情况下在数据点子随机排列的情况
29、下: :1. 1. 连续连续 2525个点，界外点数个点，界外点数 d=0d=02. 2. 连续连续 3535个点，界外点数个点，界外点数 d1d13. 3. 连续连续100100个点，界外点数个点，界外点数 d2d2控制图的判定准则控制图的判定准则2. 过程异常判定准则过程异常判定准则1）离中心线脱离）离中心线脱离 3 2）9点以上的点在中心线点以上的点在中心线一侧连续出现一侧连续出现三、控制图三、控制图控制图的判定准则控制图的判定准则2. 过程异常判定准则过程异常判定准则3）6点以上的连续点点以上的连续点增加或减少增加或减少 4）14点以上连续点，点以上连续点，交替上下打点交替上下打点三、
30、控制图三、控制图控制图的判定准则控制图的判定准则2. 过程异常判定准则过程异常判定准则 5）连续）连续 的的3点中点中 2点从中点从中心线脱离心线脱离2 6）连续的）连续的 5点中点中 4点从中点从中心线脱离心线脱离1 三、控制图三、控制图控制图的判定准则控制图的判定准则2. 过程异常判定准则过程异常判定准则 7）连续）连续15点，落在中心线点，落在中心线 两侧的两侧的1 范围内范围内 8）连续）连续8点，从中心线脱点，从中心线脱离离 1 三、控制图三、控制图统计过程能力控制(SPC)应用4一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)应用应用SPCSPC应用步骤应用步骤I.SP
31、C培训培训 SPC的认识、控制图的分析，两种质量诊断理论，过程控的认识、控制图的分析，两种质量诊断理论，过程控制网图的制定等。制网图的制定等。II.确定关键变量确定关键变量(即关键质量因素即关键质量因素)。 (1) 对全厂每道工序都要进行分析对全厂每道工序都要进行分析(可用因果图可用因果图)，找出对，找出对最终产品影响最大的变量，即关键变量最终产品影响最大的变量，即关键变量(可用排列图可用排列图)。 (2) 找出关键变量后，列出过程控制网图。所谓过程控制找出关键变量后，列出过程控制网图。所谓过程控制网图即在图中按工艺流程顺序将每道工序的关键变量列出。网图即在图中按工艺流程顺序将每道工序的关键变
32、量列出。 III.III.提出或改进规格标准提出或改进规格标准 (1) (1) 每一个关键变量进行具体分析。每一个关键变量进行具体分析。 (2) (2) 对每个关键变量建立过程控制标准，并填写过程对每个关键变量建立过程控制标准，并填写过程控制标准表。控制标准表。IV.IV.编制控制标准手册编制控制标准手册 将有关过程控制标准的文件编制成明确易懂、便于操作将有关过程控制标准的文件编制成明确易懂、便于操作的手册，使各道工序使用。的手册，使各道工序使用。V.V.对过程进行统计监控对过程进行统计监控 应用控制图对过程进行监控。若发现问题，则需对上述应用控制图对过程进行监控。若发现问题，则需对上述控制标
33、准手册进行修订，及反馈到步骤控制标准手册进行修订，及反馈到步骤。SPCSPC应用步骤应用步骤一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)应用应用VI.对过程进行诊断并采取措施解决问题。对过程进行诊断并采取措施解决问题。 (1) (1)可以运用传统的质量管理方法，如七种工具，进行可以运用传统的质量管理方法，如七种工具，进行分析。分析。 (2) (2)可以应用诊断理论，如两种质量诊断理论，进行分可以应用诊断理论，如两种质量诊断理论，进行分析和诊断。析和诊断。 (3) (3)在诊断后的纠正过程中有可能引出新的关键质量因在诊断后的纠正过程中有可能引出新的关键质量因素，即反馈到步骤素，即反馈到步骤、。VI.持续改善持续改善SPCSPC应用步骤应用步骤一、统计过程能力控制一、统计过程能力控制(SPC)(SPC)应用应用杜肯杜肯绝热绝热材料有限公司材料有限公司