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1、过程能力分析Process Capability AnalysisProcess Capability Analysis John JiangJohn Jiang1/3/20231/3/20231 1整 体 概 述THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW,P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分目录 l l 过程能力的概念过程能力的概念l l 过程能力分析务实过程能力分析务实 -基本分析步骤基本分析步骤 -正态性数据正态性数据 -非正态性数据非正态性数据 -非连续非连续(离散型离散型)数据数据
2、l l 过程能力过程能力(CPk)(CPk)与过程性能与过程性能(Ppk)(Ppk)l l 过程能力的改进过程能力的改进 -改进的时机和层次改进的时机和层次1/3/20231/3/20233 3过程能力的概念 过程控制通常要解决两类问题:过程状态是否稳定,即过程是否处于统计控制状态 过程输出合格品的保证能力是否足够过程能力1/3/20231/3/20234 4过程能力的概念 5M1E构成了过程的六大要素,对其综合效果加以量化时,就构成了过程能力.活动输入输出(中间/成品)5M1E(人,机,料,法,环,测)监控监控和能力评估诊断与改进统 计 过 程 控 制1/3/20231/3/20235 5过
3、程能力的概念 六大因素(5M1E)将各自对过程输出产生影响,对特性用量化的指标来反应:-标准差,表示过程输出特性值分布的离散度,它是过程能力的度量基础.-过程输出特性值的平均值,表示产品特性值分布的位置分布 1,1分布 2,2分布 3,3这三个分布有何区别？哪个的数据最离散？分布 1,1分布 2,2分布 3,3123这三个分布有何区别？它们的位置一致吗？因此,和反映过程自身的能力,即过程的声音1/3/20231/3/20236 6过程能力的概念对过程分析提前找出影响这个特性的5M1E(PFMEA),并加以控制(Control Plan)了解顾客的需求 如:风扇运行时要安静将顾客的需求转化为设计
4、语言和产品特性指标 如:噪音分贝值要低 将产品特性指标转化为组装过程输出特性 如:电机轴同轴度将组装同轴度转化为零件加工过程的特性如:直线度等对零件加工过程的输出特性确定规格标准范围如:上/下规格限:LSL/USLQFDProcess因此,规格(LSL/USL)限是来自顾客的要求,即顾客的声音1/3/20231/3/20237 7过程能力的概念评估过程能力,就是将两种声音进行对比,即:6sUSL-LSLCp=LSL USL X0 LSL USL X0 CP/CPk 过程能力指数;USL/LSL 顾客之声;,过程之声被测样本值与规格中心值X0重合被测样本值与规格中心值X0不相等1/3/20231
5、/3/20238 8过程能力的概念为什么采用6和33作为评估范围?p(1+2)=0.27%p 保证能力上通常是足够的p 经济上通常是可以承受的68.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-3所占的比例121/3/20231/3/20239 9过程能力的概念过程参数的平均值靠近X0时,Cpk变大，不合格率降低。过程参数的标准差变小时使Cpk变大，不合格率降低。不合格概率1/3/20231/3/20231010过程能力的概念等级过程能力指数不合格率%评 价措 施1CP1.670.00006过程能力过于富裕，成本过高。应牺牲部分质量以降低成本。21.67CP1.330.00006-0.0
6、06过程能力有点富裕。对于次要过程可适当降低，对于关键过程应保持。31.33CP1.000.006-0.27过程能力有点欠缺。对于次要过程尚可，但对于重要过程显得不足。41.00CP0.670.27-4.55过程能力不足。应对过程加以改进。5CP0.674.55 过程能力严重不足。应在提高抽样检查频率的同时，尽快改进。过程能力分级与评价指南1/3/20231/3/20231111过程能力分析务实 CPk的基本分析步骤过程控制过程稳定？分析原因并改进制定抽样方案收集抽样数据数据正态？有异常数据？转换正态/选择分布计算CP/CPk能力分析结论否否是是否是CP/CPk是过程在稳定状态下的能力指数,它
7、反映了一个过程的潜在能力1/3/20231/3/20231212过程能力分析务实 正态性数据过程控制对象测量单位子组大小测量频率CLxUCLxLCLx标准规格部门测量者 mm10 4次/天1.40 1.45 1.36 1.5mm CLsUCLsLCLs0.05 0.08 0.01 No.6-25 96-25 116-25 136-25 156-25 176-26 96-26 116-26 156-26 176-27 911.361.491.431.411.371.41.321.421.471.421.411.361.41.341.421.421.451.351.421.4231.441.421
8、.391.421.421.31.341.421.371.541.371.341.371.371.441.451.321.481.41.4551.391.461.391.531.361.481.41.391.381.661.361.451.51.431.381.431.411.481.391.4371.371.371.391.451.311.411.441.441.421.4181.351.361.391.41.381.351.421.431.421.4991.421.41.411.371.461.361.371.271.371.36101.421.341.431.421.411.411.441
9、.481.551.41请看下面一组数据:1/3/20231/3/20231313过程能力分析务实 正态性数据抽样方案:子组大小 10,抽样频率 4次/天,连续抽样过程控制过程稳定？分析原因并改进制定抽样方案收集抽样数据数据正态？有异常数据？转换正态/选择分布计算CP/CPk能力分析结论否否是是否是抽样数据:见前页过程是稳定的:见下图1/3/20231/3/20231414过程能力分析务实 正态性数据数据的正态性:不正态正态性检验显示P-Value=0.03 0.05,正态1/3/20231/3/20231818过程能力分析务实 正态性数据对新数据计算潜在过程能力过程控制过程稳定？分析原因并改进
10、制定抽样方案收集抽样数据数据正态？有异常数据？转换正态/选择分布计算CP/CPk能力分析结论否否是是否是1/3/20231/3/20231919过程能力分析务实 正态性数据分析/评估潜在过程能力CPk结 论CPk=0.65,过程能力严重不足,在批量生产之前应进行改进,否则将会有2,5459DPPM的不良率.主要原因/措施过程平均值明显偏大,可能有单一或少数因素在起作用,若测量系统没有问题,应探索机器/治具设置等系统方面的问题.过程控制过程稳定？分析原因并改进制定抽样方案收集抽样数据数据正态？有异常数据？转换正态/选择分布计算CP/CPk能力分析结论否否是是否是1/3/20231/3/20232
11、020过程能力分析务实 非正态性数据 实际上,并非所抽取的连续性数据都呈现正态分布 但是,能力指数的计算公式是在正态分布基础上导出的 所以,若数据不正态,用此公式就不能得到正确的结果解决方案:将数据进行转换,使其成为正态 识别出拟合度好的分布,并选用这个分布1/3/20231/3/20232121过程能力分析务实 非正态性数据有地砖厂家为了保证地砖质量，按每天抽样10 块地砖测量弯曲度、连续10 天抽样测量数据如下(规格8mm)8mm):123456789101.601032.314260.528292.89530.444265.31231.220954.244641.124650.28186
12、0.843262.556351.014972.868532.486481.922826.328583.212670.781930.570693.006794.723471.125732.186073.914131.225863.800763.481154.143330.705321.299231.753622.568911.053392.281590.761494.226226.669195.300712.848432.242371.625024.232171.25560.967052.39934.332332.442233.797016.258252.635795.638571.349431
13、.972684.985174.960890.428453.512463.24773.375230.340934.643512.846840.844015.794281.967751.20418.032455.048673.235386.965343.954090.764923.328942.528681.350063.440071.138193.0686.081213.466454.389042.780924.154313.082834.790762.512744.279132.452521.667351.410793.240650.637712.578733.825852.205388.09
14、0642.059144.694742.122621/3/20231/3/20232222过程能力分析务实 非正态性数据过程处于统计受控状态:1/3/20231/3/20232323过程能力分析务实 非正态性数据分析数据是否是正态性的:正态性检验显示P-Value=0.01 0.05,正态1/3/20231/3/20232626过程能力分析务实 非正态性数据对BOX-COX转换后的数据进行过程能力计算:1/3/20231/3/20232727过程能力分析务实 非正态性数据对BOX-COX转换后的数据进行过程能力计算:CPk=0.76,过程能力不足,需要改进!1/3/20231/3/2023282
15、8过程能力分析务实 非正态性数据Box-Cox 幂转换把Y 升高到l1的幂,幂转换包括以下方面：1/3/20231/3/20232929过程能力分析务实 非正态性数据若不进行转换,直接用正态模式进行过程能力计算:1/3/20231/3/20233030过程能力分析务实 非正态性数据若不进行转换,直接用正态模式进行过程能力计算:CPk=0.96,与转换后的0.76相差较大!1/3/20231/3/20233131过程能力分析务实 非正态性数据若不进行转换,先识别是否存在已知的分布:1/3/20231/3/20233232过程能力分析务实 非正态性数据若不进行转换,先识别是否存在已知的分布:从这些
16、颁布中选取P-Value值最大亦即拟合度最好的一种分布 维布尔(Weibull).1/3/20231/3/20233333过程能力分析务实 非正态性数据用已知Weibull分布计算过程能力:1/3/20231/3/20233434过程能力分析务实 非正态性数据用已知Weibull分布计算过程能力:PPk(见后面部分)为0.73,正态转换的PPk为0.72,因此,两种方法是相当的.1/3/20231/3/20233535过程能力分析务实 离散型数据数据定量数据(用数值表示)定性数据(如红,白)连续型数据(如米)离散性数据(如缺陷数)正态分布非正态分布二项分布泊松分布1/3/20231/3/202
17、33636过程能力分析务实 离散型数据二项分布数据的过程能力:日期May11May16May18May23May25May31Jun1Jun6Jun8Jun13Jun15Jun21Jun22Jun27Jun29Jul04Jul06Jul11检验数349222392102397212291717210614692745不合格数010113000日期Jul13Jul18Jul20Jul25Jul27Jul31Aug03Aug08Aug10Aug15Aug17Aug21Aug24Aug29Aug30Sep04Sep07Sep12检验数286617293961336718541290703232117
18、5不合格数0112012001/3/20231/3/20233737过程能力分析务实 离散型数据二项分布数据的过程能力:1/3/20231/3/20233838过程能力(CPk)与过程性能(PPk)前面提到过:CPk是指一个过程潜在的能力,亦即在处于统计受控状态下的能力然而,这个过程不可能永远处于受控状态为了评估它的实际的,长期的表现,我们使用过程性能PPk它的计算公式与CPk相同,但是不同PPk的计算公式中使用Total,而CPk使用Within1/3/20231/3/20233939过程能力(CPk)与过程性能(PPk)短期样本 CPk-Within无特殊原因 代表仅随机原因的影响 从狭小
19、推断空间收集而来 从一条生产线收集而来 仅使用一台机器 仅有一个操作者 仅使用一批原材料中的元件 1/3/20231/3/20234040过程能力(CPk)与过程性能(PPk)长期数据-PPk反映了随机原因和特殊原因的影 从宽广推断空间收集而来 从许多生产班次而来 使用许多机器 有许多操作者 使用多批原材料 大部分过程中，我们收集的数据接近长期1/3/20231/3/20234141过程能力(CPk)与过程性能(PPk)日期2009-2009-10-2010-202009-2009-10-2210-222009-2009-10-2610-262009-2009-10-2710-272009-2
20、009-10-2810-282009-2009-10-2910-292009-2009-10-3010-302009-2009-10-3110-312009-2009-11-211-22009-2009-11-311-32009-2009-11-511-52009-2009-11-611-62009-2009-11-1011-102009-2009-11-1111-112009-2009-11-1211-121 12.752.752.732.732.79 2.79 2.69 2.69 2.73 2.73 2.78 2.78 2.75 2.75 2.68 2.68 2.66 2.66 2.76
21、2.76 2.70 2.70 2.72 2.72 2.70 2.70 2.762.762.792.792 22.772.772.752.752.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.75 2.79 2.79 2.76 2.76 2.77 2.77 2.66 2.66 2.78 2.78 2.71 2.71 2.70 2.70 2.73 2.73 2.742.742.792.793 32.762.762.692.692.79 2.79 2.79 2.79 2.75 2.75 2.77 2.77 2.78 2.78 2.65 2.65 2.65 2.65 2.76 2.76 2.74
22、2.74 2.73 2.73 2.65 2.65 2.672.672.772.774 42.752.752.732.732.75 2.75 2.75 2.75 2.74 2.74 2.78 2.78 2.78 2.78 2.73 2.73 2.66 2.66 2.75 2.75 2.72 2.72 2.69 2.69 2.742.742.722.722.772.775 52.772.772.692.692.74 2.74 2.79 2.79 2.79 2.79 2.79 2.79 2.70 2.70 2.75 2.75 2.68 2.68 2.76 2.76 2.74 2.74 2.71 2.
23、71 2.762.762.712.712.782.78日期2009-2009-11-1611-162009-2009-11-1811-182009-2009-11-1911-192009-2009-11-2311-232009-2009-11-2411-242009-2009-11-2511-252009-2009-11-2611-262009-2009-11-2811-282009-2009-11-3011-302009-2009-12-112-12009-2009-12-212-22009-2009-12-312-32009-2009-12-412-42009-2009-12-812-82
24、009-2009-12-1312-131 12.682.682.742.742.682.682.722.722.762.762.742.742.73 2.73 2.69 2.69 2.67 2.67 2.68 2.68 2.69 2.69 2.75 2.75 2.652.652.782.782.692.692 22.70 2.70 2.70 2.70 2.692.692.692.692.782.782.732.732.69 2.69 2.71 2.71 2.71 2.71 2.71 2.71 2.68 2.68 2.76 2.76 2.662.662.772.772.742.743 32.71
25、2.712.712.712.712.712.682.682.762.762.762.762.64 2.64 2.73 2.73 2.72 2.72 2.69 2.69 2.72 2.72 2.74 2.74 2.662.662.732.732.752.754 42.692.692.70 2.70 2.70 2.70 2.752.752.762.762.762.762.70 2.70 2.67 2.67 2.69 2.69 2.70 2.70 2.71 2.71 2.72 2.72 2.652.652.742.742.732.735 52.722.722.692.692.752.752.732.732.772.772.742.742.65 2.65 2.70 2.70 2.73 2.73 2.71 2.71 2.68 2.68 2.75 2.75 2.632.632.742.742.742.74下面是从10月20日到12月13日期间的数据(规格:2.70.1mm)0.1mm):1/3/20231/3/20234242过程能力(CPk)与过程性能(PPk)分析是否稳定 不稳定:1/3/20231/3/20234343过程能力(CPk)与过程性能(PPk)分析是否正态:正态性检验显示P-Value 0.005,不正态!1/3/20231/3/20234444