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1、2005年SPC统计过程控制培训讲义(ppt 55)SPC的历史20世纪世纪20年代，美国贝尔电话实验室成立了年代，美国贝尔电话实验室成立了两个研究质量的课题组，其中之一的过程控制两个研究质量的课题组，其中之一的过程控制组的学术领导人为休哈特组的学术领导人为休哈特(Dr.Walter A.Shewhart)，后来他被世人尊称为，后来他被世人尊称为“统计控统计控制之父制之父”。休哈特在休哈特在1924年年5月月16日提出了世界上第一日提出了世界上第一张张“不合格品率不合格品率p控制图控制图”，1931年他的代表年他的代表作作加工产品质量的经济控制加工产品质量的经济控制标志着统计过标志着统计过程控
2、制时代的开始。程控制时代的开始。1940年年SPC正式正式引进制造业。引进制造业。1950年，戴明博士在日本傳授年，戴明博士在日本傳授SPC講義，講義，SPC開始在日本企業大量普及。開始在日本企業大量普及。前提前提如果工作經驗對產品品質有舉足輕重的影響（例如：手工裁縫），那麼，如果工作經驗對產品品質有舉足輕重的影響（例如：手工裁縫），那麼，SPCSPC就沒有太多揮灑的空間。相反地，如果某一公司開始將經驗加以整就沒有太多揮灑的空間。相反地，如果某一公司開始將經驗加以整理，而納入設備、製程或系統時；也就是說，該公司開始宣告經驗掛理，而納入設備、製程或系統時；也就是說，該公司開始宣告經驗掛帥時代將要
3、結束，那麼帥時代將要結束，那麼SPCSPC的導入時機也就自然成熟了。的導入時機也就自然成熟了。ISO-9000ISO-9000。要求為客戶提供合格的產品，只有穩定而一。要求為客戶提供合格的產品，只有穩定而一貫（貫（ConsistentConsistent）的過程與系統，才能保證長期）的過程與系統，才能保證長期做出合格的產品。然而，如何檢核此一貫過程與系做出合格的產品。然而，如何檢核此一貫過程與系統仍然穩定的存在呢？這必須仰賴統仍然穩定的存在呢？這必須仰賴SPCSPC來發揮功能。來發揮功能。什麼是什麼是SPCSPC是英文Statistical Process Control的字首簡稱,即 統計過
4、程控制。SPC就是應用統計技術統計技術對過程中的各個階段收集的數據進行分析，並調整制程制程，從而達到改進與保證質量的目的。SPC強調預防，防患於未然是SPC的宗旨。為什麼要實施過程控制1.过程控制的需要过程控制的需要n n2.检查检查-容忍浪费容忍浪费n n预防预防-避免浪费避免浪费n n3.统计过程控制的目的在于通过对样本数统计过程控制的目的在于通过对样本数n n据的分析得出总体过程的质量水平。据的分析得出总体过程的质量水平。控制图的用途控制图的用途1、分析判断生产过程的稳定性，从而使生、分析判断生产过程的稳定性，从而使生产过程处于统计控制状态；产过程处于统计控制状态；2、及时发现生产过程中
5、的异常现象和缓慢、及时发现生产过程中的异常现象和缓慢变异，预防不合格品发生；变异，预防不合格品发生；3、查明生产设备和工艺装备的实际精度，、查明生产设备和工艺装备的实际精度，以便作出正确的技术决定；以便作出正确的技术决定；4、为评定产品质量提供依据；、为评定产品质量提供依据；控制图的基本模式控制图的基本模式质量特性 x公差上限公差上限TuTu公差下限公差下限T TL L中心线中心线CLCLCentral LimitCentral Limit样品编号（或取样时间）控制上限控制上限UCLUpper Control Limit控制下限控制下限LCLLower Control Limit 控制图的种类
6、控制图的种类 控制图实施循环控制图实施循环抽取样本抽取样本检验检验绘制管制图绘制管制图制程是制程是否否异常异常制程正常制程正常制程异常制程异常原因分析原因分析对策措施对策措施YesNo定義：為了解被定義：為了解被調查調查群體群體的某些隱含的某些隱含的特性，運用合理的抽樣方法從被的特性，運用合理的抽樣方法從被調查群體中取得適當的調查群體中取得適當的樣本樣本，通過，通過研究樣本來發現群體的特性研究樣本來發現群體的特性!統計學是科學的統計學是科學的以偏概全以偏概全的方法的方法一葉知秋一葉知秋春霧雨春霧雨 夏霧熱夏霧熱 秋霧太陽秋霧太陽 冬霧雪冬霧雪主要統計學名詞主要統計學名詞群體群體於制造業而言，通
7、常指在同一生產條件於制造業而言，通常指在同一生產條件下符合特定要求的下符合特定要求的所有所有個體的集合個體的集合!也可稱為也可稱為批量批量 記為記為N樣本樣本 於群體中抽樣而得的於群體中抽樣而得的部份部份個體的集合個體的集合!記為記為n群體平均值群體平均值 X bar 樣本平均值樣本平均值 群體標准差群體標准差 x 樣本標准差樣本標准差R 全距全距概率概率(六合彩六合彩)正態分布正態分布总体与样本(Population ad Sample)自制程取样检查之目的是籍样本来了解总体,我们无法直接了解总体是何种状态,除非把总体整个检查，在很多的情况下，这是不经济且不合理的。既然是利用样本的情况来推断
8、总体的，那么所取之样本必须合理可靠，否则就失去了抽样的意义。总体、样本数据之间的关系总体、样本数据之间的关系N:N:总体总体n:n:样本样本随机抽样随机抽样检验检验行动行动分析样本数据分析样本数据判定判定数据数据N Nn n製程（製程（Process）品質的源品質的源頭、頭、SPC的焦點的焦點製程的起伏變化是造成品質變異（Variation）的主要根源，而品質變異的大小也才是決定產品優劣的關鍵。這種因果關係，可進一步表示如下：製程條件起伏製程條件起伏製程條件起伏製程條件起伏品質變异品質變异品質變异品質變异因因因因果果果果因因因因果果果果產品优劣產品优劣產品优劣產品优劣結論：製程是結論：製程是S
9、PC的焦點的焦點质量波动及其原因质量波动及其原因质量差异是生产制造过程的固有本质，质质量差异是生产制造过程的固有本质，质量的波动具有客观必然性。量的波动具有客观必然性。n n统计过程控制的任务，是要把质量特性统计过程控制的任务，是要把质量特性值控制在规定的波动范围内，使工序处值控制在规定的波动范围内，使工序处于受控状态，能稳定地生产合格品于受控状态，能稳定地生产合格品n n从引起质量波动的原因的性质来看，可从引起质量波动的原因的性质来看，可分为：分为：n n1、普通原因（、普通原因（common reason）n n2、特殊原因（、特殊原因（special reason）质量波动及其原因质量波
10、动及其原因 特殊原因引起的波动由少量的、但较显著的可控因素的作特殊原因引起的波动由少量的、但较显著的可控因素的作用而引起，这种波动不具有随机性。这种波动称为异常波用而引起，这种波动不具有随机性。这种波动称为异常波动。工序质量控制的任务是及时发现异常波动，查明原因，动。工序质量控制的任务是及时发现异常波动，查明原因，采取有效的技术组织消除系统性波动，使生产过程重新回采取有效的技术组织消除系统性波动，使生产过程重新回到受控状态。也稱為非機遇原因到受控状态。也稱為非機遇原因普通原因引起的波动普通原因引起的波动普通原因引起的波动由大量的、微小的不可控因素的作用而引起，这种波动具有随机性。这种波动称为正
11、常波动。工序质量控制的任务是使正常波动维持在适度的范围内。也稱為機遇原因特殊原因引起的波动特殊原因引起的波动质量波动及其原因质量波动及其原因过程质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为过程质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为过程质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为过程质量是诸多因素的综合作用，将影响工序质量的因素归纳为“5M1E”5M1E”操作者操作者man材料材料material机器设备机器设备machine工艺方法工艺方法method测试手段测试手段measurement环境条件环境条件environment产品设计工艺选择计划调度人员培训工装设
12、备物资供应计量检验安全文明人际关系劳动纪律质量波动的统计规律质量特性值的波动具有统计规律性质量特性值的波动具有统计规律性质量波动的个别观测结果具有随机性，但在受控状态下质量波动的个别观测结果具有随机性，但在受控状态下的大量观测结果必然是呈现某种统计意义上的规律性。的大量观测结果必然是呈现某种统计意义上的规律性。这种统计规律性是统计过程控制的必要前提和客观基础这种统计规律性是统计过程控制的必要前提和客观基础统计过程控制是统计质量管理中的一个重要问题统计过程控制是统计质量管理中的一个重要问题所谓统计过程控制，就是对生产过程中过程质量特性值所谓统计过程控制，就是对生产过程中过程质量特性值进行随机抽样
13、，通过所得样本对总体作出统计推断，采进行随机抽样，通过所得样本对总体作出统计推断，采取相应对策，保持或恢复工序质量的受控状态。取相应对策，保持或恢复工序质量的受控状态。过程质量的两种状态过程质量的两种状态生产过程中，过程质量有两种状态：生产过程中，过程质量有两种状态：受控状态受控状态In controlIn control失控状态失控状态Out of controlOut of control 受控状态受控状态 0 X(X)0上控制界限UCL下控制界限LCL t 失控状态失控状态 1 X(X)0上控制界限UCL下控制界限LCL t 0 0，=0，保持稳定。这时，从表面看，过程状态是稳定的，保持
14、稳定。这时，从表面看，过程状态是稳定的，但由于质量特性或其统计量的分布集中位置（但由于质量特性或其统计量的分布集中位置（）已偏离控制中心（）已偏离控制中心（0），），黑点越出控制界限某侧的可能性变大。黑点越出控制界限某侧的可能性变大。失控状态失控状态 0 X(X)0上控制界限UCL下控制界限LCL t =0，0，保持稳定。这时，由于质量特性或其统计量的分布保持稳定。这时，由于质量特性或其统计量的分布分散程度（分散程度（）变大，导致黑点越出控制限两侧的可能性变大。）变大，导致黑点越出控制限两侧的可能性变大。失控状态失控状态 和和中至少有一个不稳定，随时间变化。中至少有一个不稳定，随时间变化。下图
15、表示分布集中位置下图表示分布集中位置 不断增大时的工不断增大时的工序质量失控状态。序质量失控状态。X(X)上控制界限UCL下控制界限LCL t 质量特性值质量特性值质量特性值通常表现为各种数值指标，即质量指标。一个具体产品常需用多个指标来反映它的质量。测量或测定质量指标所得的数值，即质量特性值，一般称为数据。根据质量指标性质的不同，质量特性值可分为计数值和计量值两大类。计数值与计量值计数值与计量值a.计数值。当质量特性值只能取一组特定的数值，而不能取这些数值之间的数值时，这样的特性值称为计数值。计数值可进一步区分为计件值和计点值。对产品进行按件检查时所产生的属性(如评定合格与不合格)数据称为计
16、件值。每件产品中质量缺陷的个数称为计点值。如棉布上的疵点数、铸件上的砂眼数等。b.计量值。当质量特性值可以取给定范围内的任何一个可能的数值时，这样的特性值称为计量值。如用各种计量工具测量的数据(长度、重量、时间、温度等)，就是计量值。检验还是预防检验还是预防l l以预防为主的系统，我们应着重减少变化，并避免浪费。以预防为主的系统，我们应着重减少变化，并避免浪费。以预防为主的系统，我们应着重减少变化，并避免浪费。以预防为主的系统，我们应着重减少变化，并避免浪费。检验还是预防检验还是预防过程控制应当以预防为目的，而不是简单地在发现问题后返工。过程控制应当以预防为目的，而不是简单地在发现问题后返工。
17、如果输入符合规范，且过程变量被控制在一定的范围内，则如果输入符合规范，且过程变量被控制在一定的范围内，则输出就是正确的。输出就是正确的。建立以预防为基础的体系建立以预防为基础的体系三芯电源插头只能以唯一的位置插入三芯插座含铅汽油无铅汽油防止将含铅汽油加入适用无铅汽油的车辆制程管制的進行步驟 1.1.決定工程的作業目的，定管制項目決定工程的作業目的，定管制項目 如：美麗又好的衣服，布強力？如：美麗又好的衣服，布強力？2.2.設定達成目的之方法設定達成目的之方法(找出找出4M1E4M1E之方法之方法)如紗：？如紗：？:?:?3.3.制定標准，點檢項目制定標准，點檢項目 如：將如：將4M1E4M1E
18、定標准定標准 4.4.作作QCQC工程圖，誰？何處？何時？怎麼管？工程圖，誰？何處？何時？怎麼管？組長，組長，1/s,1/h1/s,1/h取？件測取？件測 5.5.教導實施教導實施 教導實施教導實施 6.6.調查，收集數據調查，收集數據 正常或異常正常或異常 7.7.作管制圖作管制圖 正常正常 繼續，異常繼續，異常 解析解析 8.8.增修訂標准增修訂標准 105 105 115 115 控制图设计原理控制图设计原理3准则准则正态性假定正态性假定小概率原理小概率原理反证法思想反证法思想正态性假设正态性假设 任何生产过程生产出来的产品，其质量特性值总会存在一定程度的波动，当过程稳定或者说受控时，这
19、些波动主要是由5MIE的微小变化造成的随机误差。此时，绝大多数质量特性值均服从或近似服从正态分布。这一假定，称之为正态性假定。5MIE:人、机器、原材料、工艺方法、测量及生产环境3 准则准则在生产过程中，仅有偶然性误差存在时，质量特性X服从正态分布N(，)，则据正态分布的概率性质，有也即（3 ，3 ）是的实际取值范围。小概率原理小概率原理所谓小概率原理，即认为小概率事件一般是不会发生的。由准则可知，若服从正态分布，则的可能值超出控制界限的可能性只有0.27%。因此，一般认为不会超出控制界限。小概率原理又称为实际推断原理，当然运用小概率原理也可能导致错误，但犯错误的可能性恰恰就是此小概率。反证法
20、思想反证法思想一旦控制图上点子越出界限线或其他小概率事件发生，则怀疑原生产过程失控，也即不稳定，此时要从5MIE去找原因，看是否发生了显著性变化。控制图的分类计量值控制图(Control Charts for Variables)均值-极差控制图(X-R Chart)均值-标准差控制图(X-Chart)中位数-极差控制图(X-R Chart)单值-移动极差控制图(X-Rm Chart)计数值控制图(Control Charts for Attribute)不合格品率控制图(p Chart)(n可以不同)不合格品数控制图(pn Chart)(要求n相同)不合格数控制图(c Chart)(要求n相
21、同)单位不合格数控制图(u Chart)(n可以不同)X-R控制图的定义n n在在在在计量类控制图中，计量类控制图中，计量类控制图中，计量类控制图中，X-RX-R控制图是最常用的一种，所谓控制图是最常用的一种，所谓控制图是最常用的一种，所谓控制图是最常用的一种，所谓n n均值均值均值均值-极差控制图，是均值控制图极差控制图，是均值控制图极差控制图，是均值控制图极差控制图，是均值控制图(X Chart)(X Chart)和极差控制和极差控制和极差控制和极差控制图图图图n n(R Chart)(R Chart)二者二者二者二者合并合并合并合并使用使用使用使用。n n均值控制图控制质量特性平均值的变
22、化，即分布的中心变均值控制图控制质量特性平均值的变化，即分布的中心变均值控制图控制质量特性平均值的变化，即分布的中心变均值控制图控制质量特性平均值的变化，即分布的中心变化化化化n n极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的变化变化变化变化X-R Chart绘制步骤 建立建立分析用控制图分析用控制图1.建立控制项目；建立控制项目；2.收集数据收集数据100个以上，适当分组后计个以上，适当分组后计入数据记录表；入数据记录表；样本大小样本大小
23、(n)=25 (分析用分析用)组数组数(k)=20253.计算各组平均值计算各组平均值(X)X=4.计算各组极差计算各组极差(R)R=Xmax-Xmin (各各组最大值组最大值-最最小值小值)5.计算总平均值计算总平均值(X)X=6.计算极差的平均值计算极差的平均值(R)R=7.计算并绘出控制限计算并绘出控制限 X控制图控制图 中心限中心限 CLx=X 上上 限限 UCLx=X+A2R 下下 限限 LCLx=X-A2R R控制图控制图 中心中心限限 CLR =R 上上 限限 UCLR=D4R 下下 限限 LCLR=D3R A2,D4,D3由由系数表查得系数表查得8.描点描点 将数据点描到控制图
24、上，然后将相将数据点描到控制图上，然后将相邻的两点直线连接邻的两点直线连接9.对状态判断，对状态判断，R图如未企稳则重新收图如未企稳则重新收集数据，转入步骤集数据，转入步骤2；R图企稳后，再图企稳后，再画画X图，如未企稳也转入步骤图，如未企稳也转入步骤210.计算过程能力指数，并检验是否满足技术要求计算过程能力指数，并检验是否满足技术要求 如不满足要求，则需要调整过程，直至过程能力指数满足要求，然后如不满足要求，则需要调整过程，直至过程能力指数满足要求，然后再转入步骤再转入步骤211.延长控制限，作为控制用控制图，监控日常生产延长控制限，作为控制用控制图，监控日常生产例題例題:用用X-R控制图
25、来控制控制图来控制AGP GAP,尺寸尺寸单位为单位为mm,请利用下列数据请利用下列数据资料资料,计算其控制界限并绘图计算其控制界限并绘图.产品名称产品名称:AGP 设备号码设备号码:RK006质量特性质量特性:GAP 操操 作作 者者:55230测定单位测定单位:mm 测测 定定 者者:58664制造场所制造场所:A线线 抽样期间抽样期间:03/10/0503/12/051.收集收集数据并记入数据记录表数据并记入数据记录表2.计算各组数据的计算各组数据的X3.计算各组计算各组R值值4.计算总平均计算总平均(X)X=(0.63+0.64+0.68+0.66+0.68+0.68+0.68+0.6
26、6+0.66 +0.65+0.62+0.62+0.63+0.64+0.67+0.67+0.63+0.69 +0.67+0.62)20 =0.665.计算极差的平均值计算极差的平均值(R)R=(0.08+0.07+0.06+0.09+0.10+0.08+0.07+0.11+0.07 +0.08+0.08+0.08+0.08+0.07+0.11+0.11+0.10+0.07 +0.03+0.03)20 =0.086.计算控制限并绘制计算控制限并绘制 X控制图控制图 中心线中心线(CLx)=X=0.66 上控制限上控制限(UCLx)=X+A2R=0.66+0.577 0.08=0.70 下控制限下控
27、制限(LCLx)=X-A2R=0.66-0.577 0.08=0.61R控制图控制图 中心线中心线 CLR=R=0.08 上控制限上控制限 UCLR=D4R=2.115 0.08=0.17 下控制限下控制限 LCLR=D3R=0 0.08=07.將所求出之各將所求出之各X值及值及R值值点入控制图上并將相邻两点用直线连接点入控制图上并將相邻两点用直线连接8.制程状态检查制程状态检查(直至直至R图和图和X图都企稳图都企稳,且制程能力指数达到要求为止且制程能力指数达到要求为止)9.记入其他注意事项记入其他注意事项 建立建立控制用控制图控制用控制图1.记入必要的事项记入必要的事项 如产品名称、管制项目
28、、测定单位、规格等如产品名称、管制项目、测定单位、规格等.2.作控制界限作控制界限 将分析用控制图决定的控制界限用至此控制用控制图将分析用控制图决定的控制界限用至此控制用控制图.3.描图描图 由制程抽取样本由制程抽取样本,测定其质量特性值测定其质量特性值,记录并简单计算数据记录并简单计算数据,按按时按顺序点入控制图时按顺序点入控制图.4.从描点的状态来判定制程是否出于稳定状态从描点的状态来判定制程是否出于稳定状态.5.采取措施改进采取措施改进.6.必要时重新计算控制界限必要时重新计算控制界限(制程能力提高或制程有大的变化时制程能力提高或制程有大的变化时).控制图的判定制程是否在控制稳态制程是否
29、在控制稳态,可用以下两类判异准则可用以下两类判异准则:第一类判异准则第一类判异准则:点值出界就判异点值出界就判异第二类判异准则第二类判异准则:点值在控制界限内的排列不随机点值在控制界限内的排列不随机 (有有7条判异准则条判异准则)(1)连续连续9点在中心线同侧点在中心线同侧(可能总体均值变化可能总体均值变化)(2)连续连续6点递增或递减点递增或递减(可能是总体均值变化的趋势可能是总体均值变化的趋势)(3)连连3点点中中2点落在同侧的点落在同侧的B区外区外(可能总体均值变化可能总体均值变化)(4)连连5点点中中4点落在同侧点落在同侧C区外区外(可能总体均值变化可能总体均值变化)(5)连连8点在中
30、心线的两侧点在中心线的两侧,但无一在但无一在C区区(数据分层不够数据分层不够)(6)连续连续14点上下相邻交替点上下相邻交替(数据分层不够数据分层不够)(也可能是两台测试设备或两个不同员工测试等系统原因也可能是两台测试设备或两个不同员工测试等系统原因)(7)连续连续15点在中心线两侧的点在中心线两侧的C区内区内 (在排除虚假数据和数据分层不够等原因后在排除虚假数据和数据分层不够等原因后,可总结减少总体标准差的先可总结减少总体标准差的先进经验进经验,并进一步重新计算控制限并进一步重新计算控制限,以达到持续改进的目的以达到持续改进的目的)如何绘制如何绘制X-bar-R图图2 计算控制限2.1计算极
31、差均值(R-bar)和过程均值(X-double bar)2.3在控制图上描上中心线和控制线2.2计算控制限如何绘制如何绘制P图图1收集数据1.1选择大小、频次和子组数目1.2建立控制表和原始数据记录表原始数据记录表1.3计算每个子组的不合格品率计算每个子组的不合格品率1.4选择控制表刻度1.5在控制表上绘制不合格品率在控制表上绘制不合格品率判斷是否為管制狀態如何绘制如何绘制P图图2 计算控制限在控制图上描上中心线和控制线某工廠成品的不良率過去以管制圖管制，為加強管制，現將其中某以零件每四小時抽取一百個檢查，檢查所得之不良品數據紀錄於下表，試利用此項資料繪制不良率管制圖，並檢討之!批號檢查數不
32、良數P批號檢查數不良數P批號檢查數不良數P110030.031110030.032110050.05210040.041210060.062210080.08310030.031310080.082310040.04410080.081410050.052410050.05510050.051510020.022510040.04610050.051610030.03合計2500125710070.071710060.06810060.061810020.02平均1000.05910050.051910070.071010060.062010050.05Why?I want to know?別看了，快作圖Ivan 作於05.10.13