SPC统计过程控制培训教材精编版

统计过程控制 S P C,1,课程內容,SPC的起源和发展 SPC的目的 基本的统计概念 波动（变差） 普通原因/特殊原因 控制图的原理说明 正态分布说明 ,风险说明 控制图的设计原理 控制图的种类及选择,计量型控制图 X-R,X-S,X-R,X-Rm控制图 Ca,Cp,Cpk,Ppk,Cmk指数说明 计数型控制图 P, np, c, u控制图 什么是6？,2,1、控制图的起源,控制图是1924年由美国品管大师W.A. Shewhart（休哈特）博士发明。因其用法简简单且效果显著，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)。,一、SPC的起源和发展,3,1924年发明,W.A. Shewhart,1931发表,1931年Shewhart发表了 “Economic Control of Quality of Manufacture Product”,19411942 制定成美国标准,Z1-1-1941 Guide for Quality Control Z1-2-1941 Control Chart Method for analyzing Data Z1-3-1942 Control Chart Method for Control Quality During Production,一、SPC的起源和发展,2、控制图的发展,4,控制图在英国及日本的历史,英国在1932年，邀请.A. Shewhart博士到伦敦，主讲统计品质管制，而提高了英国人将统计方法应用到工业方面之气氛。 就控制图在工厂中实施来说，英国比美国为早。,日本在1950年由W.E. Deming（戴明）博士引到日本。 同年日本规格协会成立了品质管制委员会，制定了相应的JIS标准。,5,3、SPC&SQC,针对产品所做的仍只是在做SQC,針对过程的重要控制参数所做的才是SPC,Real Time Response,6,二、SPC的目的,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,预防或是容忍？,7,PROCESS CONTROL SYSTEM MODEL WITH FEEDBACK,8,三、基本的统计概念,数据的种类 波动（变差）波动的概念、原理及波动的种类 普通原因/异常原因 基础的统计量平均值X、中位数X、极差R 标准偏差 s 、,计量型,计数型,9,1、数据的种类,计量型 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,计数型 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,10,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）总是有差异，这种差异称为波动。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SPC的目的，但通过SPC可以对波动进行预测和控制。,2、波动（变差）的概念：,11,（1）、波动的原因：,波动原因,12,（2）、波动的种类:,正常波动：是由普通(偶然)原因造成的。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。正常波动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。 异常波动：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。异常波动引起工序质量变化较大，容易发现，应该由操作人员发现并纠正。,13,3、普通原因、特殊原因,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。 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。,14,普通原因和特殊原因的区别,15,4、“统计控制状态”与“过渡调整”,统计控制状态当过程中只存在造成变差的普通原因，这个过程称为“处于统计控制状态”，简称“受控”。 过度调整把过程中每一个偏离目标的值当作过程中发生了特殊原因来进行处理的做法。,16,5、基本统计量说明,1、平均值 X 设X1，X2，.Xn是一个大小为n的样本，则X=（X1+X2+Xn)/n 2、中位数X 将数据按数值大小顺序排列后，位于中间位置的书，称为中位数。 如：5，9，10，4，7， X=7； 如：5，9，10，4，7，8 X=（7+8）/2=7.5,17,3、极差R 样本数据中的最大值Xmax与最小值Xmin的差值。R= Xmax- Xmin 4、标准偏差s 、 （1）总体标准偏差s （2）样本的标准偏差 ,18,控制图示例:,上控制界限(UCL),中心线(CL),下控制界限(LCL),（一）、控制图定义 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)；横轴代表按时间顺序(自左至右)抽取的各个样本号；图内有中心线(记为CL)、上控制界限(记为UCL)和下控制界限(记为LCL)三条线(见下图)。,五、控制图,19,（二）、控制图的目的,控制图和一般的统计图不同，因其不仅能将数值以曲线表示出來，以观其变异之趋势，且能显示变异属于偶然性或非偶然性，以指示某种现象是否正常，而采取适当的措施。,20,（三）、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，计量值的分布形式有：,21,正态分布,正态分布的特征： 1、中间高，两边低，左右对称；两边伸向无穷远。 2、与横坐标所围成区域的面积为1；,22,控制图原理说明,群体 平均值= 标准差=,23,24,控制图原理,工序处于稳定状态下，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：质量数据出现在平均值的正负三个标准偏差(X3)之外的概率仅为0.27%。这是一个很小的概率，根据概率论 “视小概率事件为实际上不可能” 的原理，可以认为：出现在X3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。 控制限的宽度就是根据这一原理定为3。,25,“”及“”风险定义,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。 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. 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. 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。,26,“”及“”风险说明,“”风险说明,27,“”及“”风险说明,假设平均值偏移了+1 ,28,因此，采用“3原理”所设计的控制图不仅合理，而且经济。,29,控制图的形成,旋转90,LCL,UCL,LCL,UCL,30,规格界限和控制界限,规格界限：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。 控制界限：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。,31,（四）、控制图的种类,1、按数据性质分类： 计量型控制图 平均数与极差控制图( Chart) 平均数与标准差控制图( Chart) 中位数与极差控制图( Chart) 个別值与移动极差控制图( chart) 计数值控制图 不良率控制图(P chart) 不良数控制图(nP chart,又称np chart或d chart) 缺点数控制图(C chart) 单位缺点数控制图(U chart),s,-,X,32,2、按控制图的用途分类 分析用控制图：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。 控制用控制图：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。,33,分析用控制图 決定方针用 过程分析用 过程能力研究用 过程控制准备用,控制用控制图 追查不正常原因 迅速消除此项原因 并且研究采取防止此项原因重复发生之措施。,34,3、控制图的选择,35,CASE STUDY,100平方米,每一百平方米布中的脏点,100,电灯亮不亮,1,乙醇比重,10,重量,5,长度,选用什么控制图,样本数,质量特性,36,不良和缺陷的说明,发票上的错误,门上油漆缺陷,C图 U图,风窗玻璃上的气泡,销售商发的货正确不正确,孔的直径尺寸太小或太大,灯亮不亮,P图 NP图,车辆不泄漏泄漏,控制图,结果举例,37,搜集數数据,绘分析用控制图,是否稳定,绘直方图，计算过程能力指数,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,4、控制图的应用流程：,确定对某一特性进行控制,N,Y,N,Y,38,质量特性与控制图的选择,对于新产品的特殊特性，必须进行初始能力研究. 量产产品，如果特殊特性未进行100%全检，都要做控制图。 为了使控制图最终取得最佳效果, 应尽量采取影响产品质量特性的根本原因有关的特性或接近根本原因的特性作为控制项目. 产品的质量特性有时不止一个, 则应同时采取几个特性作为控制项目.,39,六、计量型控制图的制作步骤和判定原则,40,1、建立X-R控制图的四步骤：,A 收集数据,B 计算控制限,C 过程控制解释,D 过程能力计算/解释,41,步骤A：,42,A1：选择子组大小、频率和数据： 每组样本数（子组大小）：2-5； 子组数要求：最少25组共100个样本；频率可参考下表：,抽样原则：组內变差小，组间变差大,43,A3、计算每个子组的均值和极差R：,平均值的计算：,4,4,3,2,1,x,x,x,x,x,+,+,+,=,R值的计算：,每组平均值和极差的计算示例：,44,A4、选择控制图的刻度：,对于X-bar图，坐标上的刻度值的最大值与最小值之差应至少为子组（ X-bar ）的最大值与最小值差的2倍； 对于R图，坐标上的刻度值应从0开始到最大值之间的差值为初始阶段所遇到的最大极差值（ R ）的2倍；,45,A5、将均值和极差画到控制图上：,在确定了刻度后尽快完成： 将极差画在极差控制图上，将各点用直线依次连接： 将均值画在均值控制图上，将各点用直线依次连接： 确保所画的同一个样本组的Xbar和R点在纵向是对应的； 分析用控制图应清楚地标明“初始研究”字样； 标明“初始研究”的控制图，是仅允许用在生产现场中还没有控制限的过程控制图。 （备注：管理用控制图必须要有控制限！）,46,步骤B：,47,K为子组数,k,R,R,R,R,k,x,x,x,x,x,k,k,+,+,+,=,+,+,+,+,=,.,.,2,1,3,2,1,极差