1、1統(tǒng)計過程控制統(tǒng)計過程控制 SPC SPCStatistical Process ControlStatistical Process Control2SPC的歷史的歷史 20世紀世紀20年代，美國貝爾電話實驗室成立了兩個研年代，美國貝爾電話實驗室成立了兩個研究質(zhì)量的課題組，其中之一的過程控制組的學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)究質(zhì)量的課題組，其中之一的過程控制組的學(xué)術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人為休哈特人為休哈特( Dr. Walter A. Shewhart) ，后來他被世，后來他被世人尊稱為人尊稱為“統(tǒng)計控制之父統(tǒng)計控制之父”。 休哈特在休哈特在1924年年5月月16日提出了世界上第一張日提出了世界上第一張“不不合格品率合格品率p控

2、制圖控制圖”，1931年他的代表作年他的代表作加工產(chǎn)品加工產(chǎn)品質(zhì)量的經(jīng)濟控制質(zhì)量的經(jīng)濟控制標(biāo)志著統(tǒng)計過程控制時代的開始。標(biāo)志著統(tǒng)計過程控制時代的開始。 1940年年SPC正式引進制造業(yè)。正式引進制造業(yè)。3何謂統(tǒng)計何謂統(tǒng)計先看以下幾個例子先看以下幾個例子:第一組數(shù)據(jù)第一組數(shù)據(jù): 10.15 10.25 10.35第二組數(shù)據(jù)第二組數(shù)據(jù): 10.10 10.25 10.40第三組數(shù)據(jù)第三組數(shù)據(jù): 10.20 10.25 10.30第四組數(shù)據(jù)第四組數(shù)據(jù): 10.05 10.25 10.45問題一問題一:它們的平均值相等嗎它們的平均值相等嗎?問題問題二二:若若SPEC定定在在10.250.15,它們合格

3、嗎它們合格嗎?問題三問題三:哪一組數(shù)據(jù)比較好哪一組數(shù)據(jù)比較好?4統(tǒng)計學(xué)的定義統(tǒng)計學(xué)的定義統(tǒng)計是數(shù)學(xué)的一個分支統(tǒng)計是數(shù)學(xué)的一個分支, ,是用來討論如何進行是用來討論如何進行資料的收集、分析、解析以及大量數(shù)字資料資料的收集、分析、解析以及大量數(shù)字資料的系統(tǒng)化表示的系統(tǒng)化表示. .推行統(tǒng)計學(xué)的意義推行統(tǒng)計學(xué)的意義統(tǒng)計的意義是從本質(zhì)上了解制程或樣本統(tǒng)計的意義是從本質(zhì)上了解制程或樣本, ,避開避開表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象, , 更準確、有效、更迅速地進行改善更準確、有效、更迅速地進行改善或調(diào)整。或調(diào)整。5統(tǒng)計過程控制統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control簡稱簡稱SPC) 是應(yīng)用統(tǒng)計

4、技術(shù)對過程中的各個階段進行評估和監(jiān)控，建立并保持過程處于可接受的并且穩(wěn)定的水平，從而保證產(chǎn)品與服務(wù)符合規(guī)定的要求的一種質(zhì)量管理技術(shù)。 從內(nèi)容上來說主要有兩個方面： 1. 利用控制圖分析過程的穩(wěn)定性，對過程存在的異常因素進行預(yù)警； 2. 計算過程能力指數(shù)，分析穩(wěn)定的過程能力滿足要求的程度，對過程質(zhì)量進行評價。SPC定義6預(yù)防性預(yù)防性 統(tǒng)計過程控制是在生產(chǎn)過程中的各個階段(工序)對產(chǎn)品質(zhì)量進行實時的監(jiān)控與評估，因而是一種預(yù)防性方法。全員性全員性 作為全面質(zhì)量管理的一種重要技術(shù)，SPC也強調(diào)全員參與加團隊精神，而不是只依靠少數(shù)質(zhì)量管理人員。過程性過程性 統(tǒng)計質(zhì)量控制并不是簡單地解決對特定工序用什么樣

5、控制圖的問題，它強調(diào)整個過程，重點就在于 “P (Process)”，即過程。SPC特點7數(shù)據(jù)的整理和分析，因數(shù)據(jù)類型的不同有不同的整理與分析方法，單位產(chǎn)品的品質(zhì)特性及其衡量方式可歸納為：1.計數(shù)值數(shù)據(jù)計數(shù)值數(shù)據(jù)(Attribute Data)計數(shù)值又可分為計件值和計點值計件值：如一臺電視、一個茶杯、一次航空服務(wù)等，指不合格品數(shù)計點值：如PCB上的一個不良焊點等，指產(chǎn)品內(nèi)的不合格數(shù)2.計量值數(shù)據(jù)計量值數(shù)據(jù)(Variable Data)數(shù)據(jù)由量具或測量設(shè)備測得，如長度、重量、電壓、電阻等，改類數(shù)據(jù)有連續(xù)的特性。數(shù)據(jù)的分類(Classification of Data)8總體與樣本(Populat

6、ion ad Sample) 自制程取樣檢查之目的是籍樣本來了解總體, 我們無法直接了解總體是何種狀態(tài), 除非把總體整個檢查，在很多的情況下，這是不經(jīng)濟且不合理的。 既然是利用樣本的情況來推斷總體的，那么所取之樣本必須合理可靠，否則就失去了抽樣的意義?？傮w、樣本數(shù)據(jù)之間的關(guān)系總體、樣本數(shù)據(jù)之間的關(guān)系N:N:總體總體n:n:樣本樣本隨機抽樣隨機抽樣檢驗檢驗行動行動分析樣本數(shù)據(jù)分析樣本數(shù)據(jù)判定判定數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)N Nn n9 非機遇原因非機遇原因(Assignable causes)：又稱為異常原因、可避免之原因、人為原因、特殊原因、局部原因等 制程中可能有異常變因，如參數(shù)調(diào)整不當(dāng)、原料不良、機器故障、

7、車刀磨損等，當(dāng)發(fā)生這些非機遇原因時，制程變異很大，稱制程失控(out of control) 非機遇原因非過程固有，有時存在、有時不存在，對質(zhì)量影響大，但是卻不難除去。機遇原因機遇原因(Chance causes)：又稱為偶然原因、不可避免原因、非人為原因、共同原因、一般原因等 在生產(chǎn)中變異永遠存在，例如：同種原料內(nèi)的變化、機械的振動等，當(dāng)這些變化量很小時，制程仍可被接受。這些稱為機遇原機遇原因因(chance cause)或一般原因一般原因(common cause)，程其受控(in control) 機遇原因是過程固有的，始終存在、難以除去，但其對質(zhì)量的影響微小。何謂變異性？10原因分類出

8、現(xiàn)次數(shù)影響結(jié)論機遇原因頻繁微小不值得調(diào)查*非機遇原因偶爾顯著需徹底調(diào)查機遇原因與非機遇原因之辨別機遇原因與非機遇原因之辨別機遇原因之變異非機遇原因之變異(1).大量之微小原因所引起(1).一個或少數(shù)幾個較大原因所引起(2).其個別之變異極其微小(2).可能發(fā)生大變異(3).幾種較有代表性的情況：(3).幾個較為代表性; 1.原料之個別或微小異常 1.原材整體不良 2.機器的微小振動 2.機器參數(shù)調(diào)試不當(dāng) 3.儀器測試難達最精確 3.新手測試(4).要除去則非常不經(jīng)濟 (4).不但可以找出原因，且要除去這些 *除非Cp高但Ca低， 原因是十分必要且經(jīng)濟的 導(dǎo)致Cpk不能滿足要求的情況(非)機遇原

9、因之辨別11控制圖的種類控制圖的種類( (按用途分類按用途分類) )1.1.控制用控制圖控制用控制圖-先有控制限，后數(shù)據(jù)描點先有控制限，后數(shù)據(jù)描點 ( (分析用控制圖的控制線延長分析用控制圖的控制線延長) )2.2.分析用控制圖分析用控制圖-先有數(shù)據(jù)，計算、分析出控制限先有數(shù)據(jù)，計算、分析出控制限 ( (轉(zhuǎn)為控制用控制圖的前提是制程達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)和技術(shù)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)為控制用控制圖的前提是制程達到統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)和技術(shù)穩(wěn)態(tài)) )12控制圖的分類 計量值控制圖(Control Charts for Variables) 均值-極差控制圖(X-R Chart) 均值-標(biāo)準差控制圖(X-Chart) 中位數(shù)-極差控制圖

10、(X-R Chart) 單值-移動極差控制圖(X-Rm Chart) 計數(shù)值控制圖(Control Charts for Attribute) 不合格品率控制圖(p Chart) (n可以不同) 不合格品數(shù)控制圖(pn Chart) (要求n相同) 不合格數(shù)控制圖(c Chart) (要求n相同) 單位不合格數(shù)控制圖(u Chart) (n可以不同)13正態(tài)分布（常態(tài)分配） 控制圖的種類雖然很多，但是實際都是以同樣的統(tǒng)計理論為基礎(chǔ)的，那就是“正態(tài)分布”和“中心極限定理”。正態(tài)分布：圖形是對稱的鐘形曲線，稱為正態(tài)曲線；有兩個參數(shù)：平均值 和 標(biāo)準差，常記為 N (，2)平均值：正態(tài)分布的均值，正

11、態(tài)分布曲線的中心標(biāo)準差：正態(tài)分布的標(biāo)準差，越小則分布越集中中心極限定理：多個獨立同分布隨機變量的平均值，服從或近似服從正態(tài)分布。14正態(tài)分布概率密度函數(shù)正態(tài)分布概率密度函數(shù)f(x)=21e-(x-u)2/220;-u;x1 xxn = 2 510 n 25 X - 圖 X -R 圖 X Rm圖 一 定不 一 定np 圖 p 圖 c 圖 u 圖 不一定一 定X -R 圖 計件值計點值 23一.均值-極差控制圖(X-R Chart)24X-R控制圖的定義 在計量類控制圖中，在計量類控制圖中，X-R控制圖是最常用的一種，所謂控制圖是最常用的一種，所謂均值均值-極差控制圖，是均值控制圖極差控制圖，是均

12、值控制圖(X Chart)和極差控制圖和極差控制圖(R Chart)二者合并使用。二者合并使用。均值控制圖控制質(zhì)量特性平均值的變化，即分布的中心變化均值控制圖控制質(zhì)量特性平均值的變化，即分布的中心變化極差控制圖則控制質(zhì)量特性的變差，即分布的離散程度的變化極差控制圖則控制質(zhì)量特性的變差，即分布的離散程度的變化25控制限的計算26X-R Chart繪制步驟 建立分析用控制圖建立分析用控制圖1.建立控制項目；建立控制項目；2.收集數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)100個以上，適當(dāng)分組后計入數(shù)據(jù)記錄表；個以上，適當(dāng)分組后計入數(shù)據(jù)記錄表； 樣本大小樣本大小(n)=25 (分析用分析用) 組數(shù)組數(shù)(k)=20253.計算各組

13、平均值計算各組平均值( X ) X= 4.計算各組極差計算各組極差( R ) R=Xmax-Xmin (各組最大值各組最大值-最小值最小值)X1+X2+X3+XKn275.計算總平均值計算總平均值 ( X ) X= 6.計算極差的平均值計算極差的平均值( R ) R= 7.計算并繪出控制限計算并繪出控制限 X控制圖控制圖 中心限中心限 CLx = X 上上 限限 UCLx = X+A2R 下下 限限 LCLx = X-A2Rx1+x2+x3+xkkR1+R2+R3+RKk28 R控制圖控制圖 中心限中心限 CLR =R 上上 限限 UCLR=D4R 下下 限限 LCLR=D3R A2, D4,

14、 D3由系數(shù)表查得由系數(shù)表查得8.描點描點 將數(shù)據(jù)點描到控制圖上，然后將相鄰的兩點直線連接將數(shù)據(jù)點描到控制圖上，然后將相鄰的兩點直線連接9.對狀態(tài)判斷，對狀態(tài)判斷，R圖如未企穩(wěn)則重新收集數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入步驟圖如未企穩(wěn)則重新收集數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)入步驟2；R圖企穩(wěn)后，再畫圖企穩(wěn)后，再畫X圖，如未企穩(wěn)也轉(zhuǎn)入步驟圖，如未企穩(wěn)也轉(zhuǎn)入步驟22910.計算過程能力指數(shù)，并檢驗是否滿足技術(shù)要求計算過程能力指數(shù)，并檢驗是否滿足技術(shù)要求 如不滿足要求，則需要調(diào)整過程，直至過程能力指數(shù)如不滿足要求，則需要調(diào)整過程，直至過程能力指數(shù)滿足要求，然后再轉(zhuǎn)入步驟滿足要求，然后再轉(zhuǎn)入步驟211.延長控制限，作為控制用控制圖，監(jiān)控日常生產(chǎn)延

15、長控制限，作為控制用控制圖，監(jiān)控日常生產(chǎn)30GROUP1234567891011121314151617181920X10.64 0.64 0.64 0.68 0.62 0.70 0.65 0.71 0.70 0.66 0.59 0.62 0.61 0.67 0.72 0.65 0.60 0.72 0.69 0.64X20.61 0.63 0.70 0.65 0.67 0.66 0.68 0.70 0.68 0.63 0.67 0.66 0.60 0.66 0.68 0.66 0.64 0.72 0.66 0.61X30.62 0.68 0.68 0.70 0.70 0.65 0.70 0.6

16、3 0.64 0.62 0.60 0.65 0.68 0.64 0.61 0.72 0.61 0.70 0.68 0.61X40.68 0.66 0.67 0.68 0.68 0.65 0.71 0.64 0.63 0.70 0.62 0.58 0.63 0.64 0.66 0.70 0.70 0.65 0.67 0.62X50.60 0.61 0.69 0.61 0.72 0.73 0.64 0.60 0.67 0.66 0.64 0.60 0.62 0.60 0.70 0.61 0.62 0.66 0.67 0.64 X0.63 0.64 0.68 0.66 0.68 0.68 0.68

17、0.66 0.66 0.65 0.62 0.62 0.63 0.64 0.67 0.67 0.63 0.69 0.67 0.62 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 Min0.60 0.61 0.64 0.61 0.62 0.65 0.64 0.60 0.63 0.62 0.59 0.58 0.60 0.60 0.61 0.61 0.60 0.65 0.66 0.61 Max0.68 0.68 0.70 0.70 0.72 0.

18、73 0.71 0.71 0.70 0.70 0.67 0.66 0.68 0.67 0.72 0.72 0.70 0.72 0.69 0.64例題例題:用用X-R控制圖來控制控制圖來控制AGP GAP,尺寸單位為尺寸單位為mm,請請 利用下列數(shù)據(jù)資料利用下列數(shù)據(jù)資料,計算其控制界限并繪圖計算其控制界限并繪圖. 產(chǎn)品名稱產(chǎn)品名稱:AGP 設(shè)備號碼設(shè)備號碼:RK006 質(zhì)量特性質(zhì)量特性:GAP 操操 作作 者者:55230 測定單位測定單位:mm 測測 定定 者者:58664 制造場所制造場所:A線線 抽樣期間抽樣期間:03/10/0503/12/05311.收集數(shù)據(jù)并記入數(shù)據(jù)記錄表收集數(shù)據(jù)并記

19、入數(shù)據(jù)記錄表2.計算各組數(shù)據(jù)的計算各組數(shù)據(jù)的X3.計算各組計算各組R值值4.計算總平均計算總平均( X ) X= = (0.63+0.64+0.68+0.66+0.68+0.68+0.68+0.66+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 = 0.66x1+x2+x3+xkk325.計算極差的平均值計算極差的平均值( 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+

20、0.07 +0.03+0.03)20 = 0.086.計算控制限并繪制計算控制限并繪制 X控制圖控制圖 中心線中心線 ( CLx ) = X = 0.66 上控制限上控制限 ( UCLx ) = X+A2R = 0.66+0.577 0.08 = 0.70 下控制限下控制限 ( LCLx ) = X-A2R = 0.66-0.577 0.08 = 0.61R1+R2+R3+RKk33R控制圖控制圖 中心線中心線 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

21、出之各將所求出之各X值及值及R值點入控制圖上并將相鄰兩點用值點入控制圖上并將相鄰兩點用直線連接直線連接8.制程狀態(tài)檢查制程狀態(tài)檢查(直至直至R圖和圖和X圖都企穩(wěn)圖都企穩(wěn), 且制程能力指數(shù)且制程能力指數(shù)達到要求為止達到要求為止)9.記入其他注意事項記入其他注意事項34 0.500.600.700.80X-管制圖1234567891011121314151617181920AGP CONN. GAP CONTROL CHART0.000.100.200.30R管制圖1234567891011121314151617181920AGP CONN. GAP CONTROL CHART35建立控制用控制

22、圖建立控制用控制圖1.記入必要的事項記入必要的事項 如產(chǎn)品名稱、管制項目、測定單位、規(guī)格等如產(chǎn)品名稱、管制項目、測定單位、規(guī)格等.2.作控制界限作控制界限 將分析用控制圖決定的控制界限用至此控制用控制圖將分析用控制圖決定的控制界限用至此控制用控制圖.3.描圖描圖 由制程抽取樣本由制程抽取樣本,測定其質(zhì)量特性值測定其質(zhì)量特性值,記錄并簡單計算數(shù)據(jù)記錄并簡單計算數(shù)據(jù),按時按時按順序點入控制圖按順序點入控制圖.4.從描點的狀態(tài)來判定制程是否出于穩(wěn)定狀態(tài)從描點的狀態(tài)來判定制程是否出于穩(wěn)定狀態(tài).5.采取措施改進采取措施改進.6.必要時重新計算控制界限必要時重新計算控制界限(制程能力提高或制程有大的變化時

23、制程能力提高或制程有大的變化時).36控制圖的判定制程是否在控制穩(wěn)態(tài)制程是否在控制穩(wěn)態(tài),可用以下兩類判異準則可用以下兩類判異準則:第一類判異準則第一類判異準則: 點值出界就判異點值出界就判異第二類判異準則第二類判異準則: 點值在控制界限內(nèi)的排列不隨機點值在控制界限內(nèi)的排列不隨機 (有有7條判異準則條判異準則)37 (1)連續(xù)連續(xù)9點在中心線同側(cè)點在中心線同側(cè)(可能總體均值變化可能總體均值變化) (2)連續(xù)連續(xù)6點遞增或遞減點遞增或遞減( (可能是總體均值變化的趨勢可能是總體均值變化的趨勢) )38(3) 連連3點點中中2點落在同側(cè)的點落在同側(cè)的B區(qū)外區(qū)外( (可能總體均值變化可能總體均值變化)

24、 )(4) 連連5點點中中4點落在同側(cè)點落在同側(cè)C區(qū)外區(qū)外( (可能總體均值變化可能總體均值變化) )39(5) 連連8點點在中心線的兩側(cè)在中心線的兩側(cè),但無一在但無一在C區(qū)區(qū)(數(shù)據(jù)分層不夠數(shù)據(jù)分層不夠)(6) 連續(xù)連續(xù)14點上下相鄰交替點上下相鄰交替( (數(shù)據(jù)分層不夠數(shù)據(jù)分層不夠) )( (也可能是兩臺測試設(shè)備或兩個不同員工測試等系統(tǒng)原因也可能是兩臺測試設(shè)備或兩個不同員工測試等系統(tǒng)原因) )40(7) 連續(xù)連續(xù)15點在中心線兩側(cè)的點在中心線兩側(cè)的C區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi) (在排除虛假數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分層不夠等原因后在排除虛假數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分層不夠等原因后,可總結(jié)減少總體標(biāo)準差的可總結(jié)減少總體標(biāo)準差的先進經(jīng)驗先進經(jīng)驗

25、,并進一步重新計算控制限并進一步重新計算控制限,以達到持續(xù)改進的目的以達到持續(xù)改進的目的)41評定制程技術(shù)狀態(tài)的幾個定義評定制程技術(shù)狀態(tài)的幾個定義1.制程準確度制程準確度Ca=2 均值均值規(guī)格中心規(guī)格中心 公差范圍公差范圍2.制程制程精密度精密度Cp=公差范圍公差范圍6 標(biāo)準差標(biāo)準差3.制程制程精確度精確度Cpk= 公差范圍公差范圍2 中心偏移量中心偏移量 6 標(biāo)準差標(biāo)準差 上限上限均值均值 , 均值均值下限下限 3 標(biāo)準差標(biāo)準差或或MIN42準確度準確度Ca精密度精密度Cp精確度精確度CPkCa/Cp/CPkCa/Cp/CPk之間的概念關(guān)系之間的概念關(guān)系Cpk=Cp(1-Ca)43 CP與與

26、CPk1.CpCpk2.Cp與與Cpk差距越大差距越大,代表改善空間越大代表改善空間越大3.當(dāng)當(dāng)X=u,即即Ca=0時時,Cp=Cpk4.當(dāng)當(dāng)分布中心位分布中心位于規(guī)格限時于規(guī)格限時,Cpk=05.當(dāng)分布中心超出規(guī)格限時當(dāng)分布中心超出規(guī)格限時,Cpk044制程能力評價方法 :w 等級評價w 等級評價w 等級評價等等級級 值值A(chǔ) B C D 等等級級 值值A(chǔ) B C D 等等級級 值值A(chǔ) B C 45等級評定之后的處置原則等級評定之后的處置原則(Ca不同等級的處置不同等級的處置) A級 作業(yè)員遵守作業(yè)標(biāo)準操作并達到規(guī)格的要求,要繼續(xù)維持 B級 盡可能改善為A級 C級 作業(yè)員可能看錯規(guī)格,不按作業(yè)標(biāo)準操作或檢查作業(yè)標(biāo)準 D級 應(yīng)采取緊急措施全面檢查所有可能影響的因素,必要時停止生產(chǎn) 以上僅是些基本原則, 在一般應(yīng)用上, Ca如果不良時, 其對策方法以生產(chǎn)單位為主, 技術(shù)單位為副, 品管則單位提供輔導(dǎo)46等級評定之后的處置原則等級評定之后的處置原則(Cp(Cp不同等級的處置不同等級的處置)