1、SPC統(tǒng)計過程控制基礎(chǔ)知識講解：馮小東2012年9月10日SPC摘摘要一.SPC概述述二.SPC技術(shù)術(shù)原理與與實(shí)施三.SPC的作作用簡析析四.質(zhì)量量管理七七大工具具五.管制制圖的制制作與判判斷一.SPC概述述SPC是是英文StatisticalProcess Control的簡稱，中文翻翻譯為統(tǒng)統(tǒng)計過程程控制。SPC的的宗旨是是防患于于未然。SPC主主要是應(yīng)應(yīng)用統(tǒng)計計分析技技術(shù)對生生產(chǎn)過程程進(jìn)行實(shí)實(shí)時監(jiān)控控，科學(xué)學(xué)的區(qū)分分出生產(chǎn)產(chǎn)過程中中產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量的隨隨機(jī)波動動與異常常波動，從而對對生產(chǎn)過過程的異異常趨勢勢提出預(yù)預(yù)警，以以便生產(chǎn)產(chǎn)管理人人員及時時采取措措施，消消除異常常，恢復(fù)復(fù)過程的的穩(wěn)定，從

2、而達(dá)達(dá)到控制制和提高高質(zhì)量的的目的。SPC發(fā)發(fā)展簡史史：美國W.A.Shewhart博士士于1924年年發(fā)明管管制圖，開啟了了統(tǒng)計分分析品質(zhì)質(zhì)管理的的新時代代。二十世紀(jì)紀(jì)70年年代后期期到80年代初初期之前前公司只只要投資資重金于于檢驗(yàn)輸輸出的產(chǎn)產(chǎn)品,就就可以使使顧客獲獲得高質(zhì)質(zhì)量的產(chǎn)產(chǎn)品和服服務(wù)。這這種觀點(diǎn)點(diǎn)是：質(zhì)質(zhì)量是檢檢驗(yàn)出來來的。很很明顯，這種做做法會使使報廢率率增加，進(jìn)而成成本會增增加，并并不能真真正的保保證質(zhì)量量和提高高品質(zhì)。W.EdwardsDeming,JosephJuran等人人給公司司帶來的的理念是是創(chuàng)造一一個強(qiáng)調(diào)調(diào)過程控控制的生生產(chǎn)和服服務(wù)模式式。即現(xiàn)現(xiàn)在的SPC。 美國

3、從20世紀(jì)紀(jì)80年年代起開開始推行行SPC。美國國汽車工工業(yè)已大大規(guī)模推推行了SPC，如福特特汽車公公司，通通用汽車車公司，克萊斯斯勒汽車車公司等等。美國國鋼鐵工工業(yè)也大大力推行行了SPC，如如美國LTV鋼鋼鐵公司司，內(nèi)陸陸鋼鐵公公司，伯伯利恒鋼鋼鐵公司司等等。SPC防防患于未未然的宗宗旨得到到了廣大大企業(yè)的的認(rèn)同，因?yàn)檫@這種方法法是很科科學(xué)的。在生產(chǎn)過過程中，產(chǎn)品的的加工尺尺寸的波波動是不不可避免免的。因因?yàn)樗苁苋恕C(jī)機(jī)器、材材料、方方法和環(huán)環(huán)境等基基本因素素的波動動一起影影響的。波動分分為兩種種：正常常波動和和異常波波動。正正常波動動是偶然然性原因因（不可可避免因因素）造造成的。它對產(chǎn)產(chǎn)

4、品質(zhì)量量影響較較小，在在技術(shù)上上難以消消除，在在經(jīng)濟(jì)上上也不值值得消除除。異常常波動是是由系統(tǒng)統(tǒng)原因（可避免免因素）造成的的。它對對產(chǎn)品質(zhì)質(zhì)量影響響很大，但能夠夠采取措措施避免免和消除除。過程程控制的的目的就就是消除除、避免免異常波波動，使使過程處處于正常常波動狀狀態(tài)，以以預(yù)防為為主，控控制生產(chǎn)產(chǎn)質(zhì)量。二.SPC技術(shù)術(shù)原理與與實(shí)施SPC技技術(shù)原理理：統(tǒng)計過程程控制（SPC）是一一種借助助數(shù)理統(tǒng)統(tǒng)計方法法的過程程控制工工具。它它對生產(chǎn)產(chǎn)過程進(jìn)進(jìn)行分析析評價，根據(jù)反反饋信息息及時發(fā)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)統(tǒng)性因素素出現(xiàn)的的征兆，并采取取措施消消除其影影響，使使過程維維持在僅僅受隨機(jī)機(jī)性因素素影響的的受控狀狀態(tài)，以

5、以達(dá)到控控制質(zhì)量量的目的的。當(dāng)過過程僅受受隨機(jī)因因素影響響時，過過程處于于統(tǒng)計控控制狀態(tài)態(tài)（簡稱稱受控狀狀態(tài)）；當(dāng)過程程中存在在系統(tǒng)因因素的影影響時，過程處處于統(tǒng)計計失控狀狀態(tài)（簡簡稱失控控狀態(tài)）。由于過程程波動具具有統(tǒng)計計規(guī)律性性，當(dāng)過過程受控控時，過過程特性性一般服服從穩(wěn)定定的隨機(jī)機(jī)分布；而失控控時，過過程分布布將發(fā)生生改變。SPC正是利利用過程程波動的的統(tǒng)計規(guī)規(guī)律性對對過程進(jìn)進(jìn)行分析析控制的的。因而而，它強(qiáng)強(qiáng)調(diào)過程程在受控控和有能能力的狀狀態(tài)下進(jìn)進(jìn)行，從從而使產(chǎn)產(chǎn)品和服服務(wù)穩(wěn)定定地滿足足顧客的的要求。SPC的實(shí)施：SPC的實(shí)施分分為兩個個階段：一是分析析階段；二是監(jiān)控控階段。在這兩個個階

6、段所所使用的的控制圖圖分別被被稱為分分析用控控制圖和和控制用用控制圖圖。分析階段段的主要要目的：一、使過過程處于于統(tǒng)計穩(wěn)穩(wěn)態(tài)；二、使過過程能力力足夠。分析階段段分析階段段首先要要進(jìn)行的的工作是是生產(chǎn)準(zhǔn)準(zhǔn)備，即即把生產(chǎn)產(chǎn)過程所所需的原原料、勞勞動力、設(shè)備、測量系系統(tǒng)等按按照標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)要求進(jìn)進(jìn)行準(zhǔn)備備。生產(chǎn)產(chǎn)準(zhǔn)備完完成后就就可以進(jìn)進(jìn)行，注注意一定定要確保保生產(chǎn)是是在影響響生產(chǎn)的的各要素素?zé)o異常常的情況況下進(jìn)行行；然后后就可以以用生產(chǎn)產(chǎn)過程收收集的數(shù)數(shù)據(jù)計算算控制界界限，作作成分析析用控制制圖、直直方圖、或進(jìn)行行過程能能力分析析，檢驗(yàn)驗(yàn)生產(chǎn)過過程是否否處于統(tǒng)統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)態(tài)、以及及過程能能力是否否足夠。如果任

7、任何一個個不能滿滿足，則則必須尋尋找原因因，進(jìn)行行改進(jìn)，并重新新準(zhǔn)備生生產(chǎn)及分分析。直直到達(dá)到到了分析析階段的的兩個目目的，則則分析階階段可以以宣告結(jié)結(jié)束，進(jìn)進(jìn)入SPC監(jiān)控階段段。監(jiān)控階段段監(jiān)控階段段的主要要工作是是使用控控制用控控制圖進(jìn)進(jìn)行監(jiān)控控。此時時控制圖圖的控制制界限已已經(jīng)根據(jù)據(jù)分析階階段的結(jié)結(jié)果而確確定，生生產(chǎn)過程程的數(shù)據(jù)據(jù)及時繪繪制到控控制上，并密切切觀察控控制圖，控制圖圖中點(diǎn)的的波動情情況可以以顯示出出過程受受控或失失控，如如果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)失控，必須尋尋找原因因并盡快快消除其其影響。監(jiān)控可可以充分分體現(xiàn)出出SPC預(yù)防控控制的作作用。在工廠的的實(shí)際應(yīng)應(yīng)用中，對于每每個控制制項目，都必須須

8、經(jīng)過以以上兩個個階段，并且在在必要時時會重復(fù)復(fù)進(jìn)行這這樣從分分析到監(jiān)監(jiān)控的過過程。三.SPC作用用簡析SPC強(qiáng)強(qiáng)調(diào)全全過程監(jiān)監(jiān)控、全全系統(tǒng)參參與，并并且強(qiáng)調(diào)調(diào)用科學(xué)學(xué)方法（主要是是統(tǒng)計技技術(shù)）來來保證全全過程的的預(yù)防。正是它它的這種種全員參參與管理理質(zhì)量的的思想，實(shí)施SPC可可以幫助助企業(yè)在在質(zhì)量控控制上真真正作到到“事前前”預(yù)防防和控制制，SPC可以以：1.對過過程作出出可靠的的評估；2.確定定過程的的統(tǒng)計控控制界限限，判斷斷過程是是否失控控和過程程是否有有能力；3.為過過程提供供一個早早期報警警系統(tǒng)，及時監(jiān)監(jiān)控過程程的情況況以防止止廢品的的發(fā)生；4.減減少對常常規(guī)檢驗(yàn)驗(yàn)的依賴賴性，定定時的

9、觀觀察以及及系統(tǒng)的的測量方方法替代代了大量量的檢測測和驗(yàn)證證工作。有了以上上的預(yù)防防和控制制，我們們的企業(yè)業(yè)當(dāng)然是是可以：確保制程程持續(xù)穩(wěn)穩(wěn)定、可可預(yù)測；為制程程分析提提供依據(jù)據(jù)；區(qū)分分變差的的特殊原原因和普普通原因因，作為為采取局局部措施施或?qū)ο迪到y(tǒng)采取取措施的的指南；有效地地降低了了成本與與不良率率，同時時減少返返工和浪浪費(fèi);提提高勞動動生產(chǎn)率率和核心心競爭力力;贏得得廣泛客客戶;更更好地理理解和實(shí)實(shí)施質(zhì)量量體系。四.質(zhì)量量管理七七大工具具質(zhì)量管理理七大工工具1.直方方圖2.流程程圖3.排列列圖4.管制制圖5.調(diào)查查表6.因果果圖7.水平平對比法法管制圖的的制作與與分析直方圖直方圖是是用來

10、分分析數(shù)據(jù)據(jù)信息的的常用工工具，它它能夠直直觀地顯顯示出數(shù)數(shù)據(jù)的分分布情況況。流程圖流程圖是是將一個個過程的的步驟用用圖的形形式表示示出來的的一種圖圖示工具具。它既既可以用用來描述述現(xiàn)有過過程，亦亦可用來來設(shè)計一一個新過過程。鉆孔工藝藝流程圖圖排列圖排列圖又又叫帕累累托圖，它是將將各個項項目從最最主要到到最次要要的順序序進(jìn)行排排列的一一種工具具管制圖管制圖用用來對過過程狀態(tài)態(tài)進(jìn)行監(jiān)監(jiān)控，并并可度量量、診斷斷和改進(jìn)進(jìn)過程狀狀態(tài)。SPC過過程控制制分析用用圖。調(diào)查表調(diào)查表又又叫檢查查表、統(tǒng)統(tǒng)計分析析表等，用來系系統(tǒng)地收收集資料料和積累累數(shù)據(jù)，確認(rèn)事事實(shí)并對對數(shù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行粗略略整理和和分析的的統(tǒng)計圖圖

11、表。因果圖因果圖又又叫魚刺刺圖，用用來羅列列問題的的原因，并將眾眾多的原原因分類類、分層層的圖形形。水平對比比法水平對比比法是通通過不斷斷地將企企業(yè)流程程與世界界處于領(lǐng)領(lǐng)先地位位的企業(yè)業(yè)相比較較，以獲獲得有助助于改善善經(jīng)營績績效的信信息。它它是一項項有系統(tǒng)統(tǒng)的、持持續(xù)性的的評估過過程。工序1工序2工序3工序a工序b工序c工序4工序d最先進(jìn)工藝流程程相關(guān)類統(tǒng)統(tǒng)計基礎(chǔ)礎(chǔ)知識1.總體體：研究究對象的的全體。2.樣本本：從一一個總體體中隨機(jī)機(jī)的抽取取n個個個體X1,X2,Xn，這樣取取得（X1,X2,Xn）稱為總總體X的一個樣樣本。3.樣本容量量：樣本本中個體體的數(shù)目目n即為樣本本容量。五.管制制圖的

12、制制作與判判斷4.X算術(shù)平均均數(shù)：n個樣本數(shù)數(shù)X1,X2,Xn的平均數(shù)。5.全距距R（又又名極差差）：n個樣本本中最大大值與最最小值的的差值。6.中位位數(shù)：將n個數(shù)數(shù)從大到到小排列列，若n為奇數(shù)數(shù)，則中中間的那那個數(shù)就就是中位位數(shù)；若若n為偶偶數(shù)，則則中位數(shù)數(shù)取中間間兩個數(shù)數(shù)的平均均值。X=- nni=1xi8.標(biāo)準(zhǔn)差n=(x1-x)2+ (x2-x)2+(xn-x)2nni=1(Xi-X)21(n-1)7.眾數(shù)數(shù)：n個樣本本中，出出現(xiàn)次數(shù)數(shù)最多的的數(shù)字，可以是是一個，也可以以是多個個。9.常態(tài)態(tài)分布：K在內(nèi)之概率在外之概率0.6750.00%50.00%168.26%31.74%1.9695

13、.00%5.00%295.45%4.55%2.5899.00%1.00%399.73%0.27%10.3原則不論與取值為何何，只要要上下限限距中心心值（平平均值）的距離離各為3，則產(chǎn)品品質(zhì)量特特征值落落在范圍圍內(nèi)的為為99.73%.產(chǎn)品品質(zhì)量特特征值落落在-3,+3之外的的概率為為0.27%，其中單單側(cè)的概概率分別別為0.135%。99.73%-3+3當(dāng)產(chǎn)品的的質(zhì)量特特性值的的分布,均處于控控制界限限(3 )之內(nèi),且圍繞值均勻隨隨機(jī)分布布時,則稱過程程處于受受控狀態(tài)態(tài).管制圖管制圖（又名控控制圖）：管制圖是是對過程程質(zhì)量加加以測定定、記錄錄并分析析從而對對過程進(jìn)進(jìn)行控制制管理的的一種圖圖。圖中

14、中包含中中心線（CL）、上控控制限（UCL）、下下控制限限（LCL），并有按按時間順順序抽取取的樣本本統(tǒng)計數(shù)數(shù)值的描描點(diǎn)序列列。如下下圖所示示：正態(tài)分布布向管制制圖的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化：管制圖的的形成圖中UCL=+3為上控制制限，CL=為中心線線，LCL=-3為下控制制限.控控制圖是是以正態(tài)態(tài)分布中中的3原理為理理論依據(jù)據(jù)，中心心線為平平均值,上下控控制界限限為以平平均值加加減3的值，以以判斷過過程中是是否有問問題會發(fā)發(fā)生。+3s12345678910 -3s平均值點(diǎn)落在該區(qū)間的概率為99.73%管制圖的的建立四步走：收集數(shù)據(jù)據(jù)過程控制制分析與與判斷計算控制制限過程能力力解釋第一步：收集數(shù)數(shù)據(jù)選擇子組組大

15、小、頻率和和數(shù)據(jù)建立管制制圖并記記錄原始始數(shù)據(jù)計算每個個子組的的均值X和極差R選擇控制制圖的刻刻度將均值和和極差畫畫到控制制圖上子組大小小子組頻率率子組數(shù)大大小子組大小小子組頻率率子組數(shù)大大小生產(chǎn)量：如：生生產(chǎn)量是是1w取n大于等于于5；生產(chǎn)量量幾百/天；n取25（每組至至少100個樣本）至少為25組數(shù)據(jù)，這與“每組至至少100個”的條條件必須須同時滿滿足；（行業(yè)慣慣例）幾小時每每次，主主要依據(jù)據(jù)樣本的的差異取樣的方式取樣必須達(dá)到組內(nèi)變異小，組間變異異大樣本數(shù)、頻率、組數(shù)的的說明組數(shù)的要要求(最少25組)當(dāng)制程中心值偏差了兩個標(biāo)準(zhǔn)差差時，它在控控制限內(nèi)的概率為0.84，那么連續(xù)25點(diǎn)在線內(nèi)的概

16、率為：每個子組的平均值值和極差的計算11009899100982989998101973999710010098410010010199995101999910099平均值99.698.699.410098.2極差33322平均值和和極差平均值的計算R值的計算計算平均均極差及過程平均均值計算控制制限在控制圖上作出平平均值和和極差控制限的的控制限限第二步：計算控制限限x，x是3倍標(biāo)準(zhǔn)差差的修正正值；A2與樣本的的大小有有關(guān)先R圖再X圖RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422=-=+=全距管制圖平均值管制圖第三步：過程控控制分析析與判斷斷1.分析極差圖上的數(shù)據(jù)點(diǎn)

17、2.識別并標(biāo)標(biāo)注特殊原因因(極差圖）3.重新計算算控制界界限(極差圖)4.分析均值值圖上的的數(shù)據(jù)點(diǎn)點(diǎn)超出控制制限的點(diǎn)、鏈，明顯的的非隨機(jī)機(jī)圖形超出控制制限的點(diǎn)、鏈，明顯的的非隨機(jī)機(jī)圖形5.識別并標(biāo)標(biāo)注特殊殊原因（均值圖圖）6.重新計算算控制界界限(均值圖)7.為了繼續(xù)續(xù)進(jìn)行控控制而擴(kuò)擴(kuò)大控制制限控制圖的判斷：超出控制制線的點(diǎn)點(diǎn)：出現(xiàn)一個個或多個個點(diǎn)超出任何何一個控制界限限是該點(diǎn)處于于失控狀狀態(tài)的主主要依據(jù)據(jù)UCLCLLCL異常異常鏈：有下列列現(xiàn)象之一即表表明過程以改改變連續(xù)7點(diǎn)位于平均值的的一側(cè)連續(xù)7點(diǎn)上升(后點(diǎn)等于于或大于于前點(diǎn))或下降。UCLCLLCL明顯的非非隨機(jī)圖圖形：應(yīng)依據(jù)正正態(tài)分布

18、布來判定定圖形，正常應(yīng)是有2/3的點(diǎn)落在中間1/3的區(qū)域。UCLCLLCL控制圖的觀察分析作控制圖的目的是是為了使生產(chǎn)過程或工作作過程處于“控制狀態(tài)”?？刂茽顟B(tài)即穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)態(tài)，指生產(chǎn)過程或工作過程僅受隨機(jī)因素的影影響，產(chǎn)品品質(zhì)量特性的分分布基本本上不隨時間變變化而變變化的狀狀態(tài)。反之，則為非控制狀態(tài)或異常狀態(tài)態(tài)?？刂茽顟B(tài)的標(biāo)準(zhǔn)可歸納為兩兩條：第一條,控制圖上點(diǎn)不超過控制界限限；第二條,控制圖上點(diǎn)的排列分分布沒有有缺陷。進(jìn)行控制制所遵循循的依據(jù)據(jù)：連續(xù)25點(diǎn)以上處處于控制制界限內(nèi)內(nèi)；連續(xù)35點(diǎn)中,僅有1點(diǎn)超出控制制界限；連續(xù)100點(diǎn)中,不多于2點(diǎn)超出控制制界限。五種缺陷1.鏈：點(diǎn)連連續(xù)出現(xiàn)在中心

19、線CL一側(cè)的想象稱為為鏈,鏈的長度用鏈內(nèi)所含點(diǎn)數(shù)多少來判別。當(dāng)出現(xiàn)5點(diǎn)鏈時，應(yīng)注意發(fā)展情況，檢查操作方方法有無異常；當(dāng)出現(xiàn)6點(diǎn)鏈時，應(yīng)開始調(diào)查原因；當(dāng)出現(xiàn)7點(diǎn)鏈時，判定為有異常，應(yīng)采取措施施。從概率的的計算中中，得出出結(jié)論：點(diǎn)出在中心心線一側(cè)的概率A1=1/2點(diǎn)連續(xù)出現(xiàn)在中心現(xiàn)一側(cè)的概率A1=(1/2)7= 1/128 (0.7%)即在128次中才發(fā)生一次，如果是在在穩(wěn)定生產(chǎn)中處于控制狀態(tài)下，這種可能性是是極小的。因此,可以認(rèn)為這時時生產(chǎn)狀態(tài)出現(xiàn)異常.2.偏離：較較多的點(diǎn)點(diǎn)間斷地出現(xiàn)在中心線的一側(cè)時就可可以認(rèn)為為是偏離離.如有一下情況況則可判判斷為異異常狀態(tài)態(tài)。連續(xù)的11點(diǎn)中至少少有10點(diǎn)出現(xiàn)

20、在在一側(cè)時時；連續(xù)的14點(diǎn)中至少少有12點(diǎn)出現(xiàn)在在一側(cè)時時；連續(xù)的17點(diǎn)中至少少有14點(diǎn)出現(xiàn)在在一側(cè)時時；連續(xù)的20點(diǎn)中至少少有16點(diǎn)出現(xiàn)在在一側(cè)時時。3.傾向：若干點(diǎn)連續(xù)上升或下下降的情況稱為為傾向，其判別準(zhǔn)則如下：當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)5點(diǎn)不斷上升或下下降的趨向時，要注意該工序的操操作方法法；當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)6點(diǎn)不斷上升或下下降的趨向時，要開始調(diào)查查原因；當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)7點(diǎn)不斷上升或下下降的趨向時，應(yīng)判判斷為異異常，需采取措措施。4.周期：點(diǎn)的上升或或下降出出現(xiàn)明顯的一定的的間隔時間間稱為周期。周期包括括呈階梯形周期變動、波狀周期變動、大小波動等情況。5.接近：圖上的點(diǎn)接近中心心線或上下控控制界限限的現(xiàn)象稱為為

21、接近。接近控制制界限時，在中心線與控制界限限間作三等分分線，如果在外外側(cè)的1/3帶狀區(qū)間間內(nèi)存在下下述情況可判定定為異常常：連續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)(該兩可不連續(xù))在外側(cè)的1/3帶狀區(qū)間間內(nèi)；連續(xù)7點(diǎn)中有3點(diǎn)(該3點(diǎn)可不連續(xù))在外側(cè)的1/3帶狀區(qū)間間內(nèi)；連續(xù)10點(diǎn)中有4點(diǎn)(該4點(diǎn)可不連續(xù))在外側(cè)的1/3帶狀區(qū)間間內(nèi)。第四步：過程控控制分析析與判斷斷過程能力解釋1.計算過程的標(biāo)準(zhǔn)偏差2.計算過程能力3.評估過程能力4.提高過程能力5.對修改的過程繪制管制圖并分析Ca:制程準(zhǔn)確確度u:規(guī)格中心心值T：公差（規(guī)格上上限USL-規(guī)格下限限LSL）各制程的的規(guī)格中心值設(shè)定之目的：就是希望望各工程程制造出出來的各個產(chǎn)品品的實(shí)際值以