1、統(tǒng)計過程控制,STATISTICAL PROCESS CONTROL,SPC,本套教程由品保*編寫,研討 交流 提高 本次培訓(xùn)班的內(nèi)容 1.為什么要學(xué)習(xí)SPC 2.認(rèn)識SPC 3.統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ) 4.控制圖原理 5.判斷過程異常的準(zhǔn)則 6.SPC推行的具體步驟 7.過程能力分析,SPC,1.為什么要學(xué)習(xí)SPC 什么是質(zhì)量? 品管方法歷程 SPC的前景 由產(chǎn)品控制到過程控制的進(jìn)步 SPC系統(tǒng) 過程形式 產(chǎn)品控制對比過程控制 持續(xù)改進(jìn),SPC,1.1什么是質(zhì)量? 何為質(zhì)量?,一組固有特性滿足要求的程度,質(zhì)量最重要的是,要求包括 、 等,為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù)，主動的公司事先必須.,-關(guān)注源于顧客的

2、輸入信息,-集中精力于不良品的預(yù)防，而不是不良品的檢測,-實行過程控制，而不是產(chǎn)品控制,-持續(xù)降低加工變差和服務(wù)變差,SPC,質(zhì)量控制發(fā)展的主要階段,1 傳統(tǒng)質(zhì)量管理階段,2 手工統(tǒng)計管理階段,3 全面質(zhì)量管理階段,4 認(rèn)證與電腦統(tǒng)計階段,依靠檢驗剔除廢品,依靠統(tǒng)計預(yù)防缺陷,組織管理統(tǒng)計 技術(shù),利用數(shù)據(jù)分析 進(jìn)行質(zhì)量改進(jìn),計算機統(tǒng)計技術(shù)使手工分 析的統(tǒng)計方法產(chǎn)生了飛躍,1.2品管方法歷程,SPC,1,2,3,4,5,6,3.4,233,6,210,66,807,300,800,690,000,SPC,一般公司,世界級公司,產(chǎn)品檢驗,品管七手法,試驗計劃與制程結(jié)合,試驗計劃與設(shè)計結(jié)合,(5S、Q

3、CC、ISO9001:2000),產(chǎn)品管制,制程管制,產(chǎn)品管制最佳化,設(shè)計管制最佳化,管理改善(PDCA)一般公司3 改善,技術(shù)改善(MAIC)世界級公司6 改善,方法,管制,1.2品管方法與管制,1.3 SPC的背景 美國W.A.Shewhart博士于1924年發(fā)明管制圖，開啟了統(tǒng)計品管的新時代,經(jīng)驗時代的結(jié)束 如果工作經(jīng)驗對產(chǎn)品品質(zhì)有舉足輕重影響(例如:手工裁縫)，那么SPC就沒有太多發(fā)揮的空間。相反地，如果某一公司開始將經(jīng)驗加以整理，而納入設(shè)備、制程或系統(tǒng)時；也就是說，該公司開始宣告經(jīng)驗時代將要結(jié)束，那么SPC的導(dǎo)入時機就自然成熟了。,ISO9000品保體系的要求 ISO-9000要求客

4、戶提供合格的產(chǎn)品，只有穩(wěn)定而一貫的過程與系統(tǒng)，才能保證長期做出合格的產(chǎn)品。然而，如何評審此一貫過程與系統(tǒng)仍然穩(wěn)定的存在呢？這必須依賴SPC來發(fā)揮功能。,SPC,1.4由產(chǎn)品控制到過程控制的進(jìn)步,在二十世紀(jì)70年代后期到80年代初期之前,-公司只要重金投資于檢驗輸出的產(chǎn)品,就可以使顧客獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品和服務(wù),-不難發(fā)現(xiàn)一些公司曾經(jīng)-有少數(shù)依然-花費生產(chǎn)成本的30%或更多用于檢驗,返工或廢品上,在二十世紀(jì)70年代末期開始,-W.Edwards Deming,Joseph Juran等人給公司帶來的理 念是創(chuàng)造一個強調(diào)過程控制的生產(chǎn)和服務(wù)模式,-他們認(rèn)為，要做到這點，就要把注意力焦點從產(chǎn)品和服務(wù)轉(zhuǎn)移

5、到生產(chǎn)這些產(chǎn)品和提供這些服務(wù)的過程上來。,SPC,1.5 SPC 系統(tǒng),SPC是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括工作環(huán)境，供應(yīng)商和客戶,供應(yīng)商,工作環(huán)境,客戶,環(huán)境 制造環(huán)節(jié) 提供環(huán)節(jié),客戶和供應(yīng)商 內(nèi)部 外部,SPC,1.6一個簡單的過程,人 機 料 法 環(huán),我們工作 的方法 資源的 融合,產(chǎn)品 或服務(wù),顧客滿意,輸入,轉(zhuǎn)換,輸出,SPC,1.6過程(Process)-品質(zhì)的源頭、SPC的焦點,過程的起伏變化是造成品質(zhì)變異的主要根源，而品質(zhì)變異的大小才是決定產(chǎn)品優(yōu)劣的關(guān)鍵。這種因果關(guān)系，可進(jìn)一步表示如下：,過程條件起伏,品質(zhì)變異,產(chǎn)品優(yōu)劣,因,果,因,果,結(jié)論：過程是SPC的焦點,1.6不良品檢測

6、過程,人 機 料 法 環(huán),我們工作 的方法 資源的 融合,產(chǎn)品 或服務(wù),輸入,轉(zhuǎn)換,輸出,SPC,廢品或返工,顧客滿意,不合格,合格,擔(dān)保信息及抱怨,1.6預(yù)防不良品,人 機 料 法 環(huán),我們工作 的方法 資源的 融合,產(chǎn)品 或服務(wù),顧客滿意,輸入,轉(zhuǎn)換,輸出,SPC,統(tǒng)計 方法,識別不斷變化 的需求和期望,過程的呼聲,顧客的呼聲,1.7產(chǎn)品控制對比過程控制,產(chǎn)品控制,過程控制,保持產(chǎn)品特性在公差范圍內(nèi),以變量最小為目標(biāo)滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),控制圖,統(tǒng)計工具,實現(xiàn)目標(biāo),改進(jìn)策略,理念性的目標(biāo),抽樣驗收,保持產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量,保持質(zhì)量和生產(chǎn)力的持續(xù)改進(jìn),防止不合格件 的產(chǎn)生,檢驗并抑制 不合格品,SPC,

7、1.8 持續(xù)改進(jìn),持 續(xù) 改 進(jìn),顧客滿意,SPC,2.認(rèn)識 SPC,什么是SPC SPC 的特點 質(zhì)量統(tǒng)計技術(shù)的作用,SPC,SPC是英文 Statistical Process Control統(tǒng)計過程控制的縮寫，是應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)繪控制圖對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，最初的控制圖概念于1924年由美國的休哈特博士提出。這種方法自第二次世界大戰(zhàn)后，在工業(yè)中已得到了廣泛的應(yīng)用，特別是1980年后在日本和美國，控制圖能用于單獨的質(zhì)量改進(jìn)的方法，SPC 理論認(rèn)為生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的缺陷是由偶然因素與異常原因造成，根據(jù)控制圖的規(guī)律從而發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程的異常及時報警，以便采取措施消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)定，達(dá)到保證和提高

8、質(zhì)量的目的。,SPC 基礎(chǔ)知識,ISO 8258制定控制圖標(biāo)準(zhǔn),GB/T常規(guī)控制圖,質(zhì)量統(tǒng)計技術(shù)的作用,SPC的特點,SPC 是全系統(tǒng)的，全過程的，要求全員參與， 人人有責(zé)這點與全面質(zhì)量管理的精神完全一致。,SPC 強調(diào)用科學(xué)方法（主要是統(tǒng)計技術(shù)，尤其 是控制圖理論）來保證全過程的預(yù)防。,SPC 不僅用于生產(chǎn)過程，而且用于服務(wù)過程和一切管理過程。,SPC強調(diào)預(yù)防,防患于末然是SPC的宗旨,3.統(tǒng)計學(xué)基礎(chǔ),定義 常用統(tǒng)計技術(shù)工具 主要統(tǒng)計學(xué)名詞 示例,定義,1、什么是SPC? SPC -Statistical Process Control (統(tǒng)計過程控制） 含義-利用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段

9、進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。 統(tǒng)計技術(shù)-數(shù)理統(tǒng)計方法。 2、SPC的作用 預(yù)防： 判斷過程的異常，及時告警。 3、SPC的缺點 不能告知異常是由什么因素引起的和發(fā)生于何處，即不能進(jìn)行診斷。,基礎(chǔ)知識 (1)、直方圖 分組、統(tǒng)計、作直方圖 具體步驟 1、找出最大值和最小值，確定數(shù)據(jù)分散寬度 數(shù)據(jù)分散寬度=（最大值 最小值） 2、確定組數(shù) k n 3、確定組距 h=（最大值最小值）/組數(shù) 4、確定各組的邊界 第一組的組下限=最小值 最小測量單位的一半 第一組的組上限=第一組的組下限+組距=第二組的組下限 第二組的組上限=第二組的組下限+組距=第三組的組下限，依此類推。 5、確定各組的頻數(shù)

10、 6、作直方圖 7、對直方圖的觀察: 特點， 中間高、兩頭低、左右對稱,基礎(chǔ)知識 (2)、正態(tài)分布 (Normal Distribution) 當(dāng)抽取的數(shù)據(jù)個數(shù)趨于無窮大而區(qū)間寬度趨向于0時，外形輪廓的折線就趨向于光滑的曲線，即：概率密度曲線。 特點：面積之和等于1。 fN (x; 2 , ) = (1/ 2)exp(- (x- ) 2 /2 2 ) 兩個重要的參數(shù)： (mu)- 位置參數(shù)和平均值（mean value) ，表示 分布的中心位置和期望值 (sigma) - 尺度參數(shù)，表示分布的分散程度和標(biāo)準(zhǔn)偏差 （standard deviation), 兩個參數(shù)的意義 (mu)-反映整體的綜

11、合能力 (sigma) - 反映實際值偏離期望值的程度，其值越大，表示數(shù)據(jù)越分散。 它們之間是互相獨立。 質(zhì)量管理中的應(yīng)用 不論 與取值如何，產(chǎn)品質(zhì)量特性落在 3， +3范圍內(nèi)的概率為99.73%。 落在 3， +3范圍外的概率為1 99.73%=0.27%， 落在大于 +3一側(cè)的概率為0.27%/2=0.135% 1。,第二章 控制圖原理（五）,4、控制圖基礎(chǔ)知識 (1)、控制限的確定 上控制限：UCL= +3 中心線： CL= 下控制限：LCL= 3 (2)、控制圖原理的兩種解釋 第一種解釋：“點出界就判異” 小概率事件原理：小概率事件實際上不發(fā)生，若發(fā)生即判異常?？刂茍D就是統(tǒng)計假設(shè)檢驗的

12、圖上作業(yè)法。 第二種解釋：“要抱西瓜，不要抓芝麻” 質(zhì)量波動的原因 = 必然因素 + 偶然因素（異常因素） 必然因素 始終存在，對質(zhì)量影響微小，難以消除，是不可避免的； 偶然因素有時存在，對質(zhì)量影響很大，不難消除，是可以避免的。 休哈特控制圖的實質(zhì)就是區(qū)分必然因素與偶然因素的。 控制限就是區(qū)分必然波動與偶然波動的科學(xué)界限。,第二章 控制圖原理（七）,(3)、預(yù)防原則 26字真經(jīng) 點出界就判異，查出異因，采取措施，保證消除，不再出現(xiàn)，納入標(biāo)準(zhǔn)。,第二章 控制圖原理（八）,(4)、使用控制圖應(yīng)考慮的問題 a、控制圖用于何處？ b、如何選擇控制對象？ c、怎樣選擇控制圖？ d、如何分析控制圖？ e、

13、點出界或違反其他準(zhǔn)則的處理。 f、控制圖的重新制定。 g、控制圖的保管問題。,第四章 質(zhì)量診斷理論（五）,過程能力指數(shù)的定義 a、過程能力 過程的加工質(zhì)量滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的能力，是衡量加工內(nèi)在一致性的標(biāo)準(zhǔn)，決定于質(zhì)量因素人、機、料、環(huán)、法，與公差無關(guān)。 穩(wěn)態(tài)時，99.73%的產(chǎn)品落在(-3 ，+3 )范圍內(nèi)，因此將過程能力PC定義為： PC=6 b、生產(chǎn)能力 加工數(shù)量方面的能力。 c、過程能力指數(shù)-Cp 過程能力滿足產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（產(chǎn)品規(guī)格、公差）的程度。,第四章 質(zhì)量診斷理論（六）,雙側(cè)規(guī)格情況的過程能力指數(shù) T 技術(shù)規(guī)格的公差幅度； TU、TL 規(guī)格上、下限； - 總體標(biāo)準(zhǔn)差、 s - 樣本標(biāo)準(zhǔn)

14、差 Cp = T/ 6 = （ TU TL ）/ 6 = （ TU TL ）/ 6 s 當(dāng)T= 6 ， Cp = 1， 這時候既滿足技術(shù)要求又很經(jīng)濟(jì)。,第四章 質(zhì)量診斷理論（七）,過程能力指數(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn),第四章 質(zhì)量診斷理論（八）,有偏移情況的過程能力指數(shù) 定義分布中心與公差中心M的偏移為：=|M-|， 與M的偏移度K為：K= /（T/2）=2 /T， Cpk =（1-K）Cp =（1-K)*T/6 （1-K)*T/6s,本軟件包括質(zhì)量管理常用的統(tǒng)計工具：,SPC控制圖 1. 均值極差控制圖 2. 均值標(biāo)準(zhǔn)差控制圖 3. 中位數(shù)極差控制圖 4. 移動極差控制圖,5.不合格品率控制圖 6.不合格

15、品數(shù)控制圖 7.單位缺陷數(shù)控制圖 8.缺陷數(shù)控制圖,二. 直方圖 三. 排列圖 四. 散布圖 五. 波動圖 六. 過程能力指數(shù),每一種類型的控制圖又有兩種不同的情形：,標(biāo)準(zhǔn)值 為規(guī)定的要求或目標(biāo)值 標(biāo)準(zhǔn)值給定控制圖 為控制用控制圖 標(biāo)準(zhǔn)值未給定控制圖 為分析用控制圖,1. 常規(guī)控制圖的類型,常規(guī)控制圖主要有兩種類型：,計量控制圖,計數(shù)控制圖,標(biāo)準(zhǔn)值未給定,標(biāo)準(zhǔn)值給定,GB/T 4091-2001 常規(guī)控制圖,2. 計量控制圖和計數(shù)控制圖的類型,計量值控制圖,平均值（ ）圖與極差（R）或標(biāo)準(zhǔn)差（s）圖；,單值（X）圖與移動極差（R）圖,中位數(shù)（Me）圖與極差（R）圖,以上控制圖適用于計量值，如長

16、度、重量、時間、強度等質(zhì)量特性值的分析和控制。,計數(shù)值控制圖,不合格品率（p）圖或不合格品數(shù)（np）圖,不合格數(shù)（c）圖或單位產(chǎn)品不合格數(shù)（u）圖,以上控制圖適用計數(shù)值，,1,2,3,4,1,2,指1，2，3.，,如:不合格品數(shù)、缺陷數(shù)及事故的件數(shù)。,3. 基本概念,n 子組大小。單個子組中子組觀測值的個數(shù) k 子組數(shù) X 質(zhì)量特性的觀測值（可用X1，X2，X3表示單個觀測值） 子組平均值的平均值,n,k,X1 X2 X3 X4 X5,如 2 3 4 5 6 4 4 4 4 4,Me 子組中位數(shù)。對于一組升序或降序排列的n個子組觀測值X1，X2，Xn，當(dāng)n為奇數(shù)時，中位數(shù)等于該組數(shù)中間的那個數(shù)

17、；當(dāng)n為偶數(shù)時，中位數(shù)等于該組數(shù)中間兩個數(shù)的平均值,子組中位數(shù)的平均值,25.0 , 25.3, 25.4, 25.6, 25.5,例：,n 5 為奇數(shù),Me25.4,數(shù)據(jù)為 25.0 , 25.4, 25.5 , 25.6, 時,n 4 為偶數(shù),R 子組極差。子組觀測值中的極大值與極小值之差,R=Xmax -Xmin,注1：在單值圖情況下，R代表移動極差，即兩個相鄰觀測值的差值的絕對值，如，|X1X2|，|X2X3|，等等。,子組極差的平均值,S 標(biāo)準(zhǔn)差用于研究數(shù)據(jù)的分散程度,為什么要研究數(shù)據(jù)的離散程度？,示例,如果你想過河，有人只告訴你河的平均深度是2米，你是否還想知道它的變化范圍，如：0

18、7米。,s 標(biāo)準(zhǔn)差計算公式,25.0 , 25.3, 25.4, 25.6, 25.5,例：,0.2302,p 子組不合格品率 p=子組中的不合格品數(shù)/子組大小 =所有子組中的不合格品數(shù)/被檢產(chǎn)品總數(shù) c 子組不合格數(shù) = 所有子組不合格數(shù)的平均值,np 子組不合格品數(shù),如：一塊線路板上有3個不合格的點c=3,SPC 示例,用途 學(xué)習(xí)診斷：評估過程的穩(wěn)定性； 學(xué)習(xí)控制：決定某一過程何時需要調(diào)整，何時需要保持原有狀態(tài)； 學(xué)會確認(rèn)：確認(rèn)某一過程的改進(jìn)。,單位1.5米,u 子組單位產(chǎn)品不合格數(shù),2,1 選定控制項目-選擇對質(zhì)量特性有重要影響的特性作為控制項目。,3 數(shù)據(jù)分組-數(shù)據(jù)按采集順序排列，每組

19、為n個樣本，分成k組。（n最好取45個樣本）,步驟,2 搜集數(shù)據(jù)-采用抽樣的方法選取最近生產(chǎn)的數(shù)據(jù)至少100個以上。,均值極差圖,01,示例,標(biāo)準(zhǔn)值給定控制圖,某茶葉出口商，希望對包裝的過程進(jìn)行控制，使每包茶葉的平均重量為x 0100.6g。根據(jù)以往的包裝過程，估計 1.4。,0,收集數(shù)據(jù),圖公式： R圖公式：,UCL100.6（1.3421.4）102.479g CL100.6g LCL=100.6（1.342 1.4）98.721g,圖,R圖,UCL=4.918 1.46.885g CL=2.326 1.43.256g LCL0 1.40,控制界限計算,手工計算,用計算機繪制圖形,連續(xù)12

20、個點 低于中心線,連續(xù)12個點 高于中心線,結(jié)論：控制圖表明，該過程對于預(yù)期的過程水平失控,標(biāo)準(zhǔn)值未給定控制圖,示例,02,某種插塞外徑的測量值。每隔半小時取4個觀測值，總共20個子組。規(guī)定的上容差限為0.219dm，下容差限為0.125dm。目標(biāo)是評估過程性能，并控制過程位置和離散程度，從而使過程滿足規(guī)范要求。,數(shù)據(jù),手工計算,查表（標(biāo)準(zhǔn)）,R圖的控制界限： 中心線 0.0287 UCL 2.2820.02870.0655 LCL 00.0287 不標(biāo)出LCL,如果是手工繪圖，首先分析R圖，如果R圖顯示處于統(tǒng)計狀態(tài)，可以用 值計算 圖的控制界限。,圖的控制界限： 中心線 0.1924 UCL

21、 0.1924（0.7290.0287）0.2133 LCL= 0.1924（0.7290.0287）0.1715,查表（標(biāo)準(zhǔn)）,如果是手工繪制圖形可以按以上數(shù)據(jù)繪制控制界限。,UCL,CL,LCL,注意： 這三個點,數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)輸入計算機,使用ISO 9000 質(zhì)量統(tǒng)計根據(jù)軟件,圖中18、19、20這三個點失控，應(yīng)查明失控的原因采取措施，防止再發(fā)生。,采取措施后，可以剔除這三個數(shù)據(jù)值，建立修正控制界限，繼續(xù)實行控制圖方法，重新計算：,修正后的,修正后的,R圖的控制界限： 中心線 0.0310 UCL 2.2820.03100.0707 LCL 00.0310 不標(biāo)出LCL,修正后的,修正后的

22、,圖的控制界限： 中心線 0.1968 UCL 0.1968（0.7290.0310）0.2194 LCL= 0.1968（0.7290.0310）0.1742,修正后的控制圖,從上邊圖形可以看出：修正后過程呈現(xiàn)出統(tǒng)計控制狀態(tài)，于是就可以對過程能力進(jìn)行評估。計算過程能力指數(shù)。,公式：,估計,由,查表,Cp過程能力指數(shù),由于PCI大于1，過程能力可認(rèn)為是足夠的。但是過程中心的位置并不合適，所以，在固定的控制圖參數(shù)建立之前，應(yīng)采取行動調(diào)整過程的中心位置，從而使過程保持為統(tǒng)計控制狀態(tài)。,通過直方圖可以更直觀的看到：,均值 不居中,部分?jǐn)?shù) 據(jù)超差,移動極差圖,適于每次只有一個樣本情況,計算公式,標(biāo)準(zhǔn)值

23、未給定,標(biāo)準(zhǔn)值給定,示例,03,表中給出了連續(xù)10批脫脂奶粉樣本的水分含量百分比的測量結(jié)果，每批一個樣本。,先分析移動極差圖已呈現(xiàn)出統(tǒng)計控制狀態(tài)，再分析單值控制圖，該控制圖表明過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)。,數(shù)據(jù)輸入計算機,顯示圖形,不合格品數(shù)控制圖,特點： 屬于計數(shù)值中的計件值控制圖； 質(zhì)量特性以零件不合格品為控制對象； 3 其原理在本質(zhì)與不合格品率控制圖沒有差別； 不合格品數(shù)的樣本大小必須為定值； 用于對產(chǎn)品不合格品數(shù)控制的場合； 6 不合格品數(shù)控制圖單獨使用，不需組合。,計算公式,標(biāo)準(zhǔn)值未給定,標(biāo)準(zhǔn)值給定,小型開關(guān)由一自動裝配線生產(chǎn)。由于開關(guān)失效是嚴(yán)重質(zhì)量問題，用不合格品數(shù)用來識別裝配線在何時失控。,03,示例,每次抽取4000個樣本，共抽取25組，每一次的不合格品數(shù)為np,控制圖表明開關(guān)的生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)。,不合格品率控制圖,特點： 屬于計數(shù)值中的計件值控制圖； 不合格品率控制圖單獨使用，不需組合； 可以用于極限量規(guī)檢查零件外形尺寸 可以用于目測檢查零件外觀， 可以用于對光學(xué)元件和電子元件不合格品率的控制。 還可以用于合格率、材料利用率、缺勤率等。,計算公式,標(biāo)準(zhǔn)值未給定,標(biāo)準(zhǔn)值給定,示例,04,生產(chǎn)收音機晶體管的制造公司，決定建立不合格品率p圖。每天生產(chǎn)結(jié)束后，在當(dāng)天的產(chǎn)品中隨機抽取一個樣本，并檢查其不合格品數(shù)。已經(jīng)收集了1個月的數(shù)據(jù)如下。,從表