1、SPC專題研討主講：袁建青Rev.: Orig; 03/18/2006WorkShop 時間: 2 小時SPC定義及作用.管制圖分類&建立.管制圖研判.制程 能力研究 SPC專題研討統計是數學的一個分支,是用來討論如何進行資料的收集、分析、解析以及大量數字資料的系統化表示.SPC: Statistical Process Control一.SPC定義及作用何謂統計(statistical)統計制程管制何謂統計先看以下幾個例子:第一組數據: 10.15 10.25 10.35第二組數據: 10.10 10.25 10.40第三組數據: 10.20 10.25 10.30第四組數據: 10.05

2、10.25 10.45問題一:它們的平均值相等嗎?問題二:若SPEC定在10.250.15,它們合格嗎?問題三:哪一組數據比較好?1. 統計透過數據資料的收集,分析,解釋與表現, 從本質上了解制程或樣本;劃性2.取得資訊從,而更有效、更迅速地作出判斷並進行改善或調整.何謂統計生產過程, 結合機器,治工具,方法,材料與人員來達到制程規格.重覆發生的事件/類似程序.管制(Control) -使某事/物保持在想要的情況 -使某事/物依我們所想的來執行利用統計技術, 如管制圖分析制程,采取適當行動取得 & 保持穩定制程.制程(Process)下列特性稱為穩定:Pattern appears rando

3、m 隨機出現Constant process mean 平均值一定Uniform variability over time 變異程度不隨時間改變No trends, runs, shifts, erratic ups & downs 不會偏向一邊穩定性為何重要?Increased productivity of engineering & manufacturing personnel提高生產性Predictable, repeatable results within a specified range結果有重覆性,可預測穩定性(Stability)SPC的定義SPC(Statistica

4、l Process Control 統計制程管制) 是由制程調查來改進制程能力,不斷降低產品品質的變異性,而達到提升產品品質的一種方法,其主要工具為管制圖. 管制圖成立條件制程穩定(控制3 sigma 內,CPK=1.33)常態分布(人體身高,考試成績,產品尺寸)若假設不成立,則管制界限將沒有意義!有管制界限的趨勢圖將一般變異(機遇原因)與特殊變異(非機遇原因)區分開的有用工具數據依生產順序定時間收集,以圖表表現制程性能評估制程是否在統計管制中讓數據說話並依數據導向作決定管制圖的定義作用Control Limits典型管制圖有三條線:Upper ControlLimit (UCL)Center

5、 Line(CL)Lower ControlLimit (LCL)CL: The average (measure of location) process performance when the process is in-controlCL:制程的平均性能UCL & LCL: The range of usual process performance when the process is stable. Lines drawn 3 standard deviations (3 sigma) on each side of the center line.UCL & LCL: 制程穩定

6、情況下, 制程性能的範圍管制線規格線管制圖的意義管制圖是一種品質的圖解記錄.在圖上有中心線(規格值)及二條管制界限.中心線是一種規格值,二條管制界限是容許產品的品質特性在其間變動的范圍.在制造過程中用抽查的方式,將樣本的統計量,點繪於圖上,用以判斷品質的變異是否顯著.規格上限管制上限規格值(中心值)管制下限規格下限品質變異的原因1.機遇原因(Chance cause) 不可避免的原因、非人為的原因、共同原因、偶然 原因、一般原因,是屬於管制狀態的變異.2.非機遇原因(Assignable cause) 可避免的原因、人為原因、特殊原因、異常原因、 局部原因等.此種原因,應采取行動,使制程恢復正

7、常, 進入管制狀態.二.管制圖分類 & 建立一.依性質分類:a.計量值管制圖b.計數值管制圖二.依用途分類:a.解析用管制圖 b.管制用管制圖 1.計量值管制圖(Control Charts For Variables): a.平均值與全距管制圖( X-R Chart ) b.中位值與全距管制圖( X-R Chart ) c.個別值與移動全距管制圖( X-Rm Chart ) d.平均值與標準差管制圖( X- Chart )管制圖的種類(性質分類)2.計數值管制圖(Control Charts For Attributes) a.不良率管制圖 ( P Chart ) b.不良數管制圖 ( Pn

8、 Chart or d Chart ) c.缺點數管制圖 ( C Chart ) d.單位缺點數管制圖 ( U Chart )管制圖的種類(性質分類)管制圖的種類(用途分類)1.解析用管制圖 先有數據,后才有管制界限.2.管制用管制圖 先有管制界限,后有數據.一.平均值與全距管制圖(X-R Chart)二.管制圖建立X-R管制圖的定義在計量值管制圖中,X-R管制圖系最常用的一種,所謂平均值與全距管制圖,系平均值管制圖(X Chart)與全距管制圖(R Chart)二者合並使用.平均值管制系管制平均值的變化,即分配的集中趨勢變化;全距管制圖則管制變異的程度,即分配的離散趨勢的狀況.管制圖界限的計

9、算X-R Chart繪制步驟 建立解析用管制圖1.選定管制項目2.收集數據100個以上,並予適當分組后記入數據記錄表. 樣本大小(n)=25 (解析用) 組數(k)=20253.計算各組平均值( X ) X= 4.計算各組全距( R ) R=Xmax-Xmin (各組最大值-最小值)X1+X2+X3+XKn5.計算總平均值 ( X ) X= 6.計算全距之平均值( R ) R= 7.計算管制界限及繪出 X管制圖 中心線 CLx = X 上 限 UCLx = X+A2R 下 限 LCLx = X-A2Rx1+x2+x3+xkkR1+R2+R3+RKk R管制圖 中心線 CLR =R 上 線 UC

10、LR=D4R 下 線 LCLR=D3R A2, D4, D3由系數表查得8.點圖 將數據點繪管制圖上,相鄰兩點用直線連接.9.管制界限檢討10.記入其它注意事項例題:用X-R管制圖來控制AGP GAP,尺寸單位為mm,請 利用下列數據資料,計算其管制界限並繪圖. 制品名稱:AGP 機器號碼:RK006 品質特性:GAP 操 作 者:55230 測定單位:mm 測 定 者:58664 制造場所:A線 抽樣期間:03/10/9903/12/991.收集數據並記入數據記錄表2.計算各組X3.計算各組R值4.計算總平均( X ) X= = (0.63+0.64+0.68+0.66+0.68+0.68+

11、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+xkk5.計算全距之平均值( 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.計算管制界限及繪出 X管制圖 中心線 ( CLx ) = X = 0.66 管制上限 ( UCLx ) = X+A2R = 0.66+0.577

12、0.08 = 0.70 管制下限 ( LCLx ) = X-A2R = 0.66-0.577 0.08 = 0.61R1+R2+R3+RKkR管制圖 中心線 CLR = R = 0.08 管制上限 UCLR = D4R = 2.115 0.08 = 0.17 管制下限 LCLR = D3R = 0 0.08 = 07.將所求出之各X值及R值點入管制圖上並將相鄰兩點用 直線連接8.制程狀態檢討9.記入其它注意事項 建立管制用管制圖1.記入必要事項 如制品名稱、管制項目、測定單位、規格等.2.作管制界限 將經解析后之管制圖決定之管制界限繪入.3.點圖 由制程抽取樣本,測定其特性值,記錄數據,按時由

13、順序 點入.4.安定狀態之判定5.采取措施6.管制界限之重新計算管制用管制圖說明管制圖是一種品質的圖解記錄:1.在圖上有中心線及二條管制界限.2.二條管制界限是容許產品的品質特性在其間變動的范圍.3.在制造過程中用抽查的方式,將樣本的統計量,點繪於圖上,用以判斷品質的變異是否顯著.管制上限中心值管制下限三.管制圖的判讀基于常態分布原理SPC Trend Rules(研判規則)Rule# 1: A single point beyond either control limit規則1: 單獨點超出管制界限Uses: Detects very large/sudden shifts用途: 察覺重大

14、/突然的偏差False alarm rate: 0.27%機率: 0.27%Example:UCLCLLCLRule# 2: 9 consecutive points on the same side of the centerline規則2: 連續9點在中心線同側Uses: Detects small shifts or trends用途: 察覺微小/趨勢性的偏差False alarm rate: 0.39%機率:0.39%Example:UCLCLLCLSPC Trend Rules(研判規則)Rule# 3: 6 consecutive points steadily increasin

15、g orDecreasing規則3: 連續6點持續上升或下降Uses: Detects strong trends用途: 察覺強烈趨勢Example:UCLCLLCLSPC Trend Rules(研判規則)Rule# 4: 14 (or more) consecutive points are alternating up and down. 規則4: 相鄰14點規則性上下變動Uses: Detects systematic effects, such as alternating machines, operators, suppliers, etc. 用途: 察覺系統性的效性. 如交替機

16、臺,人員,供應商等.Example:SPC Trend Rules(研判規則)Rule# 5: 2 out of 3 consecutive points at least 2 stddev beyond the centerline, on the same side規則5: 連續同側3點中,2點落在同側2標準差之外Uses: Detects large changes用途: 察覺大改變False alarm rate: 0.30%機率: 0.30%Example:UCLCLLCLSPC Trend Rules(研判規則)Rule# 6: 4 out of 5 consecutive poi

17、nts on the chart are more than 1 std dev away from the CL 規則6: 連續同側5點中,4點超出1標準差Uses: Detects moderate-sized changes 用途: 察覺中度改變False alarm rate: 0.53%機率: 0.53%Example:SPC Trend Rules(研判規則)Rule# 7: 15 (or more) consecutive points are within 1 std dev of the CL 規則7: 連續15點在1標準差內Uses: Detects a decrease

18、in process variation 用途: 察覺制程變異的降低Example:SPC Trend Rules(研判規則)Rule# 8: 8 (or more) consecutive points are on both sides of the CL, but none are within 1 std dev of it. 規則8: 連續不同側8點,沒有一點在1標準差內.Uses: Detects an increase in process variation 用途: 察覺制程變異的增加Example:SPC Trend Rules(研判規則)Using a large # of

19、 trend rules is unwise, since each trend rule has a false alarm rate & the cumulative false alarm rate can be very large使用大量的判斷規則是不智的,因為每一條都有誤判的機率,累積起來將可能很大False alarm rate is the frequency of control chart signals when nothing at all is actually wrong with the process誤判機率指的是制程一點問題都沒有,但規則確告訴我們有問題.Fa

20、lse alarms are undesirable:誤判警告並不是我們想要的不必要的中斷生產造成產能降低&增加成本侵蝕對管制圖的信心. 最後, 忽視所有失控的信號, 導致品質,產量&成品損失.SPC Trend Rules(研判規則)選用規則建議方案All control charts should at least use the 1st rule:Point UCL or Point 6時若大得愈多Cp值也愈大，也就是說在這種生產條件(人、機械、材料、管理等)，本製程非常適合於生產此種精密度之產品。反之若 T 6時則Cp值也愈小，說明了此製程在目前此種狀態下，不能適應此種精密度之產品。Cp與Ca之不同點是Ca值愈小愈好，Cp值是愈大愈好。SPC基本觀念整合製程精密度 Cp (Capability of precision)：單邊規格1. 上限規格(Su)的場合 Su - X (上限規格) - (平均值) Cp = = 3 3 x (標準差) 2. 下限規格(SL)的場合 X - SL (平均值) - (下限規格) Cp = = 3 3 x (標準差) SPC基本觀念整合規格下限規格中心規格上限6 B級6 A級6 C級6 D級Cp=1.00Cp=1.33Cp=0.83SPC基本觀念整合處置原則(Cp等級)：A級：此一製程甚