統(tǒng)計過程控制（spc）講義

statisticalprocesscontrol

2022/10/151課程目的的1.理解解和掌握握統(tǒng)計過過程控制制的概念念2.統(tǒng)計計過程控控制在持持續(xù)改進進工作中中的作用用3.掌握握統(tǒng)計過過程控制制的重要要工具----控控制圖4.在實實際工作作中應用用控制圖圖(計數(shù)數(shù)型,計計量型))5.理解解和計算算過程能能力,以以符合ISO//TS16949的要求2020/1//162控制圖的的發(fā)展史史1920’s美國貝爾爾實驗室室休哈特特博士開開始使用用控制圖圖。1940’s二次世界界大戰(zhàn)期期間，美美國軍工工產(chǎn)品使使用抽樣樣方案和和控制圖以保保證軍工工產(chǎn)品的的質(zhì)量。。1950’s質(zhì)量管理理大師戴戴明博士士在日本本工業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品生產(chǎn)產(chǎn)過程程中全全面推推行SPC。。日本JUSE（科學家協(xié)協(xié)會）設設置“戴明”獎，獎勵勵那些有有效實施施統(tǒng)計技技術的企企業(yè)。石川川磬提出出“QC七道具”，幫助生生產(chǎn)現(xiàn)場場人員分分析和改改進質(zhì)量量問題，，并推動動廣泛應應用。1970’s有效地推推行“QC圈”和應用統(tǒng)統(tǒng)計技術術使日本本經(jīng)濟的的快速發(fā)發(fā)展，成成為高品品質(zhì)產(chǎn)品品的代名名詞。1980’s美國等其其他國家家緊隨日日本的步步伐，開開始推行行“QC小組”和統(tǒng)計技技術的應應用。MOTOROLA公司頒布布“QC挑戰(zhàn)”，通過SPC的實施進進過程能能力，并并提出追追求“6σ”目標。1987ISO9000標準建立立并頒布布實施，，明確要要求實施施統(tǒng)計技技術。2020/1//163統(tǒng)計過程程控制概概述預防與檢檢測通過質(zhì)量量控制來來檢查最最終產(chǎn)品品并剔除除不符和和規(guī)范的的產(chǎn)品，，為檢測測的方法法。檢測測方法是是浪費的的。因為為允許將將時間和和材料投投入到無無增值得得生產(chǎn)和和服務中中。通過控制制生產(chǎn)各各相關要要素，保保證避免免無效的的輸出，，為預防防的方法法。預防防方法要要求盡可可能第一一次就完完成工作作，以避避免浪費費統(tǒng)計過程程控制是是預防的的重要方方法。2020/1//164統(tǒng)計學的的概念總體：只只要研究究的對象象的全體體。樣本：從從總體當當中隨機機抽取出出來的??對他進進行測量量和分析析的一部部分產(chǎn)品品。樣品：又又稱個體體，樣本本中每一一單位產(chǎn)產(chǎn)品。樣本大小小：又稱稱子組容容量。一一個樣本本中所包包含的樣樣本數(shù)量量。樣本數(shù)（（子組）：為研究一一個總體體，所抽抽取的樣樣本數(shù)量量。控制圖：：用來表示示一個過過程特性性的圖像像，圖上上標有根根據(jù)那個個特性收收集到的的一些統(tǒng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)據(jù)，一條條中心線線，一條條或兩條條控制限限。2020/1//165統(tǒng)計過程程控制概概述統(tǒng)計過程程控制系系統(tǒng)要素素1.過程程控制系系統(tǒng)定義義2.變差差對過程程輸出的的影響3.統(tǒng)計計技術如如何區(qū)分分問題的的影響（（系統(tǒng)或或局部））4.定義義統(tǒng)計受受控過程程，定義義有能力力的過程程5.過程程控制對對持續(xù)改改進循環(huán)環(huán)的作用用6.什么么是控制制圖，控控制圖的的作用7.使用用控制圖圖的好處處2020/1//166統(tǒng)計過程程控制概概述過程控制制系統(tǒng)定定義(四四個重要要基本原原理)統(tǒng)計過程程控制系系統(tǒng)(SPC)是一類反反饋系統(tǒng)統(tǒng).1.過程程：共同同工作以以產(chǎn)生輸輸出的供供方、生生產(chǎn)者、、人、機機、設備備、材料料、方法法、和環(huán)環(huán)境及使使用輸出出的顧客客之集合合；2.有關關性能的的信息：：過程特特性是我我們關心心的焦點點，如溫溫度、時時間、壓壓力等；；3.對過過程采取取措施：：保持過過程的穩(wěn)穩(wěn)定性并并保持過過程輸出出的變差差在可接接受的范范圍內(nèi)；；4.對輸輸出采取取措施：：分析輸輸出不合合格的原原因，并并針對原原因采取取措施。。2020/1//167有反饋的的過程控控制系統(tǒng)統(tǒng)模型過程的呼呼聲人設備材料方法環(huán)境輸入過過程//系統(tǒng)輸輸出出顧客呼聲聲我們的工工作方式/資源的融融合產(chǎn)品或服務顧客識別不斷斷變化的需需求和期望望統(tǒng)計方法法2020/1//168統(tǒng)計過程程控制概概述變差對過程輸輸出的影影響普通原因和特殊原因普通原因因：隨時時間推移移,具有有穩(wěn)定的的且可重重復的分分布過程程中變差差原因。。即非人為原因、共共同原因因、偶然然原因、、一般原原因。特殊原因因：造成的不不是始終終作用于于過程的的變差原原因，即即當他們們出現(xiàn)時時，將造造成（整整個）分分布的改改變。又稱可避免原原因、人為原因、異常原因、局局部原因因等。特殊原因因有些有有利，有有些有害害。2020/1//169統(tǒng)計過程程控制概概述變差：普普通及特特殊原因因示意如如圖22020/1//1610統(tǒng)計過程程控制概概述統(tǒng)計技術術如何區(qū)區(qū)分問題題的影響響（系統(tǒng)統(tǒng)或局部部）局部措施施和對系系統(tǒng)采取取的措施施局部措施施：——通常常用來消消除變差差的特殊殊原因;;通常由由與過程程直接相相關的人人員實施施;大約約可糾正正15%%的過程程問題。。對系統(tǒng)采采取措施施：——通常常用來消消除變差差的普通通原因;;幾乎總總是要求求管理措措施，以以便糾正正;大約約可糾正正85%%的過程程問題。。2020/1//1611統(tǒng)計過程程控制概概述過程控制制及過程程能力范范圍過程在統(tǒng)統(tǒng)計控制制下運行行指僅存存在造成成變差的的普通原原因（正正態(tài)分布布圖形的的位置和和分布寬寬度穩(wěn)定定）。只有普通通原因影影響下的的過程的的分布寬寬度為理理論過程程能力（（Cp）。內(nèi)外部顧顧客除既既關心過過程分布布寬度，，也關心心分布位位置。此此為實際際過程能能力(Cpk）2020/1//1612統(tǒng)計過程程控制概概述過程控制制及過程程能力如如圖3范圍不受控（存在特特殊原因因）受控（消除了了特殊原原因）時間2020/1//1613過程能力力規(guī)范下限限規(guī)范上限限受控但沒沒有能力力符合規(guī)規(guī)范（普通原原因造成成的變差差太大））受控且有有能力符符合規(guī)范范（普通原原因造成成的變差差以減少少）時間2020/1//1614統(tǒng)計過程程控制概概述過程控制制對持續(xù)續(xù)改進循循環(huán)的作作用如如圖42020/1//1615APDCPDCAPDCA持續(xù)改進過程循環(huán)的各個階段2020/1//1616統(tǒng)計過程程控制概概述統(tǒng)計過程程控制的的重要工工具----控制制圖圖示如如圖5上控制線線中線下控制線線2020/1//1617統(tǒng)計過程程控制概概述控制圖解解釋控制界限和規(guī)格界限規(guī)格界限：是用以說明品質(zhì)質(zhì)特性之最大允許值，來保證各個個單位產(chǎn)產(chǎn)品的正正確性能。控制界限：應用于多多個單位位產(chǎn)品集集體的特特性，這種特性性是從多個中各個單位位產(chǎn)品所得的觀測值所計算出來的結(jié)果。2020/1//1618統(tǒng)計過程程控制概概述控制圖的的益處1.供正在進進行過程程控制的的操作者者使用2.有有助于工工程在質(zhì)質(zhì)量上和和成本上上能持續(xù)續(xù)地，可可預測地地保持下下去。。3.使過過程達到到：------更高的的質(zhì)量------更低低的單件件成本------更高高的有效效能力4.為為討論工工程的性性能提供供共同的的語言5.區(qū)區(qū)分變差差的特殊殊原因和和普通原原因，作作采取措措施的指指南2020/1//1619統(tǒng)計過程程控制概概述控制圖種種類(以數(shù)據(jù)來分)計量型控控制圖平均值與極差控控制圖平均值與標準差差控制圖圖中位數(shù)圖圖單值與移移動極差差圖計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖不合格率率的p圖不合格數(shù)數(shù)的nP圖不合格數(shù)數(shù)的c圖單位產(chǎn)品品不合格格數(shù)的u圖2020/1//1620統(tǒng)計過程程控制概概述控制圖種種類(依用途途來分)控制用控控制圖追查不正正常原因因迅速消除除此項原原因研究采取防止此項項原因重復發(fā)生生的措施。分析用控制圖決定方針針用過程分析析用過程能力研究究用過程控制制準備2020/1//1621計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計量型控控制圖的的特點..1.大多多數(shù)質(zhì)量量特性為為可測量量的特性性；2.量化化值包含含的信息息量大；；3.分析析總體的的特性，，成本較較低；4.縮短短生產(chǎn)和和采取糾糾正措施施的間隔隔時間；；5.可以以量化所所實施的的改進。。2020/1//1622計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計量型數(shù)數(shù)據(jù)---測量中中間或最最終過程程輸出的的結(jié)果如如圖62020/1//1623計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖使用控制制圖的準準備建立適用用于實施施的環(huán)境境定義過程程確定待管管理的特特性考慮到------顧顧客的需需求-----當前及及潛在的的問題區(qū)區(qū)域-----特性間間的相互互關系確定測量量系統(tǒng)使不必要要的變差差最小2020/1//1624計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖的種種類1.均值值和極差差圖X----R圖2.均值值和標準準差圖X----s圖3.中位位數(shù)圖x~---R圖4.單值值和移動動極差圖圖X----MR圖2020/1//1625計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖均值和極極差圖（（X-R））1.收集集數(shù)據(jù)2.計算算控制限限3.過程程控制解解釋4.過程程能力解解釋2020/1//1626均值和極極差圖（（X-R））收集數(shù)據(jù)據(jù)1.選擇擇子組大大小、頻頻率和子子組數(shù)2.建立立控制圖圖及記錄錄原始數(shù)數(shù)據(jù)3.計算算每個子子組的均均值和極極差4.選擇擇控制圖圖的刻度度5.畫圖圖6.如圖9計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖2020/1//1627計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計算控制制限1.計算算平均極極差和過過程平均均值2.計算算均值和和極差的的控制限限3.在控控制圖上上繪制平平均值和和極差控控制限的的控制線線4.計算算常數(shù)的的選用,,見表5.如圖圖102020/1//1628X-R常用記錄錄表格制品名稱稱規(guī)格控制圖X圖R圖生產(chǎn)部門期限年

月

日質(zhì)量特性性最大值上限機器號碼抽樣方法平均值中心線測量單位位最小值下限操作者繪圖者時

間合并計算算批

號樣X1本X2測X3定X4值X5XXR分析系數(shù)計算算X控制圖R控制圖R=X=平均

X=R=2020/1//1629計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖控制限計計算公式式2020/1//1630n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3※※※※※0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31對于樣本本容量小小于7的的情況，，LCLR可能技術術上為負負值。在在這種情況下沒沒有下控控制限，，這意味味著對于于一個樣樣本數(shù)為為6的子子組，6個“同樣的的”測量量結(jié)果是是可能成成立的。。2020/1//1631計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程控制制解釋分析極差差圖上的的數(shù)據(jù)點點a.超出控制制限的點點,超出極差差上控制制限的點點通常說說明存在在下列情情況中的的一種或或幾種::-控制限限計算錯錯誤或描描點時描描錯；-零件間間的變化化性或分分布的寬寬度已經(jīng)經(jīng)增大（（變壞）），這種種增大可可能發(fā)生生在某個個時間點點上，也也可能是是整個趨趨勢的一一部分；；-測量系系統(tǒng)變化化（例如如，不同同的檢驗驗員或量量具）；；-測量系系統(tǒng)沒有有適當?shù)牡姆直媪αΑ?020/1//1632計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖b.鏈——有有下列現(xiàn)現(xiàn)象之一一表明過過程已改改變或出出現(xiàn)這種種趨勢：：-連續(xù)7點位于于平均值值的一側(cè)側(cè)；-連續(xù)7點上升升或下降降。高出平均均極差的的鏈或上上升鏈說說明存在在下列情情況之一一或全部部：-輸出值值的分布布寬度增增加，其其原因可可能是無無規(guī)律的的（例如如設備工工作不正正常或固固定松動動）或是是由于過過程中的的某個要要素變化化（如使使用新的的一是很很一致的的原材料料），這這些都需需要糾正正；-測量系系統(tǒng)改變變（如新新的檢驗驗員或量量具）。。2020/1//1633計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖低于平均均極差的的鏈，或或是下降降鏈表明明存在下下列情況況之一或或全部：：-輸出值值分布寬寬度減小小，這常常常是一一種好狀狀態(tài)，應應研究以以便推廣廣應用和和改進過過程；-測量系系統(tǒng)改變變。c.明顯的非非隨機圖圖形,各點與中中線的距距離：一一般地，，大約2/3的的描點應應落在控控制限的的三分之之一的區(qū)區(qū)域內(nèi)，，大約1/3的的點落在在其外的的三分之之二的區(qū)區(qū)域。2020/1//1634計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖如果顯著著多于2/3以以上的描描點落在在離中線線很近之之處（對對于25個子組組，如果果超過90%（（23））的點落落在中間間的1//3處))，則對對下列情情況的一一種或更更多進行行調(diào)查：：--控制限或或描點計計算錯或或描錯；；--過程程或取樣樣方法被被分層；；--數(shù)據(jù)據(jù)已經(jīng)過過編輯。。2020/1//1635計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖如果顯著著少于2/3以以上的描描點落在在離中線線很近之之處（對對于25個子組組，如果果有40%或少少于40%（10）的的點落在在中間的的1/3處)，，則對下列情情況的一一種或更更多進行行調(diào)查：：--控制限或或描點計計算錯或或描錯；；--過程程或取樣樣方法造造成連續(xù)續(xù)的分組組中包含含從兩個個或多個個具有明明顯不同同的變化化性的過過程流的的測量值值（如材材料批次次混淆））。2020/1//1636計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程控制制解釋分析均值值圖上的的數(shù)據(jù)點點a.超出控制制限的點點,b.鏈,c.明顯的非非隨機圖圖形,1.標識識并標注注特殊原原因,2.重新新計算控控制限。。2020/1//163702468101214161812345678910111213141516171819202122232425異常點需需分析！！分布不好好需要查查找原因因。2020/1//1638計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程控制制解釋3.延長控制制限以繼繼續(xù)進行行控制,,如圖19:用控制圖圖建立初初步過程程控制后后(首批批數(shù)據(jù)的的均值和和極差受受控),,可延長長控制限限用于以以后的時時期。如在初步步模型建建立后，，希望改改變樣本本容量或或改變抽抽樣頻率率，以適適用于大大批量生生產(chǎn)，必必須重新新計算中中心線和和控制限限。方法法如下：：2020/1//1639計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程控制制解釋4.控制制概念的的進一步步考慮2020/1//1640計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程能力力解釋過程能力力概念::如圖20采用圖18的數(shù)數(shù)據(jù)1.計算算過程的的標準偏偏差2.計算算過程能能力如如圖21,超出出規(guī)范的的比例查查附表..3.評價價過程能能力如如圖224.提高高過程能能力,主主要依靠靠采取管管理措施施減少普普通原因因.5.對采采取措施施的過程程繪制控控制圖并并監(jiān)控,,以確保保系統(tǒng)改改進的有有效性2020/1//1641計量型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖舉例:X均=0.738,,R均=0.169,,USL==0.900,,LSL=0.5001.計算算過程的的標準偏偏差=0.169/2.33=0.07252.計算算過程能能力指數(shù)數(shù)CP=(USL-LSL))/6σσ=(0.9--0.5)/((6*0.0725))=0..92Cpk==min[(USL--X均)/3σ,((X均-LSL))/3σ]=0.74Pp=((USL-LSL))/6σσs=(0..9-0.5)//(6**0.0759)=0.88Cpk==min[(USL--X均)/3σs,(X均-LSL))/3σs]=0..712020/1//1642其它計量量型控制制圖簡介介2.均值值和標準準差圖X—s圖s=[∑(Xi-X均)2/(n-1))]1/23.中位位數(shù)圖x—R圖4.單值值和移動動極差圖圖X—MR圖2020/1//1643Cm、Cmk、Pp、Ppk、Cp、Cpk的區(qū)別機器能力性能指數(shù)能力指數(shù)取樣連續(xù)加工零件組成樣組（50）給定周期內(nèi)抽取樣組（5）給定周期內(nèi)抽取樣組（5）原材料單一批量單一批量單一批量工具不容許改變正常周期改變正常周期改變操作者指定一個操作人員全部操作人員全部操作人員檢驗指定檢驗人員全部檢驗人員全部檢驗人員量具一種量具所有量具所有量具評價公式Cm=(USL-LSL)/6SCmk=min{(USL-X)/3S，(X-LSL)/3S}Pp=(USL-LSL)/6SPpk=min（USL-X/3S,X-LSL-X/3S）Cp=USL-LSL/6評價參數(shù)Cm≥1.667Cmk≥1.667有能力Pp≥1.667Ppk≥1.667有能力Cp≥1.33Cpk≥1.33?R/d2?R/d2Cpk=min（USL-X/3,X-LSL/3）?R/d2?R/d22020/1//1644控制計劃劃中的樣樣本的大大小和抽抽樣頻率率樣本的大大小和抽抽樣頻率率是兩個個很重要要的參數(shù)數(shù)，樣本本大則需需要工作作量大，而而且不一一定很恰恰當?shù)姆捶磻庸す顟B(tài)；；樣本過過小，同同樣不能能正確的反反應加工工狀態(tài)，，一般情情況下，，規(guī)定以以5個樣樣品為一一個樣本本，該抽樣樣樣本是從從實際生生產(chǎn)中得得出的最最行之有有效的樣樣本。抽樣頻率兩方法過程能力指數(shù)法cp抽樣頻率1～1.2512次/小時1.26～1.552次/小時1.56～1.991次/小時2以上1次/小時Cp在1-1.25之間可采用9件/15Min2020/1//1645政策性規(guī)定較簡單的的方法：要求工序序在有能能力的情情況下，，即Cp/Cpk≥≥1.33的情況下下抽樣頻頻次為5件/小小時，每每班次最最少抽檢6次。無無第一種種方法嚴嚴密，但在實際際生產(chǎn)中中卻是行之有效效的。2020/1//1646沒有過程能力,廢品率高;沒有過程能力,在位于正中間時幾乎沒有廢品;（0.27%=2700PPm）沒有良好的過程能力,最小的廢品率（0.0064%=64PPm）;有非常好的過程能力,統(tǒng)計上不再有廢品;沒有過程能力,過程沒有足夠?qū)χ?廢品少;有良好的過程能力,過程足夠?qū)χ?廢品少;Cp﹤1Cp=1Cp=1.33Cp≥1.67Cpk﹤1Cpk≥1.331.2.3.4.5.6.評定過程能力指數(shù)舉例2020/1//1647Cpk值與失效率的對應關系序號Cpk可能的失效率（Ppm）1＜0.33≥1/22≥0.331/33≥0.511/84≥0.671/205≥0.831/80（12500）6≥1.001/400（2500）7≥1.171/2000（500）8≥1.331/15000（66.7）9≥1.501/150000（6.7）10≥1.671/1500000（0.67）2020/1//1648計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)概念念：計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)只有有兩個值值（合格格/不合合格、成成功/失失敗、通通過/不不通過）），但它它們可被被計數(shù)從從而用來來記錄和和分析。。計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖的種種類：1.不合合格品率率的P圖（樣本本容量不不一定相相同）2.不合合格品數(shù)數(shù)的np圖（相同同樣本容容量）3.不合合格數(shù)的的C圖（相同同樣本容容量）4.單位位不合格格數(shù)的U圖（樣本本容量不不一定相相同）2020/1//1649計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖不合格品品率的P圖1.收集集數(shù)據(jù)2.計計算控制制限3.控制制圖分析析

4..過程能能力解釋釋2020/1//1650計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖收集數(shù)據(jù)據(jù)1.選擇擇子組的的容量,,頻率及及數(shù)量一般要求求較大的的子組容容量（50-200或或更多）），子組組容量是是恒定的的或變化化不超過過±25%是最最方便的的。子組組數(shù)量要要≥25組。2.計算算每個子子組內(nèi)的的不合格格品率((P)P=np/n==子組的不不合格品品數(shù)量//子組容容量3.選擇控制制圖的坐坐標刻度度以時間作作橫坐標標，不合合格品率率為縱坐坐標，縱縱坐標的的刻度應應從0到到最大不不合格品品率的1.5--2倍..4.繪圖圖2020/1//1651計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖計算控制制限1.計算算過程平平均不合合格率((P)2.計算上、、下控制制限（UCL，，LCL）3.畫圖，標標注如如圖33-1,考慮慮子組容容量不同同的情況況UCLp=p+3p（1-p）/nLCLp=p-3p（1-p）/n2020/1//1652計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖控制圖分分析1.分析析數(shù)據(jù)點點，找出出不穩(wěn)定定的證據(jù)據(jù)a.超出控制制限的點點如如圖34b.鏈如如圖35c.明顯的非非隨即圖圖形如如圖圖362.尋找找并糾正正特殊原原因如如圖373.重新新計算控控制限如如圖圖372020/1//1653計數(shù)型數(shù)數(shù)據(jù)控制制圖過程能力力解釋1.計算算過程能能力，對對于P圖，過程程能力被被直接定定義為平平均不合合格品率率.從從實例可可