统计过程控制SPC.pptx

统计过程控制统计过程控制( (SPC)SPC)第二版第二版 汽车行业质量管理汽车行业质量管理核心工具培训教材核心工具培训教材1制造过程原辅料人机法环测量测量测量测量结果合格不合格测量测量不要等不要等产产品品制造制造出出来后来后再去再去检验合格与否，检验合格与否，而是在而是在制制造的造的時候就要時候就要制制造造出合格产品。出合格产品。针对产品结果的控制是针对产品结果的控制是SQCSQC。SPC的目的2名称解 释平均值（Xbar）一组测量值的均值均值极差（Range）一个子组、样本或总体中最大与最小值之差最大与最小值之差（Sigma）用于代表标准差的希腊字母标准差(Standard Deviation)过程输出的分布宽度分布宽度或从过程中统计抽样值（例如：子组均值）的分布宽度的量度量度，用希腊字母或字母s（用于样本标准差）表示。分布宽度（Spread）一个分布中从最小值到最大值之间的间距最小值到最大值之间的间距中位数 x将一组测量值从小到大排列后，中间的值中间的值即为中位数。如果数据的个数为偶数，将中间两个数的平均值作为中位数。单值（Individual）一个单个的单位产品或一个特性的一次测量一次测量，通常用符号 X 表示。SPC常用术语解释常用术语解释3名称解 释中心线（Central Line）控制图上的一条线，代表所给数据平均值数据平均值。过程均值（过程均值（Process Process AverageAverage）一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均值，通常用值，通常用 X X 来表示。来表示。链（Run）控制图上一系列连续上升或下降，或在中心线之上或之下的点点。它是分析是否存在造成变差的特殊原因的依据。变差（Variation）过程的单个输出之间不可避免的差别不可避免的差别；变差的原因可分为两类：普通原因和特殊原因。特殊原因（Special Cause）一种间断性的，不可预计的，不稳定的变差根源。有时被称为可查明原因，它存在的信号是：存在超过控制限的点或存在在控制限之内的链或其它非随机性的图形。SPC常用术语解释常用术语解释4名称解 释 普通原因（Common Cause）造成变差的一个原因，它影响被研究过程输出的所有单值；在控制图分析中，它表现为随机过程变差的一部分。过程能力(Process Capability)是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限的距离，用Z来表示。移动极差（Moving Range)两个或多个连续样本值中最大值和最小值之差。SPC常用术语解释常用术语解释5 波动的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样的。生产实践证明，无论用多么精密的设备和工具，多么高超的操作技术，甚至由同一操作工，在同一设备上，用相同的工具，生产相同材料的同种产品，其加工后的产品质量特性（如：重量、尺寸等重量、尺寸等）总是有差异，这种差异称为波动波动。 消除波动不是统计过程控制的目的，但通过统计过程消除波动不是统计过程控制的目的，但通过统计过程控制可以对过程的波动进行控制可以对过程的波动进行预测和控制预测和控制。波动（变差）的概念波动（变差）的概念6波动原因人员机器材料测量环境方法正常波动正常波动：是由普通原因造成的。如操作方法的微小变动、机床的微小振动、刀具的正常磨损、夹具的微小松动、材质上的微量差异等。正常波动引起工序质量微小变化，难以查明或难以消除。它不能被操作工人控制，只能由技术、管理人员控制在公差范围内。异常波动异常波动：是由特殊原因造成的。如原材料不合格、设备出现故障、工夹具不良、操作者不熟练等。异常波动造成的波动较大，容易发现，应该由操作人员发现并纠正。波波动动的原因的原因7存在性方向影响大小 消除的难易程度普通原因（例：设备震动）始终或大或小小难特殊原因（例：车刀磨断）有时偏向大易普通原因和特殊原因的区别8概念形成概念形成和批准和批准设计确认设计确认样件样件量产量产策划策划产品开发和设计产品开发和设计过程开发和设计过程开发和设计产品和过程确认产品和过程确认 策划策划生产生产Production评估反馈和改善评估反馈和改善统计过程控制统计过程控制策划策划试产试产项目批准项目批准初始统计过程初始统计过程研究研究如何进行统计过程控制策划量产过程中，实量产过程中，实施统计过程控制施统计过程控制9如何进行统计过程控制策划1、在新产品策划过程中，APQP小组根据试生产控制计划制定初始过程能力研究计划。2、批量生产过程中，责任部门根据批量生产控制计划实施统计过程控制。10上上控控制限制限( (UCL)UCL)中心中心线线( (CL)CL)下控制限下控制限( (LCL)LCL)控制图的定义1、收集收集数据并描点在图上2、控制 从过程数据计算试运行控制限 识别变差的特殊原因并采取措施3、分析及改进量化普通原因变差，采取措施将它减小重复这三个阶段从而持续地改进过程11工序处于稳定状态下，其分布通常符合正态分布。由工序处于稳定状态下，其分布通常符合正态分布。由正态分布的性质可知：产品质量特性数据出现在平均正态分布的性质可知：产品质量特性数据出现在平均值的正负三个标准偏差值的正负三个标准偏差( ( 3 3 ) )之外的概率仅为之外的概率仅为0.27%0.27%。这是一个很小的概率，根据概率论这是一个很小的概率，根据概率论 “ “视小概率事件为视小概率事件为实际上不可能事件实际上不可能事件”的原理，可以判定：出现在的原理，可以判定：出现在 3 3 区间外的事件是异常波动，它的发生是由于特殊原因区间外的事件是异常波动，它的发生是由于特殊原因使总体的分布偏离了正常位置。使总体的分布偏离了正常位置。根据这一原理，将控制限的宽度设定为根据这一原理，将控制限的宽度设定为 3 3 。 控制图的设计1268.26%95.45%99.73%+1 +2 +3-1-2-3控制图的设计130.27%0.27%99.73%99.73%3 31.00%99.00%2.584.55%95.45%25.00%95.00%1.9631.74%68.26%150.00%50.00%0.67在外的概率在內的概率k控制图的设计14逆时针旋转90控制图的设计中心线分析的统计量的均值中心线分析的统计量的均值上控制限均值的标准差上控制限均值的标准差下控制限均值的标准差下控制限均值的标准差中心线下控制限线上控制限线15计量型数据X-R 均值和极差图计数型数据p chart 不合格品率控制图 X-S均值和标准差图np chart不合格品数控制图X-R 中位值极差图 c chart 不合格数控制图 X-MR单值移动极差图 u chart单位产品不合格数控制图 控制图的类型16确定要使用控制图的特性否否是是使用np或p图否使用p图否使用u图是是使用c或u图是是使用单值图X-MR是计量型数据吗？关心的是不合格产品的百分比吗？关心的是不合格数吗？样本容量是否恒定？样本容量是否恒定？性质上是否均匀或不能按子组取样例如：化学槽液、批量油漆等？接下页控制图的选用程序17是否使用XR图是否使用XR图使用X s图注：本图假设测量系统已经过评价,并且是适用的。否使用中位数图是子组均值是否能很方便地计算？接上页子组容量是否大于或等于9？ 是否能方便地计算每个子组的S值?控制图的选用程序18统计过程控制统计过程控制( (SPC)SPC)三、计量型控制图应用 控制图控制图S S控制图控制图M M控制图控制图控制图控制图19收集数据并制作分析用控制图过程是否稳定？计算过程能力能力是否足够？控制用控制图寻找并消除特殊原因采取改进措施提高过程能力确定应用控制图的过程及特性应用流程应用流程20 计算控制统计量计算控制统计量从子组的测量数据中计算用于描点的控制统计量；控制统计量：样本均值、中位数、极差、标准差等；使用Xbar-R控制图的步骤A按照控制图的类型选择适当的公式计算控制统计量。21均值的计算：极差的计算：如何计算bar控制图每个子组的控制统计量?nn21xxxX+=minmaxxxR-=22 k为子组数kRRRRkxxxxxkk+=+=.21321极差平均值：过程平均值：中心线的计算公式23RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422=-=+=极差控制图：均值控制图：控制限的计算公式24注：D4、D3、A2为常数，随每个子组内样本容量n的不同而不同，查手册中附录：控制图的常数和公式表（181页）。控制限的计算公式n n2 23 34 45 56 67 78 89 91010D4D43.2673.2672.5742.5742.2822.2822.1142.1142.0042.0041.9241.9241.8641.8641.8161.8161.7771.777D3D3?0.0760.0760.1360.1360.1840.1840.2230.223A2A21.8801.8801.0231.0230.7290.7290.5770.5770.4830.4830.4190.4190.3730.3730.3370.3370.3080.30825使用Xbar-R控制图的步骤 C过程控制的分析：过程控制的分析： 1、分、分析控制图的目的在于识别过程变化或过程均值不恒定的证据。（即其中之一或两者均不受控）进而采取适当的措施。 2、R 图和 X 图应分别分析，但可进行比较，了解影响过程的特殊原因。 3、因为子组极差或子组均值的能力都取决于零件间的变差，因此，首先应分析首先应分析R图。图。26超出控制界限的超出控制界限的点点： 出现一个或更多点超出任何一个控制界限是那一点的特殊原因导致变差的主要证据。在那一点之前可能已经发生了特殊原因。UCLCLLCL异常异常如何定义如何定义“不受控不受控”信信号号27 不受控制的过程的极差（有超过控制限的点）不受控制的过程的极差（有超过控制限的点）UCLLCLUCLLCL R R受控制的过程的极差受控制的过程的极差28不受控制的过程的均值（有一点超过控制限）不受控制的过程的均值（有一点超过控制限） 受控制的过程的均值受控制的过程的均值UCLLCL XLCLUCL X29n控制限内的模式或趋势控制限内的模式或趋势链链：n有下列现象之一都表明过程变化或趋势已经发生：n连续7点排列在中心线的一侧；n连续7点上升（后一点等于或大于前一点），或连续下降。UCLCLLCL如何定义如何定义“不受控不受控”信号信号30UCLLCL RUCL RLCL不受控制的过程的极差不受控制的过程的极差（存在高于和低于极差均值的两种链）（存在高于和低于极差均值的两种链）不受控制的过程的极差（存在长的上升链）不受控制的过程的极差（存在长的上升链）31不受控制的过程的均值（长的上升链）不受控制的过程的均值（长的上升链）不受控制的过程的均值不受控制的过程的均值（出现两条高于和低于均值的长链）（出现两条高于和低于均值的长链）UCL XLCLUCL XLCL32典型特殊原因识别准则典型特殊原因识别准则的汇总典型特殊原因识别准则的汇总1一个点远离中心线超过3个标准差2连续7点位于中心线一侧3连续6点上升或下降4连续14点交替上下变化52/3的点距中心线的距离超过2个标准差（同一侧）64/5的点距中心线的距离超过1个标准差（同一侧）7连续15个点排列在中心线1个标准差范围内（任一侧）8连续8个点距中心线的距离大于1个标准差（任一侧）33“三立即三立即”原则：操作者或现场管理者根据规定的取样频率和样本容量抽取样本组、立即立即计算Xbar和R并将其画在控制图中并与前点用短直线连接；立即立即应用特殊原因识别准则判定制造过程是否存在特殊原因；如制造过程存在特殊的原因，操作着或现场管理者应立即立即分析不受控特殊原因并采取措施确保制造过程恢复到受控状态。使用Xbar-R控制图的步骤 D34 有关有关“控制控制”的最终概念的最终概念 在生产过程中，控制的完美状态是从来达不到的，过程控制的目标不是完美状态，而是使控制达到合理和经济的状态，因此为了使用的目的，受控的过程并不是在图上永远不失控。 如果一个控制图从来没有显示失控，那么我们应该认真的思考一下这个过程是否应该使用控制图。 在车间里，一个受控的过程应该是只有小比例的点失控，并针对失控的点采取适当的措施。本章的小结35统计过程控制统计过程控制( (SPC)SPC)四、过程能力和性能双边公差的指数（双边公差的指数（CpCp和和CpkCpk、 PpPp和和PpkPpk、CRCR和和PRPR）单边公差的指数单边公差的指数（CpkCpk、 PpkPpk）过程能力和过程性能概念过程能力和过程性能概念36过程能力和过程性能的概念过程能力：仅适用于统计稳定的过程，是过程固有变差的6 范围。过程性能：过程总变差的6 范围。2dR=2dR=如果过程处于统计受控状态，过程能力将非常接近过程性能，当过程的能力和性能6 之间存在较大差别时表示有特殊原因存在。2dR=37过程能力和过程性能的概念过程能力的计算：过程性能的计算：2dR=及組間變差都考慮進去內變差製程績效所表達的是組1)(33),min(12-=-=-=nxxSxPxSPPPPniilplupuplpupk4cS=或3826dRLSLUSLCp=-=双边公差的过程测量指数Cp:能力指数。过程能力与由公差表示的最大可允许的变差进行比较。该指数反映了过程是否能够很好地满足变化要求。计算公式如下：Cp不受过程位置的影响，这个指数只是针对双边公差而计算的。2dR=2dR=39USLUSLLSLLSL双边公差的过程测量指数6sigma6sigmaXXM40双边公差的过程测量指数Cpk：能力指数。它考虑了过程的位置和能力。对于双边公差， Cpk 将总是小于或者等于Cp。 Cpk 和Cp应该总是一起进行评价和分析。 如果Cp 值远大于对应的Cpk 值，表明有机会改进。Cpk是CPU或者CPL的最小值，公式如下：233dRLSLxCPLxUSLCPU=-=-=Cp和和Cpk仅仅当过程处于仅仅当过程处于稳定状态时稳定状态时才有效。才有效。2dR=2dR=2dR=4110141812161.52.51.5213CPKCPUCPLCp101418121610141812162.02.02.0214CPKCPUCPLCp1.51.52.5215CPKCPUCPLCp指数差异说明42请依照上个课堂练习的数据，计算下列指数：nCp 、Cpk、K。案例练习案例练习43