统计过程控制SPC的基本概念与应用.pptx

GB/T18305-2003/ISO/TS16949:2002GB/T18305-2003/ISO/TS16949:2002质量管理体系质量管理体系汽车生产件及相关维修零件组织汽车生产件及相关维修零件组织应用应用ISO9001:2000ISO9001:2000的特别要求的特别要求1 五大核心工具的第一个五大核心工具的第一个“质量先期策划质量先期策划APQP”APQP”及标及标准均要求使用准均要求使用SPCSPC，我们将分两讲学习这一重要工具。我们将分两讲学习这一重要工具。 本讲目录本讲目录 一一 统计过程控制统计过程控制 SPCSPC的基本概念的基本概念 二二 直方图等统计工具的应用直方图等统计工具的应用 三三 过程变差与统计过程变差与统计 统计过程分析统计过程分析 SPCSPC2 SPCSPC全称是全称是“Statistical Process Control”Statistical Process Control”，即统计过程控制，即统计过程控制，是是19241924年美国休哈特博士发明控制图后产生的，通过各种工具来区分年美国休哈特博士发明控制图后产生的，通过各种工具来区分普通原因变差和特殊原因变差，以便对特殊原因变差采取措施。普通原因变差和特殊原因变差，以便对特殊原因变差采取措施。 常用的统计工具有直方图、过程能力分析、控制图等。常用的统计工具有直方图、过程能力分析、控制图等。一一 统计过程控制统计过程控制 SPCSPC的基本概念的基本概念 统计学统计学(Statistics):(Statistics):* *收集、整理、展示、分析、解析统计资料；收集、整理、展示、分析、解析统计资料；* *由样本由样本(sample)(sample)推论母体推论母体/ /群体群体(population)(population)；* *能在不确定的情况下通过分析作出决策，是科学的方法和工具。能在不确定的情况下通过分析作出决策，是科学的方法和工具。抽样抽样X X 推论推论3 著名的质量管理专家朱兰对于质量问著名的质量管理专家朱兰对于质量问题，有著名的题，有著名的80/2080/20原则：原则： 企业领导层可以解决企业领导层可以解决80%80%的质量问题，的质量问题，而基层职工只能解决而基层职工只能解决20%20%的质量问题。的质量问题。* *如何发现、判断这如何发现、判断这80%80%和和20%20%的质量问题，并区别各种问的质量问题，并区别各种问题不同原因，是统计过程控制题不同原因，是统计过程控制SPCSPC的任务。的任务。4过程品质衡量方式的演进过程品质衡量方式的演进 18501850 高斯高斯常态分布常态分布 19241924W.A W.A ShewhartShewhart 美国美国控制图（控制图（% %）19601960日本日本Ca/Cp/Ca/Cp/Cpk(ppmCpk(ppm) )19801980MotorolaMotorola6 6 19921992TITI19941994Allied SignalAllied Signal9595GEGE9898SonySony5过程控制系统过程控制系统1 1 过程：过程： 过程是指人员、设备、材料、方法及环境的输入，经由一定的整理过程是指人员、设备、材料、方法及环境的输入，经由一定的整理程序而得到输出的结果，一般称为成品，成品经观察、测量或测试可程序而得到输出的结果，一般称为成品，成品经观察、测量或测试可衡量其绩效，衡量其绩效，SPCSPC所控制的过程必须符合连续性原则；所控制的过程必须符合连续性原则；2 2 绩效报告绩效报告 从衡量产品得到有关制程绩效的资料，由此提供过程的控制对策或从衡量产品得到有关制程绩效的资料，由此提供过程的控制对策或改善成品；改善成品；3 3 过程中对策过程中对策 是防患于未然的一种措施，用于预防制造出不合规格的成品；是防患于未然的一种措施，用于预防制造出不合规格的成品；4 4 成品改善成品改善 对已经制造出来的不良品加以选别，进行全数检查并修理或报废。对已经制造出来的不良品加以选别，进行全数检查并修理或报废。6过程中对策过程中对策绩效报告绩效报告成品改善成品改善过过 程程 中中 对对 策策人员人员 设备设备 材料材料方法方法 环境环境成成 品品7SPCSPC导入流程导入流程建立可解决问题之系统建立可解决问题之系统确认关键过程及特性确认关键过程及特性导入导入SPC进行关键过程进行关键过程及特性之控制及特性之控制检讨过程能力符合规格程序检讨过程能力符合规格程序持续进行过程改善计划持续进行过程改善计划提报及执行过程改善计划提报及执行过程改善计划 不足8* *数字数据的处理步骤：数字数据的处理步骤：-原始资料审核，保证资料的真实性；原始资料审核，保证资料的真实性；-分类的决定，分成几类，避免重复及遗漏；分类的决定，分成几类，避免重复及遗漏；-分类后整理，进行归类；分类后整理，进行归类；-列表，根据结果编成适用的表格；列表，根据结果编成适用的表格；-绘图，绘制统计表。绘图，绘制统计表。* *数据的收集与整理应确定：数据的收集与整理应确定：-抽样的时间间隔；抽样的时间间隔；-样本的大小；样本的大小；-随机抽样的安排；随机抽样的安排；-抽样的分布等。抽样的分布等。样本样本数据数据结论结论群体群体抽样抽样测测试试分析分析行行动动SPCSPC的基础的基础-数据处理数据处理9企业有效实施企业有效实施SPC的效益的效益通过有效实施通过有效实施SPCSPC，可以从以下几个方面使企业受益：可以从以下几个方面使企业受益：提高产品质量水平提高产品质量水平降低质量成本降低质量成本提高客户满意度，赢得更多客户提高客户满意度，赢得更多客户实物质量和管理质量的持续改进实物质量和管理质量的持续改进帮助取得帮助取得ISO9000ISO9000、QS9000QS9000认证认证以科学理论依据和量化管理保证最终输出以科学理论依据和量化管理保证最终输出提高整个供应链的信心提高整个供应链的信心10二二 直方图等统计工具的应用直方图等统计工具的应用* *统计技术的范围很广，内容很多，经常使用的有：统计技术的范围很广，内容很多，经常使用的有：老七种工具：老七种工具： 直方图、排列图、控制图、因果图、检查表、层别法、散布图直方图、排列图、控制图、因果图、检查表、层别法、散布图新七种工具：新七种工具： 关联图、亲和图、系统图、矩阵图、箭头表、关联图、亲和图、系统图、矩阵图、箭头表、 过程决策法、矩阵数据分析过程决策法、矩阵数据分析其他：其他： 概率、抽样检验、方差分析、回归分析、试验设计等概率、抽样检验、方差分析、回归分析、试验设计等* *QS9000 QS9000 SPC要求使用的主要有直方图、控制图、过程能力分析等。要求使用的主要有直方图、控制图、过程能力分析等。11直方图直方图 直方图也叫质量分布图、矩阵图、柱形图、频数图；直方图也叫质量分布图、矩阵图、柱形图、频数图；直方图是将测量所得的一批数据按大小顺序排列，并将它直方图是将测量所得的一批数据按大小顺序排列，并将它划分为若干区间，统计各区间的数据频数（或频率），以划分为若干区间，统计各区间的数据频数（或频率），以这些频数（或频率）的分布状态用直方形表示的图表。这些频数（或频率）的分布状态用直方形表示的图表。频数频数LSLSLUSL质量特征值质量特征值12直方图的作用直方图的作用直观地传达有关过程质量分布情况供直观地传达有关过程质量分布情况供质量状况分析参考质量状况分析参考显示波动的形态，知道其是否变异；显示波动的形态，知道其是否变异；观察产品质量在某一时间段内的整体分布状况；观察产品质量在某一时间段内的整体分布状况；研究过程能力或预测过程能力研究过程能力或预测过程能力调查是否混入两个以上的不同群体调查是否混入两个以上的不同群体测知是否有虚假数据测知是否有虚假数据指定产品的规格界限指定产品的规格界限计算平均值和标准值计算平均值和标准值13直方图制作举例直方图制作举例（例（例1 1）第一步：数据收集第一步：数据收集（n=72)n=72)1.351.371.401.381.401.361.391.381.411.371.391.411.421.411.371.431.431.401.381.411.341.441.361.401.451.391.351.401.391.401.361.431.381.431.421.421.431.401.381.411.391.371.381.421.361.401.421.401.391.351.411.371.411.391.431.391.401.401.381.441.441.381.391.371.421.441.451.451.391.341.411.44* *某零件的某特殊特性尺寸规格中心某零件的某特殊特性尺寸规格中心1.401.40，公差为，公差为0.070.07； 随机在一批产品中抽样随机在一批产品中抽样7272件：件：14数值数值 次数划记次数划记次数次数1.34X XX X21.35X X XX X X31.36X X X XX X X X41.37X X X X X XX X X X X X61.38X X X X X X X XX X X X X X X X81.39X X X X X X X X X XX X X X X X X X X X101.40X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 111.41X X X X X X X XX X X X X X X X81.42X X X X X XX X X X X X61.43X X X X X XX X X X X X61.44X X X X XX X X X X51.45X X XX X X3并将数据分类填表并将数据分类填表15第二步：计算、分组第二步：计算、分组-计算极差计算极差R R：（：（R R又叫全距）又叫全距） Xmax=1.45 Xmin=1.34 R= Xmax- Xmin=1.45-1.34=0.11-设定组数：设定组数：数据总数数据总数n n50-10050-100100-250100-250250250以上以上建议分组数建议分组数610610组组712712组组10201020组组 本例本例n=72n=72，可选组数可选组数6 6， -计算组距计算组距h h：h=R/6=0.11/6=0.018h=R/6=0.11/6=0.01816组别组别组距上下限值组距上下限值中心值中心值频数频数1 11.341.3581.341.3581.3491.3495 52 21.358-1.3761.358-1.3761.3671.36710103 31.3761.3941.3761.3941.3851.38518184 41.3941.4121.3941.4121.4031.40319195 51.412-1.431.412-1.431.4211.42112126 61.43-1.451.43-1.451.4391.4398 8第三步：计算每组的中心、下限、上限，并列出频数表第三步：计算每组的中心、下限、上限，并列出频数表17第四步：按频数画纵、横坐标及直方图第四步：按频数画纵、横坐标及直方图5 5101015152020频数频数1.34 1.358 1.376 1.394 1.412 1.43 1.45 LSLSLUSL*SL为规格中心为规格中心，LSL为下公差线为下公差线，USL为上公差线为上公差线18第五步：根据直方图画分布曲线第五步：根据直方图画分布曲线5 5101015152020频数频数1.34 1.358 1.376 1.394 1.412 1.43 1.45 LSLSLUSL* *本例的分布曲线是正态分布，服从统计规律，说明过程正常本例的分布曲线是正态分布，服从统计规律，说明过程正常19直方图分析直方图分析030缺齿型：可能是测量器具精度不够或分组不当造成。孤岛型：可能是测量不当或变换加工条件造成的。51015202505101520253020偏向型：可能是设备偏差或加工习惯造成的，如孔的加工往往偏小。051015202530双峰型：可能是两种条件下生产的，或过程有变异产生。21直方图与因果图结合使用寻找关键控制变量直方图与因果图结合使用寻找关键控制变量 量具偏差某某產產品品質質量量問問題題噪聲灰塵環境情緒不穩定培訓不足人過程無控制方法作業指導書不完善方法量具標准量具不穩(小原因)机器(大原因)年久失修(中原因)成分變化厚度變差材料因果圖因果圖* *在因果图的基础上，通过直方图分析各因素变换条件时产品特性分在因果图的基础上，通过直方图分析各因素变换条件时产品特性分布，可以得出那些因素对该特性起关键影响的结论。布，可以得出那些因素对该特性起关键影响的结论。22 某產品過錫爐后QC檢查發現的缺陷如下： 1.錫珠 7Pcs2.少錫 3Pcs 3.假焊2Pcs4.元件損坏1Pcs 利用排列图分析各种缺陷影响程度利用排列图分析各种缺陷影响程度23三三 过程变差和统计过程变差和统计 我们知道，没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何我们知道，没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何过程都存在许多变差；过程都存在许多变差； 产品间或过程的变差也许很大，也许小得无法测量，但这产品间或过程的变差也许很大，也许小得无法测量，但这些变差总是存在的。些变差总是存在的。 这些变差有什么区别和特点，如何发现和研究变差这些变差有什么区别和特点，如何发现和研究变差的的趋势，进而通过改进或纠正措施减少或控制变差，趋势，进而通过改进或纠正措施减少或控制变差，是我们的工作，也是统计过程控制是我们的工作，也是统计过程控制SPCSPC的任务。的任务。24-人为因素，包括质量意识、工序熟练程度、遵守工艺纪律和疲劳的人为因素，包括质量意识、工序熟练程度、遵守工艺纪律和疲劳的 情况等；情况等；-机器方面，包括机器的制造精确度、维修和保养状态等因素；机器方面，包括机器的制造精确度、维修和保养状态等因素；-材料方面，包括材料的均匀程度、切削性能、加工工艺等因素；有不材料方面，包括材料的均匀程度、切削性能、加工工艺等因素；有不 同批次之间的差异，也有批次内的差异，还有时间、环境造成的；同批次之间的差异，也有批次内的差异，还有时间、环境造成的；-制造方法，包括加工工艺方法、操作规程、工装夹具等因素；制造方法，包括加工工艺方法、操作规程、工装夹具等因素；-环境方面，包括制造现场环境对人体及物料的影响等；环境方面，包括制造现场环境对人体及物料的影响等；-测量方面，包括测量量具的精确度（偏倚）、重复性（一个操作人采测量方面，包括测量量具的精确度（偏倚）、重复性（一个操作人采 用一种测量器具，多次测量同一尺寸的变差）、再现性（不同的操作用一种测量器具，多次测量同一尺寸的变差）、再现性（不同的操作 人，采用同一测量器具，分别测量同一尺寸的变差）、稳定性（同一人，采用同一测量器具，分别测量同一尺寸的变差）、稳定性（同一 测量系统在不同时间测量同一尺寸时的至少两组测量值的总变差）和测量系统在不同时间测量同一尺寸时的至少两组测量值的总变差）和 线性（在量具规定的量程内，不同测量点的偏差值的差值）。线性（在量具规定的量程内，不同测量点的偏差值的差值）。过程变差过程变差25普通原因与特殊原因之变异普通原因与特殊原因之变异普通原因变差：普通原因变差：-过程中变异因素是在统计的控制状态下，其产品特性有固定的分配；过程中变异因素是在统计的控制状态下，其产品特性有固定的分配；-影响过程中的每个单位；影响过程中的每个单位；-在控制图上表现为随机性，无明确的图案，但遵循一个分布；在控制图上表现为随机性，无明确的图案，但遵循一个分布；-是由所有不可分派的小变差组成，通常需采取系统措施来减小。是由所有不可分派的小变差组成，通常需采取系统措施来减小。特殊原因变差：特殊原因变差：-过程中变异因素不在统计的控制状态下，其产品特性没有固定的分配；过程中变异因素不在统计的控制状态下，其产品特性没有固定的分配；-间断的，偶然的，通常是不可预测的和不稳定的变差；间断的，偶然的，通常是不可预测的和不稳定的变差；-非随机性的；非随机性的；-是由可分派的变差源造成的，该变差源可以被纠正。是由可分派的变差源造成的，该变差源可以被纠正。工业经验说明：工业经验说明：-只有过程变差的只有过程变差的15%15%是特殊的，可以通过与操作直接有关的人员纠正；是特殊的，可以通过与操作直接有关的人员纠正；-大部分的大部分的85%85%，是管理人员通过对系统采取措施可减小的。，是管理人员通过对系统采取措施可减小的。26波动与波动源波动与波动源 没有两个产品是完全一样的，产品间的差异就是波动；没有两个产品是完全一样的，产品间的差异就是波动；波动是通过适当的特殊特（过程和产品特性）表现出来的。波动是通过适当的特殊特（过程和产品特性）表现出来的。* *过程中有许多产生波动的波动源，如加工机械轴的直径可能有的波动源：过程中有许多产生波动的波动源，如加工机械轴的直径可能有的波动源：-机器：零件的磨损和老化；机器：零件的磨损和老化；-工具：强度不同、磨损率差异；工具：强度不同、磨损率差异；-材料：硬度、成分、产地不同；材料：硬度、成分、产地不同；-操作者：对准精度不同，情绪影响等；操作者：对准精度不同，情绪影响等；* *不同的变差应采取不同的行动去排除或减少：不同的变差应采取不同的行动去排除或减少：-测量：视觉误差，心理障碍，量具差异；测量：视觉误差，心理障碍，量具差异；-维护：润滑程度，替换部件；维护：润滑程度，替换部件；-环境：温度、湿度、光线、电源电压波动。环境：温度、湿度、光线、电源电压波动。 行动行动局部行动局部行动对系统采取行动对系统采取行动-可排除特殊波动源可排除特殊波动源-可由操作者或接近过程的人完成可由操作者或接近过程的人完成-可排除过程中发生问题的可排除过程中发生问题的15%-可用来减弱正常波动源可用来减弱正常波动源-几乎都由管理者完成，固称管理行动几乎都由管理者完成，固称管理行动-可排除过程中发生问题的可排除过程中发生问题的85%27过程控制过程控制过程分类过程分类受控受控不受控不受控符合要求（合格）符合要求（合格）1 1类类3 3类类不符合要求（不合格）不符合要求（不合格）2 2类类4 4类类* *如果只存在变差的普通原因，随着时间的推移，过程如果只存在变差的普通原因，随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布，并可预测；的输出形成一个稳定的分布，并可预测；* *如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出会不稳定；输出会不稳定；281 1类类（符合要求，受控）（符合要求，受控）：-是理想状态，为持续改进可能需要进一步减小变差；是理想状态，为持续改进可能需要进一步减小变差；2 2类类（不符合要求，受控）（不符合要求，受控）：-虽然受控，但存在过大的普通原因变差；虽然受控，但存在过大的普通原因变差；-短期内应进行短期内应进行100%100%检测以保护客户不受影响；检测以保护客户不受影响；-必须进行持续改进，找出并消除或减小普通原因的影响。必须进行持续改进，找出并消除或减小普通原因的影响。293 3类类（符合要求，不受控）（符合要求，不受控）：-有相对较小的普通原因和特殊原因变差；有相对较小的普通原因和特殊原因变差；-存在的特殊原因已经明确，但消除其影响可能不大经济，存在的特殊原因已经明确，但消除其影响可能不大经济， 且客户可能接受这种过程状态。且客户可能接受这种过程状态。4 4类类（不符合要求，不受控）（不符合要求，不受控）：-存在过大的普通原因及特殊原因的变差；存在过大的普通原因及特殊原因的变差；-需要进行需要进行100%100%检测以保护客户的利益；检测以保护客户的利益；-必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差。必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差。30 标准差（标准差（standard deviation )22221121)()()(111xxxxxxnnxxnniin2222112)()()(1xxxxxxnnxxnniin基本统计概念基本统计概念- - - - n-1 是样本标准差，一般取样数较大时，计算中时均采用是样本标准差，一般取样数较大时，计算中时均采用n-131仍按直方图制作的例仍按直方图制作的例1 1：* *全距全距R R： Xmax=1.45 Xmin=1.34 R= Xmax- Xmin=1.45-1.34=0.11* *算术平均值算术平均值X(X(): X= =(1.34X2+1.35X3+- - -1.45X3)72=1.398* *中位数中位数Md：1.40 (72个数中间的那个，如n为偶数，取两个中间数的均值）* *众数：众数：1.40 （72个数中出现最多的那个数）* *方差方差/ /变异变异2 ：一般用n-12 = 本例中 2 =(（1.34-1.398)2+ （1.35-1.398)2 + - - - + （1.45-1.398)2) 71* *标准差标准差(一般用一般用n-1）：）：经计算，本例n-1=0,028nMi=1nXiMi=1nn-1(Xi-X)2基本统计量的计算基本统计量的计算32对过程变差的统计分析对过程变差的统计分析对中性对中性LSLSLUSLSL超差超差变差（波动）变差（波动）-33-2-112-33较大时较大时较小时较小时 偏离规格中心时偏离规格中心时 基本与规格中心重合时基本与规格中心重合时LSLUSLLSLUSL33正态分布的性质正态分布的性质-3 -2 -1 1 2 3 机会率机会率50.00%50.00%68.26%68.26%95.00%95.00%95.45%95.45%99.00%99.00%99.73%99.73% 0.670.67 1 1 1.961.96 2 2 2.582.58 3 3 34过程趋势的判断过程趋势的判断 上面，我们学习了过程变差和统计的基本原理，目上面，我们学习了过程变差和统计的基本原理，目的是为了发现和判断过程的趋势；只有发现和判断了的是为了发现和判断过程的趋势；只有发现和判断了过程的趋势，才能寻找过程变差的原因并加以控制。过程的趋势，才能寻找过程变差的原因并加以控制。判断一个过程是否满足规格要求：判断一个过程是否满足规格要求： -能力指数能力指数CpKCpK； -性能指数性能指数PpKPpK；判断一个过程是否受控：判断一个过程是否受控： -控制图控制图* *控制图及过程能力指数我们将在下一讲学习控制图及过程能力指数我们将在下一讲学习35 本讲我们学习了统计过程控制本讲我们学习了统计过程控制SPCSPC的部分的部分内容，下一讲我们将学习控制图应用和过程内容，下一讲我们将学习控制图应用和过程能力分析的内容。能力分析的内容。 谢谢大家，再见！谢谢大家，再见！ 启迪老师启迪老师36