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统计过程控制统计过程控制 (SPC)Statistical Process Control1目目 录录 1 SPC的产生 2 SPC的作用 3 SPC常用术语解释 4 持续改进及统计过程控制概述 a. 过程控制系统 b. 变差的普通及特殊原因 c. 局部措施和对系统采取措施 d. 过程控制和过程能力 e. 过程改进循环及过程控制 f. 管制图2 5 管制图的类型 6 管制图的选择方法 7 计量型数据管制图 a. 与过程有关的管制图 b. 使用管制图的准备 c. X-R 图 d. X- s 图 e. X - R图 f . X-MR图 8 计数型数据管制图 a. p 图目目 录录3 b. np 图 c. c 图 d. u 图9. SPC的实施10.SPC实施中几个重要观点11.SPC总结目目 录录4SPC的产生的产生 工业革命以后， 随着生产力的进一步发展，大规模生产的形成，如何管制大批量产品质量如何管制大批量产品质量成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量管制方法已不能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方式。于是，英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量管制方法。 1924年，美国的休哈特博士提出将3Sigma原理运用于生产过程当中，并发表了著名的“管制图法”，对过程变量进行管制，为统计质量管理奠定了理论和方法基础。53 原理6正态分布概率变量范围正态分布概率备注0.68264920.95449930.99730040.9999365750.99999974260.99999999873 原理8SPC的作用的作用合理使用管制图能：v供正在进行过程控制的操作者使用；v有助于过程在质量上和成本上能持续地，可预测地保持下去；v使过程达到：更高的质量；更低的成本；更高的过程能力。v为讨论过程的性能提供共同的语言；v区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施或对系统采取措施的依据。9 “SPC就像房屋中的烟雾探测器：只要这种装置备有电池，并且被正确安置以及旁边有人监听，那么它就可以提前发出警报使你有足够时间阻止房屋起火”SPC的作用的作用10SPC常用术语解释常用术语解释名 称解 释平均值 （X）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，一般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。11名 称解 释中心线（Central Line）管制图上的一条线，代表所给数据平均值数据平均值。过程均值（Process Average）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 X 来表示。链（Run）管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：存在超过管制限的点或存在在管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12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；在管制图分析中，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13 普通原因：普通原因：是指过程在受控的状态下，出现的具有稳定的且可重复的分布过程的变差的原因。普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。只有过程变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。 特殊原因：特殊原因：（通常也叫可查明原因）是指造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成（整个）过程的分布改变。只有特殊原因被查出且采取措施,否则它们将继续不可预测的影响过程的输出。变差的普通原因和特殊原因变差的普通原因和特殊原因14区分区分分类分类来来源源原原 因因变变 异异影影响响追追查查性性目目 的的结结 论论发发 现现执执行行者者机机遇遇原原因因普普通通非非人人为为偶偶然然环境细微环境细微变动变动原料原料许可范围许可范围内变动内变动系统一系统一部分部分无法避无法避免免多且一多且一定定小小成本高成本高不经济不经济效果低效果低修改制修改制程求更程求更稳定之稳定之制程制程不值得不值得检讨检讨不鼓励不鼓励检讨检讨制程能制程能力分析力分析（系统（系统改善）改善）管管理理当当局局非非机机遇遇原原因因特特殊殊人人为为异异常常量具不准量具不准确标准不确标准不合格合格标准未落标准未落实实原料不同原料不同局部可局部可避免避免少或无少或无大大有效有效经济经济创造稳创造稳定之制定之制程程应彻底应彻底调查调查控制图控制图（局部（局部问题对问题对策）策）负负责责制制程程的的人人员员变差的普通原因和特殊原因变差的普通原因和特殊原因15过程控制系统过程控制系统 有反馈的过程控制系统模型 过程的呼声 人 设备 材料 方法 产品或 环境 服务 输入 过程/系统 输出 顾客的呼声我们工作的方式/资源的融合统计方法顾客识别不断变化的需求和期望 控制输出,事后把关; 控制过程, 缺陷预防16 每件产品的尺寸与别的都不同 范围 范围 范围 范围但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布 范围 范围 范围分布可以通过以下因素来加以区分 位置 分布宽度 形状 或这些因素的组合17如果仅存在变差的普通原因， 目标值线随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。 预测 时间 范围 目标值线如果存在变差的特殊原因，随着时间的推 预测移，过程的输出不稳定。 时间 范围18局部措施和对系统采取措施局部措施和对系统采取措施 局部措施局部措施 通常用来消除变差的特殊原因 通常由与过程直接相关的人员实施 通常可纠正大约15%的过程问题 对系统采取措施对系统采取措施 通常用来消除变差的普通原因 几乎总是要求采取管理措施，以便纠正 大约可纠正85%的过程问题19过程控制过程控制 受控 （消除了特殊原因） 时间 范围 不受控 （存在特殊原因）20 过程能力过程能力 受控且有能力符合规范 （普通原因造成的变差已减少） 规格下限 规格上限 时间 范围 受控但没有能力符合规范 （普通原因造成的变差太大）21 过程改进循环过程改进循环1、分析过程、分析过程 2、维护过程、维护过程 本过程应做什么？ 监控过程性能 会出现什么错误？ 查找变差的特殊原因并 本过程正在做什么？ 采取措施。 达到统计控制状态？ 确定能力 计划 实施 计划 实施 措施 研究 措施 研究 计划 实施 3、改进过程、改进过程 措施 研究 改进过程从而更好地理解 普通原因变差 减少普通原因变差22管管 制制 图图 管制上限 中心线 管制下限1、收集收集数据并画在图上2、管制 根据过程数据计算管制限 识别变差的特殊原因并采取措施3、分析及改进确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施重复这三个阶段从而不断改进过程23管管 制制 图图 类类 型型计量型数据X-R 均值和极差图计数型数据P chart 不良率管制图 X-S均值和标准差图nP chart 不良数管制图X -R 中位数极差图 C chart 缺点数管制图 X-MR 单值移动极差图 U chart 单位缺点数管制图 24管制图的选择方法管制图的选择方法确定要制定管制图的特性是计量型数据吗？否关心的是不合格品率？否关心的是不合格数吗？是样本容量是否恒定？是使用np或p图否使用p图样本容量是否桓定？否使用u图是是使用c或u图是性质上是否是均匀或不能按子组取样例如：化学槽液、批量油漆等？否子组均值是否能很方便地计算？否使用中位数图是使用单值图X-MR是25子组容量是否大于或等于9？是否是否能方便地计算每个子组的S值？使用XR图是否使用XR图使用X s图管制图的选择方法管制图的选择方法26计量型数据管制图计量型数据管制图 与过程有关的管制图 计量单位：（mm, kg等） 过程 人员 方法 材料 环境 设备 1 2 3 4 5 6结果举例管制图举例螺丝的外径（mm）从基准面到孔的距离（mm）电阻（）锡炉温度（C）工程更改处理时间（h） X图 R图27测量方法必须保证始终产生准确和精密的结果不精密 精密准确不准确 28使用管制图的准备使用管制图的准备1、建立适合于实施的环境 a 排除阻碍人员公正的因素 b 提供相应的资源 c 管理者支持2、定义过程 根据加工过程和上下使用者之间的关系，分析每个阶段的影响 因素。3、确定待管制的特性 应考虑到： 顾客的需求 当前及潜在的问题区域 特性间的相互关系4、确定测量系统 a 规定检测的人员、环境、方法、数量、频率、设备或量具。 b 确保检测设备或量具本身的准确性和精密性。295、使不必要的变差最小 确保过程按预定的方式运行 确保输入的材料符合要求 恒定的管制设定值 注：注：应在过程记录表上记录所有的过程事件，如：刀具更新，新的材料批次等，有利于下一步的过程分析。使用管制图的准备使用管制图的准备30均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 1、收集数据、收集数据 以样本容量恒定的子组形成报告，子组通常包括2-5件连续的产品，并周期性的抽取子组。 注：注：应制定一个收集数据的计划，将其作为收集、记录及描图的依据。应制定一个收集数据的计划，将其作为收集、记录及描图的依据。1-1 选择子组大小，频率和数据选择子组大小，频率和数据 1-1-1 子组大小子组大小：一般为5件连续的产品，仅代表单一刀具/冲头/过程 流等。（注：注：数据仅代表单一刀具、冲头、模具等 生产出来的零件，即一个单一的生产流。） 1-1-2 子组频率子组频率：在适当的时间内收集足够的数据，这样子组才能 反映潜在的变化，这些变化原因可能是换班/操作人 员更换/材料批次不同等原因引起。对正在生产的产 品进行监测的子组频率可以是每班2次，或一小时一 次等。 311-1-3 子组数：子组数：子组越多，变差越有机会出现。一般为25组，首次使 用管制图选用35 组数据，以便调整。 1-2 建立管制图及记录原始数据建立管制图及记录原始数据 （见下图）（见下图） 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 32烤纸“温度”X-R图记录单位： 组立滤纸材质：机油格规范温度：170-175c机器名称：烤炉 =均值 = UCL= +A2R= LCL= -A2R=173UCL= +A2 =175LCL= +A2 =170 =均值R =4.3UCL=D4 =9.09LCL=D3 =0编号123456789101112131415161718192021222324日期/时间9/68:00-9:009/69:00-10:009/610:-11:009/611:00-12:009/613:30-14:309/614:30-15:309/615:30-16:309/78:00-9:009/79:00-10:009/710:00-11:009/711:00-12:009/713:30-14:309/715:30-16:309/810:30-11:309/813:30-14:309/814:30-15:309/815:30-16:309/118:00-9:009/119:00-10:009/1110:00-11:009/1111:00-12:009/1113:30-14:309/128:00-9:009/1213:30-14:30读数 1174175175173171172173176171172174176173176174172170175172176171175173169读数 2175176177174170174170175172173173174172174175172169174173175173174172171读数 3174175176175172173169173173174170172170171176173171172175174173175170173读数 4173174174176174172171170174176171169171170174174172170176173174173171174读数 5173173172175175173172169175175172170173171171175173171174170175172172175 读数之和 读数数量R=最大值-最小值235352474447365345464336应记录人员、材料、环境、方法、机器或测量系统的任何变化，当控制图上出现信号时，这些记录将有助于采取纠正措施.日期/时间备注日期/时间备注174175175173171173174A2=0.577D3=0.000D4=2.115172175172173171172174172172172174173172174173174172XXRXXRRX图1711721731741751 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424252526262727282829293030系列系列1系列系列2R图0481 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141515161617171818191920202121222223232424252526262727282829293030系列系列1RR均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 331-3、计算每个子组的均值（、计算每个子组的均值（X）和极差和极差R 对每个子组计算：对每个子组计算： X=（X1+X2+Xn）/ n R=Xmax-Xmin 式式中：中： X1 ， X2 为为子组内的每个测量值子组内的每个测量值。n 表示子组表示子组 的样本容量的样本容量1-4、选择管制图的刻度、选择管制图的刻度 4-1 两个管制图的纵坐标分别用于 X 和 R 的测量值。 4-2 刻度选择 ：均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 34 对于X 图，坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应至少为子组均值（X）的最大值与最小值的差的2倍，对于R图坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应为初始阶段所遇到的最大极差（R）的2倍。 注：注：一个有用的建议是将 R 图的刻度值设置为 X 图刻度值的2倍。 （ 例如：平均值图上1个刻度代表0.01英寸，则在极差图上 1个刻度代表0.02英寸）1-5、将均值和极差画到管制图上、将均值和极差画到管制图上 5-1 X 图和 R 图上的点描好后及时用直线联接，浏览各点是否 合理，有无很高或很低的点，并检查计算及画图是否正确。 5-2 确保所画的X 和R点在纵向是对应的。 注：注：对于还没有计算管制限的初期操作的管制图上应清楚地注明“初始研初始研究究”字样。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 352计算管制限计算管制限3 首先计算极差的管制限，再计算均值的管制限 。4 52-1 计算平均极差（计算平均极差（R）及过程均值（及过程均值（X）6 R=（R1+R2+Rk）/ k（K表示子组数量）表示子组数量）7 8 X =（X1+X2+Xk）/ k 92-2 计算管制限计算管制限10 计算管制限是为了显示仅存在变差的普通原因时子组的均11 值和极差的变化和范围。管制限是由子组的样本容量以及反12 映在极差上的子组内的变差的量来决定的。13 计算公式：计算公式：14 UCLx=X+ A2R UCLR=D4R 15 LCLx=X - A2R LCLR=D3R16 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 36n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3?0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.340.340.31 注：注： 对于样本容量小于7的情况，LCLR可能技术上为一个负值。在这种情况下没有下管制限，这意味着对于一个样本数为6的子组，6个“同样的”测量结果是可能成立的。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 372-3 在管制图上作出均值和极差管制限的管制线在管制图上作出均值和极差管制限的管制线 平均极差和过程均值用画成实线。 各管制限画成虚线。 对各条线标上记号（UCLR ，LCLR ，UCLX ，LCLX） 注：在初始研究阶段，应注明试验管制限。3过程管制分析过程管制分析4 分析管制图的目的在于识别过程变化或过程均值不恒定的证据。5 （即其中之一或两者均不受控）进而采取适当的措施。6 7 注注1：R 图和 X 图应分别分析，但可进行比较，了解影响过程8 的特殊原因。9 注注2：因为子组极差或子组均值的能力都取决于零件间的变差，10 因此，首先应分析R图。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 383-1 分析极差图上的数据点分析极差图上的数据点3-1-1 超出管制限的点超出管制限的点 a 出现一个或多个点超出任何管制限是该点处于失控状态的主要 证据，应分析。 b 超出极差上管制限的点通常说明存在下列情况中的一种或几种： b.1 管制限计算错误或描点时描错 b.2 零件间的变化性或分布的宽度已增大(即变坏） b.3 测量系统变化（如：不同的检验员或量具） c 有一点位于管制限之下，说明存在下列情况的一种或多种 c.1 管制限或描点时描错 c.2 分布的宽度变小（变好） c.3 测量系统已改变（包括数据编辑或变换） 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 39不受管制的过程的极差（有超过管制限的点）UCLLCLUCLLCL R R受管制的过程的极差403-1-2 链链- 有下列现象之表明过程已改变或出现某种趋势： 连续 7点在平均值一侧； 连续7点连续上升或下降； a 高于平均极差的链或上升链说明存在下列情况之一或全部： a-1 输出值的分布宽度增加，原因可能是无规律的（例如：设备工作不正常或固定松动）或是由于过程中的某要素变化（如使用新 的不一致的原材料），这些问题都是常见的问题，需要纠正。 a-2 测量系统的改变（如新的检验人或新的量具)。 b 低于平均极差的链或下降链说明存在下列情况之一或全部： b-1 输出值的分布宽度减小，好状态 。 b-2 测量系统的改好。 注注1：当子组数（n）变得更小（5或更小）时，出现低于 R 的链的可能 性增加，则8点或更多点组成的链才能表明过程变差减小。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 41注注2：标注这些使人们作出决定的点，并从该点做一条参考线延伸 到链的开始点，分析时应考虑开始出现变化趋势或变化的时间。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 42UCLLCL RUCL RLCL 不受管制的过程的极差（存在高于和低于极差均值的两种链）不受管制的过程的极差（存在长的上升链）433-1-3 明显的非随机图形明显的非随机图形a 非随机图形例子：明显的趋势；周期性；数据点的分布在整个管制限内，或子组内数据间有规律的关系等。b 一般情况，各点与R 的距离：大约2/3的描点应落在管制限的中间1/3的区域内，大约1/3的点落在其外的2/3的区域。 C 如果显著多余2/3以上的描点落在离 R 很近之处（对于25子组，如果超过90%的点落在管制限的1/3区域），则应对下列情况的一种或更多进行调查： c-1 管制限或描点已计算错描错 。 c-2 过程或取样方法被分层，每个子组系统化包含了从两个或多 个具有完全不同的过程均值的过程流的测量值（如：从几组 轴中，每组抽一根来测取数据）。 c-3 数据已经过编辑（极差和均值相差太远的几个子组更改删除）。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 44d 如果显著少余2/3以上的描点落在离R很近之处（对于 25子组，如果有40%的点落在管制限的1/3区域），则应对下列情况的一种或更多进行调查： d-1 管制限或描点计算错或描错。 d-2 过程或取样方法造成连续的分组中包含了从两个或多个具有 明显不同的变化性的过程流的测量值（如：输入材料批次混 淆）。 注：注：如果存在几个过程流，应分别识别和追踪。如果存在几个过程流，应分别识别和追踪。3-2 识别并标注所有特殊原因（极差图）识别并标注所有特殊原因（极差图）a 对于极差数据内每一个特殊原因进行标注，作一个过程操作 分析，从而确定该原因并改进，防止再发生。b 应及时分析问题，例如：出现一个超出管制限的点就立即开 始分析过程原因。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 453-3 重新计算管制限（极差图）重新计算管制限（极差图） a 在进行首次过程研究或重新评定过程能力时，失控的原因已 被识别和消除或制度化，然后应重新计算管制限，以排除失控 时期的影响，排除所有已被识别并解决或固定下来的特殊原因 影响的子组，然后重新计算新的平均极差R和管制限，并画下来， 使所有点均处于受控状态。b 由于出现特殊原因而从R 图中去掉的子组，也应从X图中去掉。 修改后的 R 和 X 可用于重新计算均值的试验管制限，X A2R 。注：排除代表不稳定条件的子组并不仅是注：排除代表不稳定条件的子组并不仅是“丢弃坏数据丢弃坏数据”。而是排。而是排除受已知的特殊原因影响的点。并且一定要改变过程，以使特殊除受已知的特殊原因影响的点。并且一定要改变过程，以使特殊原因不会作为过程的一部分重现。原因不会作为过程的一部分重现。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 463-4 分析均值图上的数据点分析均值图上的数据点3-4-1 超出管制限的点：超出管制限的点： a 一点超出任一管制限通常表明存在下列情况之一或更多： a-1 管制限或描点时描错 a-2 过程已更改，或是在当时的那一点（可能是一件独立的 事件）或是一种趋势的一部分。 a-3 测量系统发生变化（例如：不同的量具或QC） 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 47不受管制的过程的均值（有一点超过管制限） 受管制的过程的均值UCLLCL XLCLUCL X均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 483-4-2 链链- 有下列现象之表明过程已改变或出现某种趋势：有下列现象之表明过程已改变或出现某种趋势： 连续 7点在平均值一侧或7点连续上升或下降 a 与过程均值有关的链通常表明出现下列情况之一或两者。 a-1 过程均值已改变 a-2 测量系统已改变注：标注这些使人们作出决定的点，并从该点做一条参考线延伸到注：标注这些使人们作出决定的点，并从该点做一条参考线延伸到 链的开始点，分析时应考虑开始出现变化趋势或变化的时间。链的开始点，分析时应考虑开始出现变化趋势或变化的时间。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 49不受管制的过程的均值（长的上升链）不受管制的过程的均值（出现两条高于和低于均值的长链）UCL XLCLUCL XLCL均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 503-4-3 明显的非随机图形明显的非随机图形a 非随机图形例子：明显的趋势；周期性；数据点的分布在整个 管制限内，或子组内数据间有规律的关系等。b 一般情况，各点与 X的距离：大约2/3的描点应落在管制限的 中间1/3的区域内，大约1/3的点落在其外的2/3的区域；1/20的 点应落在管制限较近之处（位于外1/3的区域）。c 如果显著多余2/3以上的描点落在离R很近之处（对于25子组， 如果超过90%的点落在管制限的1/3区域），则应对下列情况的 一种或更多进行调查： c-1 管制限或描点计算错描错 c-2 过程或取样方法被分层，每个子组系统化包含了从两个或 多个具有完全不 同的过程均值的过程流的测量值（如：从 几组轴中，每组抽一根来测取数据。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 51 c-3 数据已经过编辑(极差和均值相差太远的几个子组更改删除）d 如果显著少余2/3以上的描点落在离R很近之处（对于25子组， 如 果有40%的点落在管制限的1/3区域），则应对下列情况的一 种或更多进行调查： d-1 管制限或描点计算错描错 。 d-2 过程或取样方法造成连续的分组中包含了从两个或多个不 同的过程流的测量值（这可能是由于对可调整的过程进行 过度 管制造成的，这里过程改变是对过程数据中随机波 动的响应）。 注：如果存在几个过程流，应分别识别和追踪。注：如果存在几个过程流，应分别识别和追踪。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 52UCL XLCLUCL XLCL均值失控的过程（点离过程均值太近）均值失控的过程（点离管制限太近）均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 533-5 识别并标注所有特殊原因（均值图）识别并标注所有特殊原因（均值图） a 对于均值数据内每一个显示处于失控状态的条件进行一次过 程操作分析，从而确定产生特殊原因的理由，纠正该状态， 防止再发生。b 应及时分析问题，例如：出现一个超出管制限的点就立即开 始分析过程原因。 3-6 重新计算管制限（均值图）重新计算管制限（均值图） 在进行首次过程研究或重新评定过程能力时，要排除已发现 并解决了的特殊原因的任何失控点，然后重新计算并描画过程 均值 X 和管制限，使所有点均处于受控状态。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 543-7 为了继续进行管制延长管制限为了继续进行管制延长管制限a 当首批数据都在试验管制限之内（即管制限确定后），延长控 制限，将其作为将来的一段时期的管制限。 b 当子组容量变化时，（例如：减少样本容量，增加抽样频率） 应调整中心限和管制限 。方法如下： b -1 估计过程的标准偏差（用 表示），用现有的现有的子组容 量计算： = R/d2 式中R为子组极差的均值（在极差受控期间）， d2 为随样本 容量变化的常数，如下表： n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 55b 2 按照新的新的子组容量查表得到系数d2 、D3、D4 和 A2，计算新 的极差和管制限： R新 = d2 UCLR= D4 R新 LCLR = D3 R新 UCLX = X+ A2 R新 LCLX = X A2 R新 将这些管制限画在管制图上。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 564 过程能力分析过程能力分析 如果已经确定一个过程已处于统计管制状态，还存在过程是 否有能力满足顾客需求的问题时； 一般讲，管制状态稳定， 说明不存在特殊原因引起的变差，而能力反映普通原因引起 的变差，并且几乎总要对系统采取措施来提高能力，过程能 力通过标准偏差来评价。 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 57 带有不同水平的变差的能够符合规范的过程（所有的输出都在规范之内）规范下限 LSL规范上限 USL范围 LSL USL范围不能符合规范的过程（有超过一侧或两側规范的输出） LSL LSL USL USL范围范围58标准偏差与极差的关系（对于给定的样本容量,平均极差-R越大,标准偏差- 越大）X范围范围XX范围RRR594-1 计算过程的标准偏差计算过程的标准偏差 = R/d2 R 是子组极差的平均值，d2 是随样本容量变化的常数 注：注：只有过程的极差和均值两者都处于受控状态，则可用估计 的过程标准偏差来评价过程能力。n 2345678910d2 1.13 1.69 2.06 2.33 2.53 2.70 2.85 2.97 3.08均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 604-2 计算过程能力计算过程能力 过程能力过程能力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。 4-2-1 对于单边规格，计算：对于单边规格，计算： Z=(USL-X) / 或或 Z=(X-LSL) / （选择合适的一个）选择合适的一个） 注：式中的注：式中的SL=规范界限，规范界限， X=测量的过程均值，测量的过程均值， =估计的过程估计的过程标准偏差标准偏差。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 614-2-2 对于双边规格，计算：对于双边规格，计算： Zusl=(USL-X) / Zlsl=(X-LSL) / Z=Min Zusl; Zlsl Zmin 也可以转化为能力指数也可以转化为能力指数Cpk: Cpk= Zmin / 3 =CPU(即即 ) 或或CPL(即即 ) 的最小值。的最小值。 式中式中: USL 和 LSL为工程规范上、下， 为过程标准偏差注：注：Z 值为负值时说明过程均值超过规范。USLX3 X LSL3 均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 624-3 评价过程能力评价过程能力 当当 Cpk1 说明制程能力差，不可接受。说明制程能力差，不可接受。 1Cpk1.33,说明制程能力可以，但需改善。说明制程能力可以，但需改善。 1.33Cpk1.67,说明制程能力正常。说明制程能力正常。均值和极差图（均值和极差图（X-RX-R） 63主要的统计参数制程准确度制程准确度CaCa Capacity of Accuracy Ca = L1 /L2L1 = X SLL2 = (USL LSL)/264制程准确度制程准确度CaCa的等级解说的等级解说CaCa等级处置原则：等级处置原则：A A级：作业员遵守作业标准操作并达到规格的要求。级：作业员遵守作业标准操作并达到规格的要求。B B级：有必要时可能将其改进为级：有必要时可能将其改进为A A级。级。C C级：作业员可能看错规格没按操作标准作业或检讨规格及作业标准。级：作业员可能看错规格没按操作标准作业或检讨规格及作业标准。D D级：应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响的原因，必要时得停止生产。级：应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响的原因，必要时得停止生产。主要的统计参数65主要的统计参数制程精密度制程精密度CpCpCpCp：是一个关键制程指数，为标准公差范围与是一个关键制程指数，为标准公差范围与6 6个个SIGMASIGMA的比值，的比值，CpCp的的 计算应该在制程已达到管制状态时进行。计算应该在制程已达到管制状态时进行。Cp=USL-LSL 6(双边规双边规格格)C p u= USL- 3(单边规单边规格上限格上限)C p l= -LSL 3(单边规格单边规格下限下限)或或等 級 C p值 A B C D 1.33C p 1.00C p1.33 0.83C p1.00 C p0.83 66主要的统计参数制程精确度制程精确度CpCp的等级解说的等级解说CpCp等级处置原则：等级处置原则：A A级：制程甚稳定，可以将规格公差缩小或胜任更精密的工作。级：制程甚稳定，可以将规格公差缩小或胜任更精密的工作。B B级：有发生不良品的危险，必须加以注意，并设法维持不要使其变坏及迅速自查。级：有发生不良品的危险，必须加以注意，并设法维持不要使其变坏及迅速自查。C C级：检讨规格及作业标准，可能本制程不能胜任如此精密的工作。级：检讨规格及作业标准，可能本制程不能胜任如此精密的工作。D D级：应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响的原因，必要时得停止生产。级：应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响的原因，必要时得停止生产。67主要的统计参数制程能力综合指数制程能力综合指数CpkCpkCpkCpk是综合是综合Ca (k)Ca (k)及及CpCp两者的指数两者的指数计算为：当计算为：当Ca =0Ca =0時，時，CpkCpk =Cp =Cp；单边规格时：单边规格时：CpkCpk即为即为CpCp的绝对值的绝对值等級評定: 等級 Cpk值 A B C 1.33Cpk 1.0Cpk1.33 Cpk1.0 A A级：制程能力充足级：制程能力充足B B级：制程能力尚可，仍需努力级：制程能力尚可，仍需努力C C级：制程能力需要改善级：制程能力需要改善68初期制程潜力初期制程潜力PpPpPp= USL-LSL 6- P- Pp p初期制程潜力，为一项类似于初期制程潜力，为一项类似于CpCp的指数，但本项指数的计算，的指数，但本项指数的计算，是以新制程之初期短程性研究所得的数据为基础，取得的制程是以新制程之初期短程性研究所得的数据为基础，取得的制程数据，至少应包括该制程初期评估时的二十组数据，但计算时，数据，至少应包括该制程初期评估时的二十组数据，但计算时，应定义应定义“样本标准差样本标准差”而进行而进行主要的统计参数69初期制程能力初期制程能力PpkPpkP p k=規格上限規格上限-X bar 3X bar-規格下限規格下限 3或或(取其取其较较小值小值)- P- Pp pk k初期制程能力，为一项类似于初期制程能力，为一项类似于CpkCpk的指数，但本项指数的计的指数，但本项指数的计算，是以新制程之初期短程性研究所得的数据为基础，取得的算，是以新制程之初期短程性研究所得的数据为基础，取得的制程数据，至少应包括该制程初期评估时的二十组数据，但计制程数据，至少应包括该制程初期评估时的二十组数据，但计算时，应于取得的数据足以显示制程至于稳定状态时实施。算时，应于取得的数据足以显示制程至于稳定状态时实施。主要的统计参数70案例分析某圆轴产品，其外径规格为50.00.5mm，经收集25组数据（每组5个），做制程能力评估，得 1255， 得 6.0, 求Ca，Cp及Cpk各为多？并将计算结果与标准等级进行比较.Ans： = 1255/25 =50.2，R =0.24n=5 0.103Ca= = =0.4Cp = =1.62Cpk=Cp（1Ca）=1.62（10.4）0.972251iXi251iRiX250 . 62dR326. 224. 0T/2X5 . 0502 .506T103. 06171过程能力与PPM关系k过程能力百万分缺点数(PPM)10.3369770020.6730870031.06681041.33621051.6723362.03.472过度调整 过度调整：指把一个偏离目标的值，当作过程中特殊原因处理的作法。（若根据每一次所作的测量来调整一个稳定的过程，则调整就成了另外一个变差源。） 73 均值和标准差图（均值和标准差图（X-s图）图） 一般来讲，当出现下列一种或多种情况时用一般来讲，当出现下列一种或多种情况时用S图代替图代替R图：图： a 数据由计算机按设定时序记录和/或描图的，因s的计算程序 容易集成化。 b 使用的子组样本容量较大，更有效的变差量度是合适的 c 由于容量大，计算比较方便时。 1-1 数据的收集（基本同数据的收集（基本同X-R图）图） 1-1-1 如果原始数据量大，常将他们记录于单独的数据表，计算 出 X 和 s 1-1-2 计算每一子组的标准差 s = (XiX ) n 174 式式中：中：Xi，X；N 分别代表单值、均值和样本容量。分别代表单值、均值和样本容量。 注：注：s 图的刻度尺寸应与相应的图的刻度尺寸应与相应的X图的相同。图的相同。1-2 计算管制限计算管制限 1-2-1 均值的上下限 UCLX = X+ A3S LCLX =X -A3S 1-2-2 计算标准差的管制限 UCLS = B4S LCLS = B3S 注：式中注：式中S 为各子组样本标准差的均值为各子组样本标准差的均值 ，B3、B4、A3为随样