SPC统计制程控制.pptx

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1、制作制作:品管部品管部第一章: 認識SPC第二章: 基本統計概念第三章: SPC管制圖類別第四章: SPC管制圖第五章: 制程能力分析第六章: SPC總結 xiaofeng 2003/10/20制作制作:品管部品管部制作制作:品管部品管部 一.什么是SPC SPC- Statistical Process Control 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，如何如何控制大批量产品质量控制大批量产品质量 成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量控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控制方法。 19

2、24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“控制图法”，对过程变量进行控制，为统计质量管理奠定了理论和方法基础。 统计过程控制，是企业提高质量管理水平的有效方法。它利用数理统计原理，通过检测数据的收集和分析，可以达到“事前预防”的效果，从而有效控制生产过程、不断改进品质。 与全面质量管理相同，强调全员参与，而不是只依靠少数质量管理人员。制作制作:品管部品管部二.SPC的作用: 1、确保制程持续稳定、可预测。 2、提高产品质量、生产能力、降低成本。 3、为制程分析提供依据。 4、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指南。三. SP

3、C的焦點製程(Process) Quality，是指產品的品質。換言之，它是著重買賣雙方可共同評斷與鑑定的一種既成事實. 而在SPC的想法上，則是希望將努力的方向更進一步的放在品質的源頭製程（Process）上. 因為製程的起伏變化才是造成品質變異（Variation）的主要根源.制作制作:品管部品管部四.SPC的推行步驟:確立製造流程、製造流程解析決定管制項目實施標準化管制圖的運用Cpk1.33問題分析解決製程的繼續管制制程能力分析Cpk 1.33制作制作:品管部品管部範圍範圍 時間(消除了非機遇原消除了非機遇原因因)範圍範圍 時間制程控制制程控制(存在了非機遇原因存在了非機遇原因)制作制作

4、:品管部品管部(機遇原因造成的變異已減少機遇原因造成的變異已減少)制程能力制程能力 規格上限規格上限 規格下限規格下限 範圍範圍 (機遇原因造成的變異太大機遇原因造成的變異太大)制作制作:品管部品管部制程改善循環制程改善循環1.分析制程分析制程2.維護制程維護制程3.改善制程改善制程制作制作:品管部品管部1.分析制程：分析制程： 本制程應該做什麼？本制程應該做什麼？ 會出現什麼問題？會出現什麼問題？ 本制程會有哪些變化？本制程會有哪些變化？ 我們已經知道本制程的什麼全距我們已經知道本制程的什麼全距(全距全距)？ 哪些參數受全距哪些參數受全距(全距全距)的影響最大？的影響最大？ 本制程正在做些什

5、麼？本制程正在做些什麼？ 本制程是否在生產廢品及需要返工的產品？本制程是否在生產廢品及需要返工的產品？ 本制程生產的產品是否處於受控狀態？本制程生產的產品是否處於受控狀態？ 本制程是否有能力？本制程是否有能力？ 本制程是否可靠？本制程是否可靠？制作制作:品管部品管部2.維護維護(控制控制)制程：制程： 制程是動態的，並且會隨時間而變化。制程是動態的，並且會隨時間而變化。 監控制程的能力指數監控制程的能力指數 查出非機遇原因的變異，並採取有效的查出非機遇原因的變異，並採取有效的措施措施3.改善制程：改善制程： 使制程穩定，並以維持制程的能力指數使制程穩定，並以維持制程的能力指數 充分理解機遇原因

6、造成的變異充分理解機遇原因造成的變異 減少機遇原因造成變異的發生減少機遇原因造成變異的發生制作制作:品管部品管部制作制作:品管部品管部N母體數(批量數)USL規格上限n樣本數(抽樣數)SL規格中心限 (u=規格中心值)X平均數 LSL規格下限R全距Ca準確度(偏移度) (s )方差Cp精密度(離散度) (S)標准差(S=母體標準差, s=樣本標準差)Cpk制程能力指數P不良率估計標准差NP不良數T規格公差 T=USL-LSLC缺點數其他U每單位缺點XUCL平均數管制上限DPPM百萬分之不良Xbar(X) 平均數中心限UCL控制上限XLCL平均數管制下限CL控制中心限RUCL全距管制上限LCL控

7、制下限Rbar(R) 全距中心限M(X)中位數RLCL全距管制下限22 制作制作:品管部品管部1. N=母體數(批量數): 指母體(批量)數多少的個數.(例: 共了50個數,N=50)2. n=樣本數(抽樣數): 指樣本(抽樣)多少的個數.(例: 抽了7個樣品,n=7)3. X=平均數: 所有數的平均值,計算公式: X=(X1+X2+Xn) / n n=樣本數, X1,X2.表示各個數值 例有數值: 1.5 1.6 1.7 1.55 1.65 X=(1.5+1.6+1.7+1.55+1.65) / 5=1.64. R=全距: 該組最大值-最小值的得數,計算公式: R=MAX(該組最大值)-MI

8、N(該組最小值) 例有數值: 1.5 1.6 1.7 1.55 1.65 R=1.7-1.5=0.22 5. 方差 =s =6. 標準差 1.母體標准差=S= 2.樣本標准差 =s= (Xi-X)n (Xi-X)2n-1部份計算公式 (Xi-X)n-1222制作制作:品管部品管部7. 中位數 M,該組數據數值大小的中間一位,若該組數是偶數,取中間兩個數的合進行平均,例如 A: 1 3 4 5 8 M=X=4 B: 2 2.5 3 4 7 7.5 M=X=(3+4) / 2=3.58. Xbar-R常數表N2345678910A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3

9、730.3370.308d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.078D3-0.0760.1360.1840.223D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.8641.8161.777 = R / d2制作制作:品管部品管部9. 制程中心沒有偏移良品率表 水平良品率%168.27%295.45%399.73%499.9937%599.999943%699.999998%10. 制程中心偏移1.5良品率表 水平良品率%130.23%269.13%393.32%499.3790%599.97670%699.999660%制作

10、制作:品管部品管部68.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-3正態分佈概率制作制作:品管部品管部制作制作:品管部品管部1. 計量型數據 所謂計量型數據,就是均由量具實際量測出來的數據,如長度.重量.電流值.尺寸等具有連續性的數據.2. 計數型數據 所謂計數型數據,就是均屬於以單位個數或次數來計算的數據,如不良數.不良率.缺點數.缺點率等.3. SPC管制圖种類計量型計數型X-R chart平均值與全距管制圖P-chart不良率管制圖X- chart平均值與標准差管制圖NP-chart不良數管制圖X-Rm chart個別值與移動全距管制圖C-chart缺點數管制圖X-R char

11、t中位值與全距管制圖U-chart單位缺點數管制圖直方圖推移圖,柏拉圖制作制作:品管部品管部计量值管制图之优缺点计量值管制图之优缺点 优点: 用于制程之管制,甚灵敏,很容易调查事故发生的原因,因此可以预测将发生之不良状况; 能及时并正确地找出不良原因,可使品质稳定,为最优良之管制工具. 缺点: 在制造过程中,需要经常抽样并予以测定以及计算,后需点上管制图,较为麻烦而费时间.制作制作:品管部品管部计数值管制图之优缺点计数值管制图之优缺点 优点: 只在生产完成后,才抽取样本,将区分为良品与不良品,所需数据能以简单方法获得之. 对于工厂整个品质情况了解非常方便. 缺点: 只靠此种管制图,有时无法寻求

12、不良之真正原因,而不能及时采取处理措施,而延误时机.制作制作:品管部品管部管制圖之繪制流程管制圖之繪制流程搜集數據搜集數據繪制解析用管制圖繪制解析用管制圖穩定狀態？穩定狀態？繪制直方圖繪制直方圖 分布分布 層別研究層別研究滿足規格？滿足規格？制程能力研究制程能力研究管制用管制圖管制用管制圖Yes消除非機遇原因消除非機遇原因No滿足滿足減少機遇原因減少機遇原因4M、1E 分析分析不滿足不滿足提升製程能力提升製程能力Z - value制作制作:品管部品管部管制圖管制圖 制程控制的工具制程控制的工具1.收集收集： 收集資料並畫在圖上收集資料並畫在圖上2.控制：控制： 監控是否超出管制上、下限監控是否

13、超出管制上、下限 非機遇原因非機遇原因 計算所收集的資料，作為分析之用計算所收集的資料，作為分析之用 觀察全距的變化觀察全距的變化3.分析與改善：分析與改善： 依所計算之結果，評估制程能力指數依所計算之結果，評估制程能力指數 監控在受控狀態資料的變化，確定機遇原因全距監控在受控狀態資料的變化，確定機遇原因全距 的變化，並採取措施的變化，並採取措施 必要時，可修改管制上、下限，持續不斷的改善必要時，可修改管制上、下限，持續不斷的改善制作制作:品管部品管部結合本公司實際情況,本教材只講解P chart , U chart , Xbar R chart 三种管制圖制作制作:品管部品管部一. P ch

14、art不良率管制圖(要20組以上,檢驗數可不相同) 1.收集數據如下: 制作制作:品管部品管部2. 計算CL=P=di / ni =(5+6+6+7) / (200+230+220+.210) = 0.025373. 計算UCL與LCL (本例各檢驗數均在檢驗數總平均數+25%之內) UCL=P+3* P*(1-P)/ni =0.02537+3* 0.02537*(1-0.02537)/ n = 0.05792 LCL=P-3* P*(1-P)/ni =0.02537-3* 0.02537*(1-0.02537)/ n = -0.00718=0 注: ni表示第i組之檢驗數,本例為: 200,

15、230,220,但如所有檢驗均在檢 驗數總總平均數+25%之內,該ni則可用n代替(若否則做出的圖下頁圖2). n=(n1+n2+n3+.)/K (K=檢驗組數) 該例 n= (200+230+220+.210) / 20 = 203 當管制下限計算出來是負數時,必須將其改為“0”制作制作:品管部品管部圖1圖2制作制作:品管部品管部二. C chart缺點數管制圖(要20組以上,檢驗數需相同) 1.收集數據如下: 組 數123456789101112檢驗數200200200200200200200200200200200200缺點數5695678697542. 計算CL=C=(C1+C2+C3

16、+.Ck)/k k=組數 CL=C=(5+6+9+.4) / 12 = 6.41673. 計算UCL=C+3* C =6.4167+3* 6.4167 = 14.0164. 計算LCL=C-3* C =6.4167-3* 6.4167 = 0制作制作:品管部品管部5. 圖示制作制作:品管部品管部三. U chart單位缺點數管制圖(要20組以上,檢驗數可不相同) 1.收集數據如下: 組 數123456789101112131415檢驗數400375365420405410360350400400440450430470410缺點數231918262018121018222820193117單位

17、U0.05750.05070.04930.06190.04940.04390.03330.02860.04500.05500.06360.04440.44190.06600.4147 2. 計算CL=U=(C1+C2+C3+.Ci) / (N1+N2+N3+.Ni) CL=U=(23+19+18+17) / (400+375+365+410) = 0.04947 3. 計算UCL=U+3* U / Ni 4. 計算LCU=U-3* U / Ni注: 如所有N均在N的+25%之內,則Ni=N本例Ni=N(因為所有Ni均在N+25%內)若否則做出圖如下下頁圖2制作制作:品管部品管部N= (400+

18、375+365+410) / 15 = 405.67UCL=U+3* U / N = 0.04947 + 3* 0.04947 / 405.67 =0.08242LCL=U-3* U / N =0.04947 - 3* 0.04947 / 405.67 =0.01651制作制作:品管部品管部圖1圖1制作制作:品管部品管部四. X-R chart (一般要有25子組以上的數據才有分析價值) 1.收集數據如下: 50+101234567891011121314151617181920NO15153515048475049504950505052495552504648NO2484749524853

19、5352485252535050514652495154NO35348505050514551555052475152485051524851NO45150534849514949535253515050525251544949NO55152504547525252485055515045514951484848X50.85050.64948.450.849.850.650.850.652.450.450.249.850.250.451.450.648.450R56473683735617491656制作制作:品管部品管部2. 計算總體平均值X=X1+X2+X3+.XiK=XCL K: 表示組

20、數,該例K=20X=XCL=(50.8+50.0+50.6+) / 20 = 50.263. 計算全距平均值 R=(R1+R2+R3+Ri) / K = RCL K: 表示組數,該例K=20 R=RCL=(5+6+4+.6) / 20 = 5.14. 計算管制上下限 XUCL=X+A2R 平均數管制上限 XCL=X 平均數中心限 XLCL=X-A2R 平均數管制下限RUCL=D4R 全距管制上限RCL=R 全距中心限RLCL=D3R 全距管制下限A2,D3,D4 均查第二章第8節的Xbar-R常數表制作制作:品管部品管部XUCL=50.26+A2R=50.26+0.577*5.1=53.2XC

21、L=X=50.26XLCL=50.26-A2R=50.26-0.577*5.1=47.32圖表如下:制作制作:品管部品管部RUCL=D4R=2.114*5.1=10.78RCL=R=5.1RXLCL=D3R=0圖表如下:制作制作:品管部品管部關於Ca , Cp , Cpk ,Pp ,Ppk等有多种算法,本教材只取一种制作制作:品管部品管部確切了解要調查的品質特性與調查範圍，並收集數據製作解析用管制圖，確定製程處於受控狀態之中計算制程能力指數 ( Short Term : )判斷制程能力是否足夠，如不夠時或不穩定時，則加以改善以解析用管制圖之管制上、下限，作為管制用管制圖之監控，並 於一段期間後

22、，再計算制程能力指數 ( Long Term : )制作制作:品管部品管部5 04 03 02 01 01 41 31 21 11 0In d e xCO2-ShrtC O2 Levels for 55 Time PointsCpk 在一穩定制程下的能力指數某一天、某一班次、某一批、某一機台 其組內的變異 ( R-bar / d2 or S-bar / c4 )Ppk 性能指數 量試階段的能力指數、 某一產品長期監控下的能力指數 制作制作:品管部品管部準確度準確度精密度精密度高高低低高高低低PrecisionAccuracy 制作制作:品管部品管部1.Ca 制程准確度 (Capability

23、of Accuracy) 衡量自產品中所獲得產品資料的實績平均值(X),與規格中心值(u)其間偏差的程度,是 期望製程中生產的每個產品的實際值能與規格中心值一致 (1) Ca之計算方式如下： 實績平均值-規格中心值 X-uCa=-= - 規格公差 / 2 T/2 T=USL-LSL =規格上限-規格下限 例: 上面Xbar-R chart例子中 50.26 - 50 Ca= - (60-40) / 2 = 0.026制作制作:品管部品管部(2) Ca值的等級判定 Ca值是正值-實績平均值較規格中心值偏高 Ca值是負值-實績平均值較規格中心值偏低 Ca值愈小,品質愈佳,依Ca值大小一般分為以下六

24、級：等級起始值終點值建 議 說 明A00.1理想的狀態,須繼續維持B0.10.3有必要盡可能將其改善為A級C0.30.5作業員可能看錯規格,不按作業標準或檢討作業標準D0.50.7應立即檢查,並改善E0.71采取緊急措施,並全面檢討,必要時考慮停止生產F1-立即停止生產,相關部門開會,規格完全弄錯制作制作:品管部品管部2. Cp 制程精確度(Capability of Precision) 衡量自產品中所獲得產品資料的6個估計標準差( ),與規格公差(T)其間相差的程 度,是期望製程中生產的每個產品以規格中心值為目標，其變異寬度愈小愈好，換 言之，即在衡量規格公差範圍與製程變異寬度兩者間相差程

25、度. (1)Cp之計算方式如下： 估計標准差 = R / d2 R=全距的平均值 d2=常數,如下表 n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08以上面Xbar-R chart 為例, = 5.1 / 2.33 = 2.189制作制作:品管部品管部Cp = 規格公差 6個估計標准差 T 6 雙邊規格=以上面Xbar-R chart 為例,Cp = 20 / 6*2.189 = 1.523Cp = Cp = 規格上限 實際平均值 3個估計標准差 3個估計標准差 實際平均 - 值規格上限=USL - X X - LSL 3 3 單邊規格制作制作

26、:品管部品管部2. Cp值的等級判定 Cp值愈大-規格公差(T)大於估計標準差( )愈多，即表示製程的變異寬度遠小於 規格公差 Cp值愈大,品質愈佳。依Cp值大小一般分為以下六級：等級起始值終點值建 議 說 明A3-制程穩定性太好,為理想狀態B1.673制程理想的狀態,與C級無較大成本變化,則繼續維持C1.331.67制程穩定性與成品比較理想級,產品變異較少,符合客戶要求D11.33確實進行制程管理,使其能保持在管制狀態,當Cp接近1時,可能會產生不良,盡可能改善為C級E0.831產生不良品,產品必須全數選別,並管理改善制程F00.83須進行品質的改善,探求原因,需要采取緊要對策,並討檢規范制

27、作制作:品管部品管部3. Cpk 制程能力指數 Cpk = | 1 Ca | * Cp 當Ca = 0 時, Cpk = Cp 單邊規格時，Cpk 即以 Cp 值計之以上面Xbar-R chart 為例Cpk = | 1 0.026 | * 1.523 = 1.4834等級起始值終點值建 議 說 明A2.5-品質的過剩,考慮成本B1.672.5品質理想級狀態,如與C級無較大成本變化,則繼續保持C1.331.67品質與成本理想級,產品變異較小,符合客戶要求D0.831.33確實進行制程管理,使其能保持在管制狀態E00.83須進行品質改善,探求原因,需要采取急緊急對策,並檢討規范制作制作:品管部品

28、管部4. Pp&Ppk 1.Pp 1)(612nxxfLSLUSLniiiSS2. Ppk = 3,3minssLSLXXUSL制作制作:品管部品管部制作制作:品管部品管部控制圖分析控制圖八大異常判定原則1. 連續 1 點落在三倍標准差之外2. 連續 9 點落在管制中心線一側3. 連續 6 點持續上升或下降4. 連續 14 點交替上下跳動5.連續 3 點中有 2 點中心線同側兩倍標准差以外6.連續 5 點中有 4 點中心線同側一倍標准差以外7.連續 15 點落在中心線兩側的一倍標准差之內8.連續 8 點落在中心線兩側但未在一倍標准差以內制作制作:品管部品管部控制圖的兩種錯誤分析n對于僅僅存在偶

29、然因素的情況下, 由于點子越出控制界限外而判斷過程發生變化的錯誤, 即將正常判斷為異常的錯誤是可能發生的. 這種錯誤稱為第一種錯誤. n當過程具有某種非偶然因素影響, 致使過程發生程度不同的變化. 但由于此變化相應的一些點子落在控制界限內, 從而有可能發生判斷過程未發生變化的錯誤, 這種錯誤稱為第二種錯誤.n發生第一種錯誤時, 虛發警報, 由于徒勞地查找原因並為此采取了相應的措施, 從而造成損失. 因此, 第一種錯誤又稱為徒勞錯誤. 發生第二種錯誤時漏發警報, 過程已經處于不穩定狀態, 但並未采取相應的措施, 從而不合格品增加, 也造成損失.制作制作:品管部品管部控制圖的兩個階段一: 分析階段

30、 二: 控制階段一: 分析階段n在控制图的设计阶段使用,主要用以确定合理的控制界限;n每一张控制图上的控制界限都是由该图上的数据计算出来;制作制作:品管部品管部當進行初始過程研究或對過程能力重新評價時，應重新計算試驗控制限，以更排除某些控制時期的影響，這些時期中控制狀態受到特殊原因的影響，但已被糾正.在以下情況下需進行分析研究計算控制中心與上下限:1. 初次管制 (新管制項目)2. 過程發生變化 A: 抽樣頻率改變時. B: 生產工藝改彎時. C: 重大品質異常處理后 D: 機械設備較大維修后 E: 原材料產生較大改變后3. 控制圖不適用時4. 過程能力值有重大變化時.5. 其他重大改變時制作

31、制作:品管部品管部分析階段方法與注意事項 (部份為本公司規定)1. 過程受控(如有個別個異常點,可去掉不管)2. 分析階段抽樣頻率可加快1-2倍3. 計量值最少需同時滿足具有100個數據及20組這兩個條件4. 計數值最少20組以上5. 生產能力滿足要求當分析階段達到以上要求時可轉入控制階段 A: 控制图的控制界限由分析阶段确定; B: 控制图上的控制界限与该图中的数据无必然联系; C: 使用时只需把采集到的样本数据或统计量在图上打点就行;制作制作:品管部品管部常用管制圖之管制上 / 下限類型CLUCLLCLX - RXX + A2RX A2RRD4RD3RX - SXX + A3SX A3SSB4SB3SPPP + 3 P ( 1 P ) / niP 3 P ( 1 P ) / ninPnPnP + 3 nP ( 1 P ) nP 3 nP ( 1 P ) CCC + 3 CC - 3 CUUU + 3 U / niU - 3 U / ni