spc统计过程控制.ppt
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1、SPC统计过程控制廖俊华,致力于管理工具培训,目录,第一章 统计技术基础知识 第二章 持续改进和统计过程控制 第三章 控制图运用步骤 第四章 认识计量型数据的过程能力和过程性能 第五章 其它几个计量型控制图 第六章 计数型控制图 第七章 控制图注意事项,第一章 统计技术基础知识,1、数据类型 2、正态分布 3、二项分布 4、泊松分布 5、总结,计量数据的基本统计数据分布,对一个相同的输出变量Y,多个数据点绘图,它们形成了一个分布。 这些数据点的堆积可以不同的图形来代表: 散点图/概率图 直方图,常用统计量,中心位置 平均值 一组数据的算术平均值数法 均等反映了所有数据的影响 会受极端值强烈影响
2、 中位数 反映50%的那个位置 对一组排序数据点的中心数 对极端值较”坚耐”,常用统计量,变异 极差: 一组数据中最大值与最小值之间的差 标准偏差(s ; s) : 等于方差的平方根,在量化变异时常用会到,方差等于标准偏差的平方,通常只是为了计算的目的,常用统计量,总体与样本 1、表示总体特性的统计量,称为总体特征值,如: 总体平均数、总体方差、总体标准差 2、表示样本特性的统计量,称为样本统计量,如: 样本平均数、样本方差、样本标准差、样本极差、移动极差,连续型数据了解极差,以下数据的极差是多少? 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 以下数据的极差是多少 1, 2, 3, 4
3、, 5, 6, 7, 8, 200 标准偏差可以用计算机来计算(EXCEL里的STDEV公式),62+42+12+32+62 s2 = - = 24.5 = s = 4.95 4 (=n-1),Measurements 701 696 694 706 703,计算标准差,连续性数据平滑(正态)分布,假定数据符合正态分布 假设收集到无限多的数据,这些数据可能看起来像下图 我们可将这些数据看成平滑的分布 红线,练习:概率分布图,正态曲线和概率,了解了正态曲线的平均值和标准偏差有助于估计风险,Probability of sample value,正态分布的应用,如果我们货物交付给顾客的平均时间是2
4、40分钟,这一过程的标准偏差是15分钟,那么在270分钟后到货的概率为多少?,正态分布的应用2,中国成年男子身高均为168cm,标准差为5.5cm.试计算: 1、身高小于160cm的概率。 2、身高高于180cm的概率。 3、身高介于160-180cm的概率。,二项分布,例:从一批产品中随机抽取进行检测,根据历史数据而知,产品的不合格率为10%。假设要求产品检测人员每抽取一件产品,检测完毕后,要放回这批产品中(又称为有放回抽样),检验人员共检测了6件产品,问检测到的不合格品数分别为0,1,2,3,4,5,6的概率?,XP 00.531441 10.354294 20.098415 30.014
5、580 40.001215 50.000054 60.000001,二项分布的均值、方差与标准差,E(X)=np Var(X)=np(1-p),泊松分布,质量控制中常遇到这样的情况: 不仅要关注不合格品,而且要关注每件不合格品所包含的不合格项的情况。,1.定义 设随机变量 X 的可能取值是一切非负整数,而概率函数是,其中常数 0,泊松分布的均值与方差相等,均入,泊松分布,总结,连续型数据能有很多可能的数值,计数型数据是不连续的 连续型数据的信息比较丰富,计数型的就要少得多 对位置的测量是平均值和中位数 对离散的测量:标准偏差和极差 图表出来的信息会多于数据 正态曲线可用来估计缺陷的风险,第二章
6、 持续改进和统计过程控制,1、什么是SPC 2、SPC是发展 3、控制图的种类 4、控制图的选择 5、中央极限定理 6、 “”及“”风险 7、抽样方法 8、普通原因和特殊原因,WHAT IS SPC ?,SPC是一种方法论。对过程数据进行收集,利用基本图形、统计工具加以分析,从分析中发现影响过程的变异,通过问题分析找出异常原因,立即采取改善措施,使过程恢复正常。并借助过程能力分析与标准化,以不断提升过程能力。 当控制图失控时,不能指出为什幺失控。 当过程能力不足时,不能指出为什幺不足。,Shewhart : 控制图之创始人,控制图是1924年由美国品管大师W.A. Shewhart博士发明。当
7、时称为(Statistical Quality Control)。,控制图在英国及日本历史,英国在1932年,邀请W.A. Shewhart博士到伦敦,主讲统计品质管制,而提高了英国人将统计方法应用到工业方面之气氛。 就控制图在工厂中实施来说,英国比美国为早。,日本在1950年由W.E. Deming博士引到日本。 同年日本规格协会成立了品质管制委员会,制定了相关的JIS标准。,从19501980年,经过30年的努力,日本跃居世界质量与生产率的领先地位。 美国著名质量管理专家伯格(Roger W. Berger)教授指出,日本成功的基石之一就是SPC。,产品质量的统计观点,产品质量的统计观点是
8、现代质量管理的基本观点之一: 1、产品的质量具有变异性 2、产品质量的变异性具有统计规律性 (不是通常的确定性现象的确定性规律,而是随机现象的统计规律),SPC的精神,分析特性,了解其正常 波动的范围,改进特性,不断改进过 程的波动范 围降低COPQ,SPC 第二条, 控制图上点的排列分布没有缺陷.,过程稳定性分析,控制图的判读-准则1,超出控制界限的点:出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据。可能的原因: 新工人、原材料、机器、工艺; 检验方法、标准改变; 操作者的技能、意识变化等,连续25点不允许,连续35点允许1点,连续100点允许2点,控制图的判读-准则2,连
9、续9点位于中心线的一侧。可能的原因: 新工人、原材料、机器、工艺; 检验方法、标准改变; 操作者的技能、意识变化等,UCL,CL,LCL,控制图的判读-准则3,连续6点上升(后点等于或大于前点)或下降。可能的原因: 新工人、原材料、机器、工艺; 检验方法、标准改变; 操作者的技能、意识变化; 工夹具磨损等,UCL,CL,LCL,控制图运用步骤,连续14点相邻点上下交替,造成这种现象的原因可能是: 两个过程在一张图上,分层不足(如两种材料、两台设备等); 操作者过度控制;,UCL,CL,LCL,控制图的判读-准则5,连续3点中有2点落在中心线的同一侧B区以外,中心值可能偏移。可能的原因: 新工人
10、、原材料、机器、工艺; 检验方法、标准改变; 操作者的技能、意识变化等,UCL,CL,LCL,C,B,A,C,B,A,控制图的判读-准则6,连续5点中有4点落在中心线的同一侧C区以外,中心值可能偏移。可能的原因: 新工人、原材料、机器、工艺; 检验方法、标准改变; 操作者的技能、意识变化等,UCL,CL,LCL,C,B,A,C,B,A,控制图的判读-准则7,连续15点在中心线两侧的C区内,造成这种现象的原因可能是: 虚报数据; 分层不足(子组内包含不同分布极差偏大); 改进后变异减小。,UCL,CL,LCL,C,B,A,C,B,A,控制图的判读-准则8,连续8点在中心线两侧,但无一在c区内,造
11、成这种现象的主要原因可能是出现了双峰。 系统环境的变化(温度、操作者疲劳、设备参数波动); 设备零部件、工夹具松动; 分层不足(子组来自不同分布),UCL,CL,LCL,C,B,A,C,B,A,控制图的判读准则的选用,并不是所有的判定准则都必须使用于任何过程控制的。 典型的判读准则选用参考如下: 准则1、5最为通用; 准则2、6对探测微小的过程变化比较敏感; 准则4、8最能探测平均值的变化(分层); 准则7可以揭示过程的改进; 准则3用于探测过程的漂移。,控制图不稳定的分析,首先确定计算有无错误、确认抽样正确与否、确认测量的准确性; 接着调查以下各项: 原料是否与原来所用的不同(批号/型号/混
12、用); 操作者是否状态不佳、或为新手; 操作者是否按照作业标准工作; 设备是否经过维修或在不良状态; 工夹具是否新更换或磨损松动; 测量系统是否有能力分辨过程、并稳定; 环境条件是否发生变化。,控制图不稳定的分析,当发现不稳定,并寻找到特殊原因后,设法予以消除,然后剔除这些异常点的数据,再利用剩下来的数据(若所剩数据不足25组则需重新收集适当数据),重新计算控制界限,重新判读直至稳定。,收集数据,绘图及计算 控制限,是否异常,延伸控制限,N,找出异常点原因 并提出相应措施,制程有变化 人机料法环测量,Y,控制图不稳定的分析,重新估计过程标准偏差,重新计算控制界限,Xbar-R练习,机器连续生产
13、钢珠,直径是它的一个重要质量特性。为对钢珠直径进行控制,每隔15分钟抽样1次,每次抽取产品5个,共抽样25次,测量并记录数据,请绘制Xbar-R控制图,并分析过程是否稳定?,手工计算如下:,=273.76/25=10.950 =1.45/25=0.58,=10.950,=10.950-0.577*0.588=10.916,=10.950+0.577*0.588=10.983,=0.58,=0,=2.2114*0.058=0.1226,判图并分析,请判定前图是否有异常 如果有异常,怎么办?,由上图可知,极差图和均值图均无异常,我们可以判定钢珠的生产过程处于统计状态,如果同时能够证明该过程能力满足
14、预期要求,就可以延长此控制限,成为控制用控制图,第四章 认识计量型数据的过程能力和过程性能,1、什么是过程能力 2、过程能力分析 3、机器能力分析 4、过程能力改进与6,什么是过程能力,过程能力(Process Capability): 一个稳定过程的固有变差点的总范围。 过程性能(Process Preformance): 一个过程总变差的总范围。 过程能力指数:是指过程能力与过程目标相比较的定量描述的数值。 即表示过程满足产品质量标准(产品、规格、公差) 的程度。,过程能力解释,1计算过程的标准偏差,2计算过程能力Cp/Cpk/Ppk/Cpm/Cmk,3评价过程能力,4提高过程能力,5对修
15、改的过程绘制控制图并再分析,过程能力分析,制程精密度反映制程的分布宽度,过程能力指数Cpk,双边规格 只有上规格时 只有下规格时,),min(,C,C,C,pl,pu,pk,=,过程能力指数Cp值的评价参考,举例 :螺纹钢板的切割过程经使用已达到受控状态,如下图所示,从控制图上可获得如下一些统计量: 而其规范限为2103, 试计算CPK值。,过程能力指数- CPK的计算,207 208 209 210 211 212 213 214 215,LSL,USL,首先计算标准差的估计值,在n=5时:,这个实际过程指数CPK=0.323是很小的,显得严重不足。,再计算:,过程能力指数- CPK的计算,
16、过程能力指数- CPK的计算,最后利用CPK的另一种形式,练习:,请计算下列数据的Cpk,其规格为单边规格就是必须大于 100, 目前的制程状况为.,过程性能指数 Ppk,制程性能指数的计算,其估计的标准差为总的标准差,包含了组内变异以及组间变异。 总变异=组内变异+组间变异。,举例:若金属加工的上、下规范限为: USL=10.22,LSL=10.08 如果已知总平均值 ,它可作为总体均值的估计。其长期标准差=0.0204。由此算得:,过程性能指数,Cpk和Ppk的差异,Cpk:只考虑了组内变异,而没有考虑组间变异,所以一定是适用于制程稳定时,其组间变异很小可以忽略时,不然会高估了制程能力;另
17、句话也可以说明如果努力将组间变异降低时所能达到的程度。 Ppk:考虑了总变异(组内和组间),所以是比较真实的情形,所以一般想要了解真正的制程情形应使用Ppk。,指数差异说明练习,指数差异说明,10,14,18,T,12,16,10,14,18,T,12,16,练习:,在钢珠生产过程中,假定顾客允许的钢珠直径的变异范围为(10.90,11.00),请分析过程能力?,两条线重合,这说明,除组内随机误差外,组间差差异不显著。,CP、CPK两者小于1,说明过程能力不足,两者没有差异,说明改进过程时,主要改进的方面是设法降低过程的波动,PP、PPK两者等于CP、CPK,说明过程能力非常接近过程固有的能力
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