统计过程控制(SPC).ppt

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1、统计过程控制（SPC）,供应商发展部(STA),江铃汽车股份有限公司2008,目 录,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,统计学的基础知识,统计过程控制的基本原理,统计过程的控制思想,控制图类型,1,2,3,4,建立计量型控制图的步骤和计算方法,5,计数型控制图与过程能力指数,6,1.统计学的基础知识 1.1什么是统计 1.2特性及其分类 1.3统计学基础,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,统计的基本原料是？,数 据,计算分析,分布及趋势:有用的情报,1.1什么是统计?,统计学用以下方法处理误差：,统计学的作用,1.2特性及其分类,变量数据 使用一种度量单位，比如英寸或小时。 属性数据是类别

2、信息，比如“ 通过” 或“ 未通过”。,举例: 部件号离散连续 1通过2.031 2通过2.034 3 未通过2.076 4通过2.022 5 未通过2.001,1.3统计学基础,正态分布 小概率事件不可能在一次事件中发生,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,2.统计过程控制的基本原理 2.1过程的理解及过程控制 2.2波动及波动的原因 2.3局部措施和系统措施,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,2.1过程的理解及过程控制,1.过程所谓过程是指共同作用以产出输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境及使用输出的顾客的集合。 过程性能取决于： 供方与顾客之间的沟通 过程设计及实施的方式

3、 运作和管理的方式 2.过程的信息 通过分析过程输出可以获得许多与过程性能有关的信息。如过程是否稳定，过程能力如何。 与过程性能有关的最有用的信息是从研究过程本身以及过程内在变化性中得到的。过程特性，如温度、压力、时间、进给速率是我们关心的重点。我们要确定这些特性的目标值，从而使过程的效率最高，然后我们要监控目标值，确定过程是否在正常方式下运行。,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,过程控制的必要： 检测容忍浪费 预防避免浪费,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,3.对过程采取措施对重要的特性采取措施从而避免它们偏离目标值太远是很经济的 4 .对输出采取措施如果仅限于对输出检测并纠正不符合规范

4、的产品，常常是最不经济的,2.2波动及波动的原因,过程的单个输出间不可避免的差异任何过程都存在产生变差的原因产生变差的原因可以分为两类，即: 普通原因 特殊原因,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,普通原因 普通原因造成变差的一个原因，它影响被研究过程的所有单值。（处于统计控制状态；在统计上受控；受控） 造成随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因 特点 过程分布将不发生变化 过程的输出是可预测的 过程是稳定、可控的。 采取系统的措施，由管理人员解决问题,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,特殊原因 特殊原因指的是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

5、过程的分布改变。如果系统内存在特殊原因的变差，随着时间的推移，过程的输出将不稳定。 特点： 过程的输出不稳定 过程的分布发生变化 过程的输出是不可预测的 过程是不可控的 采用局部措施消除产生变差的原因 由与过程直接相关的人员实施,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,2.3局部措施和系统措施,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,3.统计过程的控制思想 3.1正态分布简介 3.2统计控制状态及两种错误 3.3过程控制和过程能力 3.4过程改进循环,3.1正态分布简介,正态分布特点： 两头小、两边低、中间高、左右对称 形状决定于： -位置参数（平均值） -形状参数

6、（标准差） 整个面积是1 为什么选择3 小概率事件 投入和不良率 受控状态下偏差最小,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,3.2统计控制状态及两种错误,虚发警报-过度控制或擅自更改 漏发警报-控制不足 过程控制的目标是对影响过程的措施做出经济合理的决定，必须在变差的普通原因和特殊原因的关系下处理好这些风险,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,3.3过程控制和过程能力,当一个过程（工序）只有普通原因起作用，而没有特殊原因的作用时，过程就只在一定范围内正常波动，这个过程就处于统计控制状态，也即受控状态 过程（工序）能力是指过程处于控制状态下的实际加工能力 工序能力取决于人、机、料、法、环、测等质量

7、因素，而与公差无关。工序能力是工序的固有属性。 通常用标准偏差的6倍来表示工序能力的大小。,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,供方： 过程能力由造成变差的普通原因来决定，通常代表过程本身的最佳性能（例如分布宽度最小），在处于统计控制状态下的运行过程，数据收集到后就能证明过程能力，而不考虑规范相对于过程分布的位置和/或宽度的状况如何,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,顾客： 关注过程的输出以及与顾客的要求（定义为规范）的关系如何，而不考虑过程的变差如何 规格界限的分类： 双边规格 单边上规格 单边下规格,控制界限规格界限,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,4类,3类,2类,1类,规格界限内

8、,规格界限外,不受控状态,受控状态,一个可接受的过程必须是处于受控统计控制状态的且其固有变差（能力）必须小于图纸的公差 应通过检查并消除变差的特殊原因使过程处于受统计控制状态，那么性能是可预测的，变可评定其满足顾客期望的能力。这是持续改进的基础,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,3.4过程改进循环,分析过程： 本过程应该做些什么 会出现什么错误 本过程正在做什么 达到什么控制状态 确定能力,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,计划,实施,措施,检查,计划,实施,措施,检查,计划,实施,措施,检查,改进过程： 改变过程从而更好的理解普通原因变差 减少普通原因变差,维护过程： 监控过程性能 查找

9、变差的特殊原因并采取措施,持续改进过程循环的各个阶段,4.控制图类型 4.1控制图应用说明 4.2控制图的定义和目的 4.3控制图解决问题思路 4.4控制图的益处 4.5控制图的分类 4.6控制图的选择,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,4.1控制图应用说明,收集数据并用统计方法来解释它们并不是最终目标，最终目标应是对过程不断加深理解 研究变差和应用统计知识来改进性能的基本概念适用于任何领域 SPC代表统计过程控制，针对过程而不是零件 必须跟实际生产、实际操作过程联系到一起 测量系统对合适的数据分析来说很重要，并且在收集过程数据之前就应很好地了解和掌握,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,4

10、.2控制图的定义和目的,什么是控制图 包含上控制限、下控制限和中心值 二维坐标：横坐标-某一产品特性值统计量或统计值 纵坐标-时间t 点之间用折线连接 控制图与折线图的区别 折线图子组间没有关联性，而控制图有 控制图可以通过过去数据的收集和分析，达到预测的状态，而折线图不行 控制图的目的 控制图是过程控制的工具，当出现变差的特殊原因时，控制图能有效地引起人们注意；在系统或过程改进要求减少普通原因变差时能反映其大小,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,控制图是用图表表示过程随时间的变动。,4.3控制图解决问题的思路,1.收集 收集数据并画在图上 2.控制 根据过程数据计算试验控制限 识别变差的特

11、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 对于受控的过程，改进工作的重点将经常放在减少过程中的普通原因变差上。要减小这种变差就要缩小控制图上的控制限即经重新计算的控制限要相互靠近,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,重复这三个阶段从而不断改进过程,4.4控制图的益处,供正在进行过程控制的操作者使用 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 使过程达到： 更高的质量 更低的单件成本 更高的有效能力 为讨论过程的性能提供共同的语言 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,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,4.5控制图的分

12、类,按照用途分类： 分析用控制图：过程分析（制程解析） 控制用控制图：变化的范围用到现场去，根据给定的界限进行分析 分析用控制图和控制用控制图的区别： 应用的地点不一样，分析用控制图用在了解制程，控制用控制图用在生产现场 是否需要计算控制界限 样本不一样，控制用控制图针对每个子组进行控制，收集一个判定一个 分析的时间不一样，分析用控制图在收集25个子组之后进行，控制用控制图每个子组进行分析和判断 目的不一样：分析用控制图用来了解制程是否受控，能力是否满足顾客要求，控制用控制图已经了解顾客要求和控制界限，维持和保持这种状态,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,分析用控制图转化为控制用控制图 稳定

13、的状态下： 要求25个子组，100个以上数据； 保证基本条件一致：人、机、料、法、环、测等。,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,按照数据特点分类： 计量型数据 均值和极差图 均值和标准差图 中位数和极差图 单值和移动极差图 计数型数据 不合格品率的P控制图（样本容量不一定相同） 不合格品数的NP控制图（相同样本容量） 不合格数的C控制图（相同样本容量） 单位不合格数的U控制图（样本容量不一定相同） 注：二项分布和泊松分布在样本量足够大的情况下可转换成正态分布,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,4.6控制图的选择,选择的依据： 研究对象数据的特性来选择和决定 跟实际情况结合在一起 平均值比中

14、位数更具有代表性 极差和标准差： 子组容量5一样，但极差更为简单 5子组容量10,两者都可以 10,采用标准差,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.建立计数型控制图的步骤和计算方法 5.1计数型控制图的应用 5.2均值和极差图 5.3均值和标准差图 5.4中位数和极差图 5.5单值和移动极差图,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.1计数型控制图的应用,当从一个过程中可得到测量值时，使用计量型数据的控制图是一种有力的工具。计量型数据的控制图应用广泛： 大多过程和其输出具有可测量的特性，潜在应用很广 量化的值（例如“直径为16.45mm”）比简单的是-否

15、陈述（例如”直径符合规范“）包含的信息更多 虽然获得一个测得的数据比获得一个通过或不通过的数据成本高，但为了获得更多的有关过程的信息而需要检查的件数却很少，因此在某些情况下测量的费用更低 由于在做出可靠的决定之前，只需检查少量产品，因此可以缩短零件生产和采取纠正措施之间的时间间隔 用计量型数据，可以分析一个过程的性能，可以量化所做的改进，即使每个单值都在规范界限之内，这一点对寻求持续改进来说是很重要的,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.2均值和极差图,准备工作 建立适合于实施的环境 定义过程 确定作图的特性 顾客的需求 当前的潜在问题区域（浪费、低效能、有风险区域） 特性之间的相互关系

16、统计上的相关性不意味着变量之间存在因果关系，在缺乏现存过程的知识时，可能要设计一个试验来验证这些关系和其重要性 定义测量系统-必须可操作地定义其特性 使不必要的变差最小化-观察过程按预定的方式进行，目的是避免甚至不用控制图就能纠正明显问题,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,收集数据 1.收集多少数据？多长时间收集一次？怎么分组？每组多少？ 子组大小-决定效果图的效果及效率，选择子组应使得一个子组内在该单元中的各样本之间出现变差的机会小，对于所有的子组，样本容量应保持恒定 子组频率-其目的是检查经过一段时间后过程中的变化。在过程的初期研究中，通常是连续进行分

17、组或很短的时间间隔进行分组，以便检查过程在很短的时间间隔内是否有其它不稳定的因素在。当证明过程已处于稳定状态，子组间的时间间隔可以增加 子组数的大小-一般情况下，包含100或更多单值读数的25或更多个子组可以很好地用来检验稳定性,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,原则：组内变差小，组间变差大,2.建立控制图及记录原始数据 3.计算每个子组的均值（X）和极差（R） 反映整个过程的的均值和其变差 X= R=X最大值-X最小值 4.选择控制图的刻度 对于X图，坐标上的刻度值的最大值和最小值之差应至少为子组均值X的最大值和最小值差的两倍 建议将R图刻度值设置为均值图刻度值的2倍 5.将均值和极差画到

18、控制图上,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,X1+X2+X3+Xn,n,计算控制限 1.计算平均极差及过程均值 2.计算控制限 3.在控制图上作出平均值和极差控制图的控制线,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,过程控制解释 1.分析极差图上的数据点 超出控制限的点 链图 连续7点位于平均值的一侧 连续7点上升（后点等于或大于前点）或下降 明显的非随机图形 大约2/3的描点应落在控制限的中间1/3的区域内，大约1/3的点落在其外的2/3的区域 2.识别并标注特殊原因（极差图 ） 3.重新计算控制限（极差图） 4.分析均值图上的数据点 5.识别和标准特殊原因（均值图） 6.重新计算控制限（均值图

19、） 7.为了继续控制延长控制限,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,过程能力解释 基于以下假设： 过程处于统计稳定状态 过程的各测量值服从正态分布-直方图 工程及其它规范准确地代表顾客的需求 设计目标值位于规范的中心 测量变差相对较小-MSA 如果已经确定一个过程已处于统计控制状态，还存在过程是否有能力满足顾客需求的问题，为了理解和提高过程的能力，在思想上必须发生一个重要的转变：能力反映普通原因引起的变差，并且几乎总是要对系统采取管理措施来提高能力,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,1.计算过程的标准偏差 2.计算过程能力 单边容差 双边容差 对于双向容差，分别计算超过上、下规范界限的百分比

20、 3.评价过程能力 对于特殊特性而言-PPK 1.67，CPK1.33 PPK样本数要大于29，CPK样本数要大于299 4.提高过程能力 不论是对未满足的能力指数值作出回应，或是为超过最低能力指数要求对持续改进成本和质量性能作出回应，所要求的措施是相同的：通过减少普通原因引起的变差或将过程均值调整到接近目标值方法来改进过程性能，这通常意味着要采取管理措施来改进系统 5.对修改的过程绘制控制图并分析，通过连续监视控制图确保系统改进的有效性,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.3均值和标准差图,样本的标准差是过程变异性更有效的指标,尤其是针对样本容量较大的情况 计算比较复杂，而且不容易检查出

21、仅因数组内单个值异常造成变差的特殊原因，为弥补该不足，研究出均值和极差图来作为过程变差的度量（尤其样本容量9）,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.4中位数和极差图,中位数在统计意义上不如均值那样理想，但中位数可产生相同的结论并具有以下优点： 中位数易于使用，并不要求很多计算。这样可以使车间工人易于接收控制图方法 由于描的是单值的点（以及中位数），可显示过程输出的分布宽度并且给出变成过程变差的趋势 由于一张图上可显示中位数及分布宽度，所以它可用来对几个过程的输出或同一过程的不同阶段的输出进行比较,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,5.5单值和移动极差图,在某些情况下，有必要用单值而不是子

22、组来进行程式控制，在这样的情况下，子组内的变差实际上为0，这种情况下，这种情况通常发生在测量费用很大时（例如破坏性试验）或是当在任何时刻点的输出性质比较一致时（例如：化学溶液的PH值） 单值图在检查过程变化时不如均值极差图敏感 如果过程的分布不是对称的，则在解释单值控制图时要非常小心 单值控制图不能区分过程的零件重复性 由于每一个子组仅有一个单值，过程均值和极差值会有比较大的变异性（即使过程是稳定的）指导子组数达到100以上为止,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.计数性控制图与过程能力指数 6.1计数型控制的应用 6.2不合格品率的P控制图（样本容量不一定相同） 6.3不合格品数的NP控

23、制图（相同样本容量） 6.4不合格数的C控制图（相同样本容量） 6.5单位不合格数的U控制图（样本容量不一定相同）,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.1计数型控制的应用,计数型数据只有两个值（合格/不合格、成功/失败、通过/不通过、出席/缺席），但它们可被计数从而用来记录和分析 计数型数据的情况存在于任何技术或行政管理过程中，所以可以在很多场合下应用计数型数据分析计数、最大的困难是对什么是不合格下一个精确的可操作的定义 在很多情况下已有计数型数据，在这些情况下到额外的收集数据的费用，只是将数据转化成控制图的工作 在必须收集新数据的地方、获得计数型数据通常是很快且不需要很多费用，不需要专业

24、化的收集技术 许多用于管理总结报告的数据是计数型的并且可以从控制图分析中获得益处 当在一个组织机构内引进控制图时，优先解决某些问题及在最需要的地方应用，包括研究应用计量型控制图的可能,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.2不合格品率的P控制图,P图用来检测在一批检验项目中不合格品（不符合或所谓的缺陷）项目的百分数 把被检查的每一个元件，零件或项目记录成合格或不合格（即使一个项目有几处不合格，也仅记录为一个不合格项） 把这些检验的结果按一个有意义的基础条件分组，并且把不合格项目占用子组大小的十分之几来表示,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,准备工作 建立

25、一个适于行动的环境 定义过程 确定作图的特性 顾客的需求 当前的潜在问题区域（浪费、低效能、有风险区域） 特性之间的相互关系 定义测量系统-可操作地定义会很困难也特别重要 使不必要的变差最小化-消除不必要的外部变差原因，坚持在过程登记表记录所有相关事件,收集数据 1.选择子组的容量、频率及数量 子组容量-用于计数型数据一般要求较大的子组容量（例如50到200或更多）以便检验出性能的一般变化。对于显示可分析的图形的控制图，子组容量应足够大，大到每个组内包括几个不合格品。（例如np5）。但是应注意如果每个子组代表很长的一段时间的过程操作，大的子组容量会有不利之处。如果子组容量是恒定的或它们变化不超

26、过25%是最方便的，但不一定是这样。如果子组容量相对p来说足够大也是很有好处的，这样能获得下控制限，从而也可以发现由于改进造成的可查明的原因 分组频率-应根据产品的周期确定分组的频率以便帮助分析和纠正发现的问题。时间间隔则反馈快，但也许与大的子组容量的要求矛盾 子组的数据-收集数据的时间就在足够长，使得能找到所有可能的影响过程的变差源。一般情况下，也应包括25或更多的子组，以便很好地检验过程的稳定性，并且如果过程稳定，对过程性能也可产生可靠的估计,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,2.计算每个子组内的不合格品率（p） 3.选择控制图的坐标刻度 描绘数据点用的图应将不合格品率作为纵坐标，子组识

27、别（小时、天等）作为横坐标。纵坐标的刻度应从0到初步研究数据读数中最大的不合格率值的1.5到2倍的值 4.将不合格品率描绘在控制图上,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,P=,np,n,计算控制限 1.计算过程平均不合格品率(p) 2.计算上、下控制限（UCL，LCL） 3.画线并标注,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,控制图解释 1.分析极差图上的数据点 超出控制限的点 链图 连续7点位于平均值的一侧 连续7点上升（后点等于或大于前点）或下降 明显的非随机图形 大约2/3的描点应落在控制限的中间1/3的区域内，大约1/3的点落在其外的2/3的区域 2.寻找并纠正特殊原因 当从数据中已发现了

28、失控的情况时，则必须研究操作过程以便确定其原因。然后纠正该原因并尽可能防止其再发生 对于应用实时数据进行现行研究时，失控条件的分析包括及时调查过程的操作，将重点放在寻找发生什么样的变化，可以解释异常性能上 分析应尽可能地在当时条件下进行，以便函识别该条件并防止它再发生 3.重新计算控制限,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,过程能力解释 对于p图（和所有其他计数图）过程能力计量型的数据在观念上是不同的。计数型数据控制图上的每一点直接表明不符合顾客要求的不合格品（不符合规范）的百分数比值，而计量型控制衅上的点表明该过程正在产生与工程规范无的结果。因此对于计数型控制图，能力直接被定义为不合格品的平

29、均百分数或比例 1.计算过程能力 2.评价过程能力 这个平均能力，而不是波动的单值，必须对照管理上对于特殊特性的期望来评价 3.改进过程能力 过程一旦表现出处于统计控制状态，该过程所保持的不合格平均水平即反映了该系统的变差原因过程能力。在操作上诊断特殊原因（控制）变差问题的分析方法不适用于诊断影响系统的普通原因变差。必须以对系统本身直接采取管理措施，否则过程能力不可能得到改进。有必要使用长期的解决问题的方法来纠正造成长期不合格的原因 可以使用诸如排列图分析法及因果分析图等解决问题技术 4.绘制并分析修改后的过程控制图,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.3不合格品数的NP控制图,np图用来

30、度量一个检验中的不合格（不符合或所谓的缺陷）品的数量。与p图不同，np图表示不合格品的实际数量而不是与样本的比率。P图适用的基本情况相同，当满足下列情况时可选用np图 不合格品实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告 各阶段子组的样本容量相同,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.4不合格数的C控制图,c图用来测量一个检验批内的不合格（或缺陷）的数量（与描在np图上的下合格品的数量不同）。c图要求样本的容量恒定或受检材料的数量恒定，它主要应用于以下两类检验： 不合格分布在连续的产品流上（例如每匹维尼龙上的瑕疵，玻璃上的气泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的地方09如每100维尼龙上的瑕疵） 在单个的产品检验中可能发现许多不同潜在原因造成的不合格（例如：在一个修理部记录，每辆车或元件可能存在一个或多个不同的不合格）,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,6.5单位不合格数的U控制图,u图用来测量具有容量不同的样本（受检材料的量不同）的子组内每检验单位产品之内的不合格数量。除了不合格数是按每单位产品为基本量表示以外，它是与c图相似的。u图和c图适用于相同的数据情况，但如果样本含有多于一个“单位产品”的量，为使报告值更有部门时，可以使用u图，并且在不同时期内样本容量不同时必须使用u图,江铃汽车股份有限公司,供应商发展部,