质量SPC 控制图与过程能力分析―公司培训用

1控制图与过程能力分析--SPC品质培训项目讲义课程纲要控制图1.控制图的历史,发展2.控制图说明/原理/目的3.正态分布说明4.α,β风险说明5.控制图分类及使用6.X-R,X-RnP,c,u控制图及识图7.使用控制图注意事项过程分析SPC8.过程分析是否在控制状态的判定9.过程能力的定义及表示法10.Ca,Cp,Cpk,Pp,Ppk,Cmk指數說明11.过程能力的计算12.控制图,过程定义的综合运用控制图的历史与发展控制图是1924年由美国品管大师修华特(W.A.Shewhart)博士发明1940年前后,英美逐渐将控制图引入工厂实际应用其效果也渐被肯定1941-1942制定成美国标准1950年戴明(W.E.Deming)到日本开讲习会,此后,控制图的应用在日本企业广为普及,并于1954年开始制定成为JIS里的条款陆续订了JISZ9021，9022，9023何为控制图以产品的实际品质为特性值与代表过程实力的控制界限比较,而以推移图(时间序列)形式表现出来其中:纵轴表制品的品质特性,横轴表制品制造时间;用中心线及上下界限来反应品质变动情况.图例:中心线上控制线下控制线有异常控制图目的—做好预防工作PROCESS原料人机法环测量测量结果好不好不要等产品做出来后再去看它好不好而是在制造的时候就要把它制造好控制图优点控制图和一般的统计图不同，因其不仅能将数值以曲线表示出来，以观其变异之趋势，且能显示变异系属于机遇性或非机遇性，以指示某种现象是否正常，而采取适当之措施。名称作法优点直方图制程完成后才调查收集数据便于掌据某时期之过程状况,属静态控制图于制程中连续调查收集数据在连续的过程中了解过程之变化,属动态THEWAYWEWORK/BLENDINGOFPREVIOUSLYPEOPLEEQUIPMENTMATERIALMETHODSENVIRONMENTPRODUCTORSERVICECUSTOMERIDENTIFYINGCHANGINGNEEDSANDEXPECTATIONSVOICEOFCUSTOMERSTATISTICALMETHODSVOICEOFTHEPROCESSINPUTPROCESS/SYSTEMOUTPUTPROCESSCONTROLSYSTEMMODELWITHFEEDBACK计数值和计量值何为计数值?何为计量值?例：1、课堂的人数属于…?2、大家的平均年龄属于…?物体数目只能用自然数来计量的可能连续的数值来计量的计数值计量值计量值的分布表达位置：中心值形状：峰态分布宽度控制图原理说明群体平均值=μ标准差=σμμ+kσμ-kσ抽樣718.221222)(eexkk控制图原理μ±kσ在内的概率在外的概率μ±0.67σ50.00%50.00%μ±1σ68.26%31.74%μ±1.96σ95.00%5.00%μ±2σ95.45%4.55%μ±2.58σ99.00%1.00%μ±3σ99.73%0.27%μ±6σ99.9997%3.4PPM正态分布概率99.73%68.26%95.45%μ+1σ+2σ+3σ-1σ-2σ-3σ中央极值定理),(12Nn正态函数看作标准通常把24)4,(,4,2xmeanitNthennwhen39)9,(,9,2xmeanitNthennwhen有限群体修正系数nENnxX)(then101if1)(then101ifNnNnXENnx控制图原理说明xxxx33xxx33中心線上控制限UCL下控制限LCL个别值的正态分布平均值的正态分布控制图的正态分布控制图使用时机只有制程在稳定、控制状态才能使用控制图控制状态判定标准是：过程的变动大部分是偶然原因引起；4M皆按一定标准、很稳定的进行作业；结果稳定可预测，有异常可马上发现。管制界限和规格界限规格界限：是用以说明品质特性之最大许可值，来保证各个单位产品之正确性能。管制界限：应用于一群单位产品集体之量度，这种量度是从一群中各个单位产品所得之观测值所计算出来者。过程变动与管制界限过程必定会有变动，无法做出完全同样的产品，其变动的原因可分为两类：一为偶然原因，另一为异常原因。过程的变动如在管制界限以内，我们可以认为过程处在受控状态；反之如变动点超过管制界限则认为过程中有异常，以此告诉我们应对过程进行不再处于稳定状态过程的组成及分析方法人机器材料方法测量环境制程为何变动特性要因图——过程分析的常用手法偶然原因与异常原因•偶然原因：指的是造成随着时间推移具有稳定的且可重复分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或简称“受控”，表现为一个稳定系统的原因。只有变差的原因存在且不改变时，过程的输出才可以预测。•异常原因：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)过程的分布改变。除非所有的原因都被查找出来并且采取了措施，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统内存在变差的原因随时间的推移，过程的输出将不稳定。属外界变化引起的偶然原因与异常原因偶然原因异常原因1）大量微小的原因2）每个微小原因变动小3）不易除去例如：同批原料内…机器振动引起，天气转热，熟手操作等微小变动1）一个或几个大原因2）任何一个皆可能发生大变动3）对品质影响大，可避免且必须除去例如：原料群体不良，机器磨损，刀具磨损、生手未训练等控制图常见的两种错误说明对于仅仅存在偶然因素的情况下,点子越出控制界限外而判断过程发生变化的错误,即将正常判断为异常的错误是可能发生的.这种错误称为第一种错误即α错误.当过程具有某种非偶然因素影响,致使过程发生程度不同的变化.但由于此变化相应的一些点落在控制界限內,从而有可能发生判断过程未发生变化的错误,这种错误称为第二种错误即β错误.控制图常见的两种错误说明发生第一种错误时,虛发警报,由于徒劳地查找原因並为此采取了相应的措施,从而造成损失.因此,第一种错误又称为徒劳错误.发生第二种错误时漏发警报,过程已经处于不稳定状态,但並未采取相应的措施,从而不合格品增加,也造成損失.两种错误带来的风险见下图表说明“α”及“β”风险说明“α”风险说明“β”风险说明“α”及“β”风险说明控制界限“α”值±σ32%±2σ4.56%±3σ0.27%±4σ0.005%均值移动“β”值±σ97.72%±2σ84.13%±3σ50%±4σ15.87%控制图设计原理0σ1σ3σ6σ2σ兩種損失的合計第一钟错误损失第二种错误损失控制图的种类计量值控制图平均值与全距控制图（X-R图）平均值与标准差控制图中位值与全距控制图个別值与移动全距控制图（X-Rm图）计数值控制图不良率控制图（P图）不良数控制图（Pn图）缺点数控制图（C图）单位缺点控制图（U图）两种控制图的比较优点缺点计量值控制图1、用于过程的控制较灵敏，控制特性的相关工程若有偏差，较易显在化2、能及时并正确地找出不良原因，使品质稳定。在制造过程需要经常抽样并测定打点，故较为麻烦而费时计数值控制图1、只在生产完成后，才抽取样本来判断良品与不良品，帮所需数据可以简单方法获得。2、对于整体品质概况的了解较方便只靠此种控制图，常无法迅速找到异常的真因，而延误时机控制图的选择“n”=10~25控制图的选择资料性质不良数或缺陷数单位大小是否一定“n”是否一定样本大小n≧2Cl的性质“n”是否图大“u”图“c”图“pn”图“p”图X-Rm图X-R图X-R图X-s图计数值计量值“n”=1n≧1中位数平均值“n”=2~5缺陷数不良数不一定一定一定不一定使用控制图的准备建立适用于实施的环境定义过程确定待管理的特性，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确定测量系统使不必要的差异最小化质量特性与控制图的选择为保证最终产品的质量特性,需要考虑以下几个方面:认真研究用户对产品质量的要求,确定这些要求哪些与质量特性有关,应选择与使用目的有重要关系的质量特性來作为控制的項目.有些虽然不是最终产品的质量特性,但为了达到最终产品的质量目标,而在生产过程中所要求的质量特性也应列为控制项目质量特性与控制图的选择在同样能夠满足对产品质量控制的情況下,应该选择容易测定的控制項目.用统计方法进行质量控制如无质量特性数据就无法进行.在同样能夠滿足产品质量控制的情況下,应选择对生产过程容易采取措施的控制項目.质量特性与控制图的选择为了使控制最终取得最佳效果,应尽量采取影响产品质量特性的根本原因有关的特性或接近根本原因的特性作为控制項目。产品的质量特性有時不止一个,则应同時采取几个特性作为控制項目。使用控制图的注意事項分组问题主要是使在大致相同的条件下所收集的质量特性值分在一组,组中不应有不同本质的数据,以保证组内仅有偶然因素的影响.我们所使用的控制图是以影响过程的许多变动因素中的偶然因素所造成的波动为基准来找出异常因素的,因此,必須先找出过程中偶然因素波动这个基准。分组时应考虑的问题时间质量特性过程的变化让组內变化只有偶然因素让组间变化只有非偶然因素组内变异小组间变异大使用控制图的注意事項分层问题同样产品用若干台设备进行加工时,由于每台设备工作精度、使用年限、保养状态等都有一定差异,这些差异常常是增加产品质量波动、使散差加大的原因.因此,有必要按不同的设备进行质量分层,也应按不同条件对质量特性值进行分层控制,作分层控制图.另外,当控制图发生异常时,分层又是为了确切地找出原因、采取措施所不可缺少的方法.层别的说明复合使用控制图的注意事項控制界限的重新计算为使控制线适应今后的生产过程,在确定控制图最初的控制线CL、UCL、LCL時,常常需要反复计算,以求得切实可行的控制图.但是,控制图经过使用一定时期后,生产过程有了变化,例如加工工艺改变、刀具改变、设备改变以及进行了某种技术改革和管理改革措施后,应重新收集最近期间的数据,以重新計算控制界限并作出新的控制图.为何控制界限应延用建立控制图的四步骤A收集数据B计算控制限C过程控制解析D过程能力解析建立X-R图的步骤AＡ阶段收集数据A1选择子组大小、頻率和数据子组大小子组頻率子组数大小A2建立控制图及记录原始记录A3计算每个子组的均值X和极差RA4选择控制图的刻度A5将均值和极差书到控制图上分组原则分组原则：必须达到组内变异小，组间变异大组数的要求(最少25组)当制程中心值偏差了二个标准差時，它在控制限內的概率为0.84那么连续25点在线內的概率为：0128.084.025每个子组的平均值和极差的计算11009899100982989998101973999710010098410010010199995101999910099平均99.698.699.410098.2极差33322平均值和极差的计算公式nxxxxxn...321minmaxxxR平均值的计算R值的计算x建立X-R图的步骤BＢ计算控制限B1计算平均极差及过程平均值B2计算控制限B3在控制图上作出平均值和极差控制限的控制线求平均值及控制界限的计算公式RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422全距管制图平均值管制图kRRRRkxxxxXkk..........21321全距管制图平均值管制图绘制控制界限与描点图例UCLCLLCLUCLCLLCL00XR建立X-R图的步骤CＣ过程控制解释C1分析极差图上的数据点C2识别并标注特殊原因(R图)C3重新計算控制界限(R图)C4分析均值图上的数据点超出控制限的点链明显的非随机图形超出控制限的点链明显的非随机图形C5识别并标注特殊原因(X图)C6重新計算控制界限(X图)C7为了继续进行控制延長控制限控制图的判读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依据UCLCLLCL異常異常控制图