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统计过程控制SPCStatisticalProcessControl第二版目录一、SPC的产生及作用二、SPC常用术语解释三、持续改进及统计过程控制概述四、实例一、SPC的产生及作用SPC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。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“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。3σ原理若质量特性值X服从正态分布,那么,在±3σ范围内包含了99.73%的质量特性值。正态分布中心与规格中心重合时u±3σu±6σ的不合格率(未考虑偏移)规格区域1350ppm1350ppm±3σ±6σ0.001ppm0.001ppmSPC的产生*第二次世界大战后期,美国开始将休哈特方法在军工部门推行.*战后经济遭受严重破坏的日本在1950年通过休哈特早期的一个同事戴明(W.Ed-wardsDeming)博士,将SPC引入日本.从1950~1980年,经过30年努力,日本跨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(RogerW.Berger)指出,日本成功的基石之一就是SPCSPC的产生在生产过程中，产品的加工尺寸的波动是不可避免的。它是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种：正常波动和异常波动。正常波动是系统原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由偶然性原因（异常因素）造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。过程控制的目的就是消除、避免异常波动，使过程处于正常波动状态。SPC的产生SPC即统计过程控制（StatisticalProcessControl）。SPC主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。SPC的产生过程能力原理统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当过程中存在偶然因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。SPC的作用SPC可以：·对过程作出可靠的评估；·确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力；·为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；·减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作；SPC的作用有了以上的预防和控制，我们的企业当然是可以：·降低成本·降低不良率，减少返工和浪费·提高劳动生产率·提供核心竞争力(产品开发竞争力,品牌竞争力…)·赢得广泛客户·更好地理解和实施质量体系二、SPC常用术语解释名称解释平均值（X）一组测量值的均值极差（R）一个子组、样本或总体中最大与最小值之差σ（Sigma）用于代表标准差的希腊字母标准差(StandardDeviation)过程输出的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，用希腊字母σ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中位数˜x将一组测量值从小到大排列后，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，通常用符号X表示。名称解释中心线控制图上的一条线，代表所给数据平均值。过程均值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。链控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。它是分析是否存在造成变差的特殊原因的依据。UCL控制上限LCL控制下限USL规范上限LSL规范下限三、统计过程控制概述检验——容忍浪费预防——避免浪费预防与检验通过从开始时就不产生无用的输出，从而避免浪费的更有效的策略就是预防。但仅有口号是不够的，首先我们需要认识统计过程控制系统的要素预防与检验制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量和期望过程：所谓过程指的是共同作用，以产生输出的供应商、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境，以及使用输出的客户的集合，如上图。为了有效地使用过程控制的测量数据，了解变差的概念是很重要的变差：过程的单个输出之间不可避免的差别；可以理解为两个产品之间的差别。变差的原因可分为两类：普通原因和特殊原因。普通原因：是指过程在受控的状态下，出现的具有稳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：（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。只用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（一致性）分布宽度（离散性）形状或这些因素的组合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。时间范围局部措施和对系统采取措施局部措施（由直接相关人员来实施）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（工业经验建议）对系统采取措施（管理者实施）通常用来消除变差的普通原因几乎总是要求管理措施，以便纠正大约可纠正85%的过程问题过程控制和过程能力过程控制系统的目的就是对过程当前和将来的状态作出预测，以便对影响过程的措施作出经济合理的决定。过程控制系统的一个作用是：当出现变差的特殊原因时提供统计信号，和当不存在特殊原因时避免错误信息。从而对这些特殊原因采取适当的措施（或是消除它们，或是如果有用，则永久地保留它们）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）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）规范下限规范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）过程改进循环的各个阶段1、分析过程2、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过程控制和改进的工具——控制图上控制限中心线下控制限1、收集收集数据并画在图上2、控制根据过程数据计算实验控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总结控制图的作用：1、判稳：初始过程能力研究时2、预防控制图类型控制图的种类与适用场合类别名称控制图符号特点适用场合计量均值-极差控制图x-R最常用，判断工序是否正常的效果好，计算R值的工作量小。适用于产品批量大且生产正常、稳定的工序。值控均值-标准差控制图x-s常用，判断工序是否正常的效果最好，但计算s值的工作量大。适用于产品批量大且生产正常、稳定的工序。中位数-极差控制图x-R计算简便，但效果较差。适用于产品批量大且生产正常、稳定的工序。制图单值-移动极差控制图X-MR简便省事，能及时判别工序是否处于稳定状态。缺点是不易发现工序分布中心的变化。因各种原因（时间或费用）每次只能得到一个数据或尽快发现并消除异常因素。计数不合格品数控制图p较常用，计算简洁，作业人员易于掌握。样本含量较大。样本含量相等。值控不合格品率控制图np样本取样量大，且计算量大，控制曲线凹凸不平。样本含量可以不等。缺陷数控制图c较常用，计算简洁，作业人员易于掌握。要求样本量大。样本含量相等。制图单位缺陷数控制图u计算量大，控制曲线凹凸不平。样本含量可以不等。＾控制图的选择方法确定要制定控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图样本容量是否恒定？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是接上页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X—R图是否使用X—R图使用X—s图注：本图假设测量系统已经过评价并且是适用的。计量型数据控制图与过程有关的控制图计量单位：（mm,kg等）过程人员方法材料环境设备123456结果举例控制图举例螺丝的外径（mm）从基准面到孔的距离（mm）电阻（Ω）锡炉温度（ºC）工程更改处理时间（h）X图R图使用控制图的准备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、确定待控制的特性应考虑到：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。接上页5、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控制设定值注：应在过程记录表上记录所有的相关事件，如：刀具更新，新的材料批次等，有利于下一步的过程分析。均值和极差图（X-R）（以此图为例详细讲解）1-1、数据收集1子组容量通常子组容量选择2~5个。如果预期的过程变化相对小，则应该有较大的子组容量。2子组频率·在适当的时间收集足够的子组来反映过程中的变化。·过程的初期研究，很短的时间间隔进行分组，以便发觉短时间的不稳定因子。·当证明过程已处于稳定状态下(或已对过程进行改善)，子组间的时间间隔可以增加。3子组数量·子组数越多，可确保变差的主要原因有机会出现。·一般情况为了产品检测的时效性，故抽样较少，通常取25个子组。4事件日志包括子组编号，作业人，检验员，设备号，模具号及事件的记录。事件的记录包括诸如过程调整、更换工装、材料变更，或其它任何可能影响过程变化的详细资料。1-2、计算每个子组的均值（X）和极差R对每个子组计算：X=（X1+X2+…+Xn）/nR=Xmax-Xmin式中：X1，X2••••为子组内的每个测量值。n表示子组的样本容量1-3、选择控制图的刻度3-1两个控制图的纵坐标分别用于X和R的测量值。3-2刻度选择：接上页对于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：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0.01mm，则在极差图上1个刻度代表0.02mm）1-4、将均值和极差画到控制图上4-1X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