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1统计过程控制（SPC）的理解与实施王松涛编制2统计过程控制（SPC）的理解与实施目录一、基本概念二、统计过程控制三、计量型控制图的使用四、计数型控制图的使五、复习与归纳六、多品种小批量生产所使用的控制图3统计过程控制（SPC）的理解与实施一、基本概念4统计过程控制（SPC）的理解与实施１．随机现象●在大量重复实验中，具有统计规律的不确定现象。●其理论基础为概率学和数理统计。２．统计技术●研究随机现象数学规律的一门学科。●包括统计推断和统计控制。●应用统计技术应具备相应的条件。包括：◆有管理基础、◆5M标准化、◆培训、◆资源。5统计过程控制（SPC）的理解与实施3。随机分布质量特性数据分布所符合的某种规律。●正态分布的概念●正态分布的数学表达式：●正态分布曲线的特征分析：分布宽度及分布位置。●正态分布曲线的特性分析:标准差及偏移量6统计过程控制（SPC）的理解与实施4．变差●一个数据组，对于目标值存在不同的差异。●亦可称为数据的不一致性和离散性。●研究变差是SPC的重要任务。7统计过程控制（SPC）的理解与实施二、统计过程控制8统计过程控制（SPC）的理解与实施1．过程控制系统。●识别过程特性的要求。◆明确过程特性（温度、时间、转速、进给等）◆明确过程特性目标值，使操作生产率最高。◆监测过程特性，并与目标值进行比较。●偏离目标时，应采取措施◆改变操作：人员及材料◆改变基本因素：设备及交流◆改变过程设计：环境及方法，◆要监测改进效果9统计过程控制（SPC）的理解与实施2．变差的普通原因及特殊原因●形成变差的普通原因。◆连续的、不可避免的影响产品特性不一致的因素。◆其特点为：▲该因素作用到每个零部件上。▲随时间推移，不会改变特性分布规律10统计过程控制（SPC）的理解与实施●形成变差的特殊原因◆偶然的、断续的、可以避免的影响产品特性不一致的因素。◆其特点为：▲因素不是作用到每个零部件上▲随时间推移，将会改变特性分布规律11统计过程控制（SPC）的理解与实施●综合分析◆当该过程仅存在普通变差时，为稳定状态，过程受控。◆当过程存在特殊变差时，输出不稳定，过程失控。●消除/减少变差原因的措施。◆消除特殊原因变差：采用局部措施，由操作人员实施，可纠正15%的问题。◆减少普通原因变差：采用系统措施，由管理人员实施，可纠正85%的问题12统计过程控制（SPC）的理解与实施●消除/减少变差原因的目的◆消除特殊原因：使过程受控，输出可预测。◆减小普通原因：缩小分布宽度使顾客满意，降低成本。13统计过程控制（SPC）的理解与实施3．过程控制和过程能力●过程能力的4种类型◆过程受控，且完全满足规定的要求◆过程受控，不完全满足规定的要求◆过程不受控，且完全满足规定的要求◆过程不受控，不完全满足规定的要求14统计过程控制（SPC）的理解与实施●可接受的过程条件◆必须受控◆仅存变差的普通原因◆分布呈正态，且可预测◆分布宽度及位置能满足规定要求。15统计过程控制（SPC）的理解与实施●过程控制及改进循环◆分析过程：调整特性使过程受控◆维护过程：监测过程特性，查找变差特殊原因，并消除。◆改进过程：减少变差的普通原因，提高顾客满意度并降低成本◆以上步骤实施后，确定新的参数，开始新的循环。16统计过程控制（SPC）的理解与实施4．控制图—过程控制的工具。●什么是控制图——一种统计工具●控制限的确定原则：兼顾成本前提下的错判率。●控制图与正态分布曲线的关系。●控制图使用的两个阶段◆建立控制图、确定控制限◆应用控制图，对过程进行监控。17统计过程控制（SPC）的理解与实施●控制图的作用◆预知不合格◆向生产者及顾客提供质量稳定的证据。◆减少普通原因变差来改进过程，降低成本◆区分普通原因及特殊原因的变差◆为操作者之间提供沟通的语言18统计过程控制（SPC）的理解与实施●计量型控制图◆计量型控制图的概念a）用于可量化质量特性的监视，b)可分别观察分布宽度及分布位置，c)该控制图总是成对出现的。19统计过程控制（SPC）的理解与实施◆典型的计量型控制图有：—x（均值）——R（极差）图—x（均值）——S（标准差）图~x（中位数）—R（极差）图x（单值）——MR（移动极差）图◆其中：均值、中位数、单值用于观察位置，R，S，MR用于观察宽度。20统计过程控制（SPC）的理解与实施●计数型控制图◆计数型控制图的概念a)、用于非量化质量特性的监测，b)不能独立的观察分布位置及宽度。c)单个出现◆典型的计数型控制图有：a)P（不合格率）图，b)np、u、c（不合格品数）图21统计过程控制（SPC）的理解与实施三、计量型控制图（均值—极差图）22统计过程控制（SPC）的理解与实施1．准备阶段●建立适合的环境●确定作图的特性：重点工序的重点特性，特别是特殊特性。●确定测量系统，并进行MSA●减少不必要的变差●监测过程中，要记录重要的过程事件。23统计过程控制（SPC）的理解与实施2．制图阶段（8个步骤）●确定子组大小、频率及子组数◆子组大小（子组容量）：每次抽样时连续抽取的产品数（相同条件下）◆频率：隔多长时间抽一个子组（考虑生产节拍）◆子组数：在一张控制图上要描述多少个子组（一般为25个）24统计过程控制（SPC）的理解与实施●建立控制图，并记录原始数据（均值图在上，极差图在下）●计算每个子组的平均值和极差Rx1＋x2＋……＋xnX=——————————,n为样本容量、R=Xmax－Xminn并将结果写入数据表中。●选择控制图的刻度。—x图：刻度范围至少为：（Xmax－Xmin）×2R图：刻度从0~最大，至少为前4个极差中，Rmax×2.25统计过程控制（SPC）的理解与实施●将X值及R值描于图上，并连线，可见图行趋势。●计算平均极差及过程平均值，确定控制图中位线。26统计过程控制（SPC）的理解与实施●计算控制限UCL及LCL，注意：控制限不是公差范围，超过控制限的点，并不意味着不合格。●将中位线及两图的上下控制限描于图上。控制图完成。27统计过程控制（SPC）的理解与实施3、分析及延长控制限阶段●异常情况分析◆出现超限的点说明：存在偶然的孤立的特殊原因变差。分析：人员情绪，设备故障，原料疵点。能源供应失常等。28统计过程控制（SPC）的理解与实施◆出现非随机图形说明：存在彼此相关且连续的特殊原因变差。分析：刀具、模具、材料的不一致性、能源供应不稳定。操作方法随意性等。◆出现链说明：存在有规律的特殊原因变差。分析：设备故障早期发生、刀具、模具的逐步磨损等。●采取措施（局部措施），消除产生的原因。29统计过程控制（SPC）的理解与实施●延长控制限。◆失控原因已被识别并消除后，应剔除该点数据，重新计算中位线和控制限以便长期观察使用。◆注意：▲R图失控，均值图失控，各自剔除失控点数据。▲R图失控，均值图未失控，剔除R图及均值图相应点数据。▲均值图失控，R图未失控，仅剔除均值图失控点数据▲剔除数据后，样本数量不得小于20个，否则需重新作图。30统计过程控制（SPC）的理解与实施●长期观察中，出现下列情况应重新作图确定控制限◆技术要求更改◆工艺方法更改◆设备精度更改◆工作环境更改31统计过程控制（SPC）的理解与实施4、计算过程能力指数阶段●过程能力指数：运用统计学的原理，描述该过程不合格发生的概率情况。●几种典型的过程能力指数：CP：过程均值与规范中值一致时的过程能力指数。CPK：过程均值与规范中值不一致时的过程能力指数PP：过程均值与规范中值一致时的过程性能指数PPK：过程均值与规范中值不一致时的过程性能指数。32统计过程控制（SPC）的理解与实施●过程的标准差。◆固有标准差（用来计算CPCPK）◆总标准差（用来计算PP，PPK）●计算过程能力指数。，◆等边公差：◆不等边公差（以CPK为例）◆单边公差：为非正态分布，采用PPM值计算。●分析过程能力◆是否满足要求◆对系统采取措施，提高过程能力指数。33统计过程控制（SPC）的理解与实施5．其他几种计量型控制图的介绍●均值--标准差图◆适用于样本容量较大的场合◆标准差计算麻烦，现场需设计算机◆控制限及标准差计算不同于均值—极差图。●中位数图◆易于使用，不要求很多计算◆仅取中位数，过程变差描述较粗。◆控制限计算不同于均值—极差图。●单值--移动极差图◆适用于输出特性变化缓慢、生产节拍低、测量费用高的场合◆计算简单◆变化不敏感，不适用于要求较高的场合。34统计过程控制（SPC）的理解与实施四、计数型控制图（不合格率--P图）35统计过程控制（SPC）的理解与实施1．准备阶段●建立适合的环境。●确定作图的特性，重点工序的重点特性，特别是特殊特性。●确定测量系统，并进行MSA●减少不必要的变差●检测过程中，要记录重要的过程事件。36统计过程控制（SPC）的理解与实施2．制图阶段（6个步骤）●选择子组（样本）容量、频率。样本数量。◆子组容量：一次抽样连续检验的产品数。要足够大，50以上。◆频率：隔多大时间抽一个子组。周期较大，取决于生产节拍。◆样本数量：在一张控制图上描述的子组数。一般取25个●建立控制图，记录原始数据，计算每个子组内不合格品率P=np/n,p—不合格品率，np－子组内不合格品数，n－子组容量37统计过程控制（SPC）的理解与实施●选择坐标刻度刻度范围由0~最大，至少为Pmax的1.5~2倍。●将p点描于图上，并记录重要过程事件。●计算平均不合格品率，确定中位线，计算上下控制限●将中位线、UCL、LCL描于图上，控制图完成38统计过程控制（SPC）的理解与实施3．分析及延长控制限阶段●出现超限的点分析：人员、设备、原料及能源。超上限为异常，超下限为正常。●出现非随机图型。分析：刀具、模具、材料的不一致性，能源供应不稳定，操作方法等39统计过程控制（SPC）的理解与实施●出现链分析：设备故障，刀具、模具磨损等。连续7点上升/位于中位上侧为异常，连续7点下降/位于中位线下侧为正常。●采取措施并消除原因，应剔除该点数据，重新计算中位线和控制限，以便长期观察使用。（但子组数量不小于20个）40统计过程控制（SPC）的理解与实施4．计算过程能力指数阶段●计数型过程的过程能力指数：不合格品率即为。●取平均不合格品率时，必须剔除失控点数据，即消除特殊原因变差。●提高过程能力指数要减少普通原因变差，采取管理措施。41统计过程控制（SPC）的理解与实施5．其他几种计数型控制图的介绍。●不合格品数，np图◆用于不合格品数比不合格品率更有意义的场合（如制管）◆操作方便，免于计算。●不合格品数，C图◆用来描述一个检验批内的不合格品数，◆适用于流程性材料及单位产品上的不同不合格（如汽车）●不合格品数，u图◆适用于子组容量不同时的检验单位，◆过程能力为每报告单元的不合格数的平均值42统计过程控制（SPC）的理解与实施五、复习及归纳43统计过程控制（SPC）的理解与实施1．基本概念。●变差的概念●正态分布的概念●可接受的过程条件●控制图的基本概念●过程能力指数的概念2.基本技能●会制作控制图，●会分析控制图，●会寻找消除特殊变差原因的措施，●会寻找减少普通变差原因的措施，●会计算过程能力指数44统计过程控制（SPC）的理解与实施六、多品种小批量生产所使用的控制图45统计过程控制（SPC）的理解与实施１、均值—极差图的应用●确定子组容量、频率及