SPC统计过程控制97182768

1SPC统计过程控制StatisticalProcessControl2本课程主要内容一、SPC的历史二、SPC正态分布理论基础三、SPC的基础原理四、SPC控制图的种类和应用五、计量型控制图制作步骤及判定原则六、计数型控制图制作步骤3一、SPC的历史4SPC的发展史SPC的起源史SPC是由美国的休哈特博士于1924发明的。世界上第一张控制图是休哈特在1924年5月16日提出的不合格品率(p)控制图。英国在1932年，邀请W.A.Shewhart博士到伦敦，主讲统计质量管理，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。5SPC的发展史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质量管理委员会，制定了相关的JIS标准。至此，休哈特博士对日本工业的影响非常之重大，为了纪念戴明博士，日本专门设置了戴明质量奖。6SPC的发展史1984年日本名古屋工业大学调查了115家日本各行各业的中小型工厂，结果发现平均每家工厂采用137张控制图；美国柯达彩色胶卷公司有5000多名职工，一共应用了35000张控制图，平均每名职工做七张控制图78正态分布是一条曲线，其特点是中间高、两头低、左右对称并延伸至无穷µσµ表示平均值；σ表示标准差9µ与σ对正态分布的影响µµ1σ=0.4σ=1.0σ=2.5X方向X方向10三、SPC的理论基础①休哈特实验②戴明红珠实验③两种变异④SPC的3西格玛原理11休哈特实验f(x)xxxxf(x)f(x)f(x)12戴明红珠实验1、戴明红珠实验，向我们展示了红珠实验的操作的整个过程，并总结出许多条启示，供我们反思和了解自已公司和手头的工作。2、实验由戴明本人担任主管的角色，实验中的其他角色是由观众中的自愿者担任3、实验所需材料①4000粒木珠，直径约为3mm，其中，800粒为红色，3200粒为白色②六把有50个孔的勺子，可盛50粒木珠13戴明红珠实验③两个长方形容器，其中一个可以放入另一个之中（以节省空间）。在所有的材料中珠子（放在一个塑料袋内）以及一个勺子可以放入小容器，小容器又可以放在大容器中。容器具体尺寸如下：大容器：20cmX16cmX8cm小容器：19cmX13.5cmX6cm14戴明红珠实验根据主管说明：公司计划扩厂，以满足新顾客的需求。新顾客要白珠，而不接受红珠，然而进料中却混合有红珠（白珠与红珠混合）。扩厂需要10名新员工，其中包括：6位新工人，2位检验员，1位检验长，1位记录员。这6位自愿担任工人的研讨会学员15实验结果第一天：结果让主管很失望，他在一开始就提醒工人，他们的工作是产出白珠而非红珠，但是工人们产出的红珠数却很高。公司实施绩效制度，要奖历绩效良好的人。显然David值得加薪奖励，因为他只产出4只红珠，他是最佳工人。而Larid的绩效最差，有12颗红珠。第二天：结果又一次让主管失望，比前一天更差。管理者也在注意这些记录，发现成本已超过利润了。主管对工人们说：我在一开始就说到，你们的饭碗要靠你们的绩效。可是你们的绩效一塌糊涂。看看这些数字，如果Daivd昨天只能够产出4粒红珠，其他人也应该能做到。但是今天david产出了十二粒红珠16实验结果第三天：主管对结果十分失望，主管提配工人，成本已超过利润。而且还说：如果第四天还是没有大幅度改进，公司准备要关闭工厂，你们的饭碗要靠你们自已的表现第四天：主管又再一次失望。他是他却带来了一个好消息，上级主管要求留下3位绩效最好工人，让工厂继续营运。想想看这个方法太棒了但是第五天，结果还是令人失望，主管宣布：关厂。17实验分析谁是最佳工人？雇用最佳工人让工厂继续营运的绝妙构想到底出了什么差错？18SPC控制图的基本原理过程：人设备材料方法环境半成品或成品及其质量特性资源组合活动一组输入输出19两种类型的变异原因一普通原因：指的是造成随着时间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，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或有时简称“受控”，只有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：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。除非所有的特殊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特殊原因，随时间的推移，过程的输出将不稳定。20两种类型的变异原因二两种原因目标值线预测时间范围范围时间目标值线如果仅存在变差的普通原因，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如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出不稳定21SPC的3σ原理当过程仅含有正常变异时，过程的输出的质量特性X呈正态分布N（µ，σ2），其中µ为正态分布值，σ为标准差。在µ、σ已知时，产品的合格率可用下表表示：2223UpperControlLimit(UCL)LowerControlLimit(LCL)ControlLine(CL,对应的是均值µ)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。控制界限：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24两种错误及其发生概率我们选取µ±3σ作为SPC控制图界限是合理的吗？控制限µ±3σ是用来判断正常变异和异常变异所用的一个临界值，但要考虑到确立任何一个临界值都有可能使判断发生错误，这种错误主要分为两类：第一类：漏发警报第二类：虚发警报25两种错误及其发生概率a1a2a=a1+a2a：虚发警报β：漏发警报β26四、控制图的种类及其应用27控制图的定义控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。控制图是一种带有控制界限的反映过程质量的记录图形，图的纵轴代表产品质量特性值(或由质量特性值获得的某种统计量)；横轴代表按时间顺序(自左至右)抽取的各个样本号；图内有中心线(记为CL)、上控制界限(记为UCL)和下控制界限(记为LCL)三条线(见下图)。上控制界限(UCL)中心线(CL)下控制界限(LCL)28控制图的视“小概率事件不可能发生”的原理工序处于稳定状态下，其计量值的分布大致符合正态分布。由正态分布的性质可知：质量数据出现在平均值的正负三个标准偏差(X3)之外的概率仅为0.27%。这是一个很小的概率，根据概率论“视小概率事件为实际上不可能”的原理，可以认为：出现在X3区间外的事件是异常波动，它的发生是由于异常原因使其总体的分布偏离了正常位置控制限的宽度就是根据这一原理定为329控制图—过程控制的工具上控制限中线下控制限1.收集：收集数据并画在图上2.控制：根据过程数据计算试验控制限；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步骤30控制图种类(以数据性质分)计量型控制图平均数与极差控制图(Chart)平均数与标准差控制图(Chart)中位数与极差控制图(Chart)个別值与移动极差控制图(chart)计数值控制图不良率控制图(Pchart)不良数控制图(Pnchart,又称npchart或dchart)缺点数控制图(Cchart)单位缺点数控制图(Uchart)31控制图种类(依用途来分)分析用控制图：根据样本数据计算出控制图的中心线和上、下控制界限，画出控制图，以便分析和判断过程是否处于于稳定状态。如果分析结果显示过程有异常波动时，首先找出原因，采取措施，然后重新抽取样本、测定数据、重新计算控制图界限进行分析。控制用控制图：经过上述分析证实过程稳定并能满足质量要求，此时的控制图可以用于现场对日常的过程质量进行控制32计量型控制图计量型控制图的使用说明A、计量数据B、计量型控制图的基础C、SPC的抽样原则33五、计量型控制图的制作步骤和判定原则34建立控制图的四步骤A收集数据B计算控制限C过程控制解释D过程能力解释35建立X-R图的步骤AＡ阶段收集数据A1选择子组大小、频率和数据子组大小子组频率子组数大小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将均值和极差画到控制图上36组数的要求(最少25组)当制程中心值偏差了三个标准差时，它在控制限内的概率为0.84那么连续25点在线内的概率为：0128.084.02537每个子组的平均值和极差的计算11009899100982989998101973999710010098410010010199995101999910099平均99.698.699.410098.2极差3332238平均值和极差平均值的计算554321xxxxxxR值的计算minmaxxxR39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40管制圖RXkRRRRkxxxxxkk..........21321全距管制圖平均值管制圖RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422全距管制圖平均值管制圖41n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31d3/d4/A2值选取表42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(极差图)C3重新计算控制界限(极差图)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(均值图)C6重新计算控制界限(均值图)C7为了继续进行控制延长控制限43控制图的判读443點中有2點在A區01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC45連續9點在C區或C區以外01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC46連續6點遞增或遞減01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC47连续14點上下交替01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC485點中有4點在B區01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC4915點在C區中心線上下01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC508點在中心線兩側,但無一在C區01234561234567891011121314樣本號數觀測值ABCABC51控制图的观察分析作控制图的目的是为了使生产过程或工作过程处于“控制状态”.控制状态即稳定状态,指生产过程或工作过程仅受偶然因素的影响,产品质量特性的分布基本上不随时间而变化的状态.反之,则为非控制状态或异常状态.控制状态的标准可归纳为二条:第一条,控制图上点不超过控制界限;第二条,控制图上点的排列分布没有缺陷.52为了继续进行控制延长控制限估计过程标准偏差2ˆdR计算新的控制限newxnewxnewRnewRnewRAxLCLRAxUCLRDLCLRDUCLdR22342ˆ53n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08D2值的选取表54建立X-R图的步骤DＤ过程能力解释D1计算过程的标准偏差D2计算过程能力D3评价过程能力D4提高过程能力D5对修改的过程绘制控制图并分析55计算过程能力对于X-R图，过程能力是通过计算Cpk，用Cpk大小来确定过程能力，当所有点都受控后才计算该值。对于过程能力的初步估计值，应使用历史数据，但应剔除与特殊原因有关的数据点。当正式研究过程能力时，应使用新的数据，最好是25个或更多时期子组，且所有的点都受统计控制。56pC製程能力指標內變差只考