SPC统计过程控制教材

1统计过程控制(SPC)一、什么是过程所谓过程指的是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合。人机产品4M1E料服务法环输入过程/系统输出●●●工作方式／资源的融合顾客2二、两种过程控制模型和控制策略1、缺陷检测过程模型否是控制策略：控制输出，事后把关，容忍浪费。4M1EEE过程产品/服务检验是否合格顾客报废或返工32、具有反馈的过程控制模型过程的呼声顾客的呼声控制策略：控制过程、预防缺陷、避免浪费。统计方法过程4M1E产品／服务顾客识别变化的需求与期望43、两种模型的比较4、计量型随机变量的分布5、正态分布――过程控制中最常用的分布μ―均值σ2―方差σ－标准差±3σ－常用来表示变差大小变量范围正态分布概率μ±σ0.682689μ±2σ0.954499μ±3σ0.997300μ±4σ0.99993657μ±5σ0.999999742μ±6σ0.999999998模型特点检测反馈控制输出过程方法事后把关预防经济性差比较好质量不能保证稳定5三、两种变差原因及两种过程状态1、两种性质的变差原因＊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。62、两种过程状态＊＊仅存在普通原因变差分布稳定的过程是可预测的过程是统计受控的存在特殊原因变差分布不稳定的过程是不可预测的过程是不受控的73、两种控制措施＊系统措施－通常用来减少变差的普通原因－通常要求管理层的措施－工业经验，约占过程措施的85％＊局部措施－通常用来消除变差的特殊原因－通常由与现场有关的人员解决－工业经验，约占过程措施的15％4、过程控制要点－属于系统的问题不要去责难现场人员，要由系统采取措施－属于局部的问题也不要轻易采取系统措施－考虑经济因素，作出合理的决定－过程控制系统应能提供正确的统计信息（MSA）8四、过程能力与能力指数1、什么是过程能力－过程在统计受控状态下的变差大小－过程能力是由造成变差的普通原因确定的－过程能力通常代表过程本身的最佳性能－过程能力决定于质量因素4M1E而与技术规范无关2、如何计算过程能力－正态分布的情况下，过程能力用分布的±3σ宽度来表达－σ的计算方法●按极差估计●按标准差估计3、什么是过程能力指数（Cp，Cpk）－Cp，Cpk表示过程能力满足技术规范的程度－Cpk值与σ，技术规范宽度，分布和技术规范的位置有关－当过程均值与规范中心值重合时，Cpk＝CpCpkU=UcL-μ/3σCpk为以上两值较少者CpkL=μ-LCL/3σCp＝UcL－LCL／6σ9＊工序能力指数表示工序能力满足产品质量标准(产品规格、公差)的程度，一般记以Cp。＊各情况的工序能力指数的计算方法如下：(1)双侧公差(质量特性值分布中心μ与公差中心M重合)无偏移情况Cp=T/6σ≈(Tu-TL)/6S式中，T为技术规格，Tu为规格上限，TL为规格下限，σ为质量特性值分布的标准差，S为样本标准差，S为σ的估计值，即R/d2。＊根据T与6σ的相对大小可以得到三种典型情况：a)Cp值越大表明加工精度越高，但这时对设备和操作人员的要求也越高，加工成本也越大，所以对于Cp值的选择应根据技术要求与经济性的综合考虑来决定。b)当T=6σ时，Cp＝1，从表面上看，似乎这是满足技术要求又很经济的情况，但由于生产总是波动的，分布中心一有偏移，不合格品率就要增加，因此通常Cp值大于1。10（2）双侧公差（质量特性值分布中心与公差中心不重合）有偏移情况若产品质量特性值分布中心μ与公差中心M二者不重合，有偏移，则不合格品将增加。这时计算工序能力指数的公式需加修正。*定义分布中心μ与公差中心M的偏移ε=∣M-μ∣*μ与M的偏移度K=ε/(T/2)=2ε/T*分布中心偏移的工序能力指数CPK＝(1－K)T/6σ。当μ=M，即分布中心公差中心重合无偏移时，K=0，CPK＝CP，而当μ＝Tu或μ＝TL时，K＝1CPK＝0表示工序能力由于偏移而严重不足，需要采取措施。例：某零件的孔径为φ1400.017，经随机抽取50件进行检验，计算得零件的平均孔径X＝140.00952，标准差S=0.00354,求CPK？解：①首先计算零件孔径的偏移（公差中心）（规格范围）（分布中心）M＝（Tu＋TL）/2T＝Tu－TLμ＝Xε=∣(140.017+140.000)/2-140.00952∣=0.00102②计算偏移度K=0.00102/[(140.017-140.000)/2]=0.12③计算CPKCPK=(1-0.12)[(140.017-140.000)/(6*0.00354)]=0.7011(3)单侧公差，只有上限要求有的产品，如机械产品的清洁度，形位公差，药品中杂质的含量等只给出上限要求，而对下限没有要求，只希望越小越好，这时，工序能力指数计算如下：CP=(Tu-μ)/3σ≈(Tu-X)/3S当X≥Tu时，令CP＝0。表示工序能力严重不足。例：某锅炉厂要求零件滚柱的不同轴度小于1.0，现随机抽取滚柱50个，测得其不同轴度均值X＝0.7823，S＝0.0635，求CP？解：由题给定Tu＝1.0，X＝0.7823,S=0.0635CP=(1.0-0.7823)/(3*0.0635)=1.14(4)单侧公差，只有下限要求有的产品，如机电产品的机械强度，耐电压强度，寿命、可靠性等要求不低于某个下限，而对上限没有要求，只希望越大越好，这时，工序能力指数计算如下：CP＝(μ-TL)/3σ≈(X-TL)/3S当X≤TL时，令CP＝0，表示工序能力严重不足。例：某电器厂生产小型变压器，规定其初次级线圈间的击穿电压不得低于1000伏，随机抽样60个变压器，试验结果计算平均击穿电压X＝1460伏，S＝93，求CP？解：由题知TL＝1000，X＝1460，S＝93CP＝（1460－1000）/(3*93)=1.6512工序能力指数的评定标准CP值范围级别指数评价CP≥1.67I过高1.67CP≥1.33Ⅱ充分1.33CP≥1.00Ⅲ尚可1.00CP≥0.67Ⅳ不足0.67CPⅤ严重不足13根据CP值与K值求不合格品率P的数值表(%)KPCP0.000.040.080.120.160.200.240.280.320.360.400.440.480.520.5013.3613.4313.6413.9914.4815.1015.8616.7517.7718.9220.1921.5823.0924.710.607.197.267.487.858.379.039.8510.8111.9213.1814.5916.8117.8519.690.703.573.643.834.164.635.245.996.897.949.1610.5512.1013.8415.740.801.641.691.892.092.462.943.554.315.216.287.538.9810.6212.480.900.690.730.831.001.251.602.052.623.344.215.276.538.029.751.000.270.290.350.450.610.841.141.552.072.753.594.655.947.491.100.100.110.140.200.290.420.610.881.241.742.393.234.315.661.200.030.040.050.080.130.200.310.480.721.061.542.193.064.201.300.010.010.020.030.050.090.150.250.400.630.961.452.133.061.400.000.000.010.010.020.040.070.130.220.360.590.931.452.101.500.000.000.010.020.030.060.110.200.350.590.961.541.600.000.010.010.030.060.110.200.360.631.071.700.000.010.010.030.060.110.220.400.721.800.000.010.010.030.060.130.250.481.900.000.010.010.030.070.150.312.000.000.010.020.040.090.202.100.000.010.020.050.182.200.000.010.030.082.300.010.020.052.400.000.010.032.500.010.022.600.000.012.700.012.800.00*此表对有偏移情况的工序能力指数CPK也是同样适用的。当CPK＞1.33时，如偏移度K＜0.5，则对于工序不必特别加以调整；当CPK＜1.33时,如K0.25,则必须采取措施。*例：已知CP＝1.00,K=0.00,求工序加工的不合格品率?解:查表CP＝1.00与K=0.00的交会栏内得不合格品率P=0.27%144、典型的能力指数CPK与PPM关系CPKUCL-μ(或μ-LCL)PPM(单侧)0.33σ1586550.672σ227511.003σ13501.334σ321.675σ0.132.006σ0.0015、能力指数与性能指数能力指数性能指数符号CPK，CPPPK，PP适用过程稳定不稳定计算方法σ=R/d2σ=√Σ(Xi-X)2(N-1)PPAP要求CPK≥1.67PPK≥1.6715五、持续改进过程循环持续改进过程循环的各个阶段1．分析过程本过程应做些什么？2.维护过程会出现什么错误？监控过程性能本过程正在做什么？查找偏差的特殊达到统计控制状态？原因并采取措施确定能力3.改进过程改变过程从而更好理解普通原因变差减少普通原因变差16六、控制图－过程控制的工具1.控制图的用途a.什么是控制图?收集数据并画在图上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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b.控制图的用途收集数据实施控制分析改进17现场人员了解过程变差并使之达到统计受控状态的有效工具。有助于过程在质量上和成本上持续地，可预测地保持下去。对已达到统计受控的过程采取措施，不断减少普通原因变差，以达到提高质量，降低成本和提高生产率的改进目标。为现场人员、支持人员、设计人员，顾客等提供有关过程性能的共同语言。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依据。182.控制图的分类及选用计量型数据控制图分类表类型优点应用均值－极差图X－R较简便，对子组内特殊原因较敏感。广泛均值－标准差图X－SS较R更准确有效，尤其在大样本容量时。计算机实时记录，样本容量大。中位数图X－R用X代替X，直接描点，不用计算机。车间工人更易掌握。单值－移动极差图X－MR用单值代替均值，用MR（相邻数值之差）代替极差。用于测量费用很高的场合。计数型数据控制图分类表类型应用范围不合格品率P图广泛不合格品数nP图不合格品数比不合格品率更有意义。各个时期子组的容量不变不合格数C图连续的产品流上（如布匹）；单个检验中发现不同原因造成的不合格（车辆维修）。单元不合格数适用于与C图相同的数据，但19U图不同时期的样本容量不同时，必须采用U图。3．选用控制图类型的流程否否是是否否是否否是是否确定要制定控制图的特性是计量型数据吗？关心的是不合格品率－即“坏”零件的百分比吗？关心的是不合格数即单位零件不合格数吗？样本容量是否恒定？使用np或p图使用P图样本容量是否恒定？使用μ图使用C图或μ图性质上是否是均匀或不能按子组取样一例如：化学槽液批量油漆等？使用单值图X－MR子组均值是否能很方便地计算？使用中位数图子组容量是否大于或等于9？使用X－R图20是否是4.控制图主要有分析过程质量和控制过程质量两种用途a)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