SPC培训教材-应用型

1统计过程控制SPC21、控制图的起源控制图是1924年由美国品管大师W.A.Shewhart（休哈特）博士发明。因其用法简简单且效果显著，人人能用，到处可用，遂成为实施品质管制不可缺少的主要工具。一、SPC的起源和发展3二、基本的统计概念数据的种类波动（变差）——波动的概念、原理及波动的种类普通原因/异常原因统计控制状态/过度调整基础的统计量——平均值X、中位数X、极差R标准偏差、S计量型计数型41、数据的种类计量型特点：可以连续取值也称连续型数据。如：零件的尺寸、强度、重量、时间、温度等计数型特点：不可以连续取值，也称离散型数据。如：废品的件数、缺陷数5波动的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样的。生产实践证明，无论用多么精密的设备和工具，多么高超的操作技术，甚至由同一操作工，在同一设备上，用相同的工具，生产相同材料的同种产品，其加工后的质量特性（如：重量、尺寸等）总是有差异，这种差异称为波动。公差制度实际上就是对这个事实的客观承认。消除波动不是SPC的目的，但通过SPC可以对波动进行预测和控制。2、波动（变差）的概念：6（1）、波动的原因：波动原因人机器材料方法测量环境7（2）、普通原因、特殊原因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”，或有时间称“受控”，普通原因表现为一个稳定系統的偶然原因。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。如设备的正常震动，刀具的磨损，同一批材料的品质差异，熟练工人间的替换；8（2）、普通原因、特殊原因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，否則它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统內存在变差的特殊原因，随时间的推移，过程的输出将不稳定。如设备故障，原材料不合格，没有资格的操作工……9普通原因和特殊原因的区别存在性对品质的影响方向影响大小消除的难易度普通原因（车床震动）始终有一定偏向小难特殊原因（车刀磨断）有时或大或小大易10（2）、波动的种类:正常波动：是由普通(偶然)原因造成的。如操作方法的微小变动，机床的微小振动，刀具的正常磨损，夹具的微小松动，材质上的微量差异等。正常波动引起工序质量微小变化，难以查明或难以消除。它不能被操作工人控制，只能由技术、管理人员控制在公差范围内。异常波动：是由特殊(异常)原因造成的。如原材料不合格，设备出现故障，工夹具不良，操作者不熟练等。异常波动引起工序质量变化较大，容易发现，应该由操作人员发现并纠正。114、“统计控制状态”与“过渡调整”统计控制状态——当过程中只存在造成变差的普通原因，这个过程称为“处于统计控制状态”，简称“受控”。过度调整——把过程中每一个偏离目标的值当作过程中发生了特殊原因来进行处理的做法。125、基本统计量说明1、平均值X设X1，X2，…….Xn是一个大小为n的样本，则X=（X1+X2+……+Xn)/n2、中位数X将数据按数值大小顺序排列后，位于中间位置的数据，称为中位数。如：5，9，10，4，7，X=7；如：5，9，10，4，7，8X=（7+8）/2=7.5~~~133、极差R样本数据中的最大值Xmax与最小值Xmin的差值。R=Xmax-Xmin4、标准偏差、S（1）总体标准偏差（2）样本的标准偏差S14上控制界限(UCL)中心线(CL)下控制界限(LCL)（一）、控制图定义控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。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)。五、控制图15规格界限和控制界限规格界限：是用以说明质量特性的最大许可值，来保证各个单位产品的正确性能。上规格界限：USL；下规格界限：LSL；控制界限：应用于一群单位产品集体的量度，这种量度是从一群中各个单位产品所得观测值中计算出来者。上控制界限：UCL；下控制界限：LCL；16（四）、控制图的种类1、按数据性质分类：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(nPchart,又称npchart或dchart)缺点数控制图(Cchart)单位缺点数控制图(Uchart)s-XRX-~RmX-RX-172、按控制图的用途分类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。18“n”=10~25控制图的选定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”是否较大“u”图“c”图“np”图“p”图X-Rm图X-R图X-R图X-s图计数值计量值“n”=1n≧2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3、控制图的选择~19CASESTUDY100平方米每一百平方米布中的脏点100外观合格/不合格1乙醇比重10重量5尺寸选用什么控制图样本数质量特性20不良和缺陷的说明发票上的错误门上油漆缺陷C图U图风窗玻璃上的气泡销售商发的货正确／不正确孔的直径尺寸太小或太大灯亮／不亮P图NP图车辆不泄漏／泄漏控制图结果举例21质量特性与控制图的选择对于新产品的特殊特性，必须进行初始能力研究.量产产品，如果特殊特性未进行100%全检，都要做控制图。为了使控制图最终取得最佳效果,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项目.产品的质量特性有时不止一个,则应同时采取几个特性作为控制项目.22六、计量型控制图的制作步骤和判定原则23搜集數数据绘分析用控制图是否稳定绘直方图，计算过程能力指数是否满足规格控制用控制图寻找异常原因检讨机械、设备提升过程能力控制图的应用流程：确定对某一特性进行控制NYNY241、建立X-R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过程能力计算/解释25步骤A：Ａ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数据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26A1：选择子组大小、频率和数据：每组样本数：2-5；组数要求：最少25组共100个样本；频率可参考下表：每小时产量抽样间隔不稳定稳定10以下8小时8小时10-194小时8小时20-492小时8小时50-991小时4小时100以上1小时2小时抽样原则：组內变差小，组间变差大27A3、计算每个子组的均值和极差R：平均值的计算：44321xxxxx+++=R值的计算：minmaxxxR-=22333极差98.210099.498.699.6平均99100999910159999101100100498100100979939710198999829810099981001每组平均值和极差的计算示例：28A4、选择控制图的刻度：对于X-bar图，坐标上的刻度值的最大值与最小值之差应至少为子组（X-bar）的最大值与最小值差的2倍；对于R图，坐标上的刻度值应从0开始到最大值之间的差值为初始阶段所遇到的最大极差值（R）的2倍；29A5、将均值和极差画到控制图上：在确定了刻度后尽快完成：将极差画在极差控制图上，将各点用直线依次连接：将均值画在均值控制图上，将各点用直线依次连接：确保所画的同一个样本组的Xbar和R点在纵向是对应的；分析用控制图应清楚地标明“初始研究”字样；标明“初始研究”的控制图，是仅允许用在生产现场中还没有控制限的过程控制图。（备注：管理用控制图必须要有控制限！）30Ｂ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步骤B：31K为组数kRRRRkxxxxxkk+++=++++=..........21321极差控制图：平均值控制图：B1、计算平均极差及过程平均值32RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422===-=+==极差控制图：平均值控制图：B2、计算控制限注：D4、D3、A2为常数，随样本容量n的不同而不同，见《控制图的常数和公式表》。33B3、在控制图上画出平均值和极差控制限的控制线将平均极差（Rbar）和过程均值（Xdoublebar）画成黑色水平实线，各控制限（UCLR、LCLR、UCLX、LCLX）画成红色水平虚线；在初始研究阶段，这些被称为试验控制限。34Ｃ过程控制解释C1分析极差图上的数据点C2识別并标注特殊原因(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识別并标注特殊原因(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步骤C：35应用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（稳定状态）指生产过程的波动仅受正常原因的影响，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。36控制图的判异原则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过程处于失控状态的主要证据。UCLCLLCL异常异常37链：有下列现象之一即表明过程已改变或出现这种趋势：连续7点位于平均值的一侧；连续7点上升或下降。UCLCLLCL38明显的非随机图形：根据正态分布来判定，正常应是有2/3的点落在控制限中间1/3区域，如出现下列情况：1、超过90%的点落在控制限中间1/3区域，或2、少于40%的点落在控制限中间1/3区域应调查过程是否存在特殊原因或数据是否经过编辑？UCLCLLCL39控制图的判定准则：（1）、基本判定准则：当控制图中的点出现下列情况之一，说明生产过程存在特殊原因，需立即采取措施予以消除以确保过程处于稳定状态：超出控制线的点；连续七点上升或下降；连续七点全在中心线之上或之下；点出现在中心线单侧较多时，如：连续11点中有10点以上连续14点中有12点以上连续17点中有14点以上连续20点中有16点以上40（2）、图示判定准则：当控制图中的点出现下列情况之一，说明生产过程存在特殊原因，需立即采取措施予以消除以确保生产过程处于稳定状态。ABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则1:(2/3A)3点中有2点在A区或A区以外判定准则2:(4/5B)5点中有4点在B区或B区以外XX41ABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则3:(6连串)连续6点持续地上升或下降判定准则4:(8缺C)有8点在中心线的两侧,但C区并无点子XX42ABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则5:(7单侧)连续7点在C区或C区以外判定准则6:(14升降)连续14点交互着一升一降XX43ABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则7:(15C)连续15点在中心线上下两侧的C区判定准则8:(1界外)有1点在A区以外XX44C6、重新计算控制限当进行首次工序研究或重新评定过程能力时，要排除已发现并解决了的特殊原因的任何失控的点；重新计算并描画过程均值和控制限；确保当与新的控制限相比时，所有的数据点都处于受控状态，如有必要，重复判定/纠正/重新计算的程序。45C7、延长控制限继续进行控