SPC基本知识与原理

1SPC基本知识2主要内容统计过程的基础知识什么是SPC？SPC的哪些特点、作用？控制图的基本原理？控制图原理的两种错误数理统计补充知识SPC的过程能力分析什么是过程能力？什么是过程能力指数Cp？计量值与计数值的过程能力指数Cp计算方法如何利用过程能力指数Cp评价过程能力？实施过程能力调查的程序和其在企业管理中的应用控制图的绘制及判断如何绘制控制图?SPC控制过程的两类错误，如何避免两类错误？控制图的应用。SPC的最新发展3SPC的基本知识4质量管理的历程AverageCompany一般公司Bestinclass世界标竿公司1σ2σ3σ4σ5σ6σ3.42336,210690,000300,80066,807产品检验产品控制过程控制质管7种工具(5S、QCC、ISO9001:2000)管理改善(PDCA)一般公司3σ改善技术改善(MAIC)世界标竿公司6σ改善方法控制检验计划与过程結合检验计划与设计結合产品控制最佳化设计控制最佳化5SPC兴起的背景「经验挂帅时代」的结束ISO9000质量体系的要求ISO9000要求为顾客提供合格的产品，只有稳定而一贯（Consistent）的「过程」与「系统」，才能保证长期做出合格的产品。然而，如何检验此一贯「过程」与「系统」仍然稳定的存在呢？这必須依赖SPC来发挥功能。如果工作经验对产品质量有举足轻重的影响（例如：手工裁缝），那麼，SPC就沒有太多发挥的空间。相反地，如果某一公司开始将经验加以整理，而纳入设备、过程或系统时，該公司开始宣告「经验挂帅时代」将要结束，SPC的导入时机也就自然成熟了。美国W.A.Shewhart博士于1924年发明控制图，开启了统计过程控制的新时代。6什么是SPCSPC是英文StatisticalProcessControl的字首简称,即统计过程控制。SPC就是应用统计技术对过程中的各个阶段收集的数据进行分析，并调整过程，从而达到改进与保证质量的目的。SPC強调预防，防患于未然是SPC的宗旨。SPC强调整个过程，总体绩效最优。7什么是SPCStatisticalProcessControl规格过程USLUCLSLCLLSLLCLsaCaCpCpk群体样本μXbarxNnR计量值：均值－极差图均值－标准差图均值－移动极差中位数－极差图计数值：P不合格品率图C缺陷数图U单位缺陷图8何谓过程控制？•为实现产品生产过程质量而进行的有组织、有系统的过程管理活动。•目的：•为生产合格产品创造有利的生产条件和环境，从根本上预防和减少不合格品的产生。•主要内容：对过程进行分析并建立控制标准对过程进行监控和评价对过程进行维护和改进9SPC的两种解释1、影响因素论•世上沒有任何两件事、人员、产品是完全一样的；制造过程中所产生之变异是可以衡量的；事情、产品的变异通常根据一定的模式而产生；宇宙万物及工业产品大都呈正态分布。•变异的原因可分为偶然因素及变异因素；偶因是过程固有的，引起质量的偶然波动，如设备开动时的轻微震动等；异因则是非过程固有的，引起质量的异常波动，作业人員本身就能解決的，如刀具的磨损等。•应用SPC可以确保作业人员的自尊；•应用SPC可以指出过程最需要改善的地方；•应用SPC可使过程质量稳定，从而确保产品质量稳定。101112SPC的两种解释2、小概率事件论小概率事件在一次实验中几乎不可能发生，若发生即判断异常。依据数据在控制图上描点，只要点出界（及上下控制限）就可以判断出现异常。13SPC的基本概念•在生产过程中，判别过程是否在受着异常因素的影响可以采取下面的方法：每隔一定的时间间隔，在生产的产品中进行随机抽样，并根据样本数据观察质量特性值的分布状态。若过程分布状态不随时间的推移而变化(即如图a)，说明过程处于稳定状态，只受着偶然因素的影响；若过程分布状态随着时间的推移发生变化(如图b,c,d)，说明过程处于非稳定状态，正在有异常因素影响着它，必须立即采取措施消除异常因素的影响。•统计控制状态：过程中只有偶因而无异因产生变异的状态。•概念：利用统计规律判别和控制异常因素造成的质量波动，从而保证过程处于统计控制状态的手段称为统计过程控制（SPC）14生产过程的几种状态公差上限公差下限公差上限公差下限公差上限公差下限公差上限公差下限时间图a图b图c图d15产品检验与SPC产品检验spc对象产品过程目的剔除不合格品预防异常因素造成的不正常质量波动，以消除质量隐患性质事先预防工具专门的测量仪器和设备专门设计的控制图，判定者检验人员判定规则结果产品是否合格过程是否处于正常状态效果有一定的检验成本，预防成本低。但故障成本较高预防成本一定程度上的提高，但能及早发现异常，采取措施消除隐患，带来故障成本的大幅度降低16SPC的特点－－SPC是全系统的，全过程的，要求全员参加，人人有责。这点与全面质量管理的精神完全一致。－－SPC强调用科学的方法(主要是统计技术，尤其是控制图理论）来保证全过程的预防。－－SPC不仅用于生产过程，而且可用于服务过程和一切管理过程。－－SPC并不是简单的解决对特定的过程采用什么样的控制图的问题，它强调整个过程，SPC的重点就在于过程。17SPC的特点过程（Process）──品质的源头、SPC的焦点过程的起伏变化化是造成产品质量变异（Variation）的主要根源，而产品质量变异的大小是决定产品优劣的关键。这种因果关系，可进一步表示如下：过程条件不稳定产品质量变异产品优劣因果因果结论：过程是SPC的焦点18SPC的作用SPC是一种质量技术，是过程控制的一部分，主要有以下两个方面的作用：——利用控制图分析过程的稳定性，对过程存在的异常因素进行预警；——计算过程能力指数，分析稳定的过程能力满足技术要求的程度，对过程质量进行评价。利用控制曲线判定是否存在变异19统计过程诊断SPD——SPC可以判断过程的异常，及时报警，但不能诊断；——统计过程诊断（StatisticalProcessDiagnosis,简称SPD），不但具有异常报警功能，而且具有诊断功能。SPD就是利用统计技术对过程的各个阶段进行监控与诊断，从而达到缩短诊断时间、迅速采取纠正措施、减少损失、降低成本、保证产品质量的目的。1980后发展起来的20SPC与SQCPROCESS原料测量结果针对产品所做的仍只是在做SQC针对过程的重要控制参数所做的才是SPC2122控制图及其基本构造•产生：美国贝尔(Bell)通信研究所的休哈特(W.AShewhart)。•定义：控制图是反映和控制质量特性值分布状态随时间而发生的变动情况的图表。它是判断工序是否处于稳定状态、保持生产过程始终处于正常状态的有效工具。•控制图与趋势图的比较采用趋势图可以掌握不断变化着的工序状态。为了判别工序的质量波动是正常波动还是非正常波动，在趋势图的基础上，控制图发生如下变化：①纵坐标可能是质量特性值，也可能是其统计量，如、R等；②增加上、中、下三条控制线作为判断工序有无异常的标准和尺度。若点子落在控制界限内，认为工序的波动是正常的波动；若点子落在控制界限外或其排列有明显缺陷，则说明工序有异常因素的影响。xx~、231以随时间推移而变动着的样品号为横坐标，以质量特性值或其统计量为纵坐标的平面坐2三条具有统计意义的控制线：中心线CL、上控制线UCL和下控制线LCL3一条质量特性值或其统计量的波动曲线。控制图的构造控制上线UCL控制中线CL控制下线LCLx(或x、R、S等)0123456789101112131415161718样本号（或时间）242按质量特性值的类型及其统计量划分由于数据分为计量值与计数值两大类。因此控制图分为计量值控制图和计数值控制图两大类型。又因各种类型的控制图所选择的统计量不同，因此又可分为不同种类的控制图。常用的各种控制图的特点及适用场合如表1所示。控制图的类型1(1)分析用控制图。(2)控制用控制图。25分析用控制图•用间隔取样的方法获得数据。依据收集的数据计算控制线、作出控制图，并将数据在控制图上打点，以分析工序是否处于稳定状态，若发现异常，寻找原因，采取措施，使工序处于稳定状态；若工序稳定，则进入正常工序控制。•应用：（1）过程是否出于统计控制状态？（2）过程能力指数Cp是否满足要求？Cp满足要求的状态称为技术稳态。26统计控制状态技术控制状态是否是ⅠⅡ否ⅢⅣ27控制用控制图•当判断工序处于稳定状态后，用于控制工序用的控制图。操作工人按规定的取样方式获得数据，通过打点观察，控制异常因素的出现。•应用：先确定犯第一类错误的概率α，再看犯第二类错误的概率β。（1）先按照3σ原理确定CL、UCL、LCL（2）将α分为三级，1%，5%，10%。一般α=5%。28表1控制图种类及适用场合类别名称符号特点适用场合计量值控制图均值—极差控制图最常用，判断过程是否异常的效果好，但计算工作量大适用于产品批量较大而且稳定正常的过程。中位数—极差控制图X-R计算简便，但效果较差些，便于现场使用两极控制图L—S一张图可同时控制均值和方差，计算简单，使用方便单值—移动极差控制图X—Rs简便省事，并能及时判断过程是否处于稳定状态。缺点是不易发现过程分布中心的变化。因各种原因（时间费用等）每次只能得到一个数据或希望尽快发现并消除异常原因计数值控制图不合格品数控制图np较常用，计算简单，操作工人易于理解样本容量相等不合格品率控制图p计算量大，管理界限凹凸不平样本容量可以不等缺陷数控制图U较常用，计算简单，操作工人易于理解，使用简便样本容量（面积或长度）相等单位缺陷数控制图C计算量大，管理界限凹凸不平样本容量（面积或长度）不等RX29常用控制图的控制对象RX1、图：长度、重量、强度、纯度、时间、收率和生产量2、X—Rs图：对每一件产品都进行检验，采用自动化检查和测量的场合；取样费用高昂、取样费时的场合30控制界限的确定原理—3σ原理1控制界限的重要性对于偶然因素和异常因素引起的质量波动，过去人们是直接凭经验进行判断和区别的。发明了控制图之后，就可以使用控制图对工序状态进行客观的、科学的判断。而区别和判断两类因素造成的质量波动的标准就是控制线。因此，如何合理地、经济地确定控制界限是控制图的核心问题。2确定方法休哈特控制图控制界限是以3σ原理确定的。即以质量特性统计量的均值作为控制中线CL；在距均值±3σ处作控制上、下线。由3σ原理确定的控制图可以在最经济的条件下达到保证生产过程稳定的目的。313σ原理设工序处于正常状态时，质量特性总体的均值为μ0，标准偏差为σ，设三条控制线的位置分别为CL=μ0、UCL=μ0＋kσ，LCL=μ0-kσ。（见图3）32控制图的两类错误当工序正常时，点子仍有落在控制界限外面的可能，此时会发生将正常波动判断为非正常波动的错误——误发信号的错误，这种错误称为第一类错误，控制图犯第一类错误的概率记为α设总体均值μ0在异常因素的作用下移至μ1，σ不变。此时，点子应落在控制界限外以发出警报。但却也存在点子落在控制界限内不发警报的可能。这将导致将非正常波动判断为正常波动的错误——漏发信号的错误，这种错误称为第二类错误，控制图第二类错误的概率记为β。33控制界限与两类错误的关系•放宽控制界限，即k越大，第一类错误的概率α越小，第二类错误的概率β越大；反之，加严控制界限，即k越小，第一类错误的概率α越大，第二类错误的概率β减小。控制界限系数k的确定应以两类错误判断的总损失最小为原则。•理论证明，当k=3时，即控制图上下界限距中心线CL为±3σ时，合计损失为最小。34xLCLCLUCLα/2α/2βk0k001图3控制图的两类错误35第一类错误损失第二类错误损失图4两类错误损失图kσ3σ36在实际生产过程中，坐标系及三条控制线是由质量管理人员事先经过工序能力调查及其数据的收集与计算绘制好的。工序的操作人员按预先规定好的时间间隔抽取规定数量的样品，将样品的测定值或其统计量在控制图上打点并联接为质量波动曲线，并通过点的位置及排列情况判断工序状态。37应用控