SPC-统计过程控制课件.ppt

1、SPCStatistical Process Control 统计过程控制SPC的概念1）SPC是为了贯彻预防原则，应用统计技术对过程的各个阶段进行评估和监察，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平，从而保证产品与服务符合规定 要求的一种技术。2）关于SPC 的几点说明：*要全员参与，而非依靠少数质量管理人员；*强调预防，重点是控制过程而非输出（产品）；*收集数据并用统计方法来解释它们并不是最终目标，最终目标应是对不断加深对过程的理解，增加知识，以持续改进；*测量系统对合适的数据分析来说很重要，如果测量系统缺少统计控制或他们的变差占过程数据总变差中很大比例，就可能作出不适当的决定。预防和检测

2、 SPC是过程控制的需要是过程控制的需要检测检测容忍浪费容忍浪费预防预防避免浪费避免浪费有反馈的过程控制系统 过程的呼声 人 设备 材料 产品 方法 服务 环境 输出 过程/系统 输出 顾客的呼声 图1 过程控制系统模型 统计方法我们工作的方式/资源的融合识别不断变化的需求和期望顾客过程控制系统四个原则SPC获取信息获取信息确定过程确定过程 对过程对过程 采取措施采取措施 对输出对输出 采取措施采取措施 过程变差变差（变差（VariationVariation）过程的单个输出之间不可避免的差别，通常用位置、分布宽度和分布形状进行描述。变差的原因可分成普通原因和特殊原因两类。对局部采取措施对局部

3、采取措施 通常用来消除变差的特殊原因 通常由与过程直接相关的人员实施 通常可纠正大约15%的过程问题对系统采取措施对系统采取措施 通常用来消除变差的普通原因 几乎总是要求管理措施，以便纠正 大约可纠正85%的过程问题 普通原因变差普通原因（普通原因（Common CauseCommon Cause）指造成随着时间的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”。普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。只有变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才是可以预测的。特点：特点：*存在于任何过程；*不能利用现有技术进行控制；*对过

4、程的影响轻微，过程的位置、宽度和形状等特征无变化（指 统计意义上的显著变化）。特殊原因变差特殊原因（特殊原因（Special CauseSpecial Cause）也叫查明原因）指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，随着时间的推移，过程的输出将不稳定。特点：特点：*有时存在，有时消失；*不一定每个过程同时存在；*对过程影响很大，改变过程的位置、宽度和形状；*有些有害，有些有利。有害时应识别出来并消除它。有利时可识别出来 并使其成为

5、过程恒定的一部分。过程控制 满足要求 不满足要求 过程受控 1 2过程不受控3 4说明：说明：一个可接受的过程必须是处于受控统计控制状态的且其固有变差（能力）必须小于图纸的公差。理想的情况是具有1类过程，该过程受统计控制且有能力满足要求，是可接受的。2类过程是受控过程但存在因普通原因造成的过大的必须减少的变差。3类过程符合要求，可接受，但不是受控过程，需要识别变差的特殊原因并消除它。4类过程即不是受控过程又不可接受，必须减少变差的特殊原因和变通原因。过程控制 在有些情况下，顾客也许允许制造商运行一个3类过程，这些情况包括：顾客对规范要求之内的变差不敏感；对特殊原因采取措施所发生的成本比任何所有

6、顾客得到的利益大，因成本原因可允许存在的特殊原因包括刀具磨损、刀具重磨、周期的（季节的）变化等；特殊原因已被识别，其记录表明具有一致性和可预见性。在这些情况下，顾客可能会有以下要求：该过程是成熟的，例如，该过程已经过几个循环的持续改进；允许存在的特殊原因在已知一段时间内表现出产生稳定的后果；过程控制计划有效运行。可确保所有的过程输出符合规范并能防止出现别的特殊原因或与允许存在的特殊原因不稳定的其它原因。过程能力 过程能力指一个过程满足要求的能力，即过程生产合格品的能力。一个过程被证明处于统计控制状态后才计算其过程能力。能力指数可分成两类：长期的和短期的。短期能力的研究是以从一个较短时间中获取的

7、测量数据为基础的。这种研究通常用于验证由顾客提出的过程中生产出来的首批产品。另一个用途，有时也叫机器能力研究，是用来验证一个新的或经过修改的过程实际性能是否符合工程参数。是过程的“固有能力”。长期能力研究是通过在很长一段时间内（包括很多变差原因出现后）所获取的测量数据为基础的。这种研究用于判断过程持续满足要求的能力。过程控制和过程能力 过程类型短期能力CP长期能力CPk差异1高高小2低低小3高低大4低低小控制图 1924年修哈特博士在贝尔实验室发明了控制图。控制图被广泛应用，企业使用控制图的数量某种意义上反映了管理现代化的程度。如柯达5000员工，应用了35000张控制图，7张/人。控制图原理

8、：1）控制图的形成：将通常的正态分布转个方向。2）控制图原理的解释：是假设检验的一种图上作业；区分普通和特殊原因变差。控制图的作用：预防控制图控制图 控制图的益处控制图的益处 控制图是了解过程变差并帮助达到统计过程状态的有效工具。供正在进行过程控制的操作者使用 有助于过程在质量上和成本上能持续地、可预测地保持下去；对统计控制状态的过程可以通过减少普通原因变差和改进过程的中心线（目标）来进一步改进，使过程达到：更高的质量 更低的单件成本 更高的有效能力 为不同班次、不同职能和不同场所的人员对有关过程性能的讨论提供共同语言 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指南控制图

9、控制图的局限控制图的局限控制图对过程的监察是通过抽检来进行的，抽检有风险。控制图的两类错误：虚发警报：第一类错误，概率记为。生产正常而点偶然超出，判异。漏发警报：第二类错误，概率记为。生产已异常而点仍在控制线内。无论如何调整控制线间隔，两类错误都不可避免。间距大，小大，反之亦然。3原则：根据两种错误造成的总损失最小的原则，以下为最优：UCL=+3 CL=LCL=-3 和为统计量的总体参数 注1：总体参数与样本统计量不同。总体包括全体，数值是未知的，只能估计；样本是抽 取的部分数值是已知的。注2：规范限与控制限不同。规范限用以区分合格和不合格；控制限用以区分偶然和异常 变差。分析用控制图和控制用

10、控制图1）分析用控制图）分析用控制图 分析：过程是否受控？过程能力是否满足要求？分析：过程是否受控？过程能力是否满足要求？改进：分析用控制图的调整过程即不断的质量改进过程。改进：分析用控制图的调整过程即不断的质量改进过程。如状态改进如状态改进421421或或431431 从从CPCP值讲，应先达到值讲，应先达到3 3，但有时为了经济也有保持，但有时为了经济也有保持2 2的。当然的。当然 最后一道工序最好保持最后一道工序最好保持1 1 2 2）控制用控制图）控制用控制图 当过程达到需要状态后（稳定受控），将分析用控制图的控制线当过程达到需要状态后（稳定受控），将分析用控制图的控制线 延长作为控制

11、用控制图延长作为控制用控制图控制图的判异准则及改进分分点出界点出界和界内点排列不随机界内点排列不随机两类 国标GB/T4091-2001常规控制图中规定了8种判异准则，将控制图分为6个区域。点出界：准则准则1：1点落在点落在A区外区外 因为用少量数据作图，易产生误判，故认为以下情况属控制状态：a）连续25点以上处于控制界限内 b）连续35点仅1点超出控制界限 c）连续100点中不多于2点超出控制界限 界内点：准则准则2：连续：连续9点落在中心线同侧点落在中心线同侧 准则准则3：连续：连续6点递增或递减点递增或递减 准则准则4：连续：连续14个相邻点上下交替个相邻点上下交替控制图的判异准则及改进

12、12 准则准则55：连续：连续3 3点中有点中有2 2点落在中心线同侧点落在中心线同侧B B区以外区以外 准则准则66：连续：连续5 5点中有点中有4 4点落在中心线同侧点落在中心线同侧C C区以外区以外 准则准则77：连续：连续1515点在点在C C区中心线上下区中心线上下 准则准则33：连续：连续8 8点在中心线两侧，但无一在点在中心线两侧，但无一在C C区中区中局部措施和对系统采取措施局部措施和对系统采取措施 局部措施局部措施 通常用来消除变差的特殊原因通常用来消除变差的特殊原因 通常由与过程直接相关的人员实施通常由与过程直接相关的人员实施 通常可纠正大约通常可纠正大约15%15%的过程

13、问题的过程问题 对系统采取措施对系统采取措施 通常用来消除变差的普通原因通常用来消除变差的普通原因 几乎总是要求管理措施，以便纠正几乎总是要求管理措施，以便纠正 大约可纠正大约可纠正85%85%的过程问题的过程问题 使用控制图的误区 不能确定正确的控制不能确定正确的控制“点点”SPC只应用于重点尺寸（如特殊特性）。如果顾客有明确的控制要求则应遵照执行。没有适宜的测量工具没有适宜的测量工具 测量仪器有足够的分辨率（通常为过程变差的十分之一），且MSA结果可接受。未经分析而直接进行生产过程控制未经分析而直接进行生产过程控制 控制图分分析用和控制用两种，过程经分析稳定受控后才可转为控制状态。分析与控

14、制脱节分析与控制脱节 过程控制图的目的不是完美的而是合理、经济的控制状态。因此，在实践中，一个受控的过程并不 是图上无任何失控之处的过程。如果一张控制图上从来不出现失控点，我们将严肃地查问该操作是否应 画图。对车间来说，一个受控的过程即是仅有很少百分比的点失控并且对失控点采取过适当的措施。分 析与控制需衔接，互为基础。控制图没有记录重大事项控制图没有记录重大事项 控制图反映的是“过程”的变化，5M1E的变化都会引起控制图的波动，故记录关键事项对今后的改 善切入很重要。使用控制图的误区 不能正确理解不能正确理解XBARXBAR图和图和R R图的含义图的含义 R为子组内变差，XBAR为子组间变差，

15、子组内变差可接受，表明分组是合理的（未分层），组间 变差可接受，表明没有特殊原因，即过程是稳定、受控的。一般先看R图，在看XBAR图。控制线与规范线混为一谈控制线与规范线混为一谈 规范线是由产品设计者决定的，控制线是由过程设计者决定的。控制图上点的变动用来判断过程 是否稳定受控，与规范线无关，是由过程变差决定的。当过程能力高时，控制线会窄，反之会宽。不能正确理解控制图上点变动所代表的意义不能正确理解控制图上点变动所代表的意义 车间操作人员仅需清楚判误准则，但分析人员需清楚其中的原委。控制图的判异准则是从概率原理 作出推论的。例如，一个某产品特性值呈正态分布，点落在C区的比例应为5.5%，若超过

16、三分之二的点出 现在5.5%区域内，则必定存在异常。没有将控制图用于改善没有将控制图用于改善 多数公司的控制图是应顾客要求做的，仅用于探测和预防过程特殊原因变差，很少用于过程的改善。控制图是品管的事控制图是品管的事 控制图反映的信息很多，不仅仅是产品合格。如过程变差和产品平均值是由生产设计人员和调机技术人员决定的。故SPC成功的必要条件是全员参与。常用控制图的选用常常 用用 控控 制制 图图分布分布代号代号名称名称应用应用正态分布正态分布（计量值）（计量值）XBAR-RXBAR-R均值均值-极差图极差图最常用的控制图，信息量大，灵敏度高（最常用的控制图，信息量大，灵敏度高（X X图），适用于样

17、图），适用于样本容量较小的子组（本容量较小的子组（99）的情况。但计算起来比较复杂，而）的情况。但计算起来比较复杂，而且不容易检查出仅因子组内单个值异常造成变差的特殊原因。且不容易检查出仅因子组内单个值异常造成变差的特殊原因。XBAR-sXBAR-s均值均值-标准差图标准差图当出现下列一种或多种情况时用当出现下列一种或多种情况时用s s图代替图代替R R图：图：数据是由计算机按实时时序记录和数据是由计算机按实时时序记录和/或描图的，则或描图的，则s s的计算的计算程序容易集成化；程序容易集成化；有方便适用的袖珍计算器使有方便适用的袖珍计算器使s s的计算能简单按程序算出；的计算能简单按程序算出

18、；使用的子组样本容量较大（使用的子组样本容量较大（99），更有效的变差量度是，更有效的变差量度是合适的。合适的。Me-RMe-R中位数中位数-极差图极差图易于使用，并不要求很多计算，适用于现场，易于使用，并不要求很多计算，适用于现场，n n定为奇数。定为奇数。由于描的是单值的点（以及中位数），中位数图可显示过由于描的是单值的点（以及中位数），中位数图可显示过程输出的分布宽度并且给出过程变差的趋势；程输出的分布宽度并且给出过程变差的趋势；由于一张图上可显示中位数及分布宽度，所以它可用来对由于一张图上可显示中位数及分布宽度，所以它可用来对几个过程的输出或同一过程的不同阶段的输出进行比较；几个过程的

19、输出或同一过程的不同阶段的输出进行比较；X-RsX-Rs单值单值-移动极差图移动极差图适用于每个产品都检验（如在线检测）或性质适用于每个产品都检验（如在线检测）或性质均匀不能按子均匀不能按子组取样（如化学槽液批量油漆）的情况，信息量少，灵敏度组取样（如化学槽液批量油漆）的情况，信息量少，灵敏度较前面控制图低较前面控制图低常用控制图的选用常常 用用 控控 制制 图图分布分布代号代号名称名称应用应用二项分布二项分布（计件值）（计件值）P P不合格品率图不合格品率图适用于控制不合格品率和合格品率。适用于控制不合格品率和合格品率。把被检查的每一个元件，零件或项目记录成合格或不合格把被检查的每一个元件，

20、零件或项目记录成合格或不合格（即使一个项目有几处不合格，也仅记录为一个不合格项）（即使一个项目有几处不合格，也仅记录为一个不合格项）把检验的结果按一个有意义的基础条件分组，并且把不合把检验的结果按一个有意义的基础条件分组，并且把不合格的项目用占子组的大小的十分之几来表示。格的项目用占子组的大小的十分之几来表示。需注意根据多种检查项目综合起来确定不合格品率的情需注意根据多种检查项目综合起来确定不合格品率的情况，此时控制图显示异常后难于下手找原因，故选择检查项况，此时控制图显示异常后难于下手找原因，故选择检查项目时需慎重，关注重要的。目时需慎重，关注重要的。npnp不合格品数图不合格品数图npnp

21、图用来度量一个检验中的不合格（不符合或所谓的缺陷）图用来度量一个检验中的不合格（不符合或所谓的缺陷）品的数量。与品的数量。与p p图不同，图不同，npnp图表示不合格品的实际数量而不图表示不合格品的实际数量而不是与样本的比率。与是与样本的比率。与P P图适用的基本情况相同，当满足下列图适用的基本情况相同，当满足下列情况时可选用情况时可选用npnp图：图：不合格品实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告；不合格品实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告；各阶段子组的样本容量相同各阶段子组的样本容量相同，n恒定恒定泊松分布泊松分布（计点值）（计点值）c c不合格数图不合格数图用来测量一个检验批内的

22、不合格（或缺陷）的数量（与描在用来测量一个检验批内的不合格（或缺陷）的数量（与描在npnp图上的下合格品的数量不同）。图上的下合格品的数量不同）。c c图要求样本的容量恒定图要求样本的容量恒定或受检材料的数量恒定，它主要应用于以下两类检验：或受检材料的数量恒定，它主要应用于以下两类检验：不合格分布在连续的产品流上（例如每匹维尼龙上的瑕不合格分布在连续的产品流上（例如每匹维尼龙上的瑕疵，玻璃上的气泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不疵，玻璃上的气泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的地方（如每合格的平均比率表示的地方（如每100100维尼龙上的瑕疵）维尼龙上的瑕疵）以及可以用不合格的平均比率表示的地方；以及可以用不合格的平均比率表示的地方；在单个的产品检验中可能发现许多不同潜在原因造成的不在单个的产品检验中可能发现许多不同潜在原因造成的不合格合格（如在一个修理部记录，每辆车或元件可能存在一个或（如在一个修理部记录，每辆车或元件可能存在一个或多个不同的不合格）多个不同的不合格）。控制图举例过程能力及能力指数谢 谢！THE ENDTHANK YOU