1、1Statistical Process Control（统计过程控制）2统计过程控制（SPC）1、SPC的发展史2、基本统计概念3、过程变差4、控制图5、过程控制和过程能力什么是什么是SPCnSPC是英文Statistical Process Control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进行监控，从而达到改进与保证质量的目的。SPC强调全过程的预防。 nSPC给企业各类人员都带来好处。对于生产第一线的操作者，可用SPC方法改进他们的工作，对于管理干部，可用SPC方法消除在生产部门与质量管理部门间的传统的矛盾，对于领导干部，可用SPC方法控制产品质量，减少
2、返工与浪费，提高生产率，最终可增加上缴利税。 3SPC的基本原理波动无处不在正常波动和异常波动通过保持过程受控和稳态提高过程能力和品质水平SPC的特点是:n（1）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。n(2) SPC强调用科学方法(主要是统计技术，尤其是控制图理论)来保证全过程的预防。n（3）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。 56SPC的发展n20世纪20年代，美国休哈特提出；n二战后期，美国将休哈特方法在军工部门推行；n19501980，逐渐从美国工业中消失 ；休哈特的同事戴明博士在日本推行SPC；n在日本强有力的竞争
3、下，80年代起，美国又重新大规模推行SPC；n美国三大汽车厂联合制定QS9000标准。7SPC的作用n1、确保制程持续稳定、可预测。n2、提高产品质量、生产能力、降低成本。n3、为制程分析提供依据。n4、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。SPC的意义有效监测与预防有效监测与预防管理控制图实际的变化发生在此处将导致在此处耗费时间查找原因USLUCLn“SPC就像房屋中的烟雾探测器：只要这种装置备有电池，并且被正确安置以及旁边有人监听，那么它就可以提前发出警报使你有足够时间阻止房屋起火”n6 Sigma管理法 追求卓越的阶梯SPC能解决之问题 1.经济性：有效的
4、抽样控制，不用全数检验，不良率和成本得以控制。使过程稳定，能掌握质量、成本与交期。2.预警性：过程的异常趋势可实时对策，预防整批不良,以减少浪费。3.分辨特殊原因：作为局部问题对策或管理阶层系统改进之参考。4.善用机器设备：估计机器能力，可妥善安排适当机器生产适当零件。5.改善的评估：过程能力可作为改善前后比较之指南。1011基本统计概念12F字母计数练习nImagine for one brief moment that each of the one hundred and forty-one words of this paragraph is a separate component
5、from a first run of fourteen-inch flywheels. You are one of five inspectors performing the final inspection of these finished components which were produced on fairly small dial index machines that are not being controlled by the use of statistical techniques. As can be expected from an operation of
6、 this nature , there are a number of defectives components being made .Each word that contains an f represents a defective component. How many of the defectives are you able to find? Check again and inspect for the present s off s. Write your final count in the bottom left hand corner of this page .
7、This example should give you a fair idea of how reliable 100%inspection can be. 请用1分钟，彻底检查一次，看看字母“F”出现的次数答案？13F字母计数练习n结论：100的检验不能保证100的合格14预防与检测n过去，制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不合格产品。在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检测的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中。n一种在第一步就可以避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法是预防
8、nSPC强调全过程的预防！15基本统计概念统计学（Statistics）n收集、整理、展示、分析解释统计资料n由样本（sample）推论母体群体（population）n能在不确定情况下作决策n是一门科学方法、决策工具x 抽样 推论16基本统计概念统计量nR 全距（range）n 算术平均数（arithmetic mean）nMd 中位数（median）nMo 众数（mode）n 方差/变异（variance）n 标准差（standard deviation）)(x217基本统计概念nR 全距（range） 全距是指一个变量数列中最大标志值与最小标志值之差。因为它是数列中两个极端值之差，故又称
9、为极差。 RXmaxXmin18统计基本概念n 算术平均数（arithmetic mean） )(xnxfxniii119基本统计概念nMd 中位数（median） 将总体单位数量标志的各个数值按照大小顺序排列，居于中间位置的那个数值称为中位数。n当资料项数n为奇数，数列中只有一个居中的标志值，该标志值就是中位数。n当n为偶数时，数列中有两个居中的标志值，中位数便是中间两个标志值的简单算术平均数。20基本统计概念nMo 众数（mode） 众数是总体中出现次数最多或最普遍的标志值，即频次或频率最大的标志值。数列中最常出现的标志值说明该标志值最具有代表性。21基本统计概念n 方差/变异（varia
10、nce）2)()()(111)(22221122xxxxxxnnxxfnniii22基本统计概念n 标准差（standard deviation）：)()()(111)(2222112xxxxxxnnxxfnniiin标准差（Standard Deviation） ，也称均方差（mean square error），是各数据偏离平均数的距离的平均数，它是离均差平方和平均后的方根，用表示。标准差是方差的算术平方根。标准差能反映一个数据集的离散程度。平均数相同的，标准差未必相同。2324基本统计概念n例： 1,1,2,3,4,6,11n R=10 n Md=3 Mo=1n n 4X67.12256
11、. 325数据的收集与整理 群体样本结论数据抽 样分析测试行动26 每件产品的尺寸与别的都不同 范围 范围 范围 范围但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布 范围 范围 范围分布可以通过以下因素来加以区分 位置 分布宽度 形状 或这些因素的组合27数据收集 10.249.9410.009.999.859.9410.4210.3010.3610.0910.219.799.7010.049.989.8110.1310.219.849.5510.0110.369.889.2210.019.859.6110.0310.4110.1210.159.7610.579.7610.1510.1110.
12、0310.1510.2110.059.739.829.8210.0610.4210.2410.609.5810.069.9810.129.9710.3010.1210.1410.1710.0010.0910.119.709.499.9710.189.999.899.839.559.8710.1910.3910.2710.1810.019.779.5810.3310.159.919.6710.1010.0910.3310.069.539.9510.3910.169.7310.159.759.799.9410.099.979.919.649.8810.029.919.5428为找出这些数据的统计规
13、律将它们分组、统计、作直方图，如机螺丝直径直方图所示。图中的直方高度与该组的频数成正比。10.510.29.99.69.3Descriptive Statistics29如果数据的离散程度遵从正态分布X平均值：112312368.2695.4499.73曲线下的总面积100 一、变差3031过程变差输入（材料）过程（生产/装配）输出（产品）反馈（测量/检验）材料人机法测量系统32过程变差n 输入材料 不同批次之间的差异 批次内的差异 随时间产生的差异 随环境产生的差异33过程变差n生产/装配 设备及工装夹具的差异 随时间而产生的摩损，漂移等 操作工之间的差异（如手工操作的过程） 设置的差异 环
14、境的差异34测量系统的变差n量具精确度（偏差） 量具精确度是指测量观察平均值与真实值（基准值）的差异。 真实值由更精确的测量设备所确定35测量系统变差n量具重复性 量具重复性是由一个操作者采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。36测量系统变差n量具再现性 量具再现性是由不同的操作者，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。37测量系统变差n量具稳定性 量具稳定性是同一测量系统在不同时间测量同一零件时，至少两组测量值的总变差。38测量系统变差n 量具线性 量具线性是在量具预期的工作范围内， 偏差的差值。39过程变差n 对于所有的过程输出，都有两个主
15、要统计：q 对中性 指由过程的平均值至最近的规格限的距离q 变差（波动） 指过程的分布宽度USLLSL变差（波动）对中性40过程变差n 过程的变差分两个类型 特殊原因造成的变差 普通原因造成的变差41过程变差n 普通原因变差 影响过程中每一个单位 在控制图上表现为随机性 没有明确的图案 但遵循一个分布 是由所有不可分派的小变差源组成 通常需要采取系统措施来减少42过程变差n 特殊原因变差 间断的、偶然的、通常是不可预测的和不稳定的变差 在控制图上表现为超出控制限的点或链或趋势 非随机的图案 是由可分派的变差源造成，该变差源可以纠正43如果仅存在变差的普通原因， 目标值线随着时间的推移，过程的输
16、出形成一个稳定的分布并可预测。 预测 时间 范围 目标值线如果存在变差的特殊原因，随着时间的推 预测移，过程的输出不稳定。 时间 范围44过程变差n 工业经验建议为：n只有过程变差的15是特殊的，可以通过与操作直接有关的人员纠正。n大部分（其余的85）是管理人员通过对系统采取措施可纠正的。 二、过度调整45n过度调整：把每一个偏离目标的值当做过程中特殊原因处理的做法。n如果根据每一次所作的测量结果来调整一个稳定的过程，则调整本身就是一个变差源4647过程控制和过程能力n 每个过程可以分类如下：q受控或不受控q是否有满足客户要求满足要求受控不受控符合（合格）1类3类不符合（不合格）2类4类48过
17、程控制和过程能力1类（符合要求，受控）q是理想状况。为持续改进可能需要进一步减少变差。2类（不符合要求，受控）q存在过大的普通原因变差。q短期内，进行100检测以保障客户不受影响。q必须进行持续改进找出并消除普通原因的影响。49过程控制和过程能力3类（符合要求，不受控）q有相对较小的普通原因及特殊原因变差。q如果存在特殊原因已经明确但消除具影响可能不太经济，客户可能接受这种过程状况。4类（不符合要求，不受控）q存在过大的普通原因及特殊原因的变差。q需要进行100检测以保障客户利益。q必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差。50过程控制和过程能力n 判断一个过程是否满足规格要求： 能力指数Cpk
18、 性能指数Ppkn 判断一个过程是否受控： 控制图51三、控 制 图（稳定性）质量特性分类n计量型计量型：用各种计量仪器测出、以数值形式表现的测量结果，包括用量仪和检测装置测的零件直径、长度、形位误差等，也包括在制造过程状态监控测得的切削力、压力、温度、浓度等。v计数型计数型：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件计件如不合格件数；计点计点如PCB上的漏焊数、溢胶数等计量型计量型计数型计数型计件型计件型计点型计点型 II. 控制图的构成+31234567891018171615141312111098765 -3 Average点落在该区间的概率为点落在该区间的概率为99.7%Component
19、s of Every Control Chart:1. Data Points3. Upper Control Limit2. Center Line 4. Lower Control Limit54基本概念n 控制图中包括三条线q控制上限(UCL)q中心线(CL)q控制下限(LCL)UCLCLLCL控制图的要素纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）横坐标：按时间顺序抽样的样本编号上虚线：上控制界限UCL下虚线：下控制界限LCL中实线：中心线CL控制界限=平均值3控制图原理：n1） 3 原理： 若变量X服从正态分布,那么,在 3 3 范围内包含了99.73% 的数值。n2） 中心极限定理： 无论
20、产品或服务质量水平的总体分布是什么，其 的分布（每个 都是从总体的一个抽样的均值）在当样本容量逐渐增大时将趋向于正态分布。xx57分组技术n分组技术是控制图中最重要的组成部分n休哈特的分组原则相似的数据放在一组。例如，按操作工分组，验证操作工之间的不同。按设备分组，验证设备之间的不同。n分组的目的是让组内仅包含普通原因引起的变差，让所有的特殊原因引起的变差放在组间。58计量型控制图：X（I）-MR图nXX啤酒厂是驰名广州市多年的啤酒制造厂，平均每季度产啤酒300万吨。计划部的同事正在依据以往的销售数据制定2003年的生产计划。n2002年平均每季度产量为357.492吨。n从数据看2003年应
21、该把季度产量定位360吨。59计量型控制图：X（I）-MR图19951996199719981999200020012002318.687275.766282.757297.379326.103268.907300.556347.23260.148274.934277.198394.235309.231304.528254.327548.537356.279232.999258.315300.098320.57338.934375.984279.144301.917289.714302.723289.209293.335296.068330.737255.05760计量型控制图：X（I）-MR
22、图2001年第三季度的销售额375.984在控制限内，所以不必去除。2002年第二季度的销售额548.537超出控制限，经市场部调查，该季度受世界足球杯影响，加上中国第一次踢入十强赛，引起啤酒销售量突增。302010Subgroup0550450350250150Individual Value1Mean=308.2UCL=443.4LCL=172.93002001000Moving Range11R=50.85UCL=166.1LCL=0I and MR Chart for Sales2002年第二季度2001年第三季度61计量型控制图：X（I）-MR图n啤酒产量预测： 忽略2002年第二季
23、度的销售额548.537后，计划部决定申报2003年季度平均产量定为300吨。计数型控制图63控制图-过程的声音n 控制图可以区分出普遍原因变差和特殊 原因变差q特殊原因变差要求立即采取措施q减少普遍原因变差需要改变产品或过程的设计64控制图-过程的声音n错误的措施q试图通过持续调整过程参数来固定住普通原因变差，称为过渡调整，结果会导致更大的过程变差造成客户满意度下降。q试图通过改变设计来减少特殊原因变差可能解决不了问题，会造成时间和金钱的浪费。65控制图-过程的声音n 控制图可以给我们提供出出现了哪种类 型的变差的线索，供我们采取相应的措 施。66控制图上的信号解释n 有很多信号规则适用于所
24、有的控制图 （Xbar图和R图），主要最常见的有以下几种：规则1：超出控制线的点UCLLCL67控制图上的信号解释规则2：连续7点在中心线一侧UCLLCL68控制图上的信号解释规则3：连续7点上升或下降UCLLCL69规则4：多于2/3的点落在图中1/3以外控制图上的信号解释UCLLCL70控制图上的信号解释n 规则5：呈有规律变化UCLLCLVI.判异准则及判异准则及SPC的颜色管理的颜色管理 在控制图上的正常表现为：（1）所有样本点都在控制界限之内；（2）样本点均匀分布，位于中心线两侧的样 本点约各占1/2；（3）靠近中心线的样本点约占2/3；（4）靠近控制界限的样本点极少。受控状态失控状
25、态失控状态 明显特征是有: （1）一部分样本点超出控制界限 除此之外，如果没有样本点出界 （2）样本点排列和分布异常， 也说明生产过程状态失控。判判 异异 准准 则则73使用控制图常犯的错误n技术性错误q 使用不合理的控制图q数据不按时间序列q公差画在控制图上74使用控制图常犯的错误n管理性错误q使用陈旧的数据q过程变更没有在图上注明q控制限和平均值永远不会更新q超出控制限的点没有跟进措施q忽略规律性变化的信号75计数型数据控制图n不合格品（ p图或np图）q 每日的不合格产品数q每百次漏接电话数q每月客户投诉次数n缺陷（ c图或u图）q每100米油管上的焊接缺陷数q每个飞机机翼上的断裂铆钉数
26、q每个电子逻辑装置中的功能缺陷数q每匹布上的瑕疵数q玻璃上的气泡数76四、过程能力77过程能力n控制图显示了一个过程是否受控，但客户需要的是合格的产品过程受控 过程有足够的能力生产合格的产品过程能力：是过程的声音和客户声音的对比78 过程能力过程能力 受控且有能力符合规范 （普通原因造成的变差已减少） 规范下限 规范上限 时间 范围 受控但没有能力符合规范 （普通原因造成的变差太大）79过程能力具有能力的过程80过程能力不具有能力的过程81过程能力指数：Cp如果车的宽度越小，就越容易将车开进车库过程能力客户要求过程能力客户要求Cp生活中的Cp82过程能力指数：Cp2d/6RCp公差上限公差下限
27、过程能力客户要求Cp越大越好过程能力由极差平均值（ ）估算，所以计算Cp之前必先保证极差图受控！2/dR某工厂某工序处于稳定统计状态，现有产品中某尺寸，其规格为505mm,而制成实际状况为X(bar)=50.12,R(bar)=5.08,小组样本数量为5，请计算Ca,Cp,CpkCa=50.12-(55+45)/2/(55-45)/2=0.024Cp=(55-45)/6*5.08/2.3259=0.7631Cpk=Cp*(1-Ca)=0.74488384过程能力指数：Cpkn有时，车的宽度足以放进车库，但因为车没有对准门，也开不进车库生活中的Cpk85过程能力的研究 输入（材料）过程（生产/装
28、配）输出（产品）反馈（测量/检验） 短期能力研究过程性能86过程能力的研究n 过程性能（Process Performance）q过程总变差q由普通原因和特殊原因造成的变差q由6 估计出q 是在控制图上所有样本的标准偏差总和ss87过程能力的研究n 过程性能子组内变差子组间变差 特殊原因变差普通原因变差 61)(12nxxfniiiss88过程能力的研究n 长期能力研究过程能力输入（材料）过程（生产/装配）输出（产品）反馈（测量/检验）89过程能力的研究n 过程能力（Process Capability）q过程固有总变差q由普通原因造成的变差q由 估计出2.3262.0591.6931.128
29、5432n22dRdR26dR2d90指数n 指数 客户要求的过程能力和过程性能的数值91指数分类 能力指数性能指数不考虑过程的对中性CpPp考虑过程的对中性CPU, CPLCpkPpk92过程能力指数n 能力指数的计算基于以下假设条件：q过程处于统计稳定状态q每个测量单值遵循正态分布q规格的上、下限是基于客户的要求q测量系统能力充分n如果理解并满足了这些假设后，能力指数的数值越大，潜在的客户满意度就越高。93能力指数CpnCp规格范围与过程能力的比率n不考虑过程的对中性 26dRLSLUSLUSLLSL固有变差规格范围94对中性能指数PPKn 与Cpk相同，Ppk等于：3,3minssLSL
30、XXUSL1)(12nxxfniiiSCpnCp：是一个能力指数。它把过程能力与由公差表示的最大可允许的变差进行比较。该指数反映了过程是否能够很好的满足变化的要求。nCp是不受过程位置的影响，只是针对双边公差而计算的，这个指数对单边公差没有意义。95CpknCpk：是一个能力指数，它考虑了过程的位置和能力。对双边公差，Cpk将总是小于或等于Cpn只有当过程位于中心时，Cpk=CpnCpk与Cp应该总是一起进行评价和分析。如果Cp值远大于对应的Cpk值，表明有机会通过使过程趋中来改进96PpnPp：是一个性能指数。它把过程性能与由公差表示的最大可允许的变差进行比较。该指数反映了过程是否很好的满足
31、变化要求n该指数对于单边公差没有意义nPp不受过程位置的影响97PpknPpk:性能指数。它考虑了过程的位置和性能。对于双边公差，Ppk将总是小于或等于Pp，只有当过程位于中心时，Ppk=PpnPpk与Pp应该总是一起进行评价和分析。如果Pp值远大于对应的Ppk值，表明有机会通过使过程趋中来改进。nPpk直接与过程所产生的不合格比例有关98C与P的比较n如果过程处于统计受控状态，过程能力将非常接近过程性能。nC和P之间出现较大差异，表明有特殊原因出现99100改进-改进-再改进n没打算记录就别去测量n没打算制图就别去记录n没打算分析就别去制图n没打算改进就别去分析从控制图产生的行动：先期措施掌
32、握过程趋势，在问题发生前就采取措施预防措施设计者清楚如何确定新的产品或过程纠正措施有助于调查缺陷产生的原因从而采取恰当的纠正措施如果没打算改进，为什么要去测量呢？101Cpk与PPM的关系 CpkPPM0.6745，6001.002，7001.33671.670.672.000.002Cpk评级标准：（据此标准对计算出之制程能力指数做相应对策） 等级 Cpk值 处理原则：A+ Cpk2.0 特优，可考虑成本的降低A+ 2.0 Cpk 1.67 优，应当保持之 A 1.67 Cpk 1.33 良，能力良好，状态稳定，但应尽力提升为A+级 B 1.33 Cpk 1.0 一般，制程因素稍有变异即有产
33、生不良的危险，应利用各种资源及方法将其提升为 A级 C 1.0 Cpk 0.67 差，制程不良较多，必须提升其能力 D 0.67 Cpk 不可接受，其能力太差，应考虑重新整改设计制程。102 工序能力的评价与处置工序能力的评价与处置 工序能力指数Cp客观地、定量地反映了工序能力对规格要求的适应程度，因此它是工序能 力评价的基础。根据工序能力指数的大小一般可将加工分为五类： 1 Cp1.67 特级加工 2 1.67Cp1.33 一级加工 3 1.33 Cp1 二级加工 4 1Cp0.67 三级加工 5 Cp0.67 四级加工 1 1 C Cp p1.67 1.67 特级加工特级加工当质量特性服从
34、正态分布，且分布中心 与规格中心Tm 重合时，T10S，不合格品率p0.00006%。（见图）工序能力过分充裕，有很大的贮备。这意味 着粗活细作 或用一般工艺方法可以加工的产品，采用了特别精密的 工艺、设备或高级操作工人进行加工。这势必影响了生 产效率，提高了产品成本。措施： (1)合理，经济地降低工序能力。如改用低精度的设备、 工艺、技术和原材料；放宽检验或放宽管理 (2)在保证产品质量和提高经济效益的前提下更改设计， 加严规格要求； (3)合并或减少工序也是常用的方法之一。x2 2 1.67 1.67C Cp p1.33 1.33 一级加工一级加工当 时，10ST8S，不合格品率 0.00
35、006%p0.006%。（见图）对精密加工而言，工序能力适宜；对一般加工 来说工序能力仍比较充裕，有一定贮备 。措施： (1)允许小的外来波动； (2)非关键工序可放宽检验； (3)工序控制的抽样间隔可适当放宽。 mTX 3 3 1.33 1.33 C Cp p1 1 二级加工二级加工 当 时，8ST6S，不合格品率 0.006%p0.27%。（见图） 对一般加工而言，工序能力适宜。措施： (1)对工序进行严格控制，使生产过程处 于良好 的稳定、 正常状态，并保证不降低工序的质量水平， (2)一旦发现工序有异常状态出现，立即采 取相应措施， 调整工艺过程，使之回到稳定、正常状态。 (3)检查不
36、能放宽。 mTX 4 4 1 1C Cp p0.67 0.67 三级加工三级加工当 时，6ST4S，不合格品率0.27%p4.55%。 工序能力不足，不合格品率较高。（见图）措施： (1)要通过提高设备精度、改进工艺方法、提高操作技术 水平、改善原材料质量等措施提高工序能力。 (2)要加强检验，必要时实行全检。 mTX 5 5 C Cp p0.67 0.67 四级加工四级加工当 时，T4S，不合格品率p4.55%（见图） 工序能力严重不足，产品质量水平很低，不合格品率高。措施: (1)必须立即分析原因，采取措施 ，提高工序能力； (2)为了保证产品的出厂质量，应通过全数检查； (3)若更改设计、放宽规格要求 不致影响产品质量或从 经济性考虑更为合理时，也可以用更改设计的方法 予以解决，但要慎重处理。mTX 109THE END感谢大家！
