1、1统计过程控制统计过程控制（Statistical Process Control）S P C2007.10.102共共 勉勉 学习成就未来！Learning may actualize our dream !知识改变命运！知识改变命运！Knowledge can change our fate!3课程内容 SPCSPC发展史发展史 统计过程控制概略 控制图理论依据 控制图的原理 统计的基本概念 能力研究 控制图操作实务常态分布1850高斯管制图(%)1924W.A Shewhart美国1960日本CaCpCpk(ppm)61980Motorola1992TI1994Allied Signal
2、95GE98Sony一、一、SPCSPC发展史发展史5Sigma=Deviation(Square root of variance）-7-6-5-4-3-2-101234567Between+/-1Between+/-2Between+/-3Between+/-4Between+/-5Between+/-668.27%95.45%99.73%99.9973%99.999943%99.9999998%Result:317300 ppm outside（deviation)45500 ppm2700 ppm63 ppm0.57 ppm0.002 ppm1)(2nxxiAxis grach in
3、SigmaNormal Distribution-Gaussian Curve（Year1850）一、一、SPCSPC发展史发展史6控制图是控制图是1924年由美国品管大师年由美国品管大师W.A.Shewhart博士发明，开启了统博士发明，开启了统计品管的新时代，当时称为计品管的新时代，当时称为(Statistical Quality Control)一、一、SPCSPC发展史发展史1932年，年，W.A.Shewhart博士将统计品质管制方法传播到法国，之后博士将统计品质管制方法传播到法国，之后法国早于美国使用管制图法国早于美国使用管制图在在1950年由年由W.E.Deming博士引到日本。
4、博士引到日本。30年年后后，日本跃居世界质日本跃居世界质量与生产率的领先地位量与生产率的领先地位迫于日本竞争压力，上世纪迫于日本竞争压力，上世纪80年代起，年代起，SPC在西方工业国家复兴在西方工业国家复兴上世纪上世纪80年代起，美国汽车工业大规模推行年代起，美国汽车工业大规模推行SPC，之后，之后 MOTOROLA 运用运用6方法方法，将品，将品质管理引至质管理引至新纪元新纪元7 最佳状况最佳状况，制程中心等于规格中心制程中心等于规格中心，此时此时Cpk=2。最差情形，可以允许制程中心偏差最差情形，可以允许制程中心偏差1.5，此时此时Cpk=1.5LSLuUSL61.564.5一、一、SPC
5、SPC发展史发展史89PROCESS原料测量结果针对产品所做的只是SQC针对过程的重要控制参数所做的才是SPC10 控制图控制图和一般的统计图不同，因其不仅能将数值以曲线表示出来，以观其变异之趋势，且能显示变异是属于机遇性或非机遇性，以指示某种现象是否正常，而采取适当之措施。利用控制限区分是否为非机遇性11 合理使用控制图能合理使用控制图能 供正在供正在进行过程控制的操作者使用进行过程控制的操作者使用 有于过程在质量上和成本上能持续地、可预测地保持有于过程在质量上和成本上能持续地、可预测地保持下去下去 使过程达到使过程达到 更高的更高的质量质量 更低的更低的单单件成本件成本 更高的有效能力更高
6、的有效能力 为讨论过程的性能提供共同的语言为讨论过程的性能提供共同的语言 区分变差的特殊原因和普通原因区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施作为采取局部措施或对系统采取措施的指南或对系统采取措施的指南12控制图CLUCLLCL附注计量值 -R ，R未知 n=25最适当n10以下 R -，未知 10n25 S -RN=3 or 5较佳 R与之R图相同 X-RmXk：组数n：样本大小 Rm计数值计点值PP使用小数 P使用%Pnn=C样本大小相同时使用，n=20 25 U样本大小不同时使用(为阶梯界限)n=2025 XXXXXX/kXXR/kRX/k XS/k X/kXXR/kRR/kX1)
7、n-Rm/(kmRnd/Pd/kdPnC/kCnC/URAX2RD4SAX3SB 4RAmX23RD 4mREX 2mRD 4/nP)(1P3P)/nP(100P3P)P(1Pn3nPC3C/nU3URAX2RD3SAX3SB 3RAmX23RD 3mRE-X 2mRD 3)/nP(1P3P)/nP(100P3-PC3-C/nU3U)P(1Pn3nPP 5P/1 13 解析用控制图 决定方针用 制程解析用 制程能力研究用 制程管制准备用n管制用控制图n追查异常原因n迅速消除异常原因n并且研究采取防止异常原因重复发生之措施解析用稳定控制用14THE WAYWE WORK/BLENDING OFR
8、EWORUCESPEOPLEEQUIPMENTMATERIALMETHODSENVIRONMENTPRODUCTOR SERVICECUSTOMERIDENTIFYINGCHANGING NEEDSAND EXPECTATIONSVOICE OF CUSTOMERSTATISTICALMETHODSVOICE OF THE PROCESSINPUTPROCESS/SYSTEMOUTPUTPROCESS CONTROL SYSTEM MODELWITH FEEDBACK不要等产品做出来后再去看它好或不好而是在制造时就把它制造好151617),(2N24 )4,(,4,2xmeanitNthenn
9、when39 )9,(,9,2xmeanitNthennwhen1819期待值期待值中心值移动问题中心值移动问题散布问题散布问题现在水准现在水准期待值期待值现在水准现在水准LSL平均平均USLLSL平均平均USL20k在內的概率在外的概率0.6750.00%50.00%168.26%31.74%1.9695.00%5.00%295.45%4.55%2.5899.00%1.00%399.73%0.27%68.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-321 从上可以看出有一个结论对质量管理很有用，即无论均值和标准差取何值，产品质量特性值落在3之间的概率为99.73%，落在3之外的概率为
10、100%-99.73%=0.27%，而超过一侧，即大于+3或小于-3的概率为0.27%/2=0.135%1，见右图,休哈特就根据这一事实提出了控制图。220.6610.6500.6470.6460.6490.6450.6410.6500.6480.6490.6450.6470.6460.6550.6490.6580.6540.6600.6530.6590.6600.6650.6490.6510.6370.6500.6430.6490.6400.6460.6500.6440.6400.6520.6570.6480.6540.6500.6540.6550.6560.6570.6630.6620.6
11、470.6470.6420.6430.6490.6480.6380.6380.6490.6420.6370.6550.6520.6540.6490.6570.6540.6580.6520.6610.6540.6450.6410.6440.6470.6410.6500.6520.6430.6410.6530.6470.6520.6490.6520.6530.6510.6600.6550.6580.6490.6470.6410.6440.6400.6430.6460.6340.6380.6450.6500.6480.6490.6500.6490.655有一工厂，为了解制品外径尺寸之变化，由产品抽取
12、100个样本测定其外径，测定结果如下表，试作次数分配表。23组数组界中心值划记次数10.6335 0.63650.635120.6365-0.63950.638530.6395-0.64250.6411040.6425-0.64550.6441150.6455-0.64850.6471560.6485-0.65150.6502270.6515-0.65450.6531580.6545-0.65750.656990.6575-0.66050.6597100.6605-0.66350.6024110.6635-0.66650.6651合計10024Histogram1510111522159741
13、05101520251234567891011subgroupNo of events25四、控制图的原理群体平均值=标准差=+k-k 抽样718.221222)(eexkk26 控制图的演变过程见下图。先把正态分布曲线图按顺时针方向转90成图 a,再按照人们的习惯翻转180度成为图b。四、四、控制图的原理控制图的原理 27四、四、控制图的原理控制图的原理1.控制图原理解释a.若过程正常,即分布不变,则点子超过控制限的概率只 有1 左右.b.若过程异常,值发生偏移,于是分布曲线上、下偏移,则点子超过UCL或LCL的概率大为增加.结论:点出界就判异以后要把它当成一条规定来记住.8 9 10 11
14、UCLCLLCL时间(h)28C C.普通因素引起偶然波动。偶然波动不可避免,但对质量的影响微小,通常服从正态分布,且其分布不随时间的变化而改。时间目标线可预测过程受控四、四、控制图的原理控制图的原理29S Sa am mp pl le eS S a a m m p p l l e e M M e e a a n n2523211917151311975310.1140.1120.1100.1080.106_X=0.10968UCL=0.113574LCL=0.105786S Sa am mp pl le eS S a a m m p p l l e e R R a a n n g g e e
15、2523211917151311975310.0160.0120.0080.0040.000_R=0.00675UCL=0.01427LCL=0X Xb ba ar r-R R C Ch ha ar rt t o of f A Ac ci id d1 130d.特殊因素引起异常波动。异常波动产生后,其分布会随时间的变化而发生变化。异常波动对质量影响大,但采取措施后不难消除。结论:控制图上的控制界限就是区分偶然波动与异常波动的科学界限,休哈特控制图的实质是区分普通因素与特殊因素两类因素.时间目标线不可预测过程失控四、四、控制图的原理控制图的原理31S Sa am mp pl le eS S a
16、a m m p p l l e e M M e e a a n n2523211917151311975310.11500.11250.11000.10750.1050_X=0.11004UCL=0.11595LCL=0.10413S Sa am mp pl le eS S a a m m p p l l e e R R a a n n g g e e2523211917151311975310.0240.0180.0120.0060.000_R=0.01024UCL=0.02165LCL=0111X Xb ba ar r-R R C Ch ha ar rt t o of f A Ac ci
17、id d1 132 普通原因：指随着时间推移具有稳定的且可重复地分布于过程中的许多变差的原因。只有普通原因存在于过程中且不改变时，过程的输出才可以预测。它表现为一个稳定系统的偶然原因。此时过程称为：“处于统计控制状态”，或简称为“受控”。特殊原因：指不是始终作用于过程的变差原因，即当它们出现时将造成过程的分布改变。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，除非所有的特殊原因度被查找出来并且采取了措施，否则将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。有特殊原因存在的过程称之为“非受控状态”。特殊原因也称为异常原因四、四、控制图的原理控制图的原理33异常异常原因的变异原因的变异
18、简单的统计分简单的统计分析可发现析可发现直接负责制程直接负责制程的人员去改善的人员去改善局部改善措局部改善措施施通常会牵涉到消除产生变异的特殊原可以由制程人员直接加以改善大约能够解决15%之制程上之问题四、四、控制图的原理控制图的原理34普通原因的变异普通原因的变异制程能力分析制程能力分析可发现可发现管理层参与及制程人管理层参与及制程人员合作去改善员合作去改善系统措施系统措施通常必须改善造成变异的普通原因经常需要管理阶层的努力与对策大约85%的问题是属于此类系统四、四、控制图的原理控制图的原理35四、四、控制图的原理控制图的原理36PLANDOSTUDYACTPLANDOSTUDYACTPLA
19、NDOSTUDYACT1、分析过程本过程应做些什么会出现什么问题达到统计控制状态确定能力2.维护过程监控过程性能查找偏差的特殊原因 并采取措施3.改进过程 理解普通原因变差 减少普通原因变差 使之更好四、四、控制图的原理控制图的原理371.第I类错误：虚发警报错误 在生产正常的情况下,纯粹出于偶然而点子出界的概率虽然很小,但不是绝对不可能发生。故当生产正常而根据点子出界判断生产异常就犯了虚发警报错误,发生这种错误的概率通常记以,见图。四、四、控制图的原理控制图的原理382.第类错误：漏发警报错误 在生产异常的情况下,产品质量的分布偏离了典型分布,但总有一部分产品的质量特性值在上下控制界之内。如
20、果抽到这样的产品进行检测并在控制图中描点,这时根据点子未出界判断生产正常就犯了漏发警报错误,发生这种错误的概率通常记以 四、四、控制图的原理控制图的原理第一种错误与第二种错误第一种错误与第二种错误(risk;risk)15四、四、控制图的原理控制图的原理40 长期实践证明,3方式即 UCL=+3 CL=LCL=-3 是两类错误造成的总损失最小的控制界限，为总体均值，为总体标准差,此时犯第 I类错误的概率或显著性水平=0.0027。注意:在现场,把规格作为控制图的控制界限是不对的。规格是用来区分产品合格与不合格,而控制图的控制界限是用来区分偶然波动与异常波动,即区分偶然因素与异常因素的。利用规格
21、界限显示产品质量合格或不合格的图是显示图,现场可以应用显示图,但不能作为控制图来使用。四、四、控制图的原理控制图的原理41计量型所确定的控制对象即质量指标应能够定量。所控制的过程必须具有重复性,即表现出统计规律性。所确定的控制对象的数据应为连续值。计数型 控制对象只能定性而不能定量。只有两个取值。与不良项目有关。分为计件和计点五、统计的基本概念42五、统计的基本概念2、数据描述、数据描述n群体，在一项统计研究中所关心问题的群体，在一项统计研究中所关心问题的一个集合，用一个集合，用“N”表示，也称为总体。表示，也称为总体。n样本，群体集合中的一个子集，用样本，群体集合中的一个子集，用“n”表示。
22、表示。3、数据描述、数据描述集中趋势指标集中趋势指标n总体均值总体均值n样本均值样本均值NxNxxxNiin121nxnxxxXniin12143五、统计的基本概念4.中位数（中位数（Median）所谓中位数就是一组从小到大（或从大到小）按顺序所谓中位数就是一组从小到大（或从大到小）按顺序排列的一组数据中间位置的数据的数值。排列的一组数据中间位置的数据的数值。例（奇数样本）：例（奇数样本）：1 1 2 3 3 8 11 14 19 19 20 =8例（偶数样本）：例（偶数样本）：2 5 5 6 7 10 15 21 21 23 23 25 中的中的 =（10+15）/2=12.5XX44五、统
23、计的基本概念5、数据描述、数据描述离散趋势指标离散趋势指标.全距（全距（Range）:R样本或群体中的最大值减最小值。样本或群体中的最大值减最小值。标准差标准差 群体标准差群体标准差NiixN122)(1niixxnss122)(1145五、统计的基本概念 样本样本 与与 母体母体，sxnXX46 1.数据为正态分布。2.过程处于稳定控制之下。六、能力研究47准确度好精密度好系统误差小偶然误差小准确度差精密度高系统误差大偶然误差小准确度高精密度差系统误差小偶然误差大准确度差精密度差系统误差大偶然误差大六、能力研究48偶因和偶因和异异因因并并存存找出找出异异因因只剩偶因只剩偶因运用控制图运用控制
24、图过程稳定过程稳定(连续连续25点不超限点不超限)计算过程能力计算过程能力六、能力研究491.Ca（准确度，Accuracy）Ca(SL)/（T/2）样本计算中心值与规格中心值的接近程度 2.CP（精密度，Precision）CP T/6（双边规格）CP （USL ）/3或（LSL）/3（单边规格）3.Cpk（制程能力，Process Capability Index）Cpk（1Ca）Cp；或 MIN（USL ）/3，（LSL）/3）=R/d 2 只考虑到固定变差或组内变差XXXXX六、能力研究50 1)(3333(62nXXissLSLxsxUSLMinPpkLSLsLSLxPplUSLsx
25、USLPpuLSLUSLsLSLUSLPp），（存在时）（当存在时）（当都存在时）、当六、能力研究组间变差与组内变差都考虑进出51什么是 Ppk和什么是Cpk六、能力研究52 过程性能指数，用做研究初始过程能力，取样为连续取样，数据为100-200。使用样本标准差使用样本标准差TS 16949 要求 Ppk 必须大于或等于1.671)(2nXXis六、能力研究 Ppk53 对稳定过程进行的能力研究，取样一般为25个子组。nd221.12831.69342.05952.32662.53472.70482.84792.97103.078113.173123.258133.336143.407153
26、.4722 2 R LSL-X Z,RX-USLZ)Z,Z(Zmin,3minLSLUSLLSLUSLddMINZCpk六、六、能力研究能力研究 Cpk 54收集数据绘解析用控制图是否稳定绘直方图是否满足规格控制用控制图寻找异常原因检讨普通原因（机械、设备、标准）提升制程能力七、七、控制图操作实务控制图操作实务55A 前期准备B收集数据C 计算控制限D过程控制解释七、七、控制图操作实务控制图操作实务E 过程能力解释56A阶段 前期准备A1 建立适用于实施的环境A2 定义过程A3确定待管理的过程特性项目A4 确定测量系统（必要时GRR分析）A5选用合适的控制图七、七、控制图操作实务控制图操作实务
27、57 需考虑到 顾客的需求 当前及潜在问题区域 特性间的相互关系七、七、控制图操作实务控制图操作实务58 为保证最终产品的质量特性，需要考虑以下几个方面：选择容易测量的特性项目；选择与用户使用目的有重要关系的质量特性项目；选择对生产过程容易采取措施的特性项目；尽量选取影响产品特性的根本原因有关的或接近根本原因的特性项目；产品的质量特性有时不止一个，则应同时选取几个特性项目；有些虽然不是最终产品的质量特性项目，但为了达到最终产品的质量目标，而在生产过程中所要求的特性也应列为控制项目。七、七、控制图操作实务控制图操作实务59计数计数值值计量计量值值n=1管制图的选择管制图的选择数据性质？数据性质？
28、样本大小样本大小n=？数据系不良数数据系不良数或缺点数或缺点数CL性质性质?n是否相等？是否相等？单位大小是单位大小是否相等否相等n=？n2n=29n=3或或5n10不是不是是是不是不是是是缺点缺点数数不良不良数数RX管管制制图图管管制制图图管管制制图图管管制制图图P管管制制图图PN/P管管制制图图U管管制制图图C/U管管制制图图XXRXXRmX七、七、控制图操作实务控制图操作实务60B 阶段 收集数据B1选择子组大小、频率和数据子组大小收集频率子组容量B2建立控制图及记录原始数据B3计算每个子组的均值X和极差RB4选择控制图的刻度B5将均值和极差画到控制图上七、七、控制图操作实务控制图操作实
29、务61C 计算控制限C1计算平均极差及过程平均值C2计算控制限C3在控制图上画出平均值和极差 控制线七、七、控制图操作实务控制图操作实务62D 過程控制解釋D1分析极差图上的数据点D2识别并标注特殊原因(极差图)D3重新计算控制界限(极差图)D4分析均值图上的数据点超出控制限的点明显的非随机图形超出控制限的点明显的非随机图形D5识别并标注特殊原因(均值图)D6重新计算控制界限(均值图)D7为了继续进行控制延长控制限七、七、控制图操作实务控制图操作实务63 在生产过程中，通过分析休哈特控制图来判定生产过程是否处于稳定状态。休哈特控制图的设计思想是先确定第I类错误的概率,再根据第类错误的概率的大小
30、来考虑是否需要采取必要的措施。通常取为1%,5%,10%。为了增加使用者的信心,休哈特将取得特别小,小到2.73。这样,小,就大，为了减少第类错误,对于控制图中的界内点增添了第类判异准则,即“界内点排列不随机判异”。七、七、控制图操作实务控制图操作实务64 处于受控状态的标准以下两条处于受控状态的标准以下两条:第一条,控制图上的点不超出控制界限;第二条,控制图上的点排列分布没有缺陷.判读原则判读原则:连续25点以上处于控制控制界限内;连续35点中，仅有1点超出控制界限;连续100点中，不多于2点超出控制界限.即使在判断稳态的场合,对于界外点也必须采取“查出异因，采取措施，保证消除，不再出现，纳
31、入标准”20个字来处理。七、七、控制图操作实务控制图操作实务65 处于非受处于非受控控状态标准以下两条状态标准以下两条:第一条,控制图上的点超出控制界限;第二条,控制图上点的排列分布有缺陷.判读原则判读原则:点超出控制界限;明显的非随机图形;七、七、控制图操作实务控制图操作实务66 处于非受控状态表现-超出控制界限的点 UCLCLLCL异常异常七、七、控制图操作实务控制图操作实务67 处于非受控状态表现-明显的非随机图形 链：连续7点在中心的同一侧；连续7点上升或下降 当出现5点链时，要注意发展情况，检查操作方法有无异常;当出现6链时,因开始调查原因;当出现7点链时,判定异常,应采取措施.七、
32、七、控制图操作实务控制图操作实务UCLCLLCL68 处于非受控状态表现-明显的非随机图形 偏离:较多的点间断地出现在中心线的一侧即为偏离，有以下情况则可判为异常状态：连续11点钟至少有10点出现在一侧;连续14点钟至少有12点出现在一侧;连续17点钟至少有14点出现在一侧;连续20点钟至少有16点出现在一侧。周期:点的上升或下降具有明显的一定间隔时称为周期 包括呈阶梯形周期变动、波状周期变动、大小波动等情況.七、七、控制图操作实务控制图操作实务69 处于非受控状态表现-明显的非随机图形 依正态分布判定图形，正常应是有2/3的点落于中间1/3的区域。UCLCLLCL七、七、控制图操作实务控制图
33、操作实务70 估计过程标准偏差 计算新的控制限2dRnewxnewxnewRnewRnewRAxLCLRAxUCLRDLCLRDUCLdR22342七、七、控制图操作实务控制图操作实务71当进行初始过程研究或对过程能力重新评价时，应重新计算试验控制限，以便排除某些控制时期受到特殊原因的影响。当历史数据表明均在试验的控制限內，则可延伸试验控制限作为管制控制限。七、七、控制图操作实务控制图操作实务收集数据绘图&计算控制限异常延伸控制限N找出原因提出措施制程变化Y72七、七、控制图操作实务控制图操作实务73E 过程能力解释E1计算过程的标准偏差E2计算过程能力E3评价过程能力E4提高过程能力E5对修
34、改的过程绘制控制图并分析七、七、控制图操作实务控制图操作实务74 初步对过程能力进行估计时，应使用历史数据，但应剔除与特殊原因有关的数据点。正式研究过程能力时，应使用新的数据，最好是不少于25组，且所有的点都受统计控制。七、七、控制图操作实务控制图操作实务75过程稳定，不良率维持在一定的水平当中降低不良率采取系统措施，消除偶然因素影响，降低不良率缩小控制限七、七、控制图操作实务控制图操作实务76 运用QC工具分析技术。运用FMEA/MSA分析技术。运用6SIGMA技术。运用防错技术。从管理体制上进行改进。七、七、控制图操作实务控制图操作实务77 当对过程采取了系统措施后，其效果将在控制图上明显
35、反映出来；控制图将成为验证其效果的主要工具。对过程进行改变时，应密切监视过程的变化，防止出现新的控制问题。特殊原因变差被识别并纠正后，过程将按一个新的过程均值处于统计控制状态。这个新的均值反映了受控制状态下的性能，其新的控制限可作为现行控制的基准。但仍需继续对系统进行调查和改进。七、七、控制图操作实务控制图操作实务78时间质量特性制程的变化组内只有偶然因素组间变化只有非偶然因素组内变异小组间变化大七、七、控制图操作实务控制图操作实务79 有必要按照不同的设备、不同的加工条件作成分层控制图，以便于异常发生时能准确地找出原因。七、七、控制图操作实务控制图操作实务层别80 控制界限的重新计计算 为使控制限在今后的生产过程管控中的确实可行，在最初确定控制限时，常常需要反复计算。一定时期后，生产过程因加工工艺、设备、模具等发生改变以及技术的改革和管理改革后，应重新收集数据重新计算控制限。七、七、控制图操作实务控制图操作实务81 均值用水平实线：一般为黑色或蓝色线。控制限用水平虚线：一般用红色线。七、七、控制图操作实务控制图操作实务82Question
