SPC统计过程管制与控制图.pptx
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SPC统计过程管制与控制图.pptx
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统计过程控制统计过程控制SPCSPC1课程大纲n一、SPC的起源和发展n二、SPC的目的n三、基本的统计概念n四、控制图概述和原理n五、计量型控制图n六、计数型控制图n七、使用控制图的益处和注意事项21、控制图的起源n控制图是1924年由美国品管大师W.A.Shewhart(休哈特)博士发明。
因其用法简单且效果显著,人人能用,到处可用,遂成为实施品质控制不可缺少的主要工具,当时称为(StatisticalQualityControl)。
一、一、SPCSPC的起源和发展的起源和发展31924年发明W.A.Shewhart1931发表1931年Shewhart发表了“EconomicControlofQualityofManufactureProduct”19411942制定成美国标准Z1-1-1941GuideforQualityControlZ1-2-1941ControlChartMethodforanalyzingDataZ1-3-1942ControlChartMethodforControlQualityDuringProduction2、控制图的发展4n1932年,英国邀请W.A.Shewhart博士到伦敦,主讲统计品质控制,从而提高了英国人将统计方法应用到工业方面的气氛。
n就控制图在工厂中实施来说,英国比美国早。
n1950年,日本由W.E.Deming(戴明)博士引到日本。
n同年日本规格协会成立了品质控制委员会,制定了相应的JIS标准。
53、SPC&SQCPROCESS原料测量结果针对产品特性所做的仍只是在做SQC针对过程的重要工艺参数所做的才是SPCRealTimeResponse6二、SPC的目的PROCESS原料人机法环测量测量结果合格不合格不要等产品制造出来后再去检验合格与否,而是在制造的時候就要把它制造好。
应用控制图保证预防原则的实现应用控制图保证预防原则的实现。
7工作方式/资源融合人员设备材料方法环境产品或服务顾客识别不断变化的需求和期望顾客的声音统计方法过程的呼声输入过程/系统输出有反馈的过程控制系统模式有反馈的过程控制系统模式8三、基本的统计概念三、基本的统计概念n1、数据的种类n2、波动(变差)波动的概念、原理及波动的种类n3、普通原因/异常原因n4、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911、数据的种类、数据的种类n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。
n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、缺陷数等。
10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,其加工后的产品质量特性(如:
重量、尺寸等重量、尺寸等)总是有差异,这种差异称为波动波动。
公差制度实际上就是对这个事实的客观承认。
消除波动不是消除波动不是SPCSPC的目的,但通过的目的,但通过SPCSPC可以对波动进行可以对波动进行预测和控制预测和控制。
22、波动(变差)的概念、波动(变差)的概念:
1133、波动的原因、波动的原因波动原因人员机器材料测量环境方法正常波动正常波动:
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。
异常波动造成的波动较大,容易发现,应该由操作人员发现并纠正。
12普通原因、特殊原因普通原因、特殊原因n普通原因普通原因:
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,过程的输出才可以预测。
n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。
13普通原因和特殊原因的区别存在性方向影响大小消除的难易程度普通原因(车床震动)始终或大或小小难特殊原因(车刀磨断)有时偏向大易1444、基本统计量说明、基本统计量说明n1、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,位于中间位置的书,称为中位数。
如:
5,9,10,4,7,X=7;如:
5,9,10,4,7,8X=(7+8)/2=7.5n3、极差R样本数据中的最大值Xmax与最小值Xmin的差值。
R=Xmax-Xminn4、标准差、s
(1)总体标准差
(2)样本的标准差s15n控制图示例:
上控制界限上控制界限(UCL)(UCL)中心线(CL)下控制界限下控制界限(LCL)(LCL)四、四、控制图控制图概述概述控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。
控制图是一种带有控制界限的反映过程质量的记录图形,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)抽取的各个样本顺序号;图内有中心线图内有中心线(记为记为CL)CL)、上控制界限、上控制界限(记为记为UCL)UCL)和和下控制界限下控制界限(记为记为LCL)LCL)三条线三条线(见下图见下图)。
161、在产品的生产过程中,计量值的分布形式有:
位置:
中心值形状:
峰态分布宽度170.27%0.27%99.73%99.73%331.00%99.00%2.584.55%95.45%25.00%95.00%1.9631.74%68.26%150.00%50.00%0.67在外的概率在內的概率k182、控制图原理n工序处于工序处于稳定状态稳定状态下,其计量值的分布大致符合下,其计量值的分布大致符合正态分布。
由正态分布的性质可知:
质量数据出现正态分布。
由正态分布的性质可知:
质量数据出现在平均值的正负三个标准偏差在平均值的正负三个标准偏差(X(X33)之外的概率之外的概率仅为仅为0.27%0.27%。
这是一个很小的概率,根据概率论。
这是一个很小的概率,根据概率论“视小概率事件为实际上不可能”的原理,可以“视小概率事件为实际上不可能”的原理,可以认为:
出现在认为:
出现在XX33区间外的事件是异常波动,它区间外的事件是异常波动,它的发生是由于特殊原因使其总体的分布偏离了正常的发生是由于特殊原因使其总体的分布偏离了正常位置。
位置。
n控制限的宽度就是根据这一原理定为控制限的宽度就是根据这一原理定为33。
193、“”及“”风险定义n根据控制限作出的判断也可能产生错误。
可能产生的错误有两类:
n第一类错误是把正常判为异常,它的概率为,也就是说,工序过程并没有发生异常,只是由于随机的原因引起了数据过大波动,少数数据越出了控制限,使人误将正常判为异常,从而虛发警报。
虛发警报。
由于徒劳地查找原因并为此采取了相应的措施,从而造成损失。
因此第一种错误又称为徒劳错误。
n第二类错误是将异常判为正常,它的概率为,即工序中确实发生了异常,但数据没有越出控制限,没有反映出异常,因而使人将异常误判为正常,从而漏发警报漏发警报。
过程已经处于不稳定状态,但并未采取相应的措施,导致不合格品增加,也造成损失。
n两类错误不能同时避免,减少第一类错误(),就会增加第二类错误(),反之亦然。
20“”及“”风险图示“”风险说明“”风险说明210.005%40.27%34.56%231.74%“”值控制界限99.86%497.725%384.13%247.725%“”值控制界限“”及“”风险举例注:
当平均值偏移1221362两种损失的合计第二种错误损失第一种错误损失因此采用“3原理”所设计的控制图既合理,又经济。
234、控制图的设计逆时针旋转90245、控制图的种类n11)、按数据性质分类:
)、按数据性质分类:
n计量型控制图计量型控制图n均值和极差控制图(Chart)n均值和标准差控制图(Chart)n中位数和极差控制图(Chart)n单值和移动极差控制图(chart)n计数值控制图计数值控制图n不合格品率控制图(Pchart)n不合格品数控制图(npchart)n不合格数控制图(Cchart)n单位产品不合格数控制图(Uchart)s-X25RXRmXRX22)按控制图的用途分类)按控制图的用途分类分析用控制图分析用控制图:
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,首先找出特殊原因,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的控制图。
管理用控制图管理用控制图:
经过上述分析证实过程稳定并能力足够,可以用于现场对日常的过程质量进行控制的控制图。
26n=1025控制图数据性质不合格品数或不合格数n是否一定?
n是否一定?
样本大小n2CL的性质n是否较大u图c图np图p图X-Rm图X-R图Xbar-R图Xbar-s图计数值计量值n=1n2中位数平均值n=25不合格数不合格品数不一定一定一定不一定6、控制图的选择27不合格品数和不合格数的说明:
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28课堂练习:
100平方米每一百平方米布中的脏点100电灯亮不亮1乙醇比重10重量5长度选用何种控制图?
样本数质量特性29五、计量型控制图五、计量型控制图的制作步骤和判定原则的制作步骤和判定原则30应用流程收集数据并制作分析用控制图过程是否稳定?
计算过程能力能力是否足够?
管理用控制图寻找并消除异常原因采取改进措施提升过程能力确定应用控制图的过程/特性311、建立Xbar-R控制图的四步骤:
AA、收集数据、收集数据BB、计算控制限、计算控制限CC、过程控制解释、过程控制解释DD、过程能力解释、过程能力解释32步骤步骤AA:
阶段阶段收集数据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R;A4、选择控制图的刻度;A5、将均值和极差画到控制图上。
33A1A1:
选择子组大小、频率和数据:
选择子组大小、频率和数据:
n每组样本数:
2-5;n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34A2、建立控制图及记录原始数据nXbar-R图通常是将Xbar图画在R图的上方,下面再接一个数据栏(见SPC手册P162),Xbar和R的值为纵坐标,按时间先后的子组为横坐标。
数据值以及极差和均值点应纵向对齐。
n数据栏应包括每个读数的空间。
同时还应包括记录读数的和、均值(Xbar)、极差(R)以及日期/时间或其他识别子组的代码的空间。
n记录每个子组的单个读数及识别代码。
35A3、计算每个子组的均值(Xbar)和极差Rn平均值的计算:
nn21xxxx+=nR值的计算:
22333极差98.210099.498.699.6平均99100999910159999101100100498100100979939710198999829810099981001每组平均值和极差的计算示例:
每组平均值和极差的计算示例:
36minmaxxxRA4、选择控制图的刻度n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;n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;37A5、将均值和极差画到控制图上n在确定了刻度后尽快完成:
n将极差画在极差控制图上,将各点用直线依次连接:
n将均值画在均值控制图上,将各点用直线依次连接:
n确保所画的同一个样本组的Xbar和R点在纵向是对应的;n分析用控制图应清楚地标明“初始研究”初始研究”字样;n标明“初始研究”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。
n(备注:
管理用控制图必须要有控制限!
)(备注:
管理用控制图必须要有控制限!
)38阶段阶段计算控制限B1、计算平均极差及过程均值;B2、计算控制限;B3、在控制图上画出平均值和极差控制限的控制线。
步骤步骤BB:
39K为组数kRRRRkxxxxxkk+=+=.21321平均极差:
过程均值:
B1、计算平均极差及过程平均值40RDLCLRDUCLRCLRAXLCLRAXUCLXCLRRRXXX3422=-=+=极差控制图:
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。
41B3、在控制图上画出平均值和极差控制限的控制线n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)画成红色红色水平虚线;n在初始研究阶段,这些被称为试验控制限。
42阶段阶段过程控制解释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C7、延长空制限继续进行控制步骤步骤CC:
43n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“控制状态”,控制状态(稳定状态)指生产过程的波动仅受普通原因的影响产过程的波动仅受普通原因的影响,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。
44控制图的判异原则n超出控制界限的点超出控制界限的点:
n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45n链链:
有下列现象之一即表明过程已改变或出现这种趋势:
n连续7点位于平均值的一侧;n连续7点上升或下降。
UCLCLLCL46n明显的非随机图形明显的非随机图形:
n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:
n1、超过90%的点落在控制限中间1/3区域,或n2、少于40%的点落在控制限中间1/3区域n应调查过程是否存在特殊原因或数据是否经过编辑?
UCLCLLCL47n控制图的判定准则:
控制图的判定准则:
n(11)、基本判定准则:
)、基本判定准则:
n当控制图中的点出现下列情况之一,说明生产过程存生产过程存在特殊原因在特殊原因,需立即采取措施予以消除以确保过程处于稳定状态:
n超出控制线的点;超出控制线的点;n连续七点上升或下降;连续七点上升或下降;n连续七点全在中心点之上或之下;连续七点全在中心点之上或之下;n点出现在中心线单侧较多时,如:
点出现在中心线单侧较多时,如:
n连续连续1111点中有点中有1010点以上;点以上;n连续连续1414点中有点中有1212点以上;点以上;n连续连续1717点中有点中有1414点以上;点以上;n连续连续2020点中有点中有1616点以上。
点以上。
48n(22)、图示判定准则:
)、图示判定准则:
n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或区A区以外判定准则2:
(4/5B)5点中有4点在B或区B区以外49XXABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则3:
(7连串)连续7点持地上升或下降续判定准则4:
(8缺C)有8点在中心的线两侧,但C无区并点子50XXABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则5:
(7单侧)连续7点在C或区C区以外判定准则6:
(14升降)连续14点交互着一升一降51XXABCCBAUCLLCLABCCBAUCLLCL判定准则7:
(15C)连续15点在中心上下的线两侧C区判定准则8:
(1界外)有1点在A以外区52XXC6、重新计算控制限n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;n重新计算并描画过程均值和控制限;n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,重复判定判定/纠正纠正/重新计算重新计算的程序。
53C7、延长控制限继续进行控制n当控制图上的点处于受控状态并且CPK大于1时,将控制限应用于制造过程控制,此时控制图称为管理用控制图管理用控制图;n将控制限画在管理用控制图管理用控制图中,用来继续对工序进行控制;n操作人员或现场检验人员根据规定的取样频率和样本容量抽取样本组、立即立即计算Xbar和R并将其画在控制图中并与前点用短直线连接、立即立即应用前述判定原则和标准判定工序是否处于受控状态;n如工序处于非受控状态,操作人员或现场检验人员应立即立即分析异常原因并采取措施确保工序恢复到受控状态;n工序质控点的控制图应用的“三立即三立即”原则;n工序质控点的控制图出现异常情况的处理20字方针是“查查出异因,采取措施,加以消除,不再出现,纳入标准出异因,采取措施,加以消除,不再出现,纳入标准”。
54课堂练习:
n61.359.359.758.859.755.559.757.360.361.0n62.658.858.560.359.559.663.360.159.763.7n58.762.560.059.963.260.760.959.561.459.9n58.557.860.458.063.957.756.859.361.959.2n58.757.360.659.761.158.759.360.659.360.4n55.159.960.564.256.956.955.462.364.759.2n58.061.161.358.361.661.359.656.962.061.5n59.358.661.760.761.164.260.557.861.057.5n61.159.760.660.760.359.557.364.263.262.1n57.057.861.160.160.060.356.259.558.158.0n请计算出上表的Xbar-R控制图的控制限?
请判定过程是否稳定?
如果不稳定该如何处理?
某公司为控制某型号产品的特殊特性:
长度尺寸某公司为控制某型号产品的特殊特性:
长度尺寸(规格为(规格为605605),每),每22小时取样五个作测量,数据小时取样五个作测量,数据如下所示如下所示:
552010063626160595857SubgroupMeansX=59.903.0SL=62.56-3.0SL=57.251050RangesR=4.6103.0SL=9.748-3.0SL=0.000Xbar/RChartfor56阶段阶段过程能力解释D1、计算过程的标准偏差;D2、计算过程能力;D3、评价过程能力;D4、提高过程能力;D5、对修改的过程绘制控制图并分析。
步骤D:
57D1D1、计算过程的标准偏差:
、计算过程的标准偏差:
n使用平均极差R-bar来估计过程的标准偏差:
nd2是随样本容量变化的常数,见附录控制图的常数和公式表。
582dRD2D2、计算过程能力:
、计算过程能力:
n过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值与规范界限的距离,用Z表示;n对单边公差,计算:
n对于双向公差,计算:
nZ为ZUSL或ZLSL的最小值。
XUSLZ-=s或Z=X-LSLsXUSLZUSL-=s或ZLSL=X-LSLsn使用Z值和附录标准正态分布表来估计多少比例的产品会超出规范值:
n注:
USL为公差上限或LSL为公差下限。
59课堂练习:
n请依照上个课堂练习的数据,计算下列的各项指标结果:
nZUSL和PPZUSL;nZLSL和PPZLSL;nZ和PPZ。
60过程偏移系数过程偏移系数K:
K=xu(USL-LSL)/2X为质量特性平均值;U为公差(规格)中心值;61过程能力指数CP:
(只有公差下限)(只有公差上限)双边公差233)(6dRLSLXCXUSLCLSLUSLCppp=-=-=-=ssss62pkC过程能力指数233),min(dRLSLxCxUSLCCCCplpuplpupk=-=-=sss63过程性能指数PpkUSLLSL64及组间变差都考虑进去内变差制程积效所表达的是组1)(33),min(12nxxSxPxSPPPPniilplupuplpupk10141812161.52.51.5213CPKCPUCPLCp101418121610141812162.02.02.0214CPKCPUCPLCp1.51.52.5215CPKCPUCPLCp指数差异说明:
65课堂练习:
n请依照上个课堂练习的数据,计算下列的各项指标结果:
nK;nCp;nCpk;nPpk。
66656361595755UpperSpecLowerSpecsMean-3sMean+3sMeannkLSLUSLTargCpmCpkCPLCPUCpShort-TermCapability06665050750.000.670.000.51ObsPPMUSLExpObs%USLExp1.981953.959265.850859.9050100.0000.01955.00065.000*0.820.820.860.84ProcessCapabilityAnalysisfor67nAA、收集数据:
、收集数据:
n计算各个样本组样本组的平均值和标准差其公式分別如下:
nn321xxxxx+=2、建立Xbar-S控制图的步骤:
建立建立Xbar-S图的步骤与图的步骤与X-R图相似,不同之处如下图相似,不同之处如下:
681)(2nxxsiSBLCLSBUCLSCLSAXLCLSAXUCLXCLSSSXXX3433=-=+=标准差控制图:
平均值控制图:
nBB、计算控制限、计算控制限注:
A3、B4、B3为常数,随样本容量的不同而不同,见控制图的常数和公式表。
69nDD、过程能力解释:
、过程能力解释:
注:
c4为常数,随样本容量的不同而不同,见控制图的常数和公式表。
nCC、过程控制解释、过程控制解释:
n(控制图的判定准则与控制图的判定准则与Xbar-RXbar-R图一图一致!
致!
)7044ccss课堂练习:
n61.359.359.758.859.755.559.757.360.361.0n62.658.858.560.359.559.663.360.159.763.7n58.762.560.059
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