SPC统计过程控制(PPT 256页).pptx
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SPC第五章第五章SPC统计过程控制统计过程控制SPCSPC控制图原理控制图原理1.SPC应用背景应用背景;2.控制图原理控制图原理;3.运用运用SPC的益处的益处;4.SPC控制图种类控制图种类课程提纲课程提纲计量计量/计数型控制图篇计数型控制图篇1.计量计量/计数值控制图的种类计数值控制图的种类2.计量计量/计数值控制图的应用背景计数值控制图的应用背景3.计量计量/计数值控制图的制作与解析计数值控制图的制作与解析4.计量计量/计数值控制图的合理分组计数值控制图的合理分组5.计量计量/计数值控制图的应用重点计数值控制图的应用重点SPC课程提纲课程提纲过程能力研究篇过程能力研究篇SPC应用实战篇应用实战篇1.SPC成功导入案例成功导入案例2.SPC成功导入流程成功导入流程3.SPC特性选择特性选择4.SPC小组成立小组成立5.SPC改善检讨改善检讨1.过程能力指数的种类过程能力指数的种类2.过程能力指数的计算过程能力指数的计算3.短期过程能力指数研究短期过程能力指数研究4.长期过程能力指数研究长期过程能力指数研究5.计数计数/计量测量系统研究计量测量系统研究SPCSPC应用背景篇应用背景篇课程目的:
课程目的:
了解了解SPC的历史由的历史由来来掌握控制图基本原理掌握控制图基本原理掌握掌握SPC的运用领的运用领域域SPC基本统计概念基本统计概念课程内容:
课程内容:
SPC的基本概念的基本概念控制图的原理控制图的原理运用运用SPC的益处的益处SPC下面按字面意思来解释一下什么是统计过程控制下面按字面意思来解释一下什么是统计过程控制(StatisticalProcessControl)统计学统计学(Statistics)是数学的一个分支是数学的一个分支:
1.从所有同类项目从所有同类项目(总体总体)(population)中抽取一些项中抽取一些项目目(样本样本)(samples)2.计算特性计算特性(centraltendency),如算术平均数如算术平均数(average或或mean),如极差如极差(range),方差方差(variance)和标准差和标准差(standarddeviation)。
3.对于总体分布对于总体分布,通过对抽样分布做假设通过对抽样分布做假设,便可提供便可提供对总体采取措施的基础。
对总体采取措施的基础。
什么是统计过程控制什么是统计过程控制(SPC)SPC过程过程(process)是指生产产品是指生产产品/服务服务的一系列行动或操作的一系列行动或操作,也指支持产品也指支持产品/服务的服务的过程如管理过程如管理,财务财务,采购与工艺。
采购与工艺。
什么是统计过程控制什么是统计过程控制(SPC)SPC控制控制(control)是指通过经预先设计的是指通过经预先设计的实验及采用统计技巧成功地进行实验及采用统计技巧成功地进行:
1)过程控制过程控制;2)维持或改善控制,目标是使品质维持不变维持或改善控制,目标是使品质维持不变。
把统计把统计,过程及控制三个名词的英文字头过程及控制三个名词的英文字头起来就是起来就是SPC什么是统计过程控制什么是统计过程控制(SPC)SPC简单来说,简单来说,SPCSPC是透过运用是透过运用统计学统计学上的技上的技巧如控制图分析巧如控制图分析过程过程或其输出,从而作出适当或其输出,从而作出适当的行动以达至及保持的行动以达至及保持统计控制统计控制状况及改善状况及改善过程过程能力能力。
SPC什么是统计过程控制什么是统计过程控制(SPC)总结总结SPCSPC解释为。
解释为。
运用运用统计统计方法于方法于过程控制过程控制上以控制产品品上以控制产品品质质SPCPROCESSPROCESS原料原料人人机机法法环环测量测量测量测量结果结果好好不好不好不要等产品做出來后再去看它好不好不要等产品做出來后再去看它好不好!
而是在制造的時候就要把它制造好而是在制造的時候就要把它制造好!
预防或容忍预防或容忍?
料料SPC过程控制反馈循环图过程控制反馈循环图过程过程人员人员设备设备原料原料方法方法量测量测环境环境产品或服务产品或服务客户客户确认客户确认客户需求与期望需求与期望客户声音客户声音统计方法统计方法过程之声过程之声输入输入过程过程/系统系统输出输出SPCSPC&SQC过程过程原料原料测量测量结果结果针对产品所做的针对产品所做的仍只是在做仍只是在做SQCSQC针对过程的重要控制针对过程的重要控制参数所做的才是参数所做的才是SPCSPCRealTimeResponse机器机器人员人员方法方法环境环境量测量测SPC原则上原则上,应该用于有数量特性或参数和持续性的应该用于有数量特性或参数和持续性的所有工艺过程所有工艺过程;SPCSPC使用的领域是大规模生产使用的领域是大规模生产;多数企业,多数企业,SPCSPC用于生产阶段用于生产阶段;在强调预防的企业,在开发阶段也用在强调预防的企业,在开发阶段也用SPCSPC。
何时使用何时使用SPCSPC产品几个重要阶段使用的质量管理工具企划产品设计与开发制造设计开发产品及过程确认回馈评鉴及矫正措施生产生产计划第一阶段计划和确定第二阶段产品设计开发第三阶段制程设计开发第四阶段产品及制程确认第五阶段回馈评鉴及矫正措施概念提出与核准计划核准原型品试产量产DFMEADOEQFDPFMEADOEQFDPFMEA,MSASPC、DOEPFMEA,MSASPC、PPAPQFD分析?
控制?
SPCSPC可以帮助我们可以帮助我们区分正常波动和异常波动;区分正常波动和异常波动;及时发现异常征兆;及时发现异常征兆;消除异常因素;消除异常因素;减少异常波动;减少异常波动;提高过程能力;提高过程能力;预防控制SPC正常波动和异常波动正常波动和异常波动波动是质量的敌人;波动是质量的敌人;品质改善就是要持续减少设计、制造和服务过品质改善就是要持续减少设计、制造和服务过程的波动;程的波动;正常波动:
正常波动:
稳定的;稳定的;结果是可预测的;结果是可预测的;是永久性的;是永久性的;异常波动:
异常波动:
不稳定的不稳定的;结果不可预测结果不可预测;现象会重复发生现象会重复发生,除非有所行动除非有所行动;可以减少可以减少;SPC正常波动和异常波动正常波动和异常波动波动无处不在波动无处不在SPC正常波动的原因正常波动的原因-偶然因素偶然因素是对正常波动经常起作用的原因。
偶然因素是对正常波动经常起作用的原因。
它的特点是:
它的特点是:
在过程中时刻存在着,对过程波动的影响随机变化;在过程中时刻存在着,对过程波动的影响随机变化;这类因素一般复杂繁多,要列出所有的因素很困难;这类因素一般复杂繁多,要列出所有的因素很困难;所有因素的共同作用导致了过程的总波动。
所有因素的共同作用导致了过程的总波动。
成本太高,不容易去除。
成本太高,不容易去除。
当过程只有普通原因影响时,过程的波动具有统计规当过程只有普通原因影响时,过程的波动具有统计规律性,此时过程处于稳定状态。
律性,此时过程处于稳定状态。
SPC异常波动的原因异常波动的原因-异常因素异常因素异常因素是使过程特性发生异常波动的因素异常因素是使过程特性发生异常波动的因素它的特点是:
它的特点是:
-不经常存在于过程中;不经常存在于过程中;-它们通常来自过程之外;它们通常来自过程之外;-相对于普通原因来讲,对过程波动有较大的影响;相对于普通原因来讲,对过程波动有较大的影响;-容易发现和隔离。
容易发现和隔离。
当过程受特殊因素的影响时,过程的输出不再服从当过程受特殊因素的影响时,过程的输出不再服从预期的分布,过程处于不稳定状态。
预期的分布,过程处于不稳定状态。
SPC偶然因素和异常因素举例偶然因素偶然因素合格原料的微小变化机械的微小震动刀具的微量磨损加工方法局限性气候、环境的微小变化等等合格仪器的测量误差异常因素异常因素使用不合格原料整不设备调当新手作,背操作业违程规刀具量磨过损加工方法的改变大的量差过测误SPC在生产过程中异常因素是注意的对象。
一旦发现产品质量有异常波动,就应尽快找出其异常因素,加以排除,并采取措施使之不再出现。
在实际生产中,产品质量的偶然波动与异常波动总是交织在一起的。
控制图就是区分这两类产品质量波动、亦即区分偶然因素与异常因素这两类质量因素的重要科学方法。
SPC控制图是1924年由美国品管大师W.A.Shewhart博士发明。
因其用法简单且效果显著,人人能用,到处可用,逐渐成为实施品质管制时不可缺少的主要工具,当时称为(StatisticalQualityControl)。
控制图的历史控制图的历史SPC英国在1932年,邀请W.A.Shewhart博士到伦敦,主讲统计品质管控,而提高了英国人将统计方法应用到工业方面之气氛。
就控制图在工厂中实施来说,英国比美国为早。
日本在1950年由W.E.Deming博士引到日本。
同年日本规格协会成立了品质管制委员会,制定了相关的JIS标准。
控制图在英国及日本的历史控制图在英国及日本的历史SPC控制图基本构造控制图基本构造1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标系;统计量为纵坐标的平面坐标系;2三条具有统计意义的控制线:
中心线三条具有统计意义的控制线:
中心线CL、上控制线、上控制线UCL和下和下控制线控制线LCL;3一条质量特性值或其统计量的波动曲线。
一条质量特性值或其统计量的波动曲线。
样本号(或时间)样本号(或时间)控制上线控制上线UCL控制中线控制中线CL控制下线控制下线LCLX-(或或x、R、S等等)0123456789101112131415161718SPC怎样用控制图识别特殊和普通原因?
普通原因的波范动围常原因致异导的波范动围常原因致异导的波范动围UCLLCLSPC+3s1234567891018171615141312111098765-3sAverage点落在该区间的概率为点落在该区间的概率为99.73%控制图的构成控制图的构成:
1.DataPoints3.UpperControlLimit2.CenterLine4.LowerControlLimitSPC68.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-3正态分布的概率正态分布的概率1)(2nxxiSPCk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%正态分布的概率正态分布的概率SPC是贯彻预防原则的是贯彻预防原则的SPC的重要工具,是质量管的重要工具,是质量管理七个工具的核心。
理七个工具的核心。
1984年名古屋工业大学调查年名古屋工业大学调查115家日本各行各业家日本各行各业的中小型工厂,平均每家采用的中小型工厂,平均每家采用137张控制图;张控制图;柯达柯达5000职工一共用了职工一共用了35000张控制图。
张控制图。
控制图的重要性控制图的重要性SPC程控制过定稳不定稳范规可接受范规不可接受范围时间范围时间范围时间范围时间SPC控制线管理的益处控制线管理的益处SpecLSLUSLVeryCentered变异是我们的敌人变异是我们的敌人LCLUCL不良品已经产生不良品已经产生潜在不良出现潜在不良出现SPC课程目的课程目的1.1.了解控制图的分了解控制图的分类与应用类与应用;2.2.掌握针对质量特性掌握针对质量特性;值选择控制图类型值选择控制图类型课程内容课程内容1、控制图的基本原理;、控制图的基本原理;2、计量值与计数值控制图、计量值与计数值控制图;3、分析与控制用控制图;、分析与控制用控制图;4、控制图的应用时机;、控制图的应用时机;5、控制图的应用步驟、控制图的应用步驟SPC控制图篇控制图篇SPC概念介绍概念介绍计量值:
用各种计量仪器测出、以数值形式表现的测计量值:
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尺寸、长量结果,包括用量仪和检测装置测的零件尺寸、长度、形位误差等度、形位误差等,如电池之压片厚度如电池之压片厚度,小片称重小片称重,卷卷针直径等指标。
针直径等指标。
计数值计数值:
通常是指不用仪器即可测出的数据。
计件如通常是指不用仪器即可测出的数据。
计件如不合格品数不合格品数,e.g裁大片外观不良数,服从二项分裁大片外观不良数,服从二项分布;计点如电池激光焊接的气密性布;计点如电池激光焊接的气密性,短路数等短路数等,服从服从泊松分布。
泊松分布。
ONOFFSPC控制图的基本原理控制图的基本原理以以3原理为基础:
原理为基础:
管制图是以正态分配中的管制图是以正态分配中的3原理为理论依据,中心线为平均值,上下原理为理论依据,中心线为平均值,上下控制界限为以平均值加减控制界限为以平均值加减3的值,以判断过的值,以判断过程中是否有问题发生,此即休哈特博士所创的程中是否有问题发生,此即休哈特博士所创的控制方法。
控制方法。
中心极限定理:
中心极限定理:
无论随机变量的共同分布是什无论随机变量的共同分布是什么(离散分布或连续分布,正态分布或非正态么(离散分布或连续分布,正态分布或非正态分布),只要独立统分布随机变量的个数分布),只要独立统分布随机变量的个数n较较大时,的分布总是正态分布。
大时,的分布总是正态分布。
XSPC+3s1234567891018171615141312111098765-3sAverage点落在该区间的概率为点落在该区间的概率为99.73%控制图的构成控制图的构成:
1.DataPoints3.UpperControlLimit2.CenterLine4.LowerControlLimitSPC控制界限的确定原理3原理确定方法休哈特控制图控制界限是以3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3处作控制上、下线。
由3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。
SPC例:
生产某种钢珠,要求其直径例:
生产某种钢珠,要求其直径x为为15.0+1.0(mm),试用直方图技法对生产过程进行统计。
试用直方图技法对生产过程进行统计。
3原理控制图原理的第一种解释SPC表表3-1滚珠直径滚珠直径x(单位:
(单位:
mm)ij123451234567891015.015.115.215.915.115.815.315.015.215.015.215.015.315.015.315.115.615.615.915.715.915.715.115.815.714.714.814.914.515.514.814.514.215.115.015.514.214.615.514.715.614.915.815.514.615.314.915.215.114.2XmaxXmin15.915.915.715.715.815.815.915.915.515.514.714.714.214.214.214.214.514.514.214.2SPC表表3-2频数、频率分布表频数、频率分布表组序组序组界限组界限组中值组中值bi频数频数fi频率频率pi1234567合计合计3510168625014.214.514.815.115.415.716.00.060.100.200.320.160.120.04100%14.05-14.3514.35-14.6514.65-14.9514.95-15.2515.26-15.5515.55-15.8515.85-16.15SPC图图3-1直方直方图图48121614.014.223频数频数组号10168614.514.815.115.415.716.05SPC14.014.22310168614.514.815.115.415.716.05SPC通过正态分布密度函数的积分计算,得到不同质量特性值区间的概率。
SPC休哈特博士受到这种正态概率分布这一结论的启示,1927年发明了控制图。
u-3uu+3样本号(或时样本号(或时间)间)控制上线控制上线UCL控制中线控制中线CL控制下线控制下线LCL78910SPC3原理控制图原理的第二种解释l控制图的两类错误
(1)虚发警报的错误,也称第类错误。
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,但总还不是绝对不可能发生的。
因此,在生产正常、点子出界的场合,根据点子出界而判断生产异常就犯了虚发警报的错误即第类错误,发生这种错误的概率通常记以。
虚发警报的错误将引起寻找并不存在的异因的损失。
SPCl控制图的两类错误
(2)漏发警报的错误,也称第类错误。
在生产异常的情况下,产品质量的分布偏离了典型分布,但总还有一部分产品的质量特性值是在上、下控制界内的。
如果抽到这样的产品进行检测并在控制图中描点,这时由于点子未出界而判断生产正常就犯了漏发警报的错误也即第类错误,发生这种错误的概率通常记以。
漏发警报将引起废、次品增加的损失。
SPC/2/2图控制图的两类点错误分图控制图的两类点错误分析析0UCLLCLCL图xSPCl控制界限与两类错误的关系控制图共有三根直线,一般,正态分布的CL居中不动,而且UCL与LCL互相平行,故只能改动UCL与LCL二者之间的间隔距离。
若此间隔距离增加,则减少,增大,反之则增大,减少。
故无论如何调整上、下控制限的间隔,两种错误都是不可避免的。
SPCl解决的办法是根据使两种错误造成的总损失最小这一点来确定UCL与LCL二者之间的最优间隔距离。
经验证明休哈特所提出的3方式较好,在不少情况,3方式都接近最优间隔距离。
休哈特提出的休哈特提出的3方式即:
方式即:
UCL=+3CL=LCL=-3长期实践经验证明,3方式就是两类错误造成的总损失最小的控制界限。
SPCxLCLCLUCL/2/2图图3控制图的两类错误控制图的两类错误第一类错误损失第一类错误损失第二类错误损失第二类错误损失图图4两类错误损失图两类错误损失图两损两损失失的合计的合计k3k0k001SPCAG+3s1234567891018171615141312111098765AG-3sAverage控制图的构成控制图的构成:
1.DataPoints3.UpperControlLimit2.CenterLine4.LowerControlLimitSPC生产过程的几种状态生产过程的几种状态公差上公差上限限公差下公差下限限图图a公差上限公差上限公差下限公差下限图图b公差上限公差上限公差下限公差下限图图c公差上限公差上限公差下限公差下限时时间间图图d正常波动和异常波动正常波动和异常波动SPC控制图的分类控制图的分类(按数据种类分按数据种类分)计量值管制图计量值管制图(ControlChartsforVariables)均值极差控制图均值极差控制图(Xbar-RChart)均值标准差控制图均值标准差控制图(Xbar-sChart)中位数极差控制图中位数极差控制图(Me-RChart)单值移动极差控制图单值移动极差控制图(X-RsChart)计数值控制图计数值控制图(ControlChartsforAttribute)不合格率控制图不合格率控制图(PChart)不合格数控制图不合格数控制图(PnChart)缺陷数控制图缺陷数控制图(CChart)单位缺陷数控制图单位缺陷数控制图(UChart)SPC分析用控制图分析用控制图决定过程控制方法用过程解析用过程能力研究用过程管制准备用n控制用控制图控制用控制图n追查不正常原因n迅速消除此项原因n研究并采取防止此项原因重复发生之措施。
分析用分析用稳定稳定控制用控制用控制图的分类控制图的分类(按用途按用途分分)SPC制作分析用控制图之目的制作分析用控制图之目的在控制图的设计阶段使用在控制图的设计阶段使用,主要用以确主要用以确定合理的控制界限定合理的控制界限;每一张控制图上的控制界限都是由该每一张控制图上的控制界限都是由该图上的数据计算出来图上的数据计算出来;SPC控制图的控制界限由分析阶段确定控制图的控制界限由分析阶段确定;使用时只需把采集到的样本数据或统使用时只需把采集到的样本数据或统计量在图上打点就行计量在图上打点就行;制作控制用控制图之目的制作控制用控制图之目的SPC制作分析控制图注意点制作分析控制图注意点上下控制限和中心线都是通过抽样收集过上下控制限和中心线都是通过抽样收集过去一段生产稳态下的数据计算出来的;去一段生产稳态下的数据计算出来的;根据计算结果作成分析用控制图,并确认根据计算结果作成分析用控制图,并确认是在控制状态下且过程能力尚可后,方可是在控制状态下且过程能力尚可后,方可将其控制限应用在过程控制用控制图上;将其控制限应用在过程控制用控制图上;SPC失控状态失控状态与受控状态课程目的:
能判断控制图的受控与失控状态。
课程内容:
什么情况是受控状态;什么情况是失控状态;如何判断受控与失控。
SPC受控状态受控状态SPC受控状态的判断受控状态的判断过程数据的分布曲线随时间的输出时间时间逐渐形成一个稳定的分布和基本不随时间变化且在要求范围内SPC受控状态受控状态在控制图上的正常表现为:
(1)连续25个点子都在控制界限以内;
(2)连续35个点子至多有1个落在控制界限以外(3)连续100个点子至多有2个落在控制界限以外(4)样本点在控制界限内排列无异常SPC若过程为正态分布,若过程为正态分布,d为界外点数,则为界外点数,则
(1)P(连续连续35点,点,d1)=C035(0.9973)35+C135(0.9973)34(0.0027)=0.9959P(连续连续35点,点,d1)=1-0.9959=0.0041于于0.0027位统一数量级的小概率。
位统一数量级的小概率。
同理,同理,
(2)P(连续连续100点,点,d2)=0.0026(3)P(连连25点,点,d0)=0.0654SPC失控状态失控状态SPC失控状态失控状态
(1)点子出界就判异;
(2)界内点排列不随机就判异SPC控制图的分区控制图的分区xUCLCLLCLtCCBABASPC控制的判图读-准则1超出控制界限的点:
出现一个或多个点超出任何一个控制界限是该点处于失控状态的主要证据UCLCLLCL常异常异SPC控制的判图读-准则2n连续9点位于平均值的一侧,选择9点的原因是为使其犯第一类错误的概率与第一准则接近。
UCLCLLCLSPC控制的判图读-准则3连续6点上升(后点等于或大于前点)或下降。
产生这种现象的原因可能是因为工具磨损等原因UCLCLLCLSPC控制的判图读-准则4连续14点相邻点上下交替,造成这种现象的原因可能是分层不足。
UCLCLLCLSPC控制图的判读-准则5连续连续33点中有点中有22点落在中心线的同一侧点落在中心线的同一侧BB区以外,出现这种现象的可能是中心值区以外,出现这种现象的可能是中心值偏移。
偏移。
UCLCLLCLCBACBASPC控制图的判读-准则6连续连续55点中有点中有44点落在中心线的同一侧点落在中心线的同一侧CC区以外。
出现这种现象的可能是中心区以外。
出现这种现象的可能是中心值偏移。
值偏移。
UCLCLLCLCBACBASPC控制图的判读-准则7连续连续1515点在中心线点在中心线CC区的
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