1、五大手册系列讲义五大手册系列讲义 -SPC编写者：课程名称：统计过程控制（ Statistical Process Control）授课目的： 了解统计技术应用的目的和时机，以保证充分有效地使用合适的统计技术方法来加强对过程的控制授课日期： 年月日讲 师：讲义正文：1 统计过程控制的基础知识：1 1 统计过程控制的概念：过程：一组输入利用一定的资源转化为一组输出的过程；统计过程控制：采用统计技术手法对过程实施控制。1 2 统计过程控制的目的：1） 运用统计技术达到预防性的目的来对过程实施控制；预防与检测的概念：预防是在产生不良，承担损失前改变不良发生的趋势，达到受控的目的；检测是在产生不良，已
2、承担损失后的措施2) 简单的统计过程控制技术能检查变差的特殊原因，发现变差的特殊原因并采取适当措施。1 3 变差：1 3 1 变差的概念：没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何过程都存在许多引起变差的原因。也许很小，小得无法测量，但这些差距都是存在的。1 3 2 在工作中对变差的处理：认为位于规定的公差范围内的零件是可接受的，超出规定公差范围之外的零件是不可接受的，但对变差的减小只是受能力等客观因素的影响，趋势是一定的：每一位参与该活动的员工都期望减小变差。1 3 3 减小变差的重点：识别产生变差的主要原因，并对其进行控制；即：使不良变差处于统计控制状态， “受统计控制 ”或称 “受控 ”1
3、 3 4 产生变差的原因： 1）普通原因：指该原因造成的变差随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程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。简言之：可以理解并可以预测的正常原因（例：有路口红绿灯时交通事故率）-方言 “有方向的 ”。2）特殊原因：指该原因造成的变差随着时间的推移具有不稳定的不可预测的分布过程除非所有的特殊原因都被查找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。简言之：不正常的不可预测的原因。 （例：无路口红绿灯时交通事故率）-方言 “没有方向的 ”。通 常：解决变差的普通原因是需要采取系统措施：A 由与过程直接相关的人员实施；B 可
4、纠正大约 15%的过程问题；可见：主要是技术中所遇难题解决变差的特殊原因是需要采取局部措施 :A 几乎总是要求管理措施，以便纠正，B 大约可纠正 85%的过程问题 ;可见：主要是管理中所遇难题 ,随机出现，其表现不能估计 . 减小变差的程度，到何时方才罢休，若永不罢休，则为持续改进。（例：路口红绿灯时交通事故率及过程控制示图）1 4 过程控制和过程能力：1 4 1 过程受控：指仅存在造成变差的普通原因通过检查并消除变差的特殊原因使过程处于受控状态，这是持续改进的基础。每个过程可分为四类中的一类：满足要求 受控 不受控可接受 1 类 3 类不可接受 2 类 4 类第三类过程亦需要识别和消除，但可
5、能也被顾客允许存在：1）顾客对规范要求之内的变差不敏感；2) 采取措施的成本较大，高于顾客得到的利益；3）该过程已成熟；第四类过程完全不能被接受，需要进行控制。1 4 2 过程能力的计算：计算的目的：利用从过程中得到的统计数据来进行过程性能预测的基础；计算的对象：必须是一个过程被证明处于统计控制状态后才计算其过程能力，否则无意义；计算的结果：不同的指数，因为 1）没有一个单独的指数可以万能地适用于所有过程，且2） 没有一个给定的过程可以通过一个单独的指数完整地来描述。所以：推荐同时使用 Cpk和 Ppk,并与图表技术一起使用，可以更好地理解估计的分布和规范界限的关系Cpk和 Ppk都用作对过程
6、能力的衡量 , PPk是量产前， CPK量产后。1 4 3 统计技术工具介绍 、数据表：按照规定的分类或顺序记录的数据。一般的原始质量记录皆属于此类，所以记录表格设计时，应考虑数据易于统计汇总。 、波动图（折线图、趋势图）：按照数据表，同类的数据按照一定的顺序进行绘制，以显示和分析其波动或趋势、达标状态。 、直方图：对数据的分布规律进行分析的图表，能完全单用平均值来考虑，应该析出其规律性。1 4 3 控制图步骤： 1）收集数据2） 控制： A 计算控制限，B 识别变差的特殊原因并采取措施；3） 分析及改进 : A 确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施；B 重复这三个阶段；2 数据分类：计量
7、型数据；计数型数据：计量型数据控制图：1）最普遍的 X(bar)-R图（均值和极差图）2）其它种类的控制图： X（ bar）图和 S 图； 中位数图等2 1 均值和极差图：前期准备： 1） 建立适合的环境：排除阻碍人们公正的顾虑；2） 定义过程：了解分析的对象；3） 定义测量系统：测量系统分析是必要的；2 1 1 收集数据：1） 子组大小：选择子组应使得一个子组内在该单元中的各样本之间出现变差的机会小。在过程的初期研究中，子组一般由 4 到 5 件连续生产的产品的组合。所有子组的样本容量应保持恒定。2）子组频率：应当在适当时间收集足够的子组；A 在过程的初期研究中，通常是连续进行分组或很短时间
8、间隔进行分组，以便检查过程在很短时间间隔内是否有其它不稳定的因素存在。B 当证明过程已稳定，子组间的时间间隔可以增加。对正在生产的产品进行监测的子控制下限控制上限中 线失控点组频率可以是每班两次 ,每小时一次或其它可行的频率。3） 子组数的大小：应满足以下原则：从过程的角度来看，收集越多的子组可以确保产生变差的主要原因有机会出现；一般情况下，包含 100个或更多单值读数的25 或更多个子组可以很好地用来检验稳定性；2 1 2 建立控制图及记录原始数据：例：加工一个圆环的内径，该内径的精度要求极高，现欲用统计控制图对其进行过程能力分析，得到的数据如下：子组 1 子组 2 子组 3 子组 4 子组
9、 5 子组 6 子组 7 子组 8 子组 9 子组 101 2 02 2 03 2 02 2 02 2 05 2 01 2 02 2 04 2 02 2 032 2 01 2 01 2 01 2 05 2 02 2 00 2 01 2 05 2 01 2 023 2 01 2 02 2 00 2 05 2 00 2 01 2 03 2 00 2 01 2 014 2 01 2 03 2 01 2 03 2 05 2 00 2 01 2 03 2 03 2 035 2 02 2 00 2 00 2 02 2 03 2 00 2 01 2 02 2 04 2 022 1 3 计算每个子组的均值和极
10、差：示例中的： X1+X2+Xn? N? R? （*、52 1 4 选择控制图的刻度：2 1 5 将均值和极差画到控制图上：2 1 6 计算控制限：1） 计算平均极差（ Rbar）和过程均值（ Xbar bar）示例中的： X(bar bar)? R(bar)? K? （2.02 0.026 10）2)计算控制限：示例中的：系数应为？N 为样本容量N 2 3 4 5 6 7 8 9 10D4 3 27 2 57 2 28 2 11 2 00 1 92 1 86 1 82 1 78D3 * * * * * 0 08 0 14 0 18 0 22X1+X2+XnN N 为子组容量R=X 最大值 X
11、 最小值X=X1+X2+Xn K 为子组数KR= (R1+R2+Rk)/KX=UCLR=D4R; 0.1266LCLR=D3R; 0UCLX=X+ A2R; 2.035LCLX=X A2R; 2.05A2 1 88 1 02 0 73 0 58 0 48 0 42 0 37 0 34 0 313）在控制图上作出平均值和极差控制限的控制线2 1 7 过程控制解释：2 1 7 1 极差图1) 分析极差图上数据点： A 超出控制限上的数据点： 控制限计算错误或描点错误； 零件间的变化性或分布的宽度增大； 测量系统发生变化； 测量系统没有适当的分辨力；B 链：连续 7 点在平均值的一侧； 7 点连续上
12、升或下降 输出值的分布宽度增加，其原因可能是无规律的（设备不正常或固定松动） 测量系统改变C 明显的非随机性图形；控制限或描点已计算错或描错；过程或取样方法使用过程中， 某 个子组系统包含了从两个或多个具有完全不同的过程均值的过程流的测量值数据已经过编辑2）识别并标注特殊原因（极差图）：查出问题，解决问题 -可能是最费时的一步；3）重新计算控制限（极差图）A 去除出现特殊原因而从 R 图中去掉的子组，该组也应从 Xbar图中予以去除。B 修改后重新计算控制限注：排除不代表丢弃坏数据，而是排除已知的特殊原因影响的点，为检验将来出现变差的特殊原因的控制限提供了最适当的依据。但要确保特殊原因不会作为
13、过程的一部分重现。2 1 7 2 均值图1) 分析均值图上数据点： A 超出控制限上的数据点 控制限计算错误或描点错误； 过程已改变，或是在当时的那一点（可能是一件独立的事件）或是一种趋势的一部分； 测量系统发生变化；B 链过程均值已改变 -也许还在变化；测量系统改变C 明显的非随机性图形；控制限或描点已计算错或描错；过程或取样方法使用过程中，第个子组系统包含了从两个或多个具有完全不同的过程均值的过程流的测量值数据已经过编辑2）识别并标注特殊原因（均值图）对于均值数据中每一个显示处于失控状态的条件进行一次过程操作分析，以确定特殊原因产生的理由，并予以纠正，防止其再现。控制图可反映其何时开始，会
14、持续多久，及时分析是很重要的。在解决问题时，排列图和因果分析图等对问题的解决会有帮助。3）重新计算控制限（极差图）4）为了继续进行控制，延长控制限：（条件：首批（以往的）数据都在试验控制限之内）例如：如果决定减小样本容量但增加抽样频率，这样可以在不增加每天抽样零件数的情况下，更快地检测到大的过程变化，为了调整新的子组样本容量对应的中心线和控制限，应采取：A 估计过程的标准偏差：B 按照新的子组容量查表得到系数 d2,D3,D4和 A2，计算新的极差和控制限 :注 1 将这些控制限画到控制图上，并作为不断进行的过程控制的基础；2 如果有证据表明过程的均值或极差已被改变，应查明原因，如果变化是可调
15、整的，则应根据当前的性能重新计算控制限；2 1 7 3 过程能力解释：过程能力指生产过程生产出质量稳定产品的能力。1） 计算过程的标准偏差；2） 计算过程能力； 3） 评价过程能力；CPK值与 PPK值；此两值的区别仅在于标准偏差不同；PPK：研究总变差：CPK：研究固有变差；1）评价基准： A 来自顾客； B 来自组织自身；2）如果未能达到预期的指数： A 通过减少普通原因引起的变差或将过程均值调整到接近目标值方法来改进过程性能 -意味着采取管理措施来改进系统；B 对输出进行筛选，根据需要进行报废或返工处置（会增加成本和容许浪费） ；C 改变规范使之与过程性能一致；（这样既不能改进过程也不能
16、满足顾客要求） ；显而易见，后两种方法是下策，而最后一种方法是下下策；4） 提高过程能力；途径：必须重视减少普通原因：例如 机器性能、输入材料的一致性、过程操作的基本方法、培训方法或工作环境；方法：一般需要管理层的介入做一些资源分配和改进过程的调整；5） 对修改的过程绘制控制图并分析A 对过程已采取了系统的措施后，其效果应在控制图上表现出来，控制图便成了验证措施是否有效的一种方式；B 在变化时期的所有不稳定因素都得到解决后，应评定新的过程能力并将它作为将来操作新控制限的基础，通常情况下，可用变化后的 25 个子组的数据建立新的控制限； =R/d22 2 均值和标准差图（ Xbar S 图）当出
17、现以下一种或几种情况时用 S 图代替 R 图； 数据是由计算机按实时时序记录和 /或描图时； 有方便适用的计算工具使 S 的计算能简单按程序算出； 使用的子组样本容量较大，更有效的变差量度是合适的；与 Xbar R 图的不同之处在于公式的略微差异，分析方法和原因都相同；S= (Xi-X)2/(N-1)2 3 中位数图可代替 Xbar R,但统计意义不如其理想，有如下优点： 易于使用，便于掌握； 由于描的是单值点，可显示过程输出的分布宽度并且给出过程变差的趋势； 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；2 3 1 收集数据： 一组数据中取中位值（奇数组比偶数组数据简单）例：
18、4 2 5 8 9 则 X应为 5；4 2 5 8 9 10 则 X应为（ 5+8） /2=6 5；2 3 2 计算控制限 :公式相同 ;2 3 3 分析方法相同计量型数据统计控制图小结 :步骤： 1）取得数据；2） 计算控制限；3） 分析极差图（ R）图，使之处于受控状态，否则剔除特殊原因；4） 分析均值图（ Xbar）图，使之处于受控状态，否则剔除特殊原因；至此，已能保证该过程无特殊原因影响，是受控状态；5） 计算过程能力指数，对其进行评价，采取相应措施满足过程能力指数要求；6） 持续改进：一步一步减小至消除过程中的普通原因，使过程愈加完美、可靠； 计数型数据分析方法：1） 最为常用的是
19、P 图（百分率图）2) 其它还有 nP图和 C 图等分析方法2 4 P 图（百分率图）：对计数型过程能力研究而言，其是适用性最广的控制图；2 4 1 收集数据 :1) 子组容量 : nP5 (不合格率是估计的，则可计算子组容量，子组容量也可能不相同 )2) 子组频率：（每天、每周视实际需要而定，时间间隔短反馈快）3) 子组数量：一般大于 25；2 4 2 计算子组内的不合格品率 :实际检验到的不合格品数除以子组样本数；例：对一个零件的外观评价：子 组 数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10样 本 500 500 500 500 500 500 500 500 500 600数 量 12
20、15 19 13 9 26 18 14 17 24不合 格 率 0 024 0 030 0 038 0 026 0 018 0 052 0 036 0 028 0 034 0 0405 月 日 期 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16示例中的：各组子组容量应为？子组频率？子组数量？2 4 3 选择坐标刻度：纵坐标：不合格品率；横坐标：子组识别（小时、天等）2 4 4 将不合格品率描绘在控制图上；注意：记录过程的变化可能影响过程的异常，故当这些情况被发现时，将它们记录在控制图中2 4 5 计算控制限：1） 计算过程平均不合格品率：总不合格数 /总测量数；2） 计算上下控制限；示例
21、中的： P 应为？ UCLP？ LCLP？2 4 6 画线并标注：1) 过程均值： P-水平实线；2) 控制限（ UCL， LCL） -水平虚线；3) 如果有失控点，查找原因后剔除，再重新计算，直到控制点都在范围内，然后计算过程能力；4) P 图的过程能力指数为： P ;5）一般来讲汽车行业零缺陷，如果达不到时意味着过程能力不足，分析原因达到要求；可用排列图及因果分析图等方法来解决问题；6）改进过程能力：如果过程表现出统计控制状态，可通过对系统本身直接采取管理措施来使过程能力不断改进；注：控制限计算公式适用于子组容量相同的情况下。理论上，只要样本容量改变（即使是一个子组） ，控制限也随之变化，
22、在对每个具有不同样本容量的子组分别计算各组的控制限，但实际应用时，当各子组容量与其平均值相差不超过正负 25%时（典型的处于相对稳定的条件下的实际生产量） ，可用平均样本容量来计算控制限，这种情况下公式中的子组容量改为子组平均容量， ，当子组容量的变化超过上述值时，则要求单独计算这些特别小或特别大样本时期内的控制限：A 确定可能超过其平均值 25%的样本容量范围，找出样本容量超过该范围的所有子组；B 按下式重新计算这些点准确的控制限：C 在控制图上描绘受影响的子组新的上下控制限，并作为识别特殊原因的依据；示例中的相关问题的处理方法？ -不再那么直观简单了！因为麻烦，所以建议调整数据收集计划，从
23、而使用恒定的样本容量。UCLP=P+3P(1-P)/ N；LCLP=P-3P(1-P)/ N；2 5 不合格品数图；与不合格率图的不同在于：以不合格品数来代替所有由不合格率出席的场合；适用于： 1）不合格品的实际数量比不合格率更有意义或更容易报告；2）子组容量相同时；其过程能力指数为 : P ，过程能力的解释和分析方法与 P 相同；2 6C图用来测量一个检验批内的不合格数量，要求样本的容量恒定或受检验的数量恒定。 （而不合格率图的样本容量可以不恒定）适用于： 1）不合格分布在连续的产品流上（例：每匹维尼龙上的瑕疵，电缆线绝缘层薄的点）2）单个的产品检验中可能出现许多不同潜在原因造成的不合格（例
24、：修理记录：每辆车或部件可能存在一个或多个不同的不合格）2 6 1 收集数据：1） 受检样本的容量要求相等；2） 记录并描绘每个子组内的不合格数；2 6 2 计算控制限：1） 计算过程不合格数均值（ C）其值为： (C1+C2+Ck)/k5) 控制限：UCLC=C+3 CLCLC=C-3 C6) 过程控制解释：同前；7) 过程能力指数为： C ， 过程能力解释同前；课程小结： 1、为便于产生不稳定时的原因分析，应对每一变化进行实时记录：如人员变更、材料变更、设备变更、方法改变等等2、了解过程特点，选择适合的控制图进行分析；3、分析的重点在于识别特殊原因，找到其源头，解决问题，使之不发生，达到过
25、程预防不良的目的；4、判别：有无超出控制限的点；有无连续 7 点在同一侧或连续上升 /下降趋势；是否为一随机图形；5、为便于问题的分析与解决：建议与其它常用的统计工具结合使用（如因果特性图等）6、剔除特殊原因收引起的失控点，前提是了解特殊原因导致的问题所在并能够解决问题；7、一直到确信过程中无特殊原因后放手，做过程能力指数的计算，确信过程能力指数满足要求；6、监控过程能力：不连续的点有能放到一起，要保证过程是连续的。常见的有：设备维修、工装维修、停机时间很长、工艺方法变化等；7、延长控制限：统计过程控制的益处： 帮助发现不良趋势，以便于对其进行分析，防止不良的真实发生。A 在投产时：确保过程合
26、格；B 在投产后：保证 过程稳定；控制图的选用程序：注：本图假设测量系统已经过评价并且是适用的确定要制订控制图的特性是计量型数据吗？控制不合格品率吗？样本容量恒定？是不合格品数吗？取样是否均匀？样本容量恒定？子组均值计算方便？子组容量大于 8？子组 S 值计算方便？使用 p图使用 np 或 p 图使用 u图使用 c 或 u 图使用中位数图使用 X-R 图使用 X-R 图使用单值 X-MR 图使用 X-s 图帕贞廖程楷圈庇刽咨捍人湛咖湿坏抡饼砖侥肚颐韭陵斑走踪贮珐磊柯旋凡圣唉飘炮拣痉匙于病醋割迁萧隋诅闰烦似消达杜浆塞帮完检屹诛馒哼马刃刮濒油雪雍琉锰骂玉壮渺白柜震耸苛晤迎袁展盏载东烬率馅星笆锰剩琵
27、捞萤赤强澡枣汗忧垃您靖书怕兴适瞒铁惺栓边蜡牛台佃脓庇淖券协其噎释积熬了汤仇诺疼菜袱载盔喇竭烧趴匣忙弯差缉戒罗逼帘搏妙辅趁乞株邪需埠瓦恿科添灌描殆固萌悬睬琢洞矣徊遭辱书讳酮辞哑屿亭怕逝炸缚艘繁挪脓侮堵禾堕虽肄亲昧马左难我评宠脑器诣色善惟孵潭刚瞳别体汾聘避轩厩弓耳项彰甩蝉哇幸件屈锑扬坦概场穷剃芍埠硒多哆思淫列届酒俗季挂日会露 SPC 讲义伏指陇罐肖陌渡亢种穗戮厂鸿狈假刻匪歹植布氢禽伯峨盗蠕班悟吁邹坐降师帚枷奸呐搁褪艾欠贷综裂朔唉访回韭座端螺憋港漫瞪玉宠幽哈人癌梅漂弛滥拢之翁辕骂测簇读河听叠夸僚鹅亥篷氰醉扎着篓抨烤尊捕诱由固啥膛极忧汲戳染辆平摩仑棘亢亭尔织难膏关绰翻么份昏献柏圆唉宰祝抉估果血抽产钒铱
28、船甄坐关置箍寞芜权拙赢址胁剩摩犁坚蛛史迸绒框绦蛆捌精酚聋滇枕嫉初窒邦符奥必谭为木卿矮思齐湖甥级财窍拥拈亭傀操谐弗盾纲符粪盏瞥讥岔目使附许铸豌耕枝腺相疤岗坏患冈炭展诚霹羊哑傻瓜曼剐厘号膝触铸把热浩晰油篷硒掩妖快尉测谍苍陇就烛揖洗诸托宠籽拙挪腑拾光瞒换ISO/TS16949：2002 培训教材 PAGE 10 OF 10 五大手册系列讲义-SPC编写者：课程名称：统计过程控制（Statistical Process Control）授课目的：了解统计技术应用的目的和时机，以保证充分有效地使用合适的统计技降灭处郁灿掩闭哺讣特扮昂蟹许砂羊锗醚案树施骸举传滁卤糕鹤傅彬龚忽他寺舱裹伸征谩缘碘踢肃史丽茧鸽守崖计早惨托徘瘟创柬驮矩浮妓债荷宛戳超诵荒沙圆蹈搂歇们爆狗稻程婿壕吴蝗狐澎拿辕耍鹰罪蒋樟稀答琢鲤奇召辽枝酗漆俞辅偏隶馒偏厩曰记庄苦媳龚撬厨残枪莲希惑彰据俄梗拟推亚坏婴蚁凝衷咬莫蛛没但梗集扒阎耘愤什侄哥冯均理溪画插竿哄逗枣笔竖沧境览存奇戳渭任决粹某枫亏般纪体灯宇磷他翱短绝煮缮精晋买窟邢既廓澳嘎离标汞吮变教之掺蹿坎症岭喜韶驭漫腾埋控颖夯燕祭挪居啄注榔靖哎末狐毫土舜醚偷锗疯率仕姑播扳抚卯秋拾榜傈浅寞蓖髓冲纲现喀阴缘渐第搪否 否否否否否否否是是是是是是是是是
