统计制程品管(SPC)课件

统计制程品管统计制程品管(SPC)(SPC)目录目录制程管制与制程管制与SPCSPC概念概念一、制程品管之程序与方法一、制程品管之程序与方法二、计量值管制图二、计量值管制图三、计数值管制图三、计数值管制图四、管制图判图规则四、管制图判图规则制程管制制程管制所谓制程管制是在制造过程中所谓制程管制是在制造过程中(从原料开始从原料开始至成品完成至成品完成)，利用工程知识与统计方法，利用工程知识与统计方法，将制造条件包括材料、机械、人员、方法充将制造条件包括材料、机械、人员、方法充份标准化，并控制其变动在管制状态下份标准化，并控制其变动在管制状态下，使，使产品质量符合规格要求。如制程有异常现象产品质量符合规格要求。如制程有异常现象发生时，则找出异常的原因并加消除，预防发生时，则找出异常的原因并加消除，预防其再度发生的连续工作。其再度发生的连续工作。制程的定义制程的定义何谓制程何谓制程(Process)(Process)v所谓作业中之制程（过程），即是泛指所谓作业中之制程（过程），即是泛指制造、工程、制造、工程、工作、业务、服务工作、业务、服务之所有过程。之所有过程。v所有过程的品质要做好，即是要做好所有过程的品质要做好，即是要做好制品品质制品品质、工程工程品质品质、工作品质工作品质、业务品质业务品质及及服务品质服务品质。v制程管制包括：制程管制包括：进料管制进料管制、制造过程管制制造过程管制及及成品管制成品管制（、）（、）顾客需求顾客需求售后服务售后服务制程管制的概念制程管制的概念v制程管制所包括的范圉应为制程中之各种事务，其制程管制所包括的范圉应为制程中之各种事务，其主要者有三：一为质量、一为产量、一为成本。但主要者有三：一为质量、一为产量、一为成本。但目前强调以质量为中心的管理，因此整个企业界的目前强调以质量为中心的管理，因此整个企业界的制程管制就以制程品管为主。制程管制就以制程品管为主。v在在工作进行过程中，工作进行过程中，掌握影响品质的有关因素加以掌握影响品质的有关因素加以管制管制，使结果在管制状态谓之。，使结果在管制状态谓之。v管制管制检查，检查，品质是于制造过程中形成的品质是于制造过程中形成的，若制程，若制程能力不足，无法做好品质保证。能力不足，无法做好品质保证。制程管制的概念制程管制的概念v制程管制不只管制结果，对过程亦须加以管制程管制不只管制结果，对过程亦须加以管制，亦即制，亦即要结果好，过程一定要先做好要结果好，过程一定要先做好。v构成制程的有关因素是动态的，会随着时间构成制程的有关因素是动态的，会随着时间经过而产生变动，经过而产生变动，制程要管制的是异常原因制程要管制的是异常原因的变动的变动。制程管制的阶段制程管制的阶段制程管制包括了三个主要的阶段：制程设计、制程管制包括了三个主要的阶段：制程设计、管制作业与制程改善。管制作业与制程改善。第一阶段：制程设计包括的内容为大量试造第一阶段：制程设计包括的内容为大量试造(简称量试简称量试)之各种工作之各种工作，即生产程序的制订，即生产程序的制订，设备、工具、治具、夹具、模具等的设计及设备、工具、治具、夹具、模具等的设计及选择与设备、人员之安排，各种作业标准的选择与设备、人员之安排，各种作业标准的订定，标准时间、单位用料及标准成本订定订定，标准时间、单位用料及标准成本订定等工作。等工作。制程管制的阶段制程管制的阶段第二阶段：管制作业为大量生产时之品管作业，包第二阶段：管制作业为大量生产时之品管作业，包括制造流程图之制订与管制点的选择括制造流程图之制订与管制点的选择、品管方案、品管方案(又又称品管工程表称品管工程表)的订定，首检自检巡检标准的订定、的订定，首检自检巡检标准的订定、抽样与测试生产条件的查核、管制状态的分析与管抽样与测试生产条件的查核、管制状态的分析与管制资料的同馈、异常原因的迫查与处置等。制资料的同馈、异常原因的迫查与处置等。第三阶段：制程改善则包括质量数据的分析、制造第三阶段：制程改善则包括质量数据的分析、制造能力的分析与评价能力的分析与评价、改善对策的研商，改善结果之、改善对策的研商，改善结果之评价与标准的改善等。评价与标准的改善等。制程监控制程监控制程改善制程改善生产与品管准备生产与品管准备进料进料进料检验进料检验1.1.检验规范检验规范2.2.检验量具检验量具3.3.抽样计划抽样计划1.1.制制程设计程设计1.1.生产技术文件生产技术文件(SOP(SOP、SIP)SIP)2.2.治具模具备齐治具模具备齐3.3.设备与人员安排设备与人员安排生产过程标准化生产过程标准化2.2.制程监控制程监控制程能力分析制程能力分析不合格不合格3.3.制程改善制程改善1.5W1H1.5W1H2.8D2.8D3.63.6成品装配成品装配完工抽样完工抽样1.1.检验规范检验规范2.2.检验量具检验量具3.3.抽样计划抽样计划入库或出货入库或出货品质判定品质判定1.1.报废报废2.2.返工返工3.3.让步出货让步出货YESYESNO退货退货NO制程管制流程图制程管制流程图SPCSPCSPC概念概念1.1.概论概论 一个产品如果以它对顾客的符合度做为评断一个产品如果以它对顾客的符合度做为评断 的标准，则它必须是由的标准，则它必须是由一个稳定而可重复运作一个稳定而可重复运作的制程所生产的的制程所生产的，亦即制程必须具有，亦即制程必须具有在生产目在生产目标值的些微变动内的生产能力标值的些微变动内的生产能力。统计制程管制。统计制程管制(statistical process control(statistical process control，SPC)SPC)乃是乃是一些一些使制程稳定和经由降低变异性使制程稳定和经由降低变异性以改善制程以改善制程能力的强力工具的集合。能力的强力工具的集合。统计制程管制之统计制程管制之第一项工作为第一项工作为收集收集质量特质量特性数据性数据。统计制程管制之。统计制程管制之第二项工作为评估、第二项工作为评估、分析分析质量特性数据质量特性数据。在统计制制管制中，我。在统计制制管制中，我们通常是以一个统计模式来做为判断制程足们通常是以一个统计模式来做为判断制程足否为正常的决策基准。目前最常用的工具为否为正常的决策基准。目前最常用的工具为依据统计原理发展出来的管制图依据统计原理发展出来的管制图(control charts)。当决策系统判断制程不稳定时，接当决策系统判断制程不稳定时，接下来的工作是探讨造成制程异常的原因，此下来的工作是探讨造成制程异常的原因，此阶段之工作称为阶段之工作称为诊断诊断(diagnosis)。当找出造成制程不稳定之原因后，我们必当找出造成制程不稳定之原因后，我们必须须规划一些改善的措施规划一些改善的措施，使得相同之问题不再，使得相同之问题不再发生发生。回馈管制系统之最后一个步骤是依据规。回馈管制系统之最后一个步骤是依据规划之改善措施，划之改善措施，调整制程之可控制因素调整制程之可控制因素。上述。上述步骤需重复进行，以持续改善制程。步骤需重复进行，以持续改善制程。统计制程统计制程管制牵涉到产品和制程之控制，但其重点是在管制牵涉到产品和制程之控制，但其重点是在质量数据之分析，只有在质量数据显示制程不质量数据之分析，只有在质量数据显示制程不稳定时，我们才考虑调整制程之参数。稳定时，我们才考虑调整制程之参数。SPCSPC 执行程序图执行程序图 制程制程 操作者操作者 方法方法 原料原料 工具工具 环境因素环境因素 设备设备 收集数据收集数据 数据分析数据分析 诊断诊断 规划改善规划改善 方案方案 采取行动采取行动 SPCSPC仅能降低仅能降低“操作者可控制部分操作者可控制部分”之变异之变异。操作者可控制部分操作者可控制部分依依 SOPSOP，SIPSIP 生产技术执行生产技术执行 制程变异源制程变异源 管理者可控制部分管理者可控制部分制程设计制程设计(设备设备，方法方法)品质的重要性品质的重要性 品质与企业竞争力品质与企业竞争力 提高品质的提高品质的2 2种方案种方案企业竞争力企业竞争力DeliveryDelivery(纳期）纳期）CostCost(价格）价格）QualityQuality(品质）品质）TimeTime优良品质优良品质品质品质企业竞争力企业竞争力确保确保 设计，固有（源流）技术设计，固有（源流）技术均匀品质均匀品质生产工程的散布最小化生产工程的散布最小化政策，战略政策，战略散布的散布的85%85%以上是管理的责任以上是管理的责任 -DEMING-DEMING博士博士品质活动应该是全员参与的活动，不能光靠想法或者口头说话，得具有品质活动应该是全员参与的活动，不能光靠想法或者口头说话，得具有向上品质的挑战意识，需要持续参与的政策与战略。向上品质的挑战意识，需要持续参与的政策与战略。可以实现可以实现 品质政策及战略的制度品质政策及战略的制度为了有效完成课题，培养人才为了有效完成课题，培养人才散布管理的重要性散布管理的重要性Sony JapanSony JapanSLSLSUSUSLSLSUSU目标值目标值目标值目标值品质品质 =社会性损失社会性损失 =F(=F(开发，设计，生产，物流，使用）开发，设计，生产，物流，使用）品质特性值品质特性值=目标值目标值 +误差误差 误差误差(散布，变动散布，变动)=)=可避变动可避变动 +偶然变动偶然变动 到目前为止，主要是集中努力减少工程上的散布，但是最近，目标值的到目前为止，主要是集中努力减少工程上的散布，但是最近，目标值的 设定或者达成方法的变更也在研究。设定或者达成方法的变更也在研究。即，诊断工程的能力或者即，诊断工程的能力或者PARAMETERPARAMETER是否适当，且有必要进行分析是否适当，且有必要进行分析 及校正的活动。及校正的活动。Sony USASony USA2.2.质量变异的机遇原因及可归属原因质量变异的机遇原因及可归属原因 在任何生产过程中，无论设计或维在任何生产过程中，无论设计或维护是多么的好，总有某些天生或自然的变护是多么的好，总有某些天生或自然的变异存在。这种自然的变异或背景干扰是由异存在。这种自然的变异或背景干扰是由许多微小、必定的不可控制的原因所累积许多微小、必定的不可控制的原因所累积影响而成的。影响而成的。偶然变动偶然变动 当一制程中的背景干扰相当小时，当一制程中的背景干扰相当小时，通常认为这是制程表现中，可接受的水平。通常认为这是制程表现中，可接受的水平。在统计质量管理的架广上，称这种自然变在统计质量管理的架广上，称这种自然变异为机遇异为机遇(chance)(chance)原因的稳定系统。原因的稳定系统。一个一个仅出现机遇原因之变异的操作系统，被称仅出现机遇原因之变异的操作系统，被称为在管制状态下之制程为在管制状态下之制程(in-control)(in-control)。其它种类的变异可能偶然的出现在制程的其它种类的变异可能偶然的出现在制程的产出上，这种主要质量特征的变异常起源于三产出上，这种主要质量特征的变异常起源于三种现象：种现象：调整机器失当、操作失误和不良的原调整机器失当、操作失误和不良的原料。这类变异比背景干扰来得大，它通常指出料。这类变异比背景干扰来得大，它通常指出制程表现中有不可接受的水平制程表现中有不可接受的水平。吾人将这些不。吾人将这些不规则原因的变异来源，称为规则原因的变异来源，称为可归属原因可归属原因(assignable causes)(assignable causes)，一个呈现可归属原因，一个呈现可归属原因的操作系统，该制程被认为是在非管制状态下的操作系统，该制程被认为是在非管制状态下(out-of-control)(out-of-control)。可避变动可避变动 管制图管制图(control chart)(control chart)就是一种为了这就是一种为了这目的而广泛使用的在线目的而广泛使用的在线(on-line)(on-line)的制程管制的制程管制工具。工具。管制图也可用来估计制程中的制程能管制图也可用来估计制程中的制程能力参数力参数，经由这讯息来决定制程能力。，经由这讯息来决定制程能力。管制管制图也可供给改善制程的有用信息图也可供给改善制程的有用信息。最后，。最后，统统计质量管理的终极目标就是减少制程的变异，计质量管理的终极目标就是减少制程的变异，虽无法完全去除变异，但在尽可能减少变异虽无法完全去除变异，但在尽可能减少变异方面，管制图是一有效的工具方面，管制图是一有效的工具。当有当有可归属原因可归属原因出现时，制程未在可接出现时，制程未在可接受水平，制程应予调整和矫正，此时制程受水平，制程应予调整和矫正，此时制程不够稳定不宜以抽样程序预测产品质量。不够稳定不宜以抽样程序预测产品质量。大约大约15%15%之制程问题是由此类原因造成，可之制程问题是由此类原因造成，可以用统计方法侦测出以用统计方法侦测出，对于制程之影响无，对于制程之影响无法预测，法预测，作业员负有消除此种变异之主要作业员负有消除此种变异之主要责任责任。当仅有机遇原因出现时，当仅有机遇原因出现时，制程是在其最制程是在其最佳之状况下运作且为可接受；佳之状况下运作且为可接受；倘若仍然有倘若仍然有不合格品产生，则必须进行制程改变或者不合格品产生，则必须进行制程改变或者修订规格以便减少不合格产品。当仅有机修订规格以便减少不合格产品。当仅有机遇变异时，制程相当稳定，可以用抽样程遇变异时，制程相当稳定，可以用抽样程序预测产品的质量序预测产品的质量。大约。大约85%85%之制程问题是之制程问题是由此类原因造成，管理人员负有消除此种由此类原因造成，管理人员负有消除此种变异之责任。变异之责任。产品管理与制程管理产品管理与制程管理产品管理与制程管理产品管理与制程管理产品管理产品管理(Product Control)(Product Control)投投 入入 要要 素素工工 程程OutputOutput制制 品品再作业再作业/等级调整等级调整与规格比较与规格比较规格的规格的In/OutIn/Out调调 查查观察观察/测定测定ProcessProcessInputInputNext Process Next Process(Customer)(Customer)ReworkReworkDowngradeDowngradeScrapScrap制品管理制品管理CYCLECYCLEUpper Upper Specification Specification LimitLimit返工返工降级降级报废报废 制程制程管理管理(Process Control)(Process Control)投投 入入 要要 素素制制 程程OutputOutput产产 品品改善改善与管与管制制界限比较界限比较管理的管理的In/OutIn/Out调调 查查观察观察/测定测定对制品管理的要求事项逐渐减少对制品管理的要求事项逐渐减少InputInputProcessProcess制程制程管理管理CYCLECYCLE管理者责任管理者责任(降低降低)操作者责任（稳定，操作者责任（稳定，xbarxbar及及不要过大的波动）不要过大的波动）普通原因变差的曲线图：普通原因变差的曲线图：预测预测范围范围时间时间目标值线目标值线特殊原因变差的曲线图：特殊原因变差的曲线图：预测预测范围范围时间时间目标值线目标值线使操作者规范化使操作者规范化管理状态与异常状态管理状态与异常状态 管理状态（偶然原因：不可避免）管理状态（偶然原因：不可避免）稳定的稳定的 管理状态管理状态 可以预测的可以预测的 Only Only 偶然原因偶然原因 Time异常状态（异常原因：可以避免）异常状态（异常原因：可以避免）重要的变动重要的变动 不稳定的不稳定的 管理之外的状态管理之外的状态 不可以预测的不可以预测的 异常原因异常原因 发生发生TimeProduction?3.3.管制图之基本原理管制图之基本原理 管制图为一图形表示工具，用以显示从管制图为一图形表示工具，用以显示从样本中量测或计算所得之质量特性样本中量测或计算所得之质量特性。典型之。典型之管制图包含一中心线管制图包含一中心线(center line(center line，CLCL)，用以代表当制程处于统计管制内时质量特性用以代表当制程处于统计管制内时质量特性之平均值。此图同时包含两条水平线，称为之平均值。此图同时包含两条水平线，称为上管制界限上管制界限 (upper control limit(upper control limit，UCLUCL)及下管制界限及下管制界限(lower control limit(lower control limit，LCLLCL)。管制界限通常设在当制程为管制状态管制界限通常设在当制程为管制状态时，几乎所有点都可落在管制界限内。时，几乎所有点都可落在管制界限内。只只要点都在管制界限内，则制程可视为在统要点都在管制界限内，则制程可视为在统计管制内，对制程不须采取任何行动计管制内，对制程不须采取任何行动。但。但只要一点在管制界限外，则代表制程有变只要一点在管制界限外，则代表制程有变异，此时我们必须找出造成此种变异之原异，此时我们必须找出造成此种变异之原因，并去除此变异。因，并去除此变异。管制图的建立包含下列步骤管制图的建立包含下列步骤:(1).(1).选择质量特性选择质量特性 (2).(2).决定管制图决定管制图之种类之种类(3).(3).决定决定样本大小样本大小、抽样频率抽样频率和和抽样方式抽样方式(4).(4).收集数据收集数据(5).(5).计算管制图之参数，一般包含计算管制图之参数，一般包含CLCL、UCLUCL及及LCLLCL(6).(6).收集数据，收集数据，利用管制图监视制程利用管制图监视制程 管制图可视为在不同时间点重复做统计管制图可视为在不同时间点重复做统计之假设检定，管制图之应用有许多方式，在之假设检定，管制图之应用有许多方式，在大多数之应用上，大多数之应用上，管制图是用来做制程之在管制图是用来做制程之在线线(on-line)(on-line)监视监视。管制图也可以用来决定。管制图也可以用来决定过去之制程数据是否在管制内，及未来之制过去之制程数据是否在管制内，及未来之制程是否将在管制内。程是否将在管制内。用来管制集中趋势及变异性之管制图，用来管制集中趋势及变异性之管制图，一般统称为一般统称为计量值管制图计量值管制图(variable(variable control charts)control charts)。有些质量特性并不能以。有些质量特性并不能以计量或连续尺度来表示，例如计量或连续尺度来表示，例如:依据某些特依据某些特性判别是合格品或不合格品，或者是计算每性判别是合格品或不合格品，或者是计算每一件产品上之不合格点数。用来管制此类质一件产品上之不合格点数。用来管制此类质量特性的管制图称为量特性的管制图称为计数值管制图计数值管制图(attribute control charts)(attribute control charts)。管制图已被广泛使用在质量管理上，其原因管制图已被广泛使用在质量管理上，其原因有下列数项：有下列数项：(1).(1).管制图是一项管制图是一项改善生产力改善生产力之有效工具。之有效工具。(2).(2).管制图是管制图是预防不合格品预防不合格品之有效工具。之有效工具。(3).(3).管制图可预防不需要之管制图可预防不需要之制程调整制程调整。(4).(4).管制图可管制图可提供诊断之信息提供诊断之信息。(5).(5).管制图可管制图可提供有关制程能力提供有关制程能力之信息。之信息。管制图可提供制程参数管制图可提供制程参数、制程之稳定程度和制、制程之稳定程度和制程能力等讯息程能力等讯息，这些信息对于产品和制程之设，这些信息对于产品和制程之设计者非常有帮助。计者非常有帮助。4.4.管制界限管制界限(k)(k)的选择的选择 定出管制限界是设计管制图的重要决策之一。定出管制限界是设计管制图的重要决策之一。将管制限界从中心线向外移远些，可降低将管制限界从中心线向外移远些，可降低型型错错误之风险误之风险()()，亦即，一点落于管制界限外，表，亦即，一点落于管制界限外，表示失控状态而事实上并无可归属原因的风险。然示失控状态而事实上并无可归属原因的风险。然而，扩大管制限界将会增加而，扩大管制限界将会增加型型错误之风险错误之风险()()，亦即，一点落于管制界限内，而事实上制程是，亦即，一点落于管制界限内，而事实上制程是失控的风险。如果缩小管制限界，将得相反的效失控的风险。如果缩小管制限界，将得相反的效果，即型果，即型错误之风险增加，而型错误之风险增加，而型错误之风险错误之风险减少。减少。使用使用33管制限界，从标准常态表查出型管制限界，从标准常态表查出型错误的机率是错误的机率是0.0027.0.0027.亦即，不正确的失控讯号亦即，不正确的失控讯号或错误警讯，在一万点中只发生或错误警讯，在一万点中只发生2727点。此外，当点。此外，当制程在管制下，任一方向之一点超过制程在管制下，任一方向之一点超过33之机率之机率为为0.001350.00135。不管质量特征之分配如何，。不管质量特征之分配如何，用图上用图上之统计量的标准差之倍数为管制限界是美国的标之统计量的标准差之倍数为管制限界是美国的标准作法，倍数选择准作法，倍数选择3 3，因此不管是使用何种管制，因此不管是使用何种管制图，管制图习惯使用图，管制图习惯使用33界限。界限。5.5.样本大小样本大小(n)(n)及抽样频率及抽样频率(h)(h)在设计管制图时，我们必须决定样本之大在设计管制图时，我们必须决定样本之大小小(sample size)(sample size)及抽样之频率。一般而言，及抽样之频率。一般而言，大大样本可以很容易地侦测出制程内小量之变动样本可以很容易地侦测出制程内小量之变动。当选定样本大小时，必须先决定所要侦测之制当选定样本大小时，必须先决定所要侦测之制程变动的大小。当制程变动量相当大时，则适程变动的大小。当制程变动量相当大时，则适合使用小样本，反之，若制程变动小时则使用合使用小样本，反之，若制程变动小时则使用大样本。大样本。除了决定样本大小外，我们同时须决定除了决定样本大小外，我们同时须决定抽样之频率。最理想之状况是每次抽取大样抽样之频率。最理想之状况是每次抽取大样本。但从经济观点而言本。但从经济观点而言(如抽样成本、允许之如抽样成本、允许之制程失控损失等制程失控损失等)，此并非最佳之抽样方法。，此并非最佳之抽样方法。较可行之方法是在长时间间隔下取大样本，较可行之方法是在长时间间隔下取大样本，短时间间隔下取小样本短时间间隔下取小样本。在大量生产下或有在大量生产下或有多种可归属原因出现下较适合样本小而次数多种可归属原因出现下较适合样本小而次数多之抽样多之抽样。6.6.抽样方式抽样方式(建立样本组建立样本组)每个样本组所包含的样本是在相同时间内生每个样本组所包含的样本是在相同时间内生产出来的产出来的(或是尽可能的接近某一时间或是尽可能的接近某一时间)，这方法是，这方法是使用在当管制图的主要目的是要测出制程的改变。使用在当管制图的主要目的是要测出制程的改变。如果可归属原因出现时，它可使样本内之差异极小，如果可归属原因出现时，它可使样本内之差异极小，而样本组间之差异极大而样本组间之差异极大。在计量值管制图的情形下，。在计量值管制图的情形下，它提供了制程标准差较好之估计。它提供了制程标准差较好之估计。使使尽可能相同尽可能相同(组内差异小组内差异小)7.7.管制图之分析和分析管制图之分析和分析 传统管制图只考虑最近之一点是否落在管制界传统管制图只考虑最近之一点是否落在管制界限内，做为制程是否在管制内之依据。限内，做为制程是否在管制内之依据。但所有点均落但所有点均落在管制界限内并不能保证制程为统计管制内在管制界限内并不能保证制程为统计管制内。为了弥。为了弥补传统管制图之缺失，专家学者另提出一些测试法则补传统管制图之缺失，专家学者另提出一些测试法则来判断制程失控，如下所示：来判断制程失控，如下所示：(1).(1).一点落于一点落于33的管制界限外。的管制界限外。(2).(2).连续连续3 3点中之两点，落于点中之两点，落于22的警告界限外。的警告界限外。(3).(3).连续连续5 5点中之点中之4 4点，落于在中心线点，落于在中心线11之之界限外。界限外。(4).(4).连续连续8 8点落于中心线的一边。点落于中心线的一边。Rational Sub-groupingRational Sub-groupingProcess ResponseProcess ResponseTimeTime群间变动群间变动(Black Noise)Black Noise)群内变动群内变动(White Noise)White Noise)Rational SubgroupsRational Subgroups&Rational SubgroupingRational Subgrouping是是GroupingGrouping成成群内群内只发生群内变动只发生群内变动(White NoiseWhite Noise)，在在群间群间只只 发生群间变动发生群间变动(Black NoiseBlack Noise)的方法的方法 可以分离可以分离长长/短期工程能力短期工程能力.&Rational SubgroupRational Subgroup要包含的要素要包含的要素(Sub grouping Sub grouping 基准基准)(一般以预想影响一般以预想影响Process Process 变动的变动的X X因子为基准因子为基准SubgroupingSubgrouping，主要使用主要使用6 6M 1EM 1E)-Man:Man:作业者变更作业者变更，昼夜交替工作昼夜交替工作，新作业者等新作业者等 -Machine(Equipment):Machine(Equipment):机械设定值变更机械设定值变更，设备保修设备保修&维护等维护等 -Material:Material:入库入库LotLot，作业配置作业配置，原材料等原材料等 -Method :Method :作业者之间的作业方法差异等作业者之间的作业方法差异等 -Measurement:Measurement:测量者的变动测量者的变动，测量装备误差等测量装备误差等 -Management&EnvironmentManagement&Environment -(Mind&Money)-(Mind&Money)长期长期制程制程能力能力(PPK)(PPK)的的变异源：组内变异变异源：组内变异(白噪音白噪音)+)+组间变异组间变异(黑噪音黑噪音)短期短期制程制程能力能力(CPK)(CPK)的的变异源：组内变异变异源：组内变异(白噪音白噪音)Rational Sub-groupingRational Sub-grouping 群内变动群内变动(white noise)white noise)white noisewhite noise是因工程存在日常要因的变动是因工程存在日常要因的变动(偶然原因偶然原因)现在的技术水平上不可控制的变动现在的技术水平上不可控制的变动 一般性的工程散布影响一般性的工程散布影响 工程上由于琐碎的多数因素而受影响工程上由于琐碎的多数因素而受影响 用用ZstZst值来表示值来表示 群间变动群间变动(black noise)black noise)black noiseblack noise是工程上受到外部要因影响，中心值是工程上受到外部要因影响，中心值 shiftshift，一般性原因可能知道的变动一般性原因可能知道的变动(特殊原因特殊原因)现在工程上统制有可能的变动现在工程上统制有可能的变动 一般性的工程目标值平均值一般性的工程目标值平均值shift shift 实际上随着时间的经过，可以知道工程能力怎样变化。实际上随着时间的经过，可以知道工程能力怎样变化。为什么要为什么要Rational SubgroupingRational Subgrouping?Rational SubgroupingRational Subgrouping是是 6 6 SigmaSigma的一个的一个PowerfulPowerful的的 ToolTool 能够区分工程的短期工程能力或长期工程能力的核心的方法能够区分工程的短期工程能力或长期工程能力的核心的方法 -能掌握是平均值移动问题，还是散布问题能掌握是平均值移动问题，还是散布问题 -问题特性化的第一阶段问题特性化的第一阶段&群内变动和群间变动群内变动和群间变动&群内变动群内变动，群间变动群间变动还有工程的还有工程的2 2种问题种问题Rational Sub-groupingRational Sub-grouping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LSLSP P平均平均USUSP PLSLSP P平均平均USUSP P精密但不精密但不准准确确准准确但不确但不精精密密工程的工程的2 2种问题种问题mm(3).(3).管制图管制图(个别值及移动全距个别值及移动全距管制图管制图)在很多的情况下，用来做为制程管制的样在很多的情况下，用来做为制程管制的样本的大小为本的大小为n=1n=1，亦即样本由单一观测值所，亦即样本由单一观测值所组成。下列是这种情形的例子：组成。下列是这种情形的例子：1.1.利用自动检查和量测技术来分析每一个制品。利用自动检查和量测技术来分析每一个制品。2.2.生产率相当低而无法达到生产率相当低而无法达到n1n1的要求。的要求。0 03.3.有些制程有些制程(化学工业化学工业)之重复量测值相差不大，之重复量测值相差不大，其差异只是来自于实验或分析误差其差异只是来自于实验或分析误差。在此情。在此情况下，使用况下，使用n1n1并无法提供更多之信息。因此并无法提供更多之信息。因此可采用可采用n=1n=1之样本。之样本。4.4.在产品之不同位置，重复量测所得之数值相在产品之不同位置，重复量测所得之数值相差不大，由此数据估计之标准差可能会太小，差不大，由此数据估计之标准差可能会太小，如在整卷纸之不同位置量测纸张厚度。如在整卷纸之不同位置量测纸张厚度。9.9.统计制程管制图之正确使用统计制程管制图之正确使用(1).(1).规格界限与管制界限之差异规格界限与管制界限之差异 一般实务上常见使用者将产品规格界限一般实务上常见使用者将产品规格界限当作管制图之管制界限来使用，此种情形将造成当作管制图之管制界限来使用，此种情形将造成不良之后果。不良之后果。规格界限通常是管规格界限通常是管理理人员、制造工人员、制造工程师、客户或产品设计工程师所决定程师、客户或产品设计工程师所决定。虽然在设。虽然在设定规格界限时需了解制程之固有变异性。但定规格界限时需了解制程之固有变异性。但管制管制界限与规格界限并没有数学上或统计上之关连性界限与规格界限并没有数学上或统计上之关连性。规格界限是用来衡量个别产品之成效，而管规格界限是用来衡量个别产品之成效，而管制图之管制界限则用来衡量样本平均值，并非制图之管制界限则用来衡量样本平均值，并非个别值个别值。因此，。因此，管制图不适合以规格界限当作管制图不适合以规格界限当作管制界限管制界限，另外，在管制图上绘出规格界限也，另外，在管制图上绘出规格界限也没有意义。在个别值管制图上，则可以绘出产没有意义。在个别值管制图上，则可以绘出产品之规格界限，做为比较之用。品之规格界限，做为比较之用。在此必须强调的是、规格界限与管制在此必须强调的是、规格界限与管制界限无直接之关系界限无直接之关系。制程在管制状态下。制程在管制状态下(in-control)(in-control)与符合规格也没有直接之与符合规格也没有直接之关系。关系。一般错误概念认为管制状态下即一般错误概念认为管制状态下即代表产品符合规格，代表产品符合规格，而事实上，制程在而事实上，制程在管制状态下只代表作业员将制程充分发管制状态下只代表作业员将制程充分发挥。挥。制程在管制状态下仍会产生不合格品，制程在管制状态下仍会产生不合格品，此种原因属管理阶层之责任，例如规格界限此种原因属管理阶层之责任，例如规格界限之错误设计、生产设备无法配合，或制程参之错误设计、生产设备无法配合，或制程参数之错误设定等数之错误设定等。当制程在管制状态下而仍。当制程在管制状态下而仍无法符合产品规格时，可利用实验设计无法符合产品规格时，可利用实验设计(Design of Experiment)(Design of Experiment)或其它方法来找出或其它方法来找出影响制程变异之主因，以进一步改善制程，影响制程变异之主因，以进一步改善制程，降低制程之变异性。降低制程之变异性。样样 品品 大大 小小对对 象象基基 础础规格界限规格界限管制管制界限界限用用 途途依依 存存制程制程稳定性监视稳定性监视制程制程变动变动产品的一致性产品的一致性产品，测定产品，测定技技 能能制程制程产产 品品规格界限与规格界限与管制界限的差异管制界限的差异CPK (2).(2).标准差之错误计算标准差之错误计算 一般在建立管制图时，是先收集样本大小一般在建立管制图时，是先收集样本大小为为n n之之m m组样本，以计算制程之参数。计量值管制图组样本，以计算制程之参数。计量值管制图之管制图是用来监视样本间之变异之管制图是用来监视样本间之变异(亦即随时间改亦即随时间改变之制程变异变之制程变异)，而，而R R或或S S管制图则用来衡量样本组管制图则用来衡量样本组内之变异内之变异(瞬间之制程变异瞬间之制程变异)。当要计算制程标准差当要计算制程标准差时必须从样本组内变异来估计时必须从样本组内变异来估计(亦即个别样本组之亦即个别样本组之全距或标准差，此标准差仅反应样本组内之变异而全距或标准差，此标准差仅反应样本组内之变异而已已)。一般常犯之错误是从一般常犯之错误是从 n nm m 个数据计算标准个数据计算标准差差。上式所列之值可能包含组间与组内上式所列之值可能包含组间与组内变异，因此造成标准差之高估，其变异，因此造成标准差之高估，其结果是管制界限过宽，不易侦测到结果是管制界限过宽，不易侦测到可归属原因。可归属原因。综言之，管制界限只综言之，管制界限只能以组内变异来计算，不应包含组能以组内变异来计算，不应包含组间变异间变异(假设制程假设制程已已在管制状态下在管制状态下)。10.10.计数值管制图计数值管制图 很多质量特性不能很方便地用数字很多质量特性不能很方便地用数字表现，此时，通常依是否符合规格的质量表现，此时，通常依是否符合规格的质量特性，来分类被检查项目的良否。以往都特性，来分类被检查项目的良否。以往都以以不良的不良的(defective)(defective)或无不良的或无不良的(nondefective)nondefective)的术语来定义这两类产品的术语来定义这两类产品，最近以合格品最近以合格品(conforming)(conforming)和不合格品和不合格品(nonconforming)(nonconforming)用得较为普遍，属于这类用得较为普遍，属于这类的质量特性被称为计数值的质量特性被称为计数值(attribute)(attribute)。计数值图表一般不像计量值那样给予计数值图表一般不像计量值那样给予情报知识，通常，数字的量度比单纯只情报知识，通常，数字的量度比单纯只分成合格品或不合格品提供较多的信息分成合格品或不合格品提供较多的信息。然而，计数值图表确实有重要的应用，然而，计数值图表确实有重要的应用，它们在服务业和非制造业的质量提升努它们在服务业和非制造业的质量提升努力特别有用，因为在这些环境中，有很力特别有用，因为在这些环境中，有很多质量特性无法很简单地以数字尺度来多质量特性无法很简单地以数字尺度来量度。量度。属属量量值可以汇整多项质量特性之情报在值可以汇整多项质量特性之情报在一件产品上，例如产品之长、宽、高三项一件产品上，例如产品之长、宽、高三项计量质量特性，可能需要计量质量特性，可能需要3 3张管制图来管制，张管制图来管制，但如果将它们视为属性，则只要有任一质但如果将它们视为属性，则只要有任一质量特性不符合规格，便被视为不合格品，量特性不符合规格，便被视为不合格品，此时可以利用不合格率来评估此三项质量此时可以利用不合格率来评估此三项质量特性。特性。计量数据可以提供较多之制程情报计量数据可以提供较多之制程情报。当。当制程有问题时，计量资料可以提供更多有关制程有问题时，计量资料可以提供更多有关异常原因之情报，以使得制程之改善更为容异常原因之情报，以使得制程之改善更为容易。易。计量值数据可以具有预防性之功能，而计量值数据可以具有预防性之功能，而计数之属性数据则必须在产品不符合规格时计数之属性数据则必须在产品不符合规格时才能获得。才能获得。必需对必需对缺点缺点作定义作定义 .影响影响制制程能力的变数程能力的变数 SpecSpec (US(USP P，LSLSP P)目标值目标值(Target):esp.Target):esp.目标值不在目标值不在 SpecSpec的中心的中心时时 平均值平均值 散布散布 制制程平均的移动程平均的移动(异常原因异常原因，偶然原因偶然原因)11.11.制制程能力概念程能力概念 什么是什么是制制程能力程能力(Process Capability)Process Capability)?与外部原因没有关系，在工程上所生产的产品品质的分布称为与外部原因没有关系，在工程上所生产的产品品质的分布称为 6 6.制制程能力作为信息资料，为了活用程能力作为信息资料，为了活用制制程能力必须用量制表现程能力必须用量制表现.(制制程能力定量化程能力定量化)各种各种制制程能力指数程能力指数CpCpCpkCpkPpPpPpkPpk 制制程能力的分析的程能力的分析的 Baseline:SpecBaseline:Spec Spec Spec的概念的概念 -所有判断的基准所有判断的基准 -或者目标或者目标 -CustomersCustomers Needs Level Needs LevelTargetTarget(T)(T)=Spec=Spec的的 中心时中心时(m)(m)TargetTarget(T)(T)=不是不是SpecSpec 的中心时的中心时考虑散布考虑散布CpCpCpkCpkPpPpPpkPpkCpmCpmCpmCpmPpmPpmPpmPpm(1).(1).制制程能力指数的种类程能力指数的种类只考虑偶然原因只考虑偶然原因考虑异常原因考虑异常原因(制制程平均的移动程平均的移动)+考虑平均考虑平均散布考虑散布考虑+平均考虑平均考虑 PpPp是和是和CpCp，PpkPpk是和是和 CpkCpk，PpmPpm是和是和CpmCpm，PpmPpm是和是和CpmCpm计算公式相同计算公式相同 ButBut，反映异常原因的长期反映异常原因的长期制制程能力，因此标准偏差的计算方法不同程能力，因此标准偏差的计算方法不同USL-LSLUSL-LSL6 6Cp=Cp=USL-USL-3 3Cpk=Min(Cpk=Min(-LSL-LSL3 3，)USL-LSLUSL-LSL6 6 2 2+(-T)+(-T)2 2Cpm=Cpm=USL-USL-Cpmk=Min(Cpmk=Min(-LSL-LSL，)3 3 2 2+(-T)+(-T)2 23 3 2 2+(-T)+(-T)2 2USUSP P-LS-LSP P6 6Cp=Cp=USUSP P-3 3Cpk=Min(Cpk=Min(-LS-LSP P3 3，)USUSP P-LS-LSP P6 6 2 2+(+(-m m)2 2Cpm=Cpm=USUSP P-Cpm=Min(Cpm=Min(-LS-LSP P，)3 3 2 2+(+(-m m)2 23 3 2 2+(+(-m m)2 2 st=st=m m-l-l (x(xijij-x-xj j)2 2 j=1j=1 l l i=1i=1 m m1 1 lt=lt=l*m-ll*m-l (x(xijij-x)-x)2 2 j=1j=1 l l i=1i=1 m m1 1=l=sample numberl=sample number m=sample size m=sample size n=l*m n=l*m制制程能力指数的种类程能力指数的种类m m：所设定的目标值：所设定的目标值 作为没有偏移时使用的作为没有偏移时使用的制制程能力指数，是第程能力指数，是第1 1代代制制程能力指数。程能力指数。跟分布中心位置无关，只表示跟分布中心位置无关，只表示制制程散布和规格幅度的关系程散布和规格幅度的关系 (即即，不考虑不考虑制制程的平均程的平均)设计许用范围设计许用范围(Design Tolerance)Design Tolerance)生产能力生产能力(Product Capability)Product Capability)Cp=Cp=两测规格两测规格两测规格两测规格(图图图图 )USUSP P-3 3Cp=Cp=-LS-LSP P3 3Cp=Cp=只管理规格上限只管理规格上限只管理规格上限只管理规格上限(图图图图)只管理规格下限只管理规格下限只管理规格下限只管理规格下限(图图图图)USLUSL中心值中心值LSLLSLUSLUSL中心值中心值LSLLSL中心值中心值设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围USUSP P-LS-LSP P6 6Cp=Cp=(2).(2).制制程能力指数程能力指数 Cp Cp 制制程能力指数程能力指数 Cp Cp 1.67 1.67 CpCp1.331.33CpCp 1.67 1.67X X1.01.0CpCp 1.33 1.331.01.0CpCp 0.67 0.67Cp0.67Cp0.67制制程能力程能力充分充分制制程能力程能力满足满足勉强满足勉强满足制制程能力程能力制制程能力程能力差差制制程能力程能力很差很差考虑管理的简单化考虑管理的简单化或者或者COSTCOST节省法节省法理想状态理想状态维持维持，管理考虑管理考虑TIGHTTIGHT的管理的管理制制程管理时注意程管理时注意不良品发生中不良品发生中，有必要全部检查有必要全部检查及及制制程改善程改善不能满足品质不能满足品质，制制程大幅度改善程大幅度改善，有必要紧急对策有必要紧急对策LSLLSLUSLUSL&Cp Cp 值判定值判定制制程能力程能力 有偏移时使用的有偏移时使用的制制程能力指数，为第程能力指数，为第2 2代代制制程能力指数。程能力指数。品质特性值的分布不在两测规格中心，而是偏在一边时，考虑偏移的程度的品质特性值的分布不在两测规格中心，而是偏在一边时，考虑偏移的程度的制制程能力程能力 指数指数(即即，考虑工程的平均考虑工程的平均).).USUSP P-3 3Cpk=Cpk=USUSP P-3 3Cpu=Cpu=-LS-LSP P3 3Cpl=Cpl=只只有有理规格上限理规格上限只只有有理规格下限理规格下限(1-(1-K)CpK)Cp =Min(CpuMin(Cpu，Cpl)Cpl)=Min(Min(-LS-LSP P3 3，)-m mT TK=K=USUSP P+LS+LSP P2 2m m=，USUSP P-LS-LSP P2 2T=T=，K 1K 1的状态，偏移太大一般不会发生的状态，偏移太大一般不会发生有偏移的有偏移的制制程能力指数程能力指数 CpkCpk只有一边有规格时，与只有一边有规格时，与制制程能力指数程能力指数CpCp相同。相同。如果如果 K=0K=0(偏移度为偏移度为0)0)，没有偏移度因此，没有偏移度因此Cpk=CpCpk=Cp两侧规格两侧规格两侧规格两侧规格偏移度偏移度偏移度偏移度一侧规格一侧规格一侧规格一侧规格(3).(3).制制程能力指数程能力指数 CpkCpk制制程能力指数程能力指数 CpkCpkUSPMLSPUSPMLSPM设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围设计容许范围xbar xbar xbar两侧有规格的情况两侧有规格的情况 只有一边有规格的情况只有一边有规格的情况 制制程能力的判定程能力的判定制制程能力的范围程能力的范围Cpk 1.Cpk 1.67671.1.6767 Cpk 1.33 Cpk 1.331.33 1.33 Cpk 1.0Cpk 1.01.0 1.0 CpkCpk制制 序序 能能 力力因为工程状态良好，维持现水平，因为工程状态良好，维持现水平，指导生产性向上指导生产性向上.勉强为规格值勉强为规格值，因此因此CpCpk k值向上值向上(A A等级等级)而努力而努力.等级等级BlueGreenYellowRed工程能力差工程能力差.(1)(1)移到保有更适切能力的移到保有更适切能力的制制程上程上(机械机械，设备等设备等)进行作业进行作业.(2)(2)为了现为了现制制程能力向上而投资程能力向上而投资.(3)(3)再检讨或调整现在所使用的规格再检讨或调整现在所使用的规格.(4(4)归纳特别的管理及加工方法等归纳特别的管理及加工方法等 为了为了制制程能力向上而努力程能力向上而努力 不考虑偏移的第不考虑偏移的第1 1代代制制程能力指数程能力指数CpCp上考虑偏移指数上考虑偏移指数K K的的制制程能力指数程能力指数(考虑考虑M M与与差异差异).).如果如果 K=0 K=0(偏移指数偏移指数0 0的话的话)因为没有偏移因为没有偏移 Cpk=CpCpk=Cp.一、制程品管之程序与方法一、制程品管之程序与方法1.1.制程品管方法制程品管方法 量测系统量测系统制程管制制程管制质量决策质量决策制程能力分析制程能力分析（质量特性）（质量特性）1.1.计量质计量质2.2.计数值计数值1.1.2.2.3.3.4.4.（不良率）（不良率）2.2.常用计量值管制图类型常用计量值管制图类型（1 1）平均值与全距管制图（）平均值与全距管制图（chartchart）平均值管制图平均值管制图 (chart)chart)全距管制图全距管制图 (R chart)(R chart)制程能力制程能力 min(,)min(,)3 33 3p pC k CPU CPL C k CPU CPL USP XUSP XCPUCPUX LSPX LSPCPLCPLs ss s=-=-=2 2R Rd ds s=（2 2）平均值与标准差管制图（）平均值与标准差管制图（chartchart）平均值管制图（平均值管制图（chartchart）标准值管制图（标准值管制图（S chartS chart）制程能力制程能力 4 4S SC Cs smin(,)min(,)P PC k CPU CPLC k CPU CPL=（3 3）个别值与移动全距管制图（）个别值与移动全距管制图（chartchart）个别值管制图（个别值管制图（X chartX chart）移动全距管制图（移动全距管制图（chartchart）制程能力制程能力 2 2m mR Rd ds s=min(,)min(,)P PC k CPU CPLC k CPU CPL=3.3.常用计数值管制图类型常用计数值管制图类型（1 1）不良率管制图（）不良率管制图（p chartp chart）制程能力：制程能力：3 3USP PUSP PC Cp p k C k Cp ps s-=(1 )(1 )P PP Pn ns s-=（2 2）缺点数管制图（）缺点数管制图（c chartc chart），样本大小相同），样本大小相同制程能力：制程能力：3USP-CCpk=Cp=sCs=（3 3）单位缺点数（）单位缺点数（u chartu chart），样本大小不相同），样本大小不相同制程能力：制程能力：3 3USPUSPC Cpkpk=C=Cp p=m ms s-n nm ms s=4.4.管制图之选定原则管制图之选定原则 管管 制图制图 之之 选选 定定 资资 料料