SPC统计基本概念和过程控制

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,Statistical Process Control,（统计过程控制）,1,统计过程控制（SPC）,1、SPC的发展史,2、基本统计概念,3、过程变差,4、控制图,5、过程控制和过程能力,2,SPC的发展,20世纪20年代，美国休哈特提出；,二战后期，美国将休哈特方法在军工部门推行；,19501980，逐渐从美国工业中消失 ；休哈特的同事戴明博士在日本推行SPC；,在日本强有力的竞争下，80年代起，美国又重新大规模推行SPC；,美国三大汽车厂联合制定QS9000标准。,3,SPC的作用,1、确保制程持续稳定、可预测。,2、提高产品质量、生产能力、降低成本。,3、为制程分析提供依据。,4、区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部措施或对系统采取措施的指南。,4,基本统计概念,5,F字母计数练习,Imagine for one brief moment that each of the one hundred and forty-one words of this paragraph is a separate component from a first run of fourteen-inch flywheels. You are one of five inspectors performing the final inspection of these finished components which were produced on fairly small dial index machines that are not being controlled by the use of statistical techniques. As can be expected from an operation of this nature , there are a number of defectives components being made .Each word that contains an f represents a defective component. How many of the defectives are you able to find? Check again and inspect for the present s off s. Write your final count in the bottom left hand corner of this page .This example should give you a fair idea of how reliable 100%inspection can be.,请用1分钟，彻底检查一次，看看字母“F”出现的次数,答案？,6,F字母计数练习,结论：,100的检验不能保证100的合格,7,预防与检测,过去，制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不合格产品。在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检测的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中。,一种在第一步就可以避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法是预防,SPC强调全过程的预防！,8,基本统计概念,统计学（Statistics）,收集、整理、展示、分析解释统计资料,由样本（sample）推论母体群体（population）,能在不确定情况下作决策,是一门科学方法、决策工具,抽样,推论,9,基本统计概念,统计量,R 全距（range）,算术平均数（arithmetic mean）,Md 中位数（median）,Mo 众数（mode）,方差/变异（variance）,标准差（standard deviation）,10,基本统计概念,R 全距（range）,全距是指一个变量数列中最大标志值与最小标志值之差。因为它是数列中两个极端值之差，故又称为极差。,RXmaxXmin,11,统计基本概念,算术平均数（arithmetic mean）,12,基本统计概念,Md 中位数（median）,将总体单位数量标志的各个数值按照大小顺序排列，居于中间位置的那个数值称为中位数。,当资料项数n为奇数，数列中只有一个居中的标志值，该标志值就是中位数。,当n为偶数时，数列中有两个居中的标志值，中位数便是中间两个标志值的简单算术平均数。,13,基本统计概念,Mo 众数（mode）,众数是总体中出现次数最多或最普遍的标志值，即频次或频率最大的标志值。数列中最常出现的标志值说明该标志值最具有代表性。,14,基本统计概念,方差/变异（variance）,15,基本统计概念,标准差（standard deviation）,16,基本统计概念,例：,1,1,2,3,4,6,11,R=10,Md=3 Mo=1,17,练习,数列：12，11，12，13，18，30，24，9,请计算下列统计量：,R,Md Mo,18,数据的收集与整理,群体,样本,结论,数据,抽 样,分析,测,试,行,动,19,每件产品的尺寸与别的都不同,范围 范围 范围 范围,但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布,范围 范围 范围,分布可以通过以下因素来加以区分,位置 分布宽度 形状,或这些因素的组合,20,数据收集,10.24,9.94,10.00,9.99,9.85,9.94,10.42,10.30,10.36,10.09,10.21,9.79,9.70,10.04,9.98,9.81,10.13,10.21,9.84,9.55,10.01,10.36,9.88,9.22,10.01,9.85,9.61,10.03,10.41,10.12,10.15,9.76,10.57,9.76,10.15,10.11,10.03,10.15,10.21,10.05,9.73,9.82,9.82,10.06,10.42,10.24,10.60,9.58,10.06,9.98,10.12,9.97,10.30,10.12,10.14,10.17,10.00,10.09,10.11,9.70,9.49,9.97,10.18,9.99,9.89,9.83,9.55,9.87,10.19,10.39,10.27,10.18,10.01,9.77,9.58,10.33,10.15,9.91,9.67,10.10,10.09,10.33,10.06,9.53,9.95,10.39,10.16,9.73,10.15,9.75,9.79,9.94,10.09,9.97,9.91,9.64,9.88,10.02,9.91,9.54,21,为找出这些数据的统计规律将它们分组、统计、作直方图，如机螺丝直径直方图所示。图中的直方高度与该组的频数成正比。,10.5,10.2,9.9,9.6,9.3,Descriptive Statistics,22,如果数据的离散程度遵从正态分布,平均值,：,68.26,95.44,99.73,曲线下的总面积,100,23,过程变差,输入,（材料）,过程,（生产/装配）,输出,（产品）,反馈,（测量/检验）,材料,人,机,法,测量系统,24,过程变差,输入材料,不同批次之间的差异,批次内的差异,随时间产生的差异,随环境产生的差异,25,过程变差,生产/装配,设备及工装夹具的差异,随时间而产生的摩损，漂移等,操作工之间的差异（如手工操作的过程）,设置的差异,环境的差异,26,测量系统的变差,量具精确度（偏差）,量具精确度是指测量观察平均值与真实值（基准值）的差异。,真实值由更精确的测量设备所确定,27,测量系统变差,量具重复性,量具重复性是由一个操作者采用一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量值变差。,28,测量系统变差,量具再现性,量具再现性是由不同的操作者，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。,29,测量系统变差,量具稳定性,量具稳定性是同一测量系统在不同时间测量同一零件时，至少两组测量值的总变差。,30,测量系统变差,量具线性,量具线性是在量具预期的工作范围内，,偏差的差值。,31,过程变差,对于所有的过程输出，都有两个主要统计：,对中性,指由过程的平均值至最近的规格限的距离,变差（波动）,指过程的分布宽度,USL,LSL,变差（波动）,对中性,32,过程变差,过程的变差分两个类型,特殊原因造成的变差,普通原因造成的变差,33,过程变差,普通原因变差,影响过程中每一个单位,在控制图上表现为随机性,没有明确的图案,但遵循一个分布,是由所有不可分派的小变差源组成,通常需要采取系统措施来减少,34,过程变差,特殊原因变差,间断的、偶然的、通常是不可预测的和不稳定的变差,在控制图上表现为超出控制限的点或链或趋势,非随机的图案,是由可分派的变差源造成，该变差源可以纠正,35,如果仅存在变差的普通原因，,目标值线,随着时间的推移，过程的输,出形成一个稳定的分布并可,预测。,预测,时间,范围 目标值线,如果存在变差的特殊,原因，随着时间的推,预测,移，过程的输出不,稳定。,时间,范围,36,过程变差,工业经验建议为：,只有过程变差的15是特殊的，可以通过与操作直接有关的人员纠正。,大部分（其余的85）是管理人员通过对系统采取措施可纠正的。,37,过程控制和过程能力,每个过程可以分类如下：,受控或不受控,是否有满足客户要求,满足要求,受控,不受控,符合（合格）,1类,3类,不符合（不合格）,2类,4类,38,过程控制和过程能力,1类（符合要求，受控）,是理想状况。为持续改进可能需要进一步减少变差。,2类（不符合要求，受控）,存在过大的普通原因变差。,短期内，进行100检测以保障客户不受影响。,必须进行持续改进找出并消除普通原因的影响。,39,过程控制和过程能力,3类（符合要求，不受控）,有相对较小的普通原因及特殊原因变差。,如果存在特殊原因已经明确但消除具影响可能不太经济，客户可能接受这种过程状况。,4类（不符合要求，不受控）,存在过大的普通原因及特殊原因的变差。,需要进行100检测以保障客户利益。,必须采取紧急措施使过程稳定，并减小变差。,40,过程控制和过程能力,判断一个过程是否满足规格要求：,能力指数Cpk,性能指数Ppk,判断一个过程是否受控：,控制图,41,控 制 图,42,控制图,什么是控制图？,控制图是对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种用科学方法设计的图。,UCL,CL,LCL,43,控制图,控制图的应用,正常,独立,处理,过 程,过程的声音（测量）,否,调整,是,交付,客,户,44,基本概念,控制图中包括三条线,控制上限(UCL),中心线(CL),控制下限(LCL),UCL,CL,LCL,45,控制图的种类,数据：是能够客观地反映事实的资料和数字,数据的质量特性值分为：,计量值,可以用量具、仪表等进行测量而得出的连续性数值，可以出现小数。,计数值,不能用量具、仪表来度量的非连续性的正整数值。,46,控制图的种类,计量型数据的控制图,Xbar-R图（均值极差图）,Xbar-S图（均值标准差图）,X-MR图（单值移动极差图）,（中位数图）,计数型数据的控制图,P图（不合格品率图）,np图（不合格品数图）,c图（不合格数图）,u图（单位产品不合格数图）,47,控制图的使用策划,作控制图需要按以下步骤：,计划,资源,评估和改进,48,控制图的使用策划,要点,建立适于采取措施的环境,确定过程,确定待管理的特性,考虑：,考虑客户的要求,当前及潜在的问题区,特性间的相互关系,确定测量系统,使不必要的变差最小化,49,计量型控制图：Xbar-R图,平均数-全距控制图,数据可以合理分组时分析或控制,制程平均使用Xbar图,制程变差使用R图,工业界最常用的计量值控制图,50,分组技术,分组技术是控制图中最重要的组成部分,休哈特的分组原则相似的数据放在一组。例如，按操作工分组，验证操作工之间的不同。按设备分组，验证设备之间的不同。,分组的目的是让组内仅包含普通原因引起的变差，让所有的特殊原因引起的变差放在组间。,51,计量型控制图：Xbar-R图,n,2,3,4,5,A2,1.88,1.02,0.73,0.58,D4,3.27,2.57,2.28,2.11,D3,0,0,0,0,52,建立Xbar-R图的步骤,1、收集数据,选择子组大小，频率和子组数量,建立控制图及记录原始数据,计算每个子组的X平均值和极差R,选择控制图的刻度,将平均值和极差画到控制图上。,53,建立Xbar-R图的步骤,2、计算控制限,计算极差的平均值和过程平均值,计算控制限,在控制图上画出中心线及控制线,54,建立Xbar-R图的步骤,3、过程控制解释,分析极差图（R图上的数据点）,识别并标注特殊原因（R图）,重新计算控制极限（R图）,分析平均值图（Xbar图）上的数据点,识别和标注特殊原因（ Xbar图）,重新计算控制极限（Xbar图）,为继续控制延长控制限,控制的最终概念（用控制图于持续的过程控制）,55,Xbar-图练习,LSL=80,USL=120,56,Xbar-图练习,20,10,Subgroup,0,113,111,109,107,105,103,101,99,97,95,S,a,m,p,l,e,M,e,a,n,1,1,Mean=102.9,UCL=109.0,LCL=96.81,20,10,0,S,a,m,p,l,e,R,a,n,g,e,R=10.55,UCL=22.31,LCL=0,Xbar/R Chart for Fo,X-bar图中，组间的变差大于组内的变差，过程存在特殊原因，,应首先消除特殊原因，使过程受控。,57,能力分析,58,计量型控制图：X（I）-MR图,XX啤酒厂是驰名广州市多年的啤酒制造厂，平均每季度产啤酒300万吨。计划部的同事正在依据以往的销售数据制定2003年的生产计划。,2002年平均每季度产量为357.492吨。,从数据看2003年应该把季度产量定位360吨。,59,计量型控制图：X（I）-MR图,1995,1996,1997,1998,1999,2000,2001,2002,318.687,275.766,282.757,297.379,326.103,268.907,300.556,347.23,260.148,274.934,277.198,394.235,309.231,304.528,254.327,548.537,356.279,232.999,258.315,300.098,320.57,338.934,375.984,279.144,301.917,289.714,302.723,289.209,293.335,296.068,330.737,255.057,60,计量型控制图：X（I）-MR图,2001年第三季度的销售额375.984在控制限内，所以不必去除。,2002年第二季度的销售额548.537超出控制限，经市场部调查，该季度受世界足球杯影响，加上中国第一次踢入十强赛，引起啤酒销售量突增。,30,20,10,Subgroup,0,550,450,350,250,150,I,n,d,i,v,i,d,u,a,l,V,a,l,u,e,1,Mean=308.2,UCL=443.4,LCL=172.9,300,200,100,0,M,o,v,i,n,g,R,a,n,g,e,1,1,R=50.85,UCL=166.1,LCL=0,I and MR Chart for Sales,2002年第二季度,2001年第三季度,61,计量型控制图：X（I）-MR图,啤酒产量预测：,忽略2002年第二季度的销售额548.537后，计划部决定申报2003年季度平均产量定为300吨。,62,控制图-过程的声音,控制图可以区分出普遍原因变差和特殊,原因变差,特殊原因变差要求立即采取措施,减少普遍原因变差需要改变产品或过程的设计,63,控制图-过程的声音,错误的措施,试图通过持续调整过程参数来固定住普通原因变差，称为过渡调整，结果会导致更大的过程变差造成客户满意度下降。,试图通过改变设计来减少特殊原因变差可能解决不了问题，会造成时间和金钱的浪费。,64,控制图-过程的声音,控制图可以给我们提供出出现了哪种类,型的变差的线索，供我们采取相应的措,施。,65,控制图上的信号解释,有很多信号规则适用于所有的控制图,（Xbar图和R图），主要最常见的有以下几种：,规则1：超出控制线的点,UCL,LCL,66,控制图上的信号解释,规则2：连续7点在中心线一侧,UCL,LCL,67,控制图上的信号解释,规则3：连续7点上升或下降,UCL,LCL,68,规则4：多于2/3的点落在图中1/3以外,控制图上的信号解释,UCL,LCL,69,控制图上的信号解释,规则5：呈有规律变化,UCL,LCL,70,使用控制图常犯的错误,技术性错误,使用不合理的控制图,数据不按时间序列,公差画在控制图上,71,使用控制图常犯的错误,管理性错误,使用陈旧的数据,过程变更没有在图上注明,控制限和平均值永远不会更新,超出控制限的点没有跟进措施,忽略规律性变化的信号,72,计数型数据控制图,不合格品（ p图或np图）,每日的不合格产品数,每百次漏接电话数,每月客户投诉次数,缺陷（ c图或u图）,每100米油管上的焊接缺陷数,每个飞机机翼上的断裂铆钉数,每个电子逻辑装置中的功能缺陷数,每匹布上的瑕疵数,玻璃上的气泡数,73,计数型数据控制图,P图,不合格品率（不良率）控制图,分析或控制制程不合格品率（不良率）,样本大小n可以不同,74,计数型数据控制图,np图,不合格品数（不良数）控制图,分析或控制制程不合格品数（不良数）,样本大小n要相同,75,计数型数据控制图,C图,缺点数控制图,分析或控制制程缺点数,样本大小n要相同,76,计数型数据控制图,U图,单位缺点数控制图,分析或控制制程单位缺点数,样本大小n可以不同,77,控制图应用的选择程序,78,过程能力,79,过程能力,控制图显示了一个过程是否受控，但客户需要的是合格的产品,过程受控 过程有足够的能力生产合格的产品,过程能力：是过程的声音和客户声音的对比,80,过程能力,受控且有能力符合规范,（普通原因造成的变差已减少）,规范下限,规范上限,时间,范围,受控但没有能力符合规范,（普通原因造成的变差太大）,81,过程能力,具,有,能,力,的,过,程,82,过程能力,不,具,有,能,力,的,过,程,83,过程能力指数：Cp,如果车的宽度越小，就越容易将车开进车库,过程能力,客户要求,生活中的Cp,84,过程能力指数：Cp,Cp越大越好,过程能力由极差平均值（ ）估算，所以计算Cp之前必先保证极差图受控！,85,过程能力指数：Cpk,有时，车的宽度足以放进车库，但因为车没有对准门，也开不进车库,生活中的Cpk,86,过程能力的研究,输入,（材料）,过程,（生产/装配）,输出,（产品）,反馈,（测量/检验）,短期能力研究过程性能,87,过程能力的研究,过程性能（Process Performance）,过程总变差,由普通原因和特殊原因造成的变差,由6 估计出,是在控制图上所有样本的标准偏差总和,88,过程能力的研究,过程性能子组内变差子组间变差,特殊原因变差普通原因变差,6,89,过程能力的研究,长期能力研究过程能力,输入,（材料）,过程,（生产/装配）,输出,（产品）,反馈,（测量/检验）,90,过程能力的研究,过程能力（Process Capability）,过程固有总变差,由普通原因造成的变差,由 估计出,2.326,2.059,1.693,1.128,5,4,3,2,n,2,2,d,R,d,R,=,s,),2,6,d,R,s,),2,d,91,指数,指数,客户要求的过程能力和过程性能的数值,92,指数分类,能力指数,性能指数,不考虑过程的对中性,Cp,Pp,考虑过程的对中性,CPU, CPL,Cpk,Ppk,93,过程能力指数,能力指数的计算基于以下假设条件：,过程处于统计稳定状态,每个测量单值遵循正态分布,规格的上、下限是基于客户的要求,测量系统能力充分,如果理解并满足了这些假设后，能力指数的数值越大，潜在的客户满意度就越高。,94,能力指数Cp,Cp规格范围与过程能力的比率,不考虑过程的对中性,USL,LSL,固有变差,规格范围,95,上限能力指数CPU,CPU上限公差范围与1/2个固有过程能,力的比率,考虑过程的对中性,LSL,1/2固有能力,上限公差范围,96,下限能力指数CPL,CPL=下限公差范围与1/2个固有过程能,力的比率,考虑过程的对中性,LSL,1/2固有能力,USL,下限公差范围,97,对中能力指数Cpk,Cpk考虑了过程的中心是否靠近客户要求的中心是CPU与CPL中较小的一个,2.326,2.059,1.693,1.128,5,4,3,2,n,2,3,3,min,d,R,LSL,X,X,USL,=,-,-,s,s,s,),),),2,d,98,性能指数Pp,Pp规格范围与过程性能的比率,不考虑过程的对中性,LSL,过程总变差,USL,规格范围,99,对中性能指数PPK,与Cpk相同，Ppk等于：,100,改进-改进-再改进,没打算记录就别去测量,没打算制图就别去记录,没打算分析就别去制图,没打算改进就别去分析,从控制图产生的行动：,先期措施掌握过程趋势，在问题发生前就采取措施,预防措施设计者清楚如何确定新的产品或过程,纠正措施有助于调查缺陷产生的原因从而采取恰当的纠正措施,如果没打算改进，为什么要去测量呢？,101,Cpk与PPM的关系,Cpk,PPM,0.67,45，600,1.00,2，700,1.33,67,1.67,0.67,2.00,0.002,102,练 习,请以XbarR控制图的制作练习中的数据计算,Cp,Cpk,Pp,Ppk,103,能力分析,104,Cpk计算公式,n,2,3,4,5,d2,1.128,1.693,2.059,2.326,105,THE END,感谢大家！,106,谢谢观看,/,欢迎下载,BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH,