生产管理→如何用SPC进行统计分析课件

Wistron Information Technology & Services Inc.Abbr.: Wistron ITS or WITS 如 何 用 SPC进 行 统 计 分 析 PPC Henry Zhang 生 产 力 促 进中 心 张 浩 珩 Jan. 2008 Process Improvement1 Contentl SPC思 想 介 绍l 统 计 学 基 础 知 识l 统 计 分 布l 控 制 图 基 本 概 念l 计 量 型 数 据 控 制 图l 过 程 能 力 研 究l 控 制 图 分 析l 计 数 型 数 据 控 制 图 Process Improvement2 SPC思 想 介 绍l 什 么 是 SPCSPC（ Statistical Process Control） 即 统计 过 程 控 制 ， 是 一 种 借 助 数 理 统 计 方 法 的 过程 控 制 工 具 。SPC主 要 是 指 应 用 统 计 分 析 技 术 对 生 产 过 程进 行 实 时 监 控 ， 科 学 的 区 分 出 生 产 过 程 中 产品 质 量 的 随 机 波 动 与 异 常 波 动 ， 从 而 对 生 产过 程 的 异 常 趋 势 提 出 预 警 ， 以 便 生 产 管 理 人员 及 时 采 取 措 施 ， 消 除 异 常 ， 恢 复 过 程 的 稳定 ， 从 而 达 到 提 高 和 控 制 质 量 的 目 的 。 Process Improvement3 SPC思 想 介 绍l 为 什 么 要 使 用 SPC企 业 并 非 有 意 生 产 低 质 量 产 品 ， 低 质 量 产 品通 常 是 由 生 产 的 某 个 阶 段 的 某 个 变 差 引 起 的 。因 此 ， 产 品 质 量 的 好 坏 取 决 于 对 生 产 过 程 的控 制 能 力 。SPC利 用 统 计 方 法 来 监 测 生 产 过 程 的 变 差 ，进 而 使 它 受 控 。 Process Improvement4 l 变 差实 际 值 与 标 准 值 之 间 可 容 忍 的 差 异 称 为 变 差 。它 提 供 了 一 个 范 围 ， 在 这 个 范 围 里 产 品 使 可以 变 化 的 ， 且 都 能 被 客 户 所 接 受 。控 制 变 差 是 质 量 控 制 中 的 最 大 问 题SPC思 想 介 绍 产 品 标 准 值 变 差产 品 质 量 分 布 你 选 择 哪 个 公 司 的产 品 ？ Process Improvement5 SPC思 想 介 绍l 普 通 原 因 和 特 殊 原 因造 成 随 着 时 间 的 推 移 具 有 稳 定 的 且 可 重 复 的分 布 过 程 中 的 许 多 变 差 原 因 ， 称 之 为 普 通 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 是 预 测 的 ）造 成 不 是 始 终 作 用 于 过 程 的 变 差 的 原 因 ， 称之 为 特 殊 原 因 。 （ 如 果 变 差 是 源 自 特 殊 原 因 ，过 程 的 输 出 将 不 稳 定 ） Process Improvement6 l 过 程 的 定 义如 果 能 够 找 出 哪 些 输 入 量 对 过 程 影 响 最 大 的 因 素 更 为 有 效 ，控 制 它 们 就 可 减 少 其 它 输 入 量 的 变 化 。SPC思 想 介 绍 一 个 过 程 是 受 输 入 支 配 的 输 入 变 化 的 影 响 总 是 反 应 在 输 出 里 面 Process Improvement7 统 计 学 基 础 知 识l 统 计 学收 集 、 整 理 、 展 示 、 分 析 、 解 析 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 X 推 论 Process Improvement8 统 计 学 基 础 知 识l 统 计 量级 差 R (range)R = Xmax Xmin算 术 平 均 数 （ arithmetic mean）中 位 数 Md (median)顺 序 数 列 中 的 中 心 项 的 数 值X( ) X=- nni=1xi Process Improvement9 统 计 学 基 础 知 识l 统 计 量众 数 Mo (mode)资 料 中 出 现 最 多 的 数 值标 准 差 (standard deviation) = ni=1(Xi-X) 2n Process Improvement10 统 计 学 基 础 知 识l 统 计 量方 差 2 (variance) 2 = 样 本 标 准 差s = ni=1(Xi-X) 2nni=1(X i-X) n-1 2 Process Improvement11 统 计 分 布l 中 心 趋 势 的 衡 量 方 法级 差 中 值 （ 把 最 大 值和 最 小 值 相 加 的 和 除以 2就 得 到 级 差 中 值 ）众 数 （ 去 该 样 本 中 出现 次 数 最 多 的 值 ） Process Improvement12 统 计 分 布l 中 心 趋 势 的 衡 量 方 法中 位 数 （ 将 样 本 升 序或 降 序 排 列 ， 从 任 意一 段 列 举 出 一 半 的 数值 ）均 值 （ 把 样 本 的 所 有观 测 值 相 加 再 除 以 总数 ） Process Improvement13 统 计 分 布l 过 程 的 离 中 趋 势 度 量数 据 的 散 布 程 度 称 为 过 程 的 离 中 趋 势 。平 均 绝 对 偏 差 MADMAD = 标 准 差 方 差 2 ni=1(Xi-X) n Process Improvement14 统 计 分 布l 过 程 的 离 中 趋 势 度 量数 据 的 散 布 程 度 称 为 过 程 的 离 中 趋 势 。度 量 离 中 趋 势 的 量极 差 R标 准 差 方 差 2 Process Improvement15 统 计 分 布l 常 见 数 据 分 布 Process Improvement16 统 计 分 布l 正 态 曲 线 的 性 质 68.26%的 数 值 落 在 均 值 两侧 各 1倍 标 准 差 长度 的 区 间 里 面 。95.44%的 数 值 落 在 均 值 两侧 各 2倍 标 准 差 长度 的 区 间 里 面 。99.73%的 数 值 落 在 均 值 两侧 各 3倍 标 准 差 长度 的 区 间 里 面 。 Process Improvement17 控 制 图 基 本 概 念l 控 制 图 及 使 用 过 程 收 集 收 集 数 据 并 画 在 图 纸 上 控 制 根 据 过 程 数 据 计 算 试 验 控 制 线 识 别 变 差 的 特 殊 原 因 并 采 取 措 施 分 析 及 改 进 确 定 普 通 原 因 变 差 的 大 小 并 减 小 它 的 措 施 Process Improvement18 控 制 图 基 本 概 念l 过 程 的 变 化 模 式均 值 控 制 图 ： 通 过 样 本 均 值 的 变 化 可 以 反 映过 程 均 值 的 变 化 。 也 可 以 观 测 离 散 度 的 变 化 。极 差 控 制 图 ： 是 检 测 离 中 趋 势 的 常 用 方 法 。样 本 的 反 常 行 为 向 我 们 指 出 了 过 程 的 可 变 性 。 Process Improvement19 控 制 图 基 本 概 念l 预 报迅 速 发 现 变 化 的 关 键 在 于 预 报 的 准 确 性 。 迅速 的 概 念 是 指 定 义 合 理 的 监 控 时 间 点 。当 我 们 预 测 了 过 程 中 的 水 平 和 变 异 ， 就 能 将其 同 实 际 的 值 相 比 较 。 一 发 现 与 预 测 是 背 离 ，就 需 要 及 时 更 正 。 Process Improvement20 计 量 型 数 据 控 制 图l 什 么 是 计 量 型 数 据计 量 型 数 据 来 源 于 度 量 。 如 ： 长 度 、 深 度 、温 度 、 时 间 等 。它 可 以 是 整 数 也 可 以 是 分 数 。 不 仅 能 告 诉 我们 读 数 是 太 大 还 是 太 小 ， 更 能 告 诉 我 们 读 数的 多 少 。 Process Improvement21 计 量 型 数 据 控 制 图l 均 值 -级 差 控 制 图 （ x-R图 ） 制 作 步 骤收 集 和 记 录 数 据制 作 数 据 模 板 供 记 录 数 据 时 使 用做 两 张 图 ， 一 张 是 x图 ， 另 一 张 是 R图两 张 图 的 Y轴 需 要 分 开 画 ， 因 为 刻 度 不 同两 张 图 的 X轴 是 相 同 的计 算 每 个 样 本 的 均 值 和 级 差 值 Process Improvement22 计 量 型 数 据 控 制 图l 均 值 -级 差 控 制 图 （ x-R图 ） 制 作 步 骤计 算 R图 控 制 线计 算 均 值 级 差 R： 即 将 所 有 样 本 值 加 总 除 以 样本 数 。 R够 成 中 心 线 。计 算 上 、 下 控 制 线计 算 R图 的 刻 度方 法 一 ： 上 控 制 界 限 为 图 总 高 度 的 2/3方 法 二 ： 上 控 制 线 除 以 2再 加 上 上 控 制 线 Process Improvement23 计 量 型 数 据 控 制 图l 均 值 -级 差 控 制 图 （ x-R图 ） 制 作 步 骤计 算 x图 控 制 线计 算 中 心 线 值 X： 即 将 所 有 样 本 均 值 加 总 除 以样 本 数 。计 算 上 、 下 控 制 线计 算 x图 的 刻 度计 算 值最 大 刻 度 为最 小 刻 度 为 Process Improvement24 计 量 型 数 据 控 制 图l 中 位 数 图 制 作 步 骤收 集 和 记 录 数 据制 作 数 据 模 板 供 记 录 数 据 时 使 用画 出 观 测 值 的 点 ， 在 其 周 围 画 出 小 圆 圈上 下 控 制 线 为 观 测 值 的 规 格 界 限 Process Improvement25 计 量 型 数 据 控 制 图l x-s图 制 作 步 骤计 算 样 本 标 准 差计 算 样 本 标 准 差 的 均 值 s， 其 值 为 中 心 线计 算 s图 的 上 下 控 制 线计 算 x图 的 上 下 控 制 线 注 ： 在 大 样 本 的 情 况 下 ， 用 x-s图 代 替 x-R图 Process Improvement26 过 程 能 力 研 究l 机 械 容 忍 度 与 自 然 容 忍 度 机 械 容 忍 度 已 确 定 的 规 格 以 容 忍 范 围 的 方 式 来 确 定 客 户 的 要 求 ，它 所 度 量 的 是 机 械 容 忍 度 。 它 能 用 来 最 终 产 品 是 否 可 以 被 接 受 ， 但 不 能 说 明 整 个过 程 的 生 产 情 况 。 自 然 容 忍 度 相 对 与 使 用 规 格 指 标 ， 我 们 更 愿 意 使 用 控 制 图 的 信 息确 定 过 程 的 自 然 运 作 范 围 ， 我 们 称 它 为 过 程 的 容 忍 度 。 自 然 容 忍 度 就 是 在 均 值 上 下 各 推 移 三 个 标 准 差 ， 即 。 Process Improvement27 过 程 能 力 研 究l 不 合 格 百 分 比 的 估 算 步 骤估 算 如 果 使 用 级 差 ， 则 =如 果 使 用 s， 则 =计 算 Z得 分查 表 估 算 不 合 格 率 Process Improvement28 过 程 能 力 研 究l 不 合 格 百 分 比 的 估 算 案 例 Process Improvement29 过 程 能 力 研 究l 过 程 控 制 和 过 程 能 力 Process Improvement30 过 程 能 力 研 究l 过 程 控 制 和 过 程 能 力 Process Improvement31 过 程 能 力 研 究l 能 力 和 性 能 指 数 - 指 数 代 表 了 过 程 的 能 力 ， 它 表 示 的 是 整 个 过 程 符合 规 格 的 程 度 ， 其 实 就 是 用 自 然 容 忍 度 来 构 造 的 规格 范 围 。 它 不 考 虑 过 程 中 心 化 的 程 度 （ 偏 移 ） 。 计 算 方 法 ET表 示 机 械 容 忍 度 ， NT表 示 自 然 容 忍 度 分 析 指 数 值 越 大 ， 过 程 能 力 越 强 。 =1， 自 然 容 忍 度 和 规 格 范 围 一 致 =2， 过 程 有 能 力 将 生 产 出 的 产 品 限 定 到 规 格 允 许范 围 的 一 半 以 内 。 =0.5， 过 程 生 产 出 的 产 品 的 可 变 度 将 达 到 规 格 允许 范 围 的 两 倍 。 Process Improvement32 过 程 能 力 研 究l 能 力 和 性 能 指 数 - 指 数 用 来 衡 量 过 程 中 心 化 的 程 度 。 这 个 指 数 是过 程 均 值 与 最 近 规 格 界 限 之 间 的 距 离 和 自 然 度 的 一半 的 比 值 。 计 算 方 法 分 析 给 出 了 过 程 的 最 差 结 果 。 1， 表 示 所 有 的 产 品 都 是 在 规 格 范 围 之 内 的 。 0 1， 表 示 有 一 部 分 产 品 不 合 格 。 0， 表 示 过 程 的 均 值 也 是 不 合 格 的 。 Process Improvement33 过 程 能 力 研 究l 能 力 和 性 能 指 数 结 合 使 用 和计 算 和 的 目 的全 面 地 了 解 过 程 在 做 什 么 和 能 做 什 么 。结 合 和 进 行 分 析 指 数 可 以 判 断 我 们 的 过 程 是 否 具 有 符 合容 忍 度 要 求 的 能 力 。 指 数 则 被 用 来 直 接 判 断 实 际 过 程 是 否 符合 容 忍 度 的 要 求 。如 果 这 两 个 值 是 一 样 的 ， 意 味 着 过 程 是 完 全程 度 中 心 化 的 。 Process Improvement34 过 程 能 力 研 究l 能 力 和 性 能 指 数 和 表 示 通 常 情 况 的 变 化 过 程 的 性 能 指 数 。 计 算 方 法 表 示 中 心 变 化 过 程 的 性 能 指 数 计 算 方 法用 途 和 只 能 被 用 于 检 验 和 的 正 确性 或 者 用 来 衡 量 它 们 随 时 间 的 改 进 情 况 。 Process Improvement35 控 制 图 分 析l 图 案 模 式 分 析 Process Improvement36 控 制 图 分 析l 循 环 分 析 控 制 图 中 ， 当 总 体 产 生 的 波 动 性 增 加 时 往 往 会 表 现出 循 环 现 象 。 控 制 图 中 的 循 环 是 指 随 时 间 变 化 而 影 响 过 程 的 因 素 。 行 动 ： 确 定 造 成 循 环 的 诱 因 ， 找 出 哪 部 分 循 环 能 够生 产 出 最 好 的 产 品 ， 并 控 制 诱 因 使 产 品 稳 定 在 某 一水 平 上 。 Process Improvement37 控 制 图 分 析l 趋 势 分 析趋 势 表 示 的 也 是 一 些 经 常 变 化 的 因 素 。行 动 ： 某 些 解 决 办 法 在 控 制 图 中 表 现 为 趋 势的 形 式 ， 我 们 可 以 通 过 趋 势 分 析 来 找 到 控 制趋 势 或 者 发 展 趋 势 的 方 法 。 Process Improvement38 控 制 图 分 析l 混 合 分 析 和 分 层 分 析 当 两 个 或 更 多 个 过 程 合 在 一 起 分 析 时 ， 控 制 图 中 往往 会 表 现 出 混 合 形 式 。 混 合 数 据 控 制 图 和 分 层 数 据 控 制 图 中 的 点 都 分 布 在中 心 线 两 侧 ， 前 者 的 点 远 离 中 心 线 ， 后 者 的 点 更 接近 中 心 线 。 行 动 ： 如 果 怀 疑 数 据 是 混 合 的 ， 我 们 可 以 将 一 个 个点 单 独 画 下 来 ， 但 不 要 连 线 ， 这 可 以 帮 助 我 们 判 断是 否 存 在 分 层 结 构 。 一 旦 发 现 混 合 数 据 或 者 分 层 数据 ， 则 需 要 绘 制 单 独 过 程 的 控 制 图 。 Process Improvement39 控 制 图 分 析l 移 位 分 析移 位 是 图 案 模 式 的 一 种 突 然 变 化 ， 造 成 这 种现 象 的 原 因 往 往 是 由 于 人 员 的 变 换 或 者 新 技术 的 引 入 。行 动 ： 对 移 位 进 行 分 析 ， 找 到 引 起 移 位 的 原因 ， 改 进 过 程 。 Process Improvement40 控 制 图 分 析l 不 稳 定 性 分 析控 制 图 中 不 自 然 的 大 规 模 波 动 称 为 不 稳 定 性 。行 动 ： 对 于 不 稳 定 的 过 程 要 找 到 特 殊 原 因 ，采 取 局 部 措 施 ， 稳 定 过 程 。 Process Improvement41 控 制 图 分 析l 聚 束 分 析 聚 束 变 现 为 当 一 组 样 本 中 的 一 些 数 据 点 很 接 近 时 ，它 们 的 读 数 也 很 接 近 。 这 样 的 图 案 模 式 往 往 代 表 着 引 起 变 异 的 原 因 有 了 突然 的 变 化 。 行 动 ： 找 到 引 起 变 异 的 原 因 ， 分 析 对 过 程 稳 定 性 的影 响 ， 找 到 特 殊 原 因 和 局 部 解 决 办 法 ， 使 过 程 稳 定 。 Process Improvement42 计 数 型 数 据 控 制 图l 概 述 计 量 型 数 据 都 是 可 测 量 的 数 据 ， 但 对 于 某 些 部 件 或者 过 程 ， 并 不 总 是 可 以 获 得 可 测 量 的 数 据 ， 这 样 会导 致 计 量 型 控 制 图 失 效 。 计 数 型 数 据 只 有 两 个 值 （ 合 格 /不 合 格 ， 成 功 /失 败 ，通 过 /不 通 过 ） ， 但 它 们 可 以 被 计 数 从 而 用 来 记 录 和分 析 。 计 数 型 数 据 主 要 包 括 两 种 ： 计 件 特 性 的 数 据 和 计 点特 性 的 数 据 。 通 过 或 不 通 过 是 计 件 的 数 据 。 （ 受 样 本 限 制 ） 计 点 特 性 的 数 据 表 示 在 一 个 部 件 或 产 品 上 存 在 的 瑕 疵数 量 。 （ 不 受 样 本 限 制 ） Process Improvement43 计 数 型 数 据 控 制 图l 计 数 型 控 制 图 选 择 Process Improvement44 计 数 型 数 据 控 制 图l p图 制 作 步 骤计 算 每 一 个 样 本 的 不 合 格 率 并 记 录 在 表 格 中计 算 平 均 p值 （ p）计 算 每 一 个 数 据 点 的 上 控 制 线 和 下 控 制 线 Process Improvement45 计 数 型 数 据 控 制 图l p图 制 作 步 骤 对 每 个 数 据 点 重 复 上 一 步 骤 在 控 制 图 上 画 出 控 制 界 限 注 ： p图 的 分 析 方 法 完 全 类 似 于 对 均 值 控 制 图 进 行 分析 的 方 法 。 Process Improvement46 计 数 型 数 据 控 制 图l np图 制 作 步 骤计 算 平 均 np值 （ np）计 算 中 心 线 值 npnp = n p计 算 数 据 点 的 上 控 制 界 限 和 下 控 制 界 限 Process Improvement47 计 数 型 数 据 控 制 图l np图 制 作 步 骤标 注 每 个 样 品 的 实 际 不 合 品 数 并 且 画 出 控 制界 限 Process Improvement48 计 数 型 数 据 控 制 图l 计 件 型 控 制 图 注 意 事 项无 论 是 使 用 p图 还 是 np图 ， 都 需 要 选 取 足 够大 的 样 本 以 确 保 每 个 样 本 中 至 少 存 在 一 个 不合 格 品 ， 否 则 就 无 法 检 测 过 程 是 否 得 到 改 进 。为 了 达 到 上 述 要 求 ， 一 般 普 遍 的 做 法 是 选 取一 定 的 样 本 时 的 n p的 值 至 少 达 到 5。 Process Improvement49 计 数 型 数 据 控 制 图l c图 概 述使 用 c图 研 究 计 点 型 的 数 据 ， 往 往 假 设 样 本大 小 是 不 变 ， 这 里 需 要 用 到 泊 松 分 布 。c图 中 的 缺 陷 点 必 须 满 足 三 个 条 件缺 陷 点 之 间 必 须 是 独 立 的 。 例 如 ： 因 手 工 造成 的 缺 陷 和 以 铸 造 造 成 的 缺 陷 是 独 立 的 ； 而由 同 一 个 毛 口 造 成 的 缺 陷 则 是 不 独 立 的 。相 对 来 说 缺 陷 的 个 数 应 当 是 稀 少 的 。缺 陷 点 的 发 生 必 须 是 在 一 个 固 定 的 时 间 范 围内 ， 或 者 发 生 于 某 件 特 定 的 产 品 。 Process Improvement50 计 数 型 数 据 控 制 图l c图 制 作 步 骤定 义 检 测 单 元 并 收 集 数 据计 算 平 均 c值 计 算 上 控 制 界 限 和 下 控 制 界 限 Process Improvement51 计 数 型 数 据 控 制 图l c图 制 作 步 骤确 定 刻 度 ， 标 注 数 据 ， 画 出 控 制 线确 定 刻 度 的 时 候 应 当 使 c值 大 致 位 于 纵 轴 中 心下 控 制 界 限 不 一 定 要 画 到 0， 但 所 选 取 的 刻 度范 围 要 能 够 包 含 所 有 可 能 出 现 的 点 Process Improvement52 计 数 型 数 据 控 制 图l u图 概 述u图 使 用 的 也 是 泊 松 分 布 ， 因 此 也 要 满 足 c图的 前 两 个 条 件 。与 c图 不 同 的 是 ， u图 中 样 本 大 小 是 可 变 的 ，所 以 每 个 数 据 点 都 有 各 自 的 上 控 制 界 限 和 下控 制 界 限 。 Process Improvement53 计 数 型 数 据 控 制 图l u制 作 步 骤收 集 数 据 并 计 算 每 一 单 元 的 平 均 缺 陷 数计 算 u值计 算 每 个 样 本 的 上 控 制 界 限 和 下 控 制 界 限 Process Improvement54 计 数 型 数 据 控 制 图l u图 制 作 步 骤确 定 刻 度 ， 标 注 数 据 ， 画 出 控 制 线确 定 刻 度 的 时 候 应 当 使 u值 大 致 位 于 纵 轴 中 心 Process Improvement55 下 一 步 制 定SPC计 划 ， 实 施SPC。 Process Improvement56 Q &A Process Improvement57 Thanks!