統(tǒng)計過程控制培訓(xùn)講義.ppt

統(tǒng)計過程控制培訓(xùn)講義 SPC StatisticalProcessControl 持續(xù)改進及過程控制 企業(yè)目標 客戶滿意 實現(xiàn)目標 持續(xù)改進 強調(diào)缺陷的預(yù)防 有效方法 統(tǒng)計過程控制檢驗和預(yù)防 檢驗是對過程結(jié)束后的輸出進行測量 通過抽樣檢驗 發(fā)現(xiàn)合格 不合格 通過100 檢驗 發(fā)現(xiàn)合格 不合格 預(yù)防是在生產(chǎn)中對過程進行測量 通過對過程的測量 使質(zhì)量問題在導(dǎo)致報廢 返工和成本增加之前對其進行糾正 抽樣和100 檢驗的不足 簡單抽樣可能會誤導(dǎo) 100 檢驗是一種非常昂貴的方法 同時并不比抽樣精確多少 盡管檢驗把關(guān) 但返工 報廢已經(jīng)發(fā)生 通過抽樣和檢驗進行檢驗把關(guān)并不能發(fā)現(xiàn)問題 一些不合格品仍然可能到達客戶手中 統(tǒng)計過程控制定義 用于了解 改進 預(yù)防和控制過程狀態(tài)的一組分析工具和方法 于專業(yè)技術(shù)結(jié)合 才能很好地控制過程 持續(xù)質(zhì)量改進的一個組成部分 是一種預(yù)防型的質(zhì)量管理方法 SPC的作用 對設(shè)計和過程能力進行可靠性的評估 統(tǒng)計有助于區(qū)分正常波動和異常波動 可以依據(jù)以往過程的運行情況預(yù)測將來過程如何運行 降低發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題對檢驗的依賴性 驗證問題是否已經(jīng)永久地糾正了還是需要進一步糾正 有助于了解當前過程是否有能力形成100 滿足要求的輸出提高質(zhì)量和生產(chǎn)率 降低成本 統(tǒng)計的基本概念數(shù)據(jù)類型 計量值數(shù)據(jù) 測量某物是 多少 例 間隙的大小 缸徑大小 支架厚度 抗拉強度 數(shù)據(jù)類型記數(shù)值數(shù)據(jù) 測量出現(xiàn) 不出現(xiàn) 例 通 止數(shù)據(jù) 安裝正確 錯誤數(shù)據(jù) 孔鉆通 未通 表面劃傷 未劃傷 計數(shù)型數(shù)值和計量型數(shù)值 特殊原因一種間斷性的 不可預(yù)計的 不穩(wěn)定的變差來源 有時被稱為可查明原因 存在它的信號是 存在超過控制線的點或存在在控制線之內(nèi)的鏈或其他非隨機性的情形 普通原因造成變差的一個原因 它影響被研究過程輸出的所有單值 在控制圖分析中 它表現(xiàn)為隨機過程變差的一部分 局部措施和對系統(tǒng)采取措施 局部措施通常用來消除變差的特殊原因通常由與過程直接相關(guān)的人員實施通?？杉m正大約15 的過程問題對系統(tǒng)采取措施通常用來消除變差的普通原因幾乎總是要求管理措施 以便糾正大約可糾正85 的過程問題 統(tǒng)計的核心概念波動 自然界中沒有完全相同的東西 波動是指過程中的件與件之間的區(qū)別 正是波動的存在 工程師才在技術(shù)上要求給出公差 質(zhì)量控制根本無法完全消除波動 僅測量波動 預(yù)測發(fā)生的可能性 并不斷地降低存在的波動 產(chǎn)品 特性間的波動可分為正常波動 短期的 零件間的差異 和異常波動 發(fā)生規(guī)則和不規(guī)則的變化 正常波動 由偶然的或隨機因素造成的 并且不能控制 設(shè)備震動 原材料批與批之間的區(qū)別 僅存在正常波動的過程是 受控 的過程 其輸出是可預(yù)測的異常波動 不是由偶然的或隨機因素造成的 而是由特殊原因引起 并且可以控制 材料不合格 不同供應(yīng)商提供的原材料 不正確的設(shè)備調(diào)試 存在異常波動的過程是 不穩(wěn)定 的 其輸出是不可預(yù)測的 統(tǒng)計方法提供波動的信息 兩個度量參數(shù) 集中趨勢 集中趨勢用于度量分布中心 集中趨勢的一個主要度量參數(shù)是平均值 分散程度 分散程度用于度量分布范圍 分散程度的一個重要度量參數(shù)是標準偏差 正態(tài)分布 產(chǎn)品 特性的波動分布符合正態(tài)分布 正態(tài)分布的特征值 平均值 鐘型曲線最高點對應(yīng)的數(shù)值 極差 最大測量值和最小測量值之間的差值 標準偏差S 數(shù)據(jù)散布程度的度量正態(tài)分布 平均值 中位數(shù) 眾數(shù) 正態(tài)分布曲線 標準偏差S正態(tài)分布圖 為什么要應(yīng)用SPC SPC技術(shù)原理 SPC的概念 使用諸如控制圖等統(tǒng)計技術(shù)來分析過程或其輸出以便采取適當?shù)拇胧﹣磉_到并保持統(tǒng)計控制狀態(tài)從而提高過程能力 一組重要的統(tǒng)計概念 平均值 中位數(shù)極差 標準差計量型數(shù)值與計數(shù)型數(shù)值 平均值 Xbar或X 中位數(shù) 極差 R 組距 作用 表明數(shù)據(jù)之間的離散程度 標準差 Sigma 標準差 標準差的意義 一組數(shù)中各單個值與總體平均數(shù)之間的平均離差 說明該組數(shù)的離散程度 標準偏差與極差的關(guān)系 對于給定的樣本容量 平均極差 R越大 標準偏差 越大 X 范圍 范圍 X X 范圍 R R R 過程控制 目標 對影響過程的措施做出合理經(jīng)濟的決定過程在統(tǒng)計控制下運行 過程受控 僅存在造成變差的特殊原因過程控制的作用 當出現(xiàn)變差的特殊原因時報警 反之 不報警 過程控制受控 消除了特殊原因 時間范圍不受控 存在特殊原因 過程能力 過程能力是指過程處于受控狀態(tài)下 不存在變差的特殊原因 的實際加工能力一個穩(wěn)定過程的固有變差的總范圍過程能力是由造成變差的普通原因造成工序能力高時 產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)異常的幾率越小工序能力低時 產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)異常的幾率越大 過程能力指數(shù) Cp 過程能力用過程能力指數(shù)來加以量化 Cpk T 2 6 其中 Xbar T 2 Cp T 6 T USL LSL USL 公差上限LSL 公差下限 無偏情況下 存在偏移時 Cpk值的判定原則 過程控制的工具 控制圖 上控制限中心限下控制限 控制圖是1924年休哈特博士在貝爾實驗室發(fā)明的 基于可控制和不可控制的變差的區(qū)分 二戰(zhàn)后的日本工業(yè)企業(yè)將控制圖應(yīng)用到極致 為戰(zhàn)后日本的經(jīng)濟復(fù)蘇做出了很大的貢獻 控制圖原理 3Sigma原則 當質(zhì)量特性的隨機變量x服從正態(tài)分布時 則x落在 3 的概率是99 73 根據(jù)小概率事件可以 忽略 的原則 如果出現(xiàn)超出 3 范圍的x值 則認為過程存在異常 所以 在過程正常情況下約有99 73 的點落在在此控制線內(nèi) 觀察控制圖的數(shù)據(jù)位置 可以了解過程情況有無改變 控制圖的控制線 中心線 CL X上控制線 限 UCL X 3 下控制線 限 LCL X 3 右轉(zhuǎn)90度 3 3 x 3 x 3 x x 公差界限與控制界限的區(qū)別 公差界限 區(qū)分合格品與不合格品控制界限 區(qū)分偶波與異波 合理使用控制圖的益處 供正在進行過程控制的操作者使用有助于過程在質(zhì)量上和成本上能持續(xù)的 可預(yù)測的保持下去使過程達到 更高的質(zhì)量更低的單件成本更高的有效能力為討論過程的性能提供共同的語言區(qū)分變差的特殊原因和普通原因 作為采取局部措施或?qū)ο到y(tǒng)采取措施的指南 使用控制圖的基本步驟 1 收集收集數(shù)據(jù)并畫在圖上2 控制根據(jù)過程數(shù)據(jù)計算實驗控制限識別變差的特殊原因并采取措施3 分析及改進確定普通原因變差的大小并采取減小它的措施重復(fù)這三個階段從而不斷改進過程 使用控制圖的兩個階段 過程分析階段 初始能力研究 過程監(jiān)控階段 分析用控制圖與控制用控制圖 分析用控制圖應(yīng)用控制圖時 首先將非穩(wěn)態(tài)的過程調(diào)整到穩(wěn)態(tài) 用分析控制圖判斷是否達到穩(wěn)態(tài) 確定過程參數(shù)特點 1 分析過程是否為統(tǒng)計控制狀態(tài)2 過程能力指數(shù)是否滿足要求 控制用控制圖等過程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)后 延長控制圖的控制線作為控制用控制圖 應(yīng)用過程參數(shù)判斷 控制圖類型 控制圖的選擇方法 確定要制定控制圖的特性 是計量型數(shù)據(jù)嗎 否 關(guān)心的是不合格品率 否 關(guān)心的是不合格數(shù)嗎 是 樣本容量是否恒定 是 使用np或p圖 否 使用p圖 樣本容量是否桓定 否 使用u圖 是 是 使用c或u圖 是 性質(zhì)上是否是均勻或不能按子組取樣 例如 化學(xué)槽液 批量油漆等 否 子組均值是否能很方便地計算 否 使用中位數(shù)圖 是 使用單值圖X MR 是 接上頁 子組容量是否大于或等于9 是 否 是否能方便地計算每個子組的S值 使用X R圖 是 否 使用X R圖 使用X s圖 注 本圖假設(shè)測量系統(tǒng)已經(jīng)過評價并且是適用的 使用控制圖的準備 1 建立適合于實施的環(huán)境a排除阻礙人員公正的因素b提供相應(yīng)的資源c管理者支持2 定義過程根據(jù)加工過程和上下使用者之間的關(guān)系 分析每個階段的影響因素 3 確定待控制的特性應(yīng)考慮到 顧客的需求當前及潛在的問題區(qū)域特性間的相互關(guān)系 接上頁 4 確定測量系統(tǒng)a規(guī)定檢測的人員 環(huán)境 方法 數(shù)量 頻率 設(shè)備或量具 b確保檢測設(shè)備或量具本身的準確性和精密性 5 使不必要的變差最小確保過程按預(yù)定的方式運行確保輸入的材料符合要求恒定的控制設(shè)定值注 應(yīng)在過程記錄表上記錄所有的相關(guān)事件 如 刀具更新 新的材料批次等 有利于下一步的過程分析 均值和極差圖 X R 1 收集數(shù)據(jù)以樣本容量恒定的子組形式報告 子組通常包括2 5件連續(xù)的產(chǎn)品 并周性期的抽取子組 注 應(yīng)制定一個收集數(shù)據(jù)的計劃 將其作為收集 記錄及描圖的依據(jù) 1 1選擇子組大小 頻率和數(shù)據(jù)1 1 1子組大小 一般為5件連續(xù)的產(chǎn)品 僅代表單一刀具 沖頭 過程流等 注 數(shù)據(jù)僅代表單一刀具 沖頭 模具等生產(chǎn)出來的零件 即一個單一的生產(chǎn)流 1 1 2子組頻率 在適當?shù)臅r間內(nèi)收集足夠的數(shù)據(jù) 這樣子組才能反映潛在的變化 這些變化原因可能是換班 操作人員更換 材料批次不同等原因引起 對正在生產(chǎn)的產(chǎn)品進行監(jiān)測的子組頻率可以是每班2次 或一小時一次等 接上頁 1 1 3子組數(shù) 子組越多 變差越有機會出現(xiàn) 一般為25組 首次使用管制圖選用35組數(shù)據(jù) 以便調(diào)整 1 2建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) 見下圖 1 3 計算每個子組的均值 X 和極差R對每個子組計算 X X1 X2 Xn nR Xmax Xmin式中 X1 X2 為子組內(nèi)的每個測量值 n表示子組的樣本容量1 4 選擇控制圖的刻度4 1兩個控制圖的縱坐標分別用于X和R的測量值 4 2刻度選擇 接上頁 對于X圖 坐標上的刻度值的最大值與最小值的差應(yīng)至少為子組均值 X 的最大值與最小值的差的2倍 對于R圖坐標上的刻度值的最大值與最小值的差應(yīng)為初始階段所遇到的最大極差 R 的2倍 注 一個有用的建議是將R圖的刻度值設(shè)置為X圖刻度值的2倍 例如 平均值圖上1個刻度代表0 01英寸 則在極差圖上1個刻度代表0 02英寸 1 5 將均值和極差畫到控制圖上5 1X圖和R圖上的點描好后及時用直線聯(lián)接 瀏覽各點是否合理 有無很高或很低的點 并檢查計算及畫圖是否正確 5 2確保所畫的X和R點在縱向是對應(yīng)的 注 對于還沒有計算控制限的初期操作的控制圖上應(yīng)清楚地注明 初始研究 字樣 計算控制限首先計算極差的控制限 再計算均值的控制限 2 1計算平均極差 R 及過程均值 X R R1 R2 Rk k K表示子組數(shù)量 X X1 X2 Xk k2 2計算控制限計算控制限是為了顯示僅存在變差的普通原因時子組的均值和極差的變化和范圍 控制限是由子組的樣本容量以及反映在極差上的子組內(nèi)的變差的量來決定的 計算公式 UCLx X A2RUCLR D4RLCLx X A2RLCLR D3R 接上頁注 式中A2 D3 D4為常系數(shù) 決定于子組樣本容量 其系數(shù)值見下表 注 對于樣本容量小于7的情況 LCLR可能技術(shù)上為一個負值 在這種情況下沒有下控制限 這意味著對于一個樣本數(shù)為6的子組 6個 同樣的 測量結(jié)果是可能成立的 2 3在控制圖上作出均值和極差的控制限 平均極差和過程均值畫成實線 各控制限畫成虛線 對各條線標上記號 UCLR LCLR UCLX LCLX 注 在初始研究階段 應(yīng)注明試驗控制限 過程控制分析分析控制圖的目的在于識別過程變化或過程均值不恒定的證據(jù) 即其中之一或兩者均不受控 進而采取適當?shù)拇胧?注1 R圖和X圖應(yīng)分別分析 但可進行比較 了解影響過程的特殊原因 注2 因為子組極差或子組均值的能力都取決于零件間的變差 因此 首先應(yīng)分析R圖 3 1分析極差圖上的數(shù)據(jù)點 3 1 1超出控制限的點a出現(xiàn)一個或多個點超出任何控制限是該點處于失控狀態(tài)的主要證據(jù) 應(yīng)分析 b超出極差上控制限的點通常說明存在下列情況中的一種或幾種 b 1控制限計算錯誤或描點時描錯b 2零件間的變化性或分布的寬度已增大 即變壞 b 3測量系統(tǒng)變化 如 不同的檢驗員或量具 c有一點位于控制限之下 說明存在下列情況的一種或多種c 1控制限或描點時描錯c 2分布的寬度變小 變好 c 3測量系統(tǒng)已改變 包括數(shù)據(jù)編輯或變換 不受控制的過程的極差 有超過控制限的點 UCL LCL UCL LCL R R 受控制的過程的極差 3 1 2鏈 有下列之現(xiàn)象表明過程已改變或出現(xiàn)某種趨勢 連續(xù)7點在平均值一側(cè) 連續(xù)7點連續(xù)上升或下降 a高于平均極差的鏈或上升鏈說明存在下列情況之一或全部 a 1輸出值的分布寬度增加 原因可能是無規(guī)律的 例如 設(shè)備工作不正?；蚬潭ㄋ蓜?或是由于過程中的某要素變化 如使用新的不一致的原材料 這些問題都是常見的問題 需要糾正 a 2測量系統(tǒng)的改變 如新的檢驗人或新的量具 b低于平均極差的鏈或下降鏈說明存在下列情況之一或全部 b 1輸出值的分布寬度減小 好狀態(tài) b 2測量系統(tǒng)的改好 注1 當子組數(shù) n 變得更小 5或更小 時 出現(xiàn)低于R的鏈的可能性增加 則8點或更多點組成的鏈才能表明過程變差減小 注2 標注這些使人們作出決定的點 并從該點做一條參考線延伸到鏈的開始點 分析時應(yīng)考慮開始出現(xiàn)變化趨勢或變化的時間 UCL LCL R UCL R LCL 不受控制的過程的極差 存在高于和低于極差均值的兩種鏈 不受控制的過程的極差 存在長的上升鏈 3 1 3明顯的非隨機圖形 a非隨機圖形例子 明顯的趨勢 周期性 數(shù)據(jù)點的分布在整個控制限內(nèi) 或子組內(nèi)數(shù)據(jù)間有規(guī)律的關(guān)系等 b一般情況 各點與R的距離 大約2 3的描點應(yīng)落在控制限的中間1 3的區(qū)域內(nèi) 大約1 3的點落在其外的2 3的區(qū)域 C如果顯著多余2 3以上的描點落在離R很近之處 對于25子組 如果超過90 的點落在控制限的1 3區(qū)域 則應(yīng)對下列情況的一種或更多進行調(diào)查 c 1控制限計算錯或描點已描錯 c 2過程或取樣方法被分層 每個子組系統(tǒng)化包含了從兩個或多個具有完全不同的過程均值的過程流的測量值 如 從幾組軸中 每組抽一根來測取數(shù)據(jù) c 3數(shù)據(jù)已經(jīng)過編輯 極差和均值相差太遠的幾個子組更改刪除 d如果顯著少于2 3以上的描點落在離R很近之處 對于25子組 如果有40 的點落在控制限的1 3區(qū)域 則應(yīng)對下列情況的一種或更多進行調(diào)查 d 1控制限計算錯或描點或描錯 d 2過程或取樣方法造成連續(xù)的分組中包含了從兩個或多個具有明顯不同的變化性的過程流的測量值 如 輸入材料批次混淆 注 如果存在幾個過程流 應(yīng)分別識別和追蹤 3 2識別并標注所有特殊原因 極差圖 a對于極差數(shù)據(jù)內(nèi)每一個特殊原因進行標注 作一個過程操作分析 從而確定該原因并改進 防止再發(fā)生 b應(yīng)及時分析問題 例如 出現(xiàn)一個超出控制限的點就立即開始分析過程原因 3 3重新計算控制限 極差圖 a在進行首次過程研究或重新評定過程能力時 失控的原因已被識別和消除或制度化 然后應(yīng)重新計算控制限 以排除失控時期的影響 排除所有已被識別并解決或固定下來的特殊原因影響的子組 然后重新計算新的平均極差R和控制限 并畫下來 使所有點均處于受控狀態(tài) b由于出現(xiàn)特殊原因而從R圖中去掉的子組 也應(yīng)從X圖中去掉 修改后的R和X可用于重新計算均值的試驗控制限 X A2R 注 排除代表不穩(wěn)定條件的子組并不僅是 丟棄壞數(shù)據(jù) 而是排除受已知的特殊原因影響的點 并且一定要改變過程 以使特殊原因不會作為過程的一部分重現(xiàn) 3 4分析均值圖上的數(shù)據(jù)點 3 4 1超出控制限的點 a一點超出任一控制限通常表明存在下列情況之一或更多 a 1控制限計算錯或描點時描錯a 2過程已更改 或是在當時的那一點 可能是一件獨立的事件 或是一種趨勢的一部分 a 3測量系統(tǒng)發(fā)生變化 例如 不同的量具或QC 不受控制的過程的均值 有一點超過控制限 受控制的過程的均值 UCL LCL X LCL UCL X 3 4 2鏈 有下列現(xiàn)象之表明過程已改變或出現(xiàn)某種趨勢 連續(xù)7點在平均值一側(cè)或7點連續(xù)上升或下降a與過程均值有關(guān)的鏈通常表明出現(xiàn)下列情況之一或兩者 a 1過程均值已改變a 2測量系統(tǒng)已改變 漂移 偏差 靈敏度 注 標注這些使人們作出決定的點 并從該點做一條參考線延伸到鏈的開始點 分析時應(yīng)考慮開始出現(xiàn)變化趨勢或變化的時間 不受控制的過程的均值 長的上升鏈 不受控制的過程的均值 出現(xiàn)兩條高于和低于均值的長鏈 UCL X LCL UCL X LCL 3 4 3明顯的非隨機圖形 a非隨機圖形例子 明顯的趨勢 周期性 數(shù)據(jù)點的分布在整個控制限內(nèi) 或子組內(nèi)數(shù)據(jù)間有規(guī)律的關(guān)系等 b一般情況 各點與X的距離 大約2 3的描點應(yīng)落在控制限的中間1 3的區(qū)域內(nèi) 大約1 3的點落在其外的2 3的區(qū)域 1 20的點應(yīng)落在控制限較近之處 c如果顯著多余2 3以上的描點落在離R很近之處 對于25子組 如果超過90 的點落在控制限的1 3區(qū)域 則應(yīng)對下列情況的一種或更多進行調(diào)查 c 1控制限計算錯或描點描錯c 2過程或取樣方法被分層 每個子組系統(tǒng)化包含了從兩個或多個具有完全不同的過程均值的過程流的測量值 如 從幾組軸中 每組抽一根來測取數(shù)據(jù) c 3數(shù)據(jù)已經(jīng)過編輯 極差和均值相差太遠的幾個子組更改刪除 d如果顯著少余2 3以上的描點落在離X很近之處 對于25子組 如果有40 的點落在控制限的1 3區(qū)域 則應(yīng)對下列情況的一種或更多進行調(diào)查 d 1控制限計算錯或描點描錯 d 2過程或取樣方法造成連續(xù)的分組中包含了從兩個或多