控制圖的應用.ppt

1 汽車行業(yè)質量體系系列培訓教材 統(tǒng)計過程控制StatisticalProcessControl 2 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述 預防與檢測過程控制系統(tǒng)變差 普通原因及特殊原因局部措施和對系統(tǒng)采取措施過程控制和過程能力過程改進循環(huán)及過程控制控制圖 過程控制工具控制圖的益處 3 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之一預防與檢測 過程控制的需要檢測 容忍浪費預防 避免浪費 4 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之二過程控制系統(tǒng) 我們工作的方式資源的融合 產(chǎn)品或服務 顧客 識別不斷變化的需求和期望 顧客的聲音 人 設備 材料 方法 環(huán)境 輸入 過程 系統(tǒng) 輸出 過程的聲音 統(tǒng)計方法 有反饋的過程控制系統(tǒng)模型 5 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之三變差的普通原因及特殊原因 變差 一個數(shù)據(jù)組對于目標值有不同的差異 變差的普通原因 指的是造成隨著時間的推移具有穩(wěn)定的且可重復的分布作用在過程的許多變差的原因 即常規(guī)的 連續(xù)的 不可避免的影響產(chǎn)品特性不一致的原因 如操作技能 設備精度 工藝方法 環(huán)境條件 變差的特殊原因 指的是造成不是始終作用于過程的變差的原因 當原因出現(xiàn)時 將造成過程的分布的改變 即特殊的 偶然的 斷續(xù)的 可以避免的影響產(chǎn)品特性不一致的原因 如 刀具不一致 模具不一致 材料不一致 設備故障 人員情緒等 特點 不是始終作用在每一個零件上 隨著時間的推移分布改變 6 普通原因和特殊原因變差的分析 當過程僅存在變差的普通原因時 過程處于受控狀態(tài) 這個過程處于穩(wěn)定過程 產(chǎn)品特性服從正態(tài)分布 當過程存在變差的特殊原因時 這時輸出的產(chǎn)品特性不穩(wěn)定 過程處于非受控狀態(tài)或不穩(wěn)定狀態(tài) 7 8 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之四局部措施和對系統(tǒng)采取措施 局部措施消除變差的特殊原因 局部措施 屬于糾正和預防措施 統(tǒng)一刀具 穩(wěn)定情緒 統(tǒng)一材料 修復設備 操作者可以解決 解決15 問題 系統(tǒng)措施減少變差的普通原因 采用系統(tǒng)的方法 屬于持續(xù)改進 人員培訓 工藝改進 提高設備精度 管理層解決 解決 問題 9 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之五過程控制和過程能力 簡言之 首先應通過檢查并消除過程的特殊原因 使過程處于受控狀態(tài) 那么其性能是可預測的 這樣就可評定滿足顧客期望的能力 10 11 過程能力 12 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之六過程改進循環(huán)及過程控制 13 上控制限中心限下控制限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這三個階段從而不斷改進過程 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之七控制圖 過程控制工具 14 持續(xù)改進及統(tǒng)計過程控制概述之八控制圖的益處 合理使用控制圖能 供正在進行過程控制的操作者使用 有利于過程持續(xù)穩(wěn)定 可預測地保持下去 提高產(chǎn)品質量 生產(chǎn)能力 降低成本 為討論過程的性能提供共同的語言 為過程分析提供依據(jù) 區(qū)分變差的特殊原因和普通原因 作為采取局部措施或采取系統(tǒng)措施的指南 15 SPC基礎 大規(guī)模生產(chǎn)的出現(xiàn)產(chǎn)生一個突出問題 如何控制大批量產(chǎn)品質量 英 美等國開始著手研究用統(tǒng)計方法代替事后檢驗的質量控制方法 1924年 美國休哈特 W A Shewhart 博士提出將3 原理運用于生產(chǎn)過程當中 首創(chuàng)過程控制理論并發(fā)表了控制圖法 形成SPC的基礎 控制圖 ControlChart 對過程質量特性記錄評估 以監(jiān)察過程是否處于受控狀態(tài)的一種統(tǒng)計方法圖 16 控制圖原理 3 原則不論 與 取值為何 只要上下限距中心值 平均值 的距離各為3 則產(chǎn)品質量特征值落在范圍內(nèi)的為99 73 產(chǎn)品質量特征值落在 3 3 之外的概率為0 27 其中單側的概率分別為0 135 休哈特正是據(jù)此發(fā)明了控制圖 17 控制圖原理 控制圖的形成 將正態(tài)分布圖按逆時針方向旋轉90 就是一張典型的控制圖 單值控制圖 圖中UCL 3 為上控制限 CL 為中心線 LCL 3 為下控制限 個別值的正態(tài)分布 平均值的正態(tài)分布 控制圖的正態(tài)分布 C 18 產(chǎn)品質量波動及其統(tǒng)計描述 19 常規(guī)休哈特控制圖 20 控制圖建立的五個步驟 B收集數(shù)據(jù) C計算控制限 D過程控制解釋 E過程能力解釋 A確定項目 21 Xbar R圖 階段收集數(shù)據(jù) A2選擇子組大小 頻率和數(shù)據(jù) 子組大小 子組頻率 子組數(shù)大小 A3建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) A4計算每個子組的均值和極差R A5選擇控制圖的刻度 A6將均值和極差畫到控制圖上 A1確定項目 明確分析的目的 22 A1選擇子組大小 頻率和數(shù)據(jù) 子組大小使各樣本之間出現(xiàn)變差的機會小在過程的初期研究中 子組一般由4 5件連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品的組合 僅代表一個單一的過程流 子組頻率在過程的初期研究中 通常是連續(xù)進行分組或很短的時間間隔進行分組過程穩(wěn)定后 子組間的時間間隔可以增加 子組數(shù)的大小一般 100個單值讀數(shù) 25個子組 23 24 A2建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) Xbar R圖通常是將Xbar圖畫在R圖之上方 下面再接一個數(shù)據(jù)欄 Xbar和R的值為縱坐標 按時間先后的子組為橫坐標 數(shù)據(jù)值以及極差和均值點應縱向對齊 數(shù)據(jù)欄應包括每個讀數(shù)的空間 同時還應包括記錄讀數(shù)的和 均值 Xbar 極差 R 以及日期 時間或其他識別子組的代碼的空間 25 A3計算每個子組的極差和均值 畫在控制圖上的特性量是每個子組的樣本均值 Xbar 和樣本極差 R 合在一起后它們分別反映整個過程的均值及其變差 對每個子組 計算 式中 X1 X2 為子組內(nèi)的每個測量值 n為子組的樣本容量 26 27 A4選擇控制圖的刻度 兩個控制圖的縱坐標分別用于Xbar和R的測量值 Xbar圖 坐標上的刻度值的最大值與最小值之差應至少為子組均值 Xbar 的最大值與最小值差的2倍 R圖 刻度值應從最低值為0開始到最大值之間的差值為初始階段所遇到的最大極差 R 的2倍 28 A5將均值和極差畫到控制圖上 29 Xbar R圖 30 平均極差及過程平均值 控制限計算公式 31 3 D 4 21 88 3 27 31 02 2 57 4 73 2 28 5 58 2 11 6 48 2 00 7 42 081 92 8 37 141 86 9 34 181 82 10 31 221 78 對特殊原因采取措施的說明 w 任何超出控制限的點 w 連續(xù)7點全在中心線之上或 之下 w 連續(xù)7點上升或下降 w 任何其它明顯非隨機的圖 形 采取措施的說明 1 不要對過程做不必要的改 變 2 在此表后注明在過程因素 人員 設備 材料 方 法 環(huán)境或測量系統(tǒng) 所 做的調整 X 讀數(shù)數(shù)量 和 R 最高 最低 R 均值R UCL D 4 R LCL D 3 R X 均值X 716UCL X A 2 R 819LCL X A 2 R 極差 R圖 均值 X圖 工廠 XXX 機器編號 XXX 部門 XXX 日期 6 8 6 16 工序 彎曲夾片 特性 間隙 尺寸 A 計算控制限日期 工程規(guī)范 50 90mm 樣本容量 頻率 5 2h 零件號 XXX 零件名稱 XXX 樣本容量小于7時 沒有極差的下控制限 X R控制圖 初始研究 6 8 8 65 70 65 65 85 3 50 70 20 75 75 85 75 85 65 3 85 77 20 80 80 70 75 3 80 60 70 70 75 65 3 40 76 68 10 15 00 10 20 30 40 50 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 10 12 14 6 9 8 10 12 14 6 10 8 70 75 65 85 80 3 75 75 20 60 75 75 85 70 3 65 73 25 75 80 65 75 70 3 65 73 15 60 70 80 75 75 3 60 72 20 65 80 85 85 75 3 90 78 20 10 12 14 60 70 60 80 65 3 35 67 20 80 75 90 50 80 3 75 75 40 6 11 8 85 75 85 65 70 3 80 76 20 70 70 75 75 70 3 60 72 05 10 65 70 85 75 60 3 55 71 25 12 14 90 80 80 75 85 4 10 82 15 75 80 75 80 65 3 75 75 15 6 12 8 75 70 85 70 80 3 80 76 15 10 12 75 70 60 70 60 3 35 67 15 14 65 65 85 65 70 3 50 70 20 60 60 65 60 65 3 10 62 05 6 15 8 50 55 65 80 80 3 30 66 30 10 60 80 65 65 75 3 45 69 20 15 12 80 65 75 65 65 3 50 70 14 65 60 65 60 70 3 20 64 10 6 16 8 65 70 70 60 65 3 30 66 10 步驟B1 X 716 步驟B1 R 178 步驟B2 UCLX 819 LCLX 613 步驟B2 UCLR 376 LCLR NONE 步驟B3 32 Xbar R圖 33 控制圖的判斷 超出控制限的點 出現(xiàn)一個或多個點超出任何一個控制限使該點處于失控狀態(tài)的主要證據(jù) 34 控制圖的判斷 鏈 有下列現(xiàn)象之一表明過程已改變連續(xù)點位于平均值的一側 連續(xù)點上升 后點等于或大于前點 或下降 35 控制圖的判斷 明顯的非隨機圖形 應依正態(tài)分布來判定圖形 正常應是有2 3的點落于中間的1 3區(qū)域 36 控制圖的觀察分析 作控制圖的目的是為了使生產(chǎn)過程或工作過程處于 控制狀態(tài) 控制狀態(tài) 異常狀態(tài) 控制狀態(tài)的標準可歸納為兩條 1 控制圖上的點不超過控制界限 2 控制圖上的點的排列分布沒有缺陷 進行控制所遵循的依據(jù) 連續(xù)25點以上處于控制界限內(nèi) 連續(xù)35點中 僅有1點超出控制界限 連續(xù)100點中 不多于2點超出控制界限 37 控制圖的觀察分析 五種缺陷 鏈 點連線出現(xiàn)在中心線的一側的現(xiàn)象叫做鏈 鏈的長度用鏈內(nèi)所含點數(shù)多少來判別 當出現(xiàn)5點鏈時 應注意發(fā)展情況 檢查操作方法由于異常 當出現(xiàn)6點鏈時 應開始調查原因 當出現(xiàn)7點鏈時 判定為有異常 應采取措施 從概率計算得出結論偏離傾向周期接近 38 為了繼續(xù)進行控制 延長控制限 估計過程標準偏差 計算新的控制限 39 建立Xbar R圖的步驟D 40 過程能力及過程能力指數(shù)概念 過程能力 指過程要素 人 機 料 法 環(huán) 已充分標準化 也就是在受控狀態(tài)下 實現(xiàn)過程目標的能力 過程能力指數(shù) 是過程能力與過程目標相比較 定量描繪的數(shù)值 過程能力指數(shù)表示的方法 Cp 過程均值X與規(guī)范中值一致時的過程能力指數(shù) Cpk 過程均值X與規(guī)范中值不一致時的過程能力指數(shù) 過程能力指數(shù)表述僅存在普通原因變差時的過程能力 Pp 過程均值X與規(guī)范中值一致時的過程性能指數(shù) Ppk 過程均值X與規(guī)范中值不一致時的過程性能指數(shù) 過程性能指數(shù)表述 存在普通原因變差和特殊原因變差 41 過程能力指數(shù)計算 過程的標準差 正態(tài)分布存在兩種標準差 固有標準差 過程僅存在普通原因變差時用 即計算Cp Cpk時用 總標準差 過程存在普通和特殊原因變差時用 即計算Pp Ppk時用 R 個子組極差的平均值d2 常數(shù) 42 過程能力計算 43 過程能力計算 特殊情況 不對稱公差或單邊公差 Ppk取兩值之中較小者 Cpk取兩值之中較小者 44 均值和標準差圖 Xbar s圖 使用時機或場合 使用的子組樣本容量較大 更有效的變差量度是合適的數(shù)據(jù)是同計算機按實時時序記錄 描圖的 則S的計算程序容易集成化有方便適用的袖珍計算器使S的計算能簡單按程序算出收集數(shù)據(jù) 計算各個子組的平均數(shù)和標準差 其公式分別如下 x 45 計算控制限 注 n為樣本容量 在樣本容量低于6時 沒有標準差的下控制限 均值和標準差圖 Xbar s圖 46 均值和標準差圖 X s圖 過程控制 與Xbar R圖相同 過程能力計算 與Xbar R圖基本相同 不同之處如下 估計過程標準差 注 n為樣本容量 47 中位數(shù)圖 X R圖 收集數(shù)據(jù)一般情況下 中位數(shù)圖用在樣本容量小于10的情況 樣本容量為奇數(shù)時更為方便 如果子組樣本容量為偶數(shù) 中位數(shù)是中間兩個數(shù)的均值 計算控制限 48 中位數(shù)圖 過程控制 與同Xbar RR圖相同 過程能力計算 與Xbar R圖基本相同 不同之處如下 估計過程標準偏差 49 單值和移動極差圖 X MR 注意 單值控制在檢查過程變化時不如X R圖敏感 如果過程的分布是不對稱的 則在解釋單值控制圖時要非常小心 單值控制圖不能區(qū)分過程零件間重復性 做好能使用X R圖由于每一子組僅有一個單值 所以平均值和標準差會有較慢的變性 直到子組數(shù)達到100以上 50 單值和移動極差圖 X MR 收集數(shù)據(jù)收集各組數(shù)據(jù)計算單值間的移動極差 MR 通常最好是記錄每對連續(xù)讀數(shù)間的差值 移動極差的個數(shù)會比單值讀數(shù)少一個 在很少的情況下 可在較大的移動組或固定的子組的基礎上計算極差 51 單值和移動極差圖 X MR B計算控制限 52 單值和移動極差圖 X MR C過程控制解釋檢查移動極差途中超出控制限的點 這是存在特殊原因的信號 記住連續(xù)的移動極差間是有聯(lián)系的 因為它們至少有一點是共同的 由于這個原因 在解釋趨勢時要特別注意 可用單值圖分析超出控制限的點 在控制限內(nèi)點的分布 以及趨勢或圖形 但是這要注意 如果過程分布不是對稱的 用前面所述的用于X圖的規(guī)則來解釋時 可能會給出實際上不存在的特殊原因信號 53 單值和移動極差圖 X MR D過程能力解釋估計過程標準偏差 式中 R為移動極差的均值 d2是用于對移動極差分組的隨樣本容量n而變化的常數(shù) 54 計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖 不合格品率的p圖不合格品數(shù)的np圖不合格數(shù)的c圖單位產(chǎn)品不合格數(shù)的u圖 55 不良和缺陷說明 56 P控制圖制作流程 B收集數(shù)據(jù) C計算控制限 D過程控制解釋 E過程能力解釋 A確定項目 57 建立P圖的步驟A A1確定項目 明確分析的目的 58 A1子組的容量 頻率及數(shù)量 字組容量 用于計數(shù)型數(shù)據(jù)的控制圖 一般要求較大的子組容量 例如50 200 以便檢驗出性能的變化 分組頻率 應根據(jù)產(chǎn)品的周期確定分組的頻率 以便幫助分析 糾正發(fā)現(xiàn)的問題 子組數(shù)量 要大于25組以上 才能判定其穩(wěn)定性 59 A2計算每個子組內(nèi)的不合格品率 記錄每個子組內(nèi)的下列值被檢項目的數(shù)量 n發(fā)現(xiàn)的不合格項目的數(shù)量 np通過以上數(shù)據(jù)即算不合格品率 60 A3選擇控制圖的坐標刻度 不合格品率作為縱坐標 子組識別作為橫坐標 縱坐標刻度應從0到初步研究數(shù)據(jù)讀數(shù)中最大不合格率值的1 5 2倍 61 A4將不合格品率描繪在控制圖上 描繪每個字組的P值 將這些點連成線通常有助于發(fā)現(xiàn)異常圖形和趨勢 點描完后 粗覽一遍看它們是否合理 記錄過程的變化或者可能影響過程的異常情況 62 建立P控制圖的步驟B 63 計算平均不合格品率及控制線 64 劃線并標注 均值用水平實線 一般為黑色或藍色是線 控制線用水平虛線 一般為紅色虛線 盡量讓樣本數(shù)一致 如果樣本數(shù)一直在變化則會如下圖 65 建立P圖的步驟C 66 C1分析數(shù)據(jù)點 找出不穩(wěn)定的證據(jù) 超出任一控制限的點鏈明顯的非隨機圖形根據(jù)以上三種方式作判定 67 C2尋找并糾正特殊原因 由于特殊原因是通過控制圖發(fā)現(xiàn)的 要求對操作進行分析 并且希望操作者或現(xiàn)場檢驗員有能力發(fā)現(xiàn)變差原因并糾正 可利用諸如排列圖分析和因果分析等解決問題技術 控制圖的及時性 REALTIMEFINDTHECAUSE適時發(fā)現(xiàn)原因 68 C3重新計算控制限 當進行初始過程研究或對過程能力重新評價時 應重新計算試驗控制限 以便排除某些控制時期的影響 這些時期中控制狀態(tài)受到特殊原因的影響 但已被糾正 一旦歷史數(shù)據(jù)表明一致性均在實驗的控制限內(nèi) 則可將控制線延伸到將來的時期 它們便變成了操作控制限 當將來的數(shù)據(jù)收集記錄了后 就對照它來評價 69 控制限運用說明 70 建立P圖的控制步驟D 71 過程能力解釋 72 D1計算過程能力 對于P圖 過程能力是通過p來表示 如需要 還可以用符合規(guī)范的比率 1 p 來表示 對過程能力的初步估計值應使用歷史數(shù)據(jù) 但應剔除與特殊原因有關的數(shù)據(jù)點 當正式研究過程能力時 應使用新的數(shù)據(jù) 最好是25個或更多時期子組 且所有的點都受同級控制 這些連續(xù)的受控時期子組的p值是該過程當前能力更好的估計值 73 D2評價過程能力 74 D3改善過程能力 過程一旦表現(xiàn)出處于統(tǒng)計控制狀態(tài) 該過程所保持的不合格平均水平即反映了該系統(tǒng)的變差原因 過程能力 在操作上診斷特殊原因 控制 變差問題的分析方法不適用于診斷影響系統(tǒng)的普通原因變差 必須對系統(tǒng)本身直接采取管理措施 否則過程能力不可能得到改進 有必要使用長期的解決問題的方法來糾正造成長期不合格原因 可以使用諸如排列如分析法及因果分析圖等解決問題技術 但是如果僅使用計數(shù)型數(shù)據(jù)將很難理解問題所在 通常盡可能地追溯變差的可疑原因 并借助計量型數(shù)據(jù)進行分析將有利于問題的解決 75 D4繪制并分析修改后的過程控制圖 當對過程采取了系統(tǒng)的措施后 其效果應在控制圖上明顯地反應出來 控制圖成為驗證措施有效性的一種途徑 對過程進行改變時 應小心地監(jiān)視控制 這個變化時期對系統(tǒng)操作會是破壞性的 可能造成新的控制問題 掩蓋系統(tǒng)變化后的真實效果 在過程改變時期出現(xiàn)的特殊原因變差被識別并糾正后 過程將按一個新的過程均值處于統(tǒng)計控制狀態(tài) 這個新的均值反映了受控制狀態(tài)下的性能 可作為現(xiàn)行控制的基礎 但是還應繼續(xù)對系統(tǒng)進行調查和改進 76 不合格品數(shù)的np圖 np圖用來度量一個檢驗中的不合格品的數(shù)量 p圖表示不合格品的樣本比率 與p圖的不同點 當滿足下列情況時可選用np圖 不合格品的實際數(shù)量比不合格品率更有意義或更容易報告 各階段子組的樣本容量相同np圖詳細說明與p圖很相似 不同之處如下 77 A收集數(shù)據(jù) 受檢驗樣本的容量必須相等 分組的周期應按照生產(chǎn)間隔和反饋系統(tǒng)而定 樣本容量應足夠大 使每個子組內(nèi)都出現(xiàn)幾個不合格品 在數(shù)據(jù)表上記錄樣本的容量