品質培訓教材之SPC制程統(tǒng)計控制

1、SPC應用技術應用技術編制：方編制：方 圓圓審核：林志強審核：林志強批準：林志強批準：林志強編制日期：編制日期：2015.8.25課程大綱課程大綱第一部分：第一部分：SPC技術概述技術概述第二部分：第二部分：SPC相關統(tǒng)計學原理與概念相關統(tǒng)計學原理與概念第三部分：管制圖的原理第三部分：管制圖的原理及及制作制作第四部分：制程能力分析第四部分：制程能力分析第五部分：第五部分：SPC 控制圖表及控制圖表及Cpk制程能力分析實例制程能力分析實例1.1品質觀念的發(fā)展史程：品質觀念的發(fā)展史程：第一部分：第一部分：SPC技術概述技術概述1.2有關品質的幾個重要觀念有關品質的幾個重要觀念可能出問題的地方一定會

2、出問題不可能出問題的地方也可能會出問題品質是習慣出來的不要認為一個小小的缺點沒有關系，反正不會影響使用不要認為最低的原材料就會給企業(yè)帶來最低的成本不要認為百分之百全檢，產品就會好操作員的品質管制領班的品質管制檢驗員的品質管制統(tǒng)計品質管制全面品管1.3 SPC的定義及歷程的定義及歷程SPC：Statistical Process Control 統(tǒng)計制程控制/統(tǒng)計過程管制定義：利用統(tǒng)計學的原理對制造業(yè)制程中的品質進行管制QC統(tǒng)計方法的工作程序： 整理 觀察 判斷 組織協(xié)調 歸納 分析 專業(yè)技術收集數據數、表圖形特征值 統(tǒng) 計 規(guī) 律主要問題提高質量1.4 變異變異原因原因：普通原因和特殊原因普通

3、原因：普通原因：共同原因/非機遇性原因 Common Cause 制程中變異因素是在統(tǒng)計的管制狀態(tài)下，其特性有固定的分布。特殊原因：特殊原因：機遇性原因Special Cause 制程中變異因素不在統(tǒng)計的管制狀態(tài)下，其特性無固定的分布。定義定義：產品間的差異及產品與標準間的差距總是存在，這種差異就叫變異。a. 普通原因變異的曲線圖：普通原因變異的曲線圖：預測范圍時間目標值線b. 特殊原因變異的曲線圖：特殊原因變異的曲線圖：預測范圍時間目標值線a.首先當出現變差的特殊原因時提供統(tǒng)計信號，從而對這些特殊原因采取適當的措施b.通過對系統(tǒng)采取措施從而減少變差的普通原因；提高過程能力，使產品符合規(guī)范1.

4、5 SPC的作用與實質：的作用與實質：就是利用統(tǒng)計的工具，識別企業(yè)生產過程中的變差，從而消除機遇性變差（特殊原因引起），采取系統(tǒng)的管理措施消除變差的普通原因來改進過程的能力。1.4 過程控制過程控制第二部分：第二部分：SPCSPC相關統(tǒng)計學原理與概念相關統(tǒng)計學原理與概念1.1.數據的種類：數據的種類：a.a.計量值型數據：計量值型數據：尺寸、重量、化學成份、電壓等以物理單位表示，具有連續(xù)性的數據。 連續(xù)型隨機變量b.b.計數值型數據計數值型數據：以特性分類、計算具有相同特性的個數，是為間斷性數據。離散型隨機 變量是以計產品的件數或點數的表示方法。2.2.分布及正態(tài)分布：分布及正態(tài)分布：b.b.

5、正態(tài)分布正態(tài)分布: : 以數學公式訂定，其分布與平均值呈 絕對的對稱且具有常見的鐘型，是實 踐中最常見的一種分布，如產品的長 度、寬度、重量、高度、測量的誤差 等都近似服從正態(tài)分布。a a. .分布分布：各事件所產生的頻次會趨近于一個客觀機率，只要有足夠多的測量值，則測量值 會趨向于一個可預測的狀態(tài)，這種狀態(tài)就叫分布。2.14%0.13%2.14%0.13%13.6%13.6%34.13%34.13%21X3132如果某一個量的變化受到許多隨機因素的影響，這種影響的總后果是各個因素的疊加，而且這些因素中沒有任何一個起主導作用，那么這個量就是一個服從正態(tài)分布的隨機變量。不論母群體是否正態(tài)分布，但

6、在其中抽取n個樣品的平均數而組成的群體，則此群體非常接近正態(tài)分布。均值均值：即數學平均值，包括離散型變量均值和連續(xù)型變量均值。方差方差：衡量隨機變量或一組數據是離散程度的度量。統(tǒng)計中的方差（樣本方差是各個數據分別 與其平均數之差的平方的和的平均數 3.SPC3.SPC的基本概念：的基本概念：c.c.中央極限定理中央極限定理：d.d.正態(tài)分布的判定正態(tài)分布的判定：標準差：標準差：標準差是離均差平方和平均后的方根，用表示。標準差是方差的算術平方根。標準差 能反映一個數據集的離散程度。全距全距：全距也稱為極差，是指總體各單位的兩個極端值之差，即：R=最大值最小值 中位數中位數: : M 對于有限的數

7、集，可以通過把所有觀察值高低排序后找出正中間的一個作為中位數。 如果觀察值有偶數個，通常取最中間的兩個數值的平均數作為中位數眾數：眾數：M0 就是一組數據中占比例最多的那個數不良率：不良率：P不良數：不良數：NP缺點數：缺點數：C單位缺點單位缺點( (缺點率缺點率) )：U百萬分之不良百萬分之不良：PPM管制上限管制上限( (控制上限控制上限): ): UCL管制中心線管制中心線( (控制中心線控制中心線) )：CL管制下線管制下線( (控制下限控制下限) )：LCL規(guī)格上限：規(guī)格上限：USL規(guī)格中心線：規(guī)格中心線：SL規(guī)格下限：規(guī)格下限：LSL偏移度偏移度( (準確度準確度) )：Ca 平均

8、值偏離中心值的程度。制程能力指數制程能力指數Cp：表示制程特性的一致性程度。越大越集中，越小越分散。 制程能力指數制程能力指數Cpk：直接反映制程能力，值越大越好。通常要求Cpk在1.33以上。4.SPC4.SPC管管制制對象：對象：1）品質特性：影響產品規(guī)格的因素（生產條件）、產品屬性分類、產品規(guī)格。2）制程角度：不合格率最高、成本最高、安規(guī)問題 。3）檢驗角度：破壞性產品、無法于后工程檢驗、檢驗成本很高。第三部分：管制圖的原理、制作及圖形分析第三部分：管制圖的原理、制作及圖形分析 X-R 平均數全距(極差) 不良率管制圖 P-chart X-平均值標準差 不良數管制圖 NP-chart X

9、-Rs單值移動全距 缺點數 C-chart Me-R中位值全距管制圖 單位缺點數 U-chart計量計數1.1.控制圖表種類控制圖表種類2.2.控制圖計算公式控制圖計算公式SPC中常用的常數表X-R圖X-S圖子組大小X圖R圖控制限係數估計X用的除數計算控制限的係數子組大小控制限係數估計X用的除數計算控制限用的係數A2d2D3D4A3C4B3B421.880 1.128 3.267 22.6590.7979 3.26731.023 1.693 2.574 31.954 0.8862 2.568 40.729 2.059 2.282 41.628 0.9213 2.266 50.577 2.326

10、 2.114 51.427 0.9400 2.089 60.483 2.534 2.004 61.287 0.9515 0.030 1.9770.419 2.704 0.076 1.924 71.182 0.9594 0.118 1.882 80.373 2.847 0.136 1.864 81.099 0.9650 0.185 1.815 90.337 2.970 0.184 1.816 91.032 0.9693 0.239 1.761 100.308 3.078 0.223 1.777 100.975 0.9727 0.284 1.716 110.285 3.173 0.256 1.74

11、4 110.927 0.9754 0.321 1.679 120.266 3.258 0.283 1.717 120.886 0.9776 0.354 1.649 130.249 3.336 0.307 1.693 130.850 0.9794 0.382 1.618 140.235 3.407 0.328 1.672 140.817 0.9810 0.406 1.594 150.223 3.472 0.347 1.653 150.789 0.9823 0.428 1.572 160.212 3.532 0.363 1.637 160.763 0.9865 0.448 1.552 170.20

12、3 3.588 0.378 1.622 170.739 0.9845 0.466 1.534 180.194 3.640 0.391 1.608 180.718 0.9854 0.482 1.518 190.187 3.689 0.403 1.597 190.698 0.9862 0.497 1.503 200.180 3.735 0.415 1.585 200.680 0.9869 0.510 1.490 210.173 3.778 0.425 1.575 210.663 0.9876 0.523 1.477 220.167 3.819 0.434 1.566 220.647 0.9882

13、0.534 1.466 230.162 3.858 0.443 1.557 230.633 0.9887 0.545 1.455 240.157 0.451 1.548 240.619 0.9892 0.555 1.445 250.153 0.459 1.541 250.606 0.9896 0.565 1.435 3.3.參數表參數表4. 4. 計量型管制圖計量型管制圖a.a.簡介：簡介：是SPC計量值部份最重要、最常用的管制圖之一。可以使我們很好地了解制程品質的進 展狀態(tài)(發(fā)展趨勢)。分為： 解析管制圖：解析管制圖：根據實際量測出來的數據，經過計算出管制圖上下限之后畫出。 制程管制圖：制程

14、管制圖：根據之前的歷史數據，也可以根據經驗或相似的各項標準，并以此為依據 作為今后管制圖的管制界限。以之前較好或標準的管制界限來衡量近期的 品質狀況。b b. .圖形制作：圖形制作：數據收集：數據收集：確定子組大小、頻率、小組數的大小 子組大小：子組大?。哼x擇子組應使得一個子組內各樣本之間的出現變差的機會小。 應注意：應注意：子組樣本的容量應穩(wěn)定。 頻率：頻率：子組間的時間間隔。 子子組數的大小組數的大?。喊?00個或更多單值讀數的25個或更多子組的數據4.1 4.1 Xbar-RXbar-R平均數全距平均數全距( (極差極差) )管制圖管制圖 c. c.將數據列表，并計算各組數據的平均數及

15、將數據列表，并計算各組數據的平均數及極差極差( (全距全距) ) Xi= Ri=每組中最大-每組中最小值 d. d.計算出平均數和計算出平均數和極差極差( (全距全距) )的中心線與管制上下線：的中心線與管制上下線：XCL= RCL= e e.計算出管制上限和管制下限：計算出管制上限和管制下限： 每組量測數值總和每組樣本數X1+X2+XnnR1+R2+RnnRAXXUCL2RAXXLCL2RDRUCL4RDRLCL3f f.繪制Xbar-R控制圖表 4.2 4.2 Xbar- Xbar- 平均數平均數- -標準差管制圖標準差管制圖a.a. 意義：意義：當每組樣本數較大 (n10)時，全距R容易

16、受個別值影響較大，而標準差相對較 小,所以成為過程變異性更有效的指標，此時一般用XbarXbar-S()代替XbarXbar-R.。b b. .制圖的區(qū)別之處：制圖的區(qū)別之處： 計算每組數據的Xbar及（s）： 計算管制中心線： 計算管制上、下限及管制圖標準差：c c. .圖形分析圖形分析: :與Xbar-R基本相同RAXXUCL3RAXXUCL3SBSUCL4SBSUCL34.3 4.3 中位數中位數極差極差( (全距全距) )管制圖（管制圖（M-RM-R）a.a.意義：意義：優(yōu)點：優(yōu)點：可產生與Xbar-R圖相同的作用（結論），中位數易于使用，并不要求很多計算， 使車間工人易于接受控制圖方

17、法。 缺點：缺點：中位數在統(tǒng)計意義上沒有均值理想。b.b.圖形制作：圖形制作： 中位數的算法：先將數據按大小順序排列，再取中間的一個數據。 計算管制中心線及管制上、下限中心線：直按取各組中位數的平均值 Xm=Xmcl極差： 中位數管制圖:c.c.圖形分析圖形分析：同Xbar-RRRRDRUCL4RAMMUCL4RDRLCL3RAMMUCL4MMCL4.4 4.4 X-RmX-Rm（單單值與移動全距管制圖）值與移動全距管制圖）a.a.意義：意義：以不分組的方式描點作管制圖，要求每次或每組的樣本數為1。在計量值中，當每次取 樣數為1時，不能用以上三種管制圖。b.b.使用場合使用場合： 一次只能收集

18、到一個樣本數據，如損耗率； 制程的品質極為均勻，不需要多取樣本，如液體濃度、PH值等； 取得測定值既費時成本又高，如復雜的化學分析及破壞性試驗等。c.c.注意注意事項：事項： X-Rm在檢查過程變化時不如Xbar-R圖敏感 X-Rm圖不能區(qū)分過程的零件間重復性，因此在很多情況下最好還是使用常規(guī)的子 組樣本容量較小的Xbar-R圖。d d. .圖形制作：圖形制作： 移動全距的計算：Ri=|Xi-X（I-m）| ； 當I-m1時 ，Ri=|SL-Xi| 移動位置值m：指組距Ri要用當前一個數據減去前面第n個位置的數據。通常是 由產品的相關性來定的。 如果是前后點有相關性,則 m=1；如果是前后兩點

19、間有相關性，則 m=2。 計算各中心線及管制上、下限 單值管制圖： 移動全距管制圖： e e. .圖形分析：圖形分析：同Xbar-R分析方法。REXXUCL2REXXLCL2RRCLXXCLRDRUCL4RDRLCL35.5.計數值型控制圖計數值型控制圖 5.1 5.1 P-chart P-chart 不良率管制圖不良率管制圖 a.a.意義：意義：利用管制圖的原理對產品不良率進行管制，是SPC計數值型最常用最主要的分析圖之一。 b.b.特點特點：可以掌握某產品或類別或生產線等取樣母體的不良率狀況，了解本系統(tǒng)在正常情況下 的不良狀況，有助于做成本分析； 對于突發(fā)事件（特殊原因）影響程度及時了解；

20、 便于預測下一階段的不良率。c.c.應用場合：應用場合： 單個(或多個)產品在同一(或不同)工序的不良率 單個客戶(多個)某一(或全部)產品的不良率 關鍵原料各供貨商所供產品的不良率d d. .圖形制作：圖形制作： 計算管制中心線：CL=Pbar=不良數之和/檢驗數之和 計算管制上、下線 各組檢驗數相同(相差小于20%）： 注：當LCL計算出來曾負數時，應改為0。 各組檢驗數不同(相差超過20%)：需對各組進行管制界限的計算。P-chart各組檢驗數相同各組檢驗數相差較大各組檢驗數相差不大各組檢驗數不同nPPPPUCL/)1(3nPPPPUCL/)1(35.2 5.2 NP-chartNP-c

21、hart不良數管制圖不良數管制圖 a a. .意義：意義：表示不合格品的實際數量而不是與樣本的比率。是對不良率管制圖的一個補充。 b. b.應用要求應用要求：檢驗數相同，一般應用在以下幾種狀況下： 在自動化程度較高，人為因素相對較少，對不良分析是以計數為主； 當不良率相對較低時，用PPM不良率分析又較難時； 各批檢驗數相同，也可用不良數管制圖。 c c. .圖形制作：圖形制作：計算平均不良數（管制中心線) CL=nP 計算控制限 3. 3.圖形分析：圖形分析：完全類似P-chart，可以直接參照。)1(3PPnPnnPUCL)1(3PPnPnnPLCL5.3 5.3 U U-chart-cha

22、rt單位缺點數管制單位缺點數管制圖圖 a a. .意義：意義：是對P-chart的一種補充，是制造部門考核的一個較好工具。 注：注：同P-chart一樣，不需要檢驗數相同。 b b. .圖形制作：圖形制作：將收集的缺點數換算成單位缺點數：Ui = Ci/Ni其中:Ui 表示第i組數據單位缺點數 Ci 表示第I組數據缺點數 Ni 表示第I組數據檢驗數 計算管制中心線和上下限: c c. .圖形分析：圖形分析：同P-chartnUUCUCL/3nUUCUCL/3UCCLa a. .意義：意義：用來管制相對缺點數的變化狀況,是對U-chart的一種補充,它們的關系如同P-chart和NP-chart

23、 注意注意: :C-chart同不良數管制圖一樣,也要求檢驗數相同才有意義。b b. .圖形制作：圖形制作：c c. .圖形分析：圖形分析：參照P圖，只不過分析的內容是缺點數，而不是不良率。（八）缺點數管制圖（八）缺點數管制圖(C-chart(C-chart) )CCCUCL3CCCUCL3CCCL第四部分：制程能力分析第四部分：制程能力分析 1. 1. 制程能力指數（制程能力指數（C Cpkpk）分析：）分析： 利用CPK推移圖來了解某項產品的某一重要管制特性在一段時間內的宏觀品質變化狀態(tài)。 Cpk推移圖需要設定一CPK目標值。 1.1.1 1 C Cpkpk目標值的設定目標值的設定: :

24、一般設定為1.33或1.67。 也可根據實際情況進行設定。 1.1.2 2 計算計算C Cpkpk值值: : 雙邊規(guī)格：Cpk =（1-Ca）* Cp Cpk值越大表示制程能力越強 單邊規(guī)格：Cpk = Cp 2. 2. Ca Ca ：制程制程準確度準確度，表示制程特性中心位置的偏移程度，零表示不偏移，值越大表示偏移越大。Ca = (X-U)/(T/2) 3. 3. CpCp：制程制程精密度精密度，表示制程特性的一致性程度，越大越集中。Cp = T/64. Cpk：制程能力指數，表示制程水平高低的方法，其實質作用是反映制程合格率的高低。 雙邊Cpk = Cp * ( 1 - Ca) 或 Cpk

25、 = min【Cpku,Cpkl】單邊Cpk = Cp5. Ppk是過程性能指數,也可表示初始能力指數,它和Cpk的計算方式是一樣的,只是利用的標準差的估計值不同,通常相對而言Cpk會比Ppk的值大. （Cpk 的 用經驗值，Ppk計算值）6. 標準偏差的計算方法：nXiNi/2)(1)1/(2)(1nXiNib.樣本偏差計算： a.整體偏差計算：c.樣本(n10)偏差估算： 2/dRd.樣本(n10)偏差估算： 4/CS第第五五部分：部分：SPC 控制圖表及控制圖表及Cpk制程能力分析實例制程能力分析實例R7601RM1 PCB 過程能力分析 測試人 X X X測量日期： 2015.X.XX

26、來料名稱PCB板產品型號R7601RM1標稱尺寸()39.50 mm上公差(TU)0.13 mm測試工具編號000379測量工具游標卡尺測量精度0.01 mm下公差(TL)-0.13 mmStep 1. Step 1. 信息描述信息描述日期測試數據X1X2X3X4X5XAVGR2015.4.139.54 39.54 39.50 39.52 39.53 39.53 0.04 2015.4.239.50 39.52 39.50 39.51 39.49 39.50 0.03 2015.4.339.49 39.50 39.48 39.49 39.50 39.49 0.02 2015.4.439.51

27、39.50 39.50 39.49 39.48 39.50 0.03 2015.4.539.51 39.49 39.49 39.49 39.48 39.49 0.03 2015.4.639.50 39.51 39.51 39.52 39.49 39.51 0.03 2015.4.739.52 39.51 39.53 39.55 39.52 39.53 0.04 2015.4.839.49 39.48 39.54 39.55 39.54 39.52 0.07 2015.4.939.55 39.51 39.51 39.49 39.48 39.51 0.07 2015.4.1039.51 39.52

28、 39.54 39.55 39.50 39.52 0.05 2015.4.1139.51 39.55 39.45 39.54 39.55 39.52 0.10 2015.4.1239.45 39.48 39.48 39.49 39.50 39.48 0.05 2015.4.1339.45 39.48 39.49 39.50 39.50 39.48 0.05 2015.4.1439.50 39.46 39.45 39.48 39.51 39.48 0.06 2015.4.1539.53 39.55 39.45 39.51 39.50 39.51 0.10 Xavg39.50 Ravg0.05 S

29、tep 2. Step 2. 數據收集數據收集X控制圖R控制圖XUCL=Xavg+A2R39.53 RUCL=D4*R0.11 XCL=Xavg39.50 XLCL=Xavg-A2R39.47 RLCL0.00 Step 3. Step 3. 管制界限計算管制界限計算項目2015.4.12015.4.22015.4.32015.4.42015.4.52015.4.62015.4.72015.4.82015.4.92015.4.102015.4.112015.4.122015.4.132015.4.142015.4.15XAVG39.53 39.50 39.49 39.50 39.49 39.51 39.53 39.52 39.51 39.52 39.52 39.48 39.48 39.48 39.51 X39.51 39.51 39.51 39.51 39.51 39.51 39