統計過程控制(SPC新手入門)

1、1Statistical Process Control（統計過程控制）2統計過程控制（SPC）1、SPC的發(fā)展史2、基本統計概念3、過程變差4、控制圖5、過程控制和過程能力3SPC的發(fā)展n20世紀20年代，美國休哈特提出；n二戰(zhàn)后期，美國將休哈特方法在軍工部門推行；n19501980，逐漸從美國工業(yè)中消失 ；休哈特的同事戴明博士在日本推行SPC；n在日本強有力的競爭下，80年代起，美國又重新大規(guī)模推行SPC；n美國三大汽車廠聯合制定QS9000標準。4SPC的作用n1、確保制程持續(xù)穩(wěn)定、可預測。n2、提高產品質量、生產能力、降低成本。n3、為制程分析提供依據。n4、區(qū)分變差的特殊原因和普通原

2、因，作為采取局部措施或對系統采取措施的指南。5基本統計概念6F字母計數練習nImagine 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

3、 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

4、 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. 請用1分鐘，徹底檢查一次，看看字母“F”出現的次數答案？7F字母計數練習n結論：100的檢驗不能保證100的合格8預防與檢測

5、n過去，制造商經常通過生產來制造產品，通過質量控制來檢查最終產品并剔除不合格產品。在管理部門則經?？繖z查或重新檢查工作來找出錯誤，在這兩種情況下都是使用檢測的方法，這種方法是浪費的，因為它允許將時間和材料投入到生產不一定有用的產品或服務中。n一種在第一步就可以避免生產無用的輸出，從而避免浪費的更有效的方法是預防nSPC強調全過程的預防！9基本統計概念統計學（Statistics）n收集、整理、展示、分析解釋統計資料n由樣本（sample）推論母體群體（population）n能在不確定情況下作決策n是一門科學方法、決策工具x 抽樣 推論10基本統計概念統計量nR 全距（range）n 算術平均

6、數（arithmetic mean）nMd 中位數（median）nMo 眾數（mode）n 方差/變異（variance）n 標準差（standard deviation）)(x211基本統計概念nR 全距（range） 全距是指一個變量數列中最大標志值與最小標志值之差。因為它是數列中兩個極端值之差，故又稱為極差。 RXmaxXmin12統計基本概念n 算術平均數（arithmetic mean） )(xnxfxniii113基本統計概念nMd 中位數（median） 將總體單位數量標志的各個數值按照大小順序排列，居于中間位置的那個數值稱為中位數。n當資料項數n為奇數，數列中只有一個居中的標

7、志值，該標志值就是中位數。n當n為偶數時，數列中有兩個居中的標志值，中位數便是中間兩個標志值的簡單算術平均數。14基本統計概念nMo 眾數（mode） 眾數是總體中出現次數最多或最普遍的標志值，即頻次或頻率最大的標志值。數列中最常出現的標志值說明該標志值最具有代表性。15基本統計概念n 方差/變異（variance）2)()()(111)(22221122xxxxxxnnxxfnniii16基本統計概念n 標準差（standard deviation）)()()(111)(2222112xxxxxxnnxxfnniii17基本統計概念n例： 1,1,2,3,4,6,11n R=10 n Md=

8、3 Mo=1n n 4X67.12256. 318練習數列：12，11，12，13，18，30，24，9請計算下列統計量：qRqMd Mo q q X219數據的收集與整理 群體樣本結論數據抽 樣分析測試行動20 每件產品的尺寸與別的都不同 范圍 范圍 范圍 范圍但它們形成一個模型，若穩(wěn)定，可以描述為一個分布 范圍 范圍 范圍分布可以通過以下因素來加以區(qū)分 位置 分布寬度 形狀 或這些因素的組合21數據收集 10.249.9410.009.999.859.9410.4210.3010.3610.0910.219.799.7010.049.989.8110.1310.219.849.5510.0

9、110.369.889.2210.019.859.6110.0310.4110.1210.159.7610.579.7610.1510.1110.0310.1510.2110.059.739.829.8210.0610.4210.2410.609.5810.069.9810.129.9710.3010.1210.1410.1710.0010.0910.119.709.499.9710.189.999.899.839.559.8710.1910.3910.2710.1810.019.779.5810.3310.159.919.6710.1010.0910.3310.069.539.9510.39

10、10.169.7310.159.759.799.9410.099.979.919.649.8810.029.919.5422為找出這些數據的統計規(guī)律將它們分組、統計、作直方圖，如機螺絲直徑直方圖所示。圖中的直方高度與該組的頻數成正比。10.510.29.99.69.3Descriptive Statistics23如果數據的離散程度遵從正態(tài)分布X平均值：112312368.2695.4499.73曲線下的總面積10024過程變差輸入（材料）過程（生產/裝配）輸出（產品）反饋（測量/檢驗）材料人機法測量系統25過程變差n 輸入材料 不同批次之間的差異 批次內的差異 隨時間產生的差異 隨環(huán)境產生的

11、差異26過程變差n生產/裝配 設備及工裝夾具的差異 隨時間而產生的摩損，漂移等 操作工之間的差異（如手工操作的過程） 設置的差異 環(huán)境的差異27測量系統的變差n量具精確度（偏差） 量具精確度是指測量觀察平均值與真實值（基準值）的差異。 真實值由更精確的測量設備所確定28測量系統變差n量具重復性 量具重復性是由一個操作者采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。29測量系統變差n量具再現性 量具再現性是由不同的操作者，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。30測量系統變差n量具穩(wěn)定性 量具穩(wěn)定性是同一測量系統在不同時間測量同一零件時，至少兩組測量值的

12、總變差。31測量系統變差n 量具線性 量具線性是在量具預期的工作范圍內， 偏差的差值。32過程變差n 對于所有的過程輸出，都有兩個主要統計：q 對中性 指由過程的平均值至最近的規(guī)格限的距離q 變差（波動） 指過程的分布寬度USLLSL變差（波動）對中性33過程變差n 過程的變差分兩個類型 特殊原因造成的變差 普通原因造成的變差34過程變差n 普通原因變差 影響過程中每一個單位 在控制圖上表現為隨機性 沒有明確的圖案 但遵循一個分布 是由所有不可分派的小變差源組成 通常需要采取系統措施來減少35過程變差n 特殊原因變差 間斷的、偶然的、通常是不可預測的和不穩(wěn)定的變差 在控制圖上表現為超出控制限的

13、點或鏈或趨勢 非隨機的圖案 是由可分派的變差源造成，該變差源可以糾正36如果僅存在變差的普通原因， 目標值線隨著時間的推移，過程的輸出形成一個穩(wěn)定的分布并可預測。 預測 時間 范圍 目標值線如果存在變差的特殊原因，隨著時間的推 預測移，過程的輸出不穩(wěn)定。 時間 范圍37過程變差n 工業(yè)經驗建議為：n只有過程變差的15是特殊的，可以通過與操作直接有關的人員糾正。n大部分（其余的85）是管理人員通過對系統采取措施可糾正的。38過程控制和過程能力n 每個過程可以分類如下：q受控或不受控q是否有滿足客戶要求滿足要求受控不受控符合（合格）1類3類不符合（不合格）2類4類39過程控制和過程能力1類（符合要

14、求，受控）q是理想狀況。為持續(xù)改進可能需要進一步減少變差。2類（不符合要求，受控）q存在過大的普通原因變差。q短期內，進行100檢測以保障客戶不受影響。q必須進行持續(xù)改進找出并消除普通原因的影響。40過程控制和過程能力3類（符合要求，不受控）q有相對較小的普通原因及特殊原因變差。q如果存在特殊原因已經明確但消除具影響可能不太經濟，客戶可能接受這種過程狀況。4類（不符合要求，不受控）q存在過大的普通原因及特殊原因的變差。q需要進行100檢測以保障客戶利益。q必須采取緊急措施使過程穩(wěn)定，并減小變差。41過程控制和過程能力n 判斷一個過程是否滿足規(guī)格要求： 能力指數Cpk 性能指數Ppkn 判斷一個

15、過程是否受控： 控制圖42控 制 圖43控制圖n 什么是控制圖？ 控制圖是對過程質量加以測定、記錄從而進行控制管理的一種用科學方法設計的圖。UCLCLLCL44控制圖n控制圖的應用正常獨立處理過 程過程的聲音（測量）否調整是交付客戶45基本概念n 控制圖中包括三條線q控制上限(UCL)q中心線(CL)q控制下限(LCL)UCLCLLCL46控制圖的種類n 數據：是能夠客觀地反映事實的資料和數字n 數據的質量特性值分為：q計量值 可以用量具、儀表等進行測量而得出的連續(xù)性數值，可以出現小數。q計數值 不能用量具、儀表來度量的非連續(xù)性的正整數值。47控制圖的種類n 計量型數據的控制圖qXbar-R圖

16、（均值極差圖）qXbar-S圖（均值標準差圖）qX-MR圖（單值移動極差圖）q （中位數圖）n 計數型數據的控制圖qP圖（不合格品率圖）qnp圖（不合格品數圖）qc圖（不合格數圖）qu圖（單位產品不合格數圖）圖Rx 48控制圖的使用策劃n 作控制圖需要按以下步驟：q計劃q資源q評估和改進49控制圖的使用策劃n 要點q建立適于采取措施的環(huán)境q確定過程q確定待管理的特性 考慮： 考慮客戶的要求 當前及潛在的問題區(qū) 特性間的相互關系q確定測量系統q使不必要的變差最小化50計量型控制圖：Xbar-R圖n 平均數-全距控制圖q數據可以合理分組時分析或控制 制程平均使用Xbar圖 制程變差使用R圖q工業(yè)界

17、最常用的計量值控制圖51分組技術n分組技術是控制圖中最重要的組成部分n休哈特的分組原則相似的數據放在一組。例如，按操作工分組，驗證操作工之間的不同。按設備分組，驗證設備之間的不同。n分組的目的是讓組內僅包含普通原因引起的變差，讓所有的特殊原因引起的變差放在組間。52計量型控制圖：Xbar-R圖 RAxLCLRAxUCLRDLCLRDUCLKRRRRKxxxxxxRRkk22342121n2345A21.881.020.730.58D43.272.572.282.11D3000053建立Xbar-R圖的步驟1、收集數據q選擇子組大小，頻率和子組數量q建立控制圖及記錄原始數據q計算每個子組的X平均

18、值和極差Rq選擇控制圖的刻度q將平均值和極差畫到控制圖上。54建立Xbar-R圖的步驟2、計算控制限q計算極差的平均值和過程平均值q計算控制限q在控制圖上畫出中心線及控制線55建立Xbar-R圖的步驟3、過程控制解釋q分析極差圖（R圖上的數據點）q識別并標注特殊原因（R圖）q重新計算控制極限（R圖）q分析平均值圖（Xbar圖）上的數據點q識別和標注特殊原因（ Xbar圖）q重新計算控制極限（Xbar圖）q為繼續(xù)控制延長控制限q控制的最終概念（用控制圖于持續(xù)的過程控制）56Xbar-圖練習方法：每小時USL=120UCL=80時間8:009:0010:0011:0012:0013:0014:00

19、15:0016:0017:00編號12345678910X11051021071079710510910197105X298106991011059711995100101X31041061041061129811510910897X410510310299100101102100101102X51059810411110010811010296101SUM X518517519528520516563516512517X-bar104103104106104103113103102103R7881215111714128時間18:00 19:0020:0021:0022:0023:000:0

20、01:002:003:00編號11121314151617181920X195103108991191059810098103X21001021011061021099894109106X398103981001151009710594101X41061019910210910110110410499X510610010396112102103101106104SUM X517522523518573534515523531534X-bar103104105104115107103105106107R1131010179611157LSL=80USL=12057Xbar-圖練習2010Subgroup0113111109107105103101999795Sample Mean11Mean=102