SPC培訓(xùn)教材基礎(chǔ)篇

1、Training Material,SPC,INTRODUCTION,內(nèi) 容,1. SPC概念 2. 制程能力 3. 管制圖 4. 工廠應(yīng)用,什么是SPC?,SPC：Statistical Process Control 統(tǒng)計制程管制： 是指一套從制程中去收集資料，而加以統(tǒng)計分析，并從分析中去發(fā)現(xiàn)異常原因，立即采取改正行動，使制程恢復(fù)正常的方法。,SPC是一個信息反饋系統(tǒng)，幫助我們 理解一個過程 量度一個過程的表現(xiàn) 利用統(tǒng)計數(shù)據(jù)確定是否對過程采取行動,為什么要推行SPC？,客戶的要求 企業(yè)自身的要求 社會的要求,應(yīng)用SPC的好處,生產(chǎn)效率提高 -機器停頓減少,廢品減少 成本降低 -檢驗數(shù)量減少

2、,原材料節(jié)省 產(chǎn)品質(zhì)量改善 -品質(zhì),均勻性提高,生產(chǎn)流程的區(qū)別(一),傳統(tǒng)的生產(chǎn)與質(zhì)量控制流程: 產(chǎn)品控制,SPC,理想的生產(chǎn)流程：制程管制,生產(chǎn) 包裝 裝運出廠,生產(chǎn)流程的區(qū)別(二),傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法： 檢驗?zāi)Ｊ?檢驗時間、檢驗成本 檢驗時損失已造成 不知道過程的狀態(tài) 不易發(fā)現(xiàn)過程中的問題 可能會過度調(diào)節(jié),生產(chǎn)流程的區(qū)別(三),SPC的方法： 預(yù)防模式,深入理解過程（位置、穩(wěn)定性、狀態(tài)） 易于改進過程 減少檢驗 減少次品率 提高產(chǎn)品質(zhì)量 交流的工具(common language),變異的概念,過程中存在的變異(Variation) 人 -操作者的質(zhì)量意識、技術(shù)水平、熟練程度、和身體素質(zhì)等

3、 機器 -機器設(shè)備、工夾具的精度和維護保養(yǎng)狀況等 材料 -材料的化學(xué)成分、物理性能和外觀質(zhì)量等 方法 -加工工藝、操作規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書的正確程度等 環(huán)境 -工作場地的溫度、濕度、含塵度、照明、噪聲和震動等,Quantify StdDev for main source of variation Measurement system evaluation:,變異的概念,變異的描述,趨勢圖 (Trend chart,Run chart) 統(tǒng)計量 (Statistics) x,，s,Medium,Mean 直方圖 (Histogram) 分布圖 (Distribution),高斯，泊松，二項,.,雖

4、然單個數(shù)據(jù)完全不同,但是收集成一組數(shù)據(jù)后,它們會趨于形成可以描述成一個分布的模式.,范圍,范圍,范圍,變異的描述,1.位置,2.分布寬度,3.形狀,這個分布可能有所不同,可以通過以下因素來加以區(qū)分.,或這些因素的組合,代表值或 “中心值”,從最小值到最大值之間的距離或?qū)挾?是否對稱或偏斜,變異的描述,變異的描述,正態(tài)分布 平均值對應(yīng)于峰值 圖形關(guān)于平均值對稱 在X+/-3S范圍內(nèi)有99.73%的數(shù)據(jù),變異的描述,變異的來源,正常原因(普通原因) -系統(tǒng)或過程固有的變異因素(機器固有的精度偏差，正常的材料差異，氣候波動） 異常原因(特殊原因) -系統(tǒng)或過程特殊、異常事件造成的變異（機器磨損導(dǎo)致精

5、度變差，操作不當(dāng)）,變異的來源,重要的統(tǒng)計推斷 正常原因造成的變異滿足正態(tài)分布 異常原因造成的變異偏離正態(tài)分布,變異的來源,變異與過程的穩(wěn)定性 若過程只存在正常原因造成的變異，則過程是穩(wěn)定的。 若過程存在異常原因造成的變異，則過程不穩(wěn)定。,變異的策略,SPC對變異的策略 找出并消除異常原因造成的變異，使過程穩(wěn)定。 改進整個系統(tǒng)，減小正常原因造成的變異，使過程能力提高。,過程能力,過程能力 是指生產(chǎn)過程在一定時間內(nèi)處于統(tǒng)計控制狀態(tài)下制造產(chǎn)品的質(zhì)量特性值的經(jīng)濟波動幅度。,過程能力指數(shù),CP=(TU-TL)/6 TU-上偏差（公差上限） TL-下偏差（公差下限） 6-過程能力,CPK -考慮偏離度的

6、過程能力指數(shù) CPK= min (TU-X)/3 ; (TL-X)/ 3 ,The Standard Deviation is 1/ 6 times the Design Margin in conventional Process Design,-4,-2,0,2,4,-7,-6,6,7,Upper,Technical,Limit,Lower,Technical,Limit,Target,Process Potential Index C p = 1.00,0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,42.8,43,43.2,43.4,43.6,43.8,44,44.2,44.4,44

7、.6,44.8,length of maches,upper limit (UTL),nominal value,lower limit (LTL),mean (m),StdDev (s),number of matches within classes,Process Potential Index Cp = (UTL - LTL ) 6 * s,CFT,過程能力指數(shù),0,2,4,6,8,10,12,14,16,18,42.8,43,43.2,43.4,43.6,43.8,44,44.2,44.4,44.6,44.8,length of maches,upper limit (UTL),no

8、minal value,lower limit (LTL),mean (m),StdDev (s),number of matches within classes,Process Performance Index Cpk = min (UTL-m, m - LTL ) 3 * s,CFT,過程能力指數(shù),Cpk - A better measure of Variation,Cpk =,and process capability,( 1 K),*,Cp,K =,X,D,S/2,D = Design center,S = Specification Width,X = Process ave

9、rage,Centering !,過程能力指數(shù),6s Quality is the Goal,Goal Cp = 2, Cpk = 1.5,-6s -5s -4s,-3s -2s -1s 0 +1s +2s +3s +4s +5s +6s,6s,to LSL,6s,to USL,Cp=2 Cpk=1.5,Cp=2 Cpk=1.5,Cp=Cpk = 2,1.5,s,LSL,12.5%,12.5%,75%,USL,過程能力,Cp , Sigma, and Defect Levels,Sigma,+ 2 s,+ 3 s,+ 4 s,+ 5 s,+ 6 s,Cp = 2/3=0.67,Cp = 4/3

10、=1.33,Cp = 6/3=2.0,Distribution,等級判定,等級 A+ A B C D,CPK 值 1.67CPK 1.33CPK1.67 1.00CPK1.33 0.67CPK1.00 CPK0.67,處置原則 考慮管理的簡單化或成本的降低方法 維持原狀 改進為A 級 需全數(shù)選別并管理、改善制程 采取緊急對策進行改善，探求原因，并且重新檢討規(guī)格,統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)和技術(shù)穩(wěn)態(tài),控制圖,構(gòu)成： 趨勢圖+控制上、下限，中心線 中心線(CL): X 控制上限(UCL): X+3S 控制下限(LCL): X-3S,控制圖,原理：,正常原因造成的誤差滿足正態(tài)分布；正態(tài)分布的數(shù)據(jù)有99.73%的概率在

11、X+/-3S范圍內(nèi)；一旦有測量數(shù)據(jù)超出控制界限，則判定存在異常的誤差。,數(shù)據(jù)的類型,計量型（Variable) 計數(shù)型(Attribute),溫度，壓力，時間，力矩，亮度.,材料不良率，焊接不良數(shù) 布匹疵點數(shù)，印刷錯誤數(shù),控制圖的種類,計量值控制圖 計數(shù)值控制圖,平均值-極差控制圖(X-R圖) 中位數(shù)-極差控制圖(X-R圖) 單值移動-極差控制圖(X-MR圖) 平均值-標準差控制圖(X-S圖),不合格品數(shù)控制圖(np圖) 不合格品率控制圖(p圖) 缺陷數(shù)控制圖(c圖) 單位缺陷數(shù)控制圖(u圖),Count or measure?,Area or units?,Attribute (Count)

12、,Variable (Measure),Defective units,Sample size?,Sample size?,Changing,u,p or p,np,Ind. & MR,Changing,Constant,Sub- groups?,Individual,n 5,n 5,Sample size?,Average,Ave. & MR,Median,EWMA,Sample size unknown,Non-normal,Smoothing,No estimates of variability,Yes,No,控制圖的選擇,控制圖的應(yīng)用步驟,1. 選取擬控制的質(zhì)量特性 2. 選用合適的

13、控制圖種類 3. 確定樣本容量和抽樣間隔 4. 收集并記錄至少20-25個樣本的數(shù)據(jù) 5. 計算各樣本的統(tǒng)計量 6. 計算各統(tǒng)計量的控制界限 7. 畫控制圖并標出統(tǒng)計量 8. 研究排列的異常狀態(tài) 9. 決定下一步行動,控制界限,控制界限的設(shè)置,人為設(shè)置過寬： 控制圖對異常的誤差不敏感，失去控制效果 人為設(shè)置過緊： 過度調(diào)節(jié)，降低工藝能力，增加成本,規(guī)范界限 代表客戶的要求，用于控制產(chǎn)品 控制界限 對過程的要求，用于控制過程,控制界限與規(guī)范界限,控制圖形態(tài),正常形態(tài),1. 大部分的點接近中心線 2. 有一些點會散布在接近管制界限的地方 3. 沒有或非常少的點超出管制界限,控制圖形態(tài),常見的不自然

14、形態(tài),1. 循環(huán) 2. 傾向 3. 過程水平突變 4. 高比例的點靠近或在界限外 5. 層疊或缺乏變化,控制圖判別,常用的判異準則,1. 1點落在A區(qū)外 2. 連續(xù)9點落在中心線同一側(cè) 3. 連續(xù)6點遞增或遞減 4. 連續(xù)14點上下交替變化 5. 連續(xù)3點中有2點落在同一側(cè)的B區(qū)外 6. 連續(xù)5點中有4點落在同一側(cè)的C區(qū)外 7. 連續(xù)15點在上下C區(qū) 8. 連續(xù)8點無一在C區(qū),常用的判異準則,常用的判異準則,控制圖分析,不自然形態(tài)(X-R圖)原因舉例(一),A.循環(huán) B. 傾向,X圖 R圖 1. 溫度或自然環(huán)境 1. 計劃預(yù)防性 的其他循環(huán)變化 保養(yǎng) 2. 工人疲乏 2. 工人疲乏 3. 機器

15、或操作員的 定期輪換 4. 來料的季節(jié)性效應(yīng),X圖 R圖 1. 設(shè)備或工具的逐 1. 操作員技巧的 漸變質(zhì) 改進或變差 2. 環(huán)境條件的逐漸 2. 工人疲乏 變更 3.工人疲乏 3. 來料質(zhì)量一致 性的逐漸變更 4. 工夾具上碎屑的堆積,控制圖分析,不自然形態(tài)(X-R圖)原因舉例(一),C.過程水平突變 D. 高比例的點靠近或在界限外,X圖 R圖 1. 材料變更 1. 材料變更 2. 生產(chǎn)方式/過程 2. 方法變更 變更 3. 新工人或機器 3. 工人變更 4. 檢查裝置或方法 的改變,X圖 R圖 1. 材料質(zhì)量的大 1. 混用明顯不同的 差異 質(zhì)量的材料 2. 測試方法或設(shè) 2. 不同的工人

16、使用 備的大差異 同一張圖 3. 在同一張圖上 3. 來自不同條件下 控制兩個或以 的過程數(shù)據(jù)標示 上的過程 在同一圖上,X, R 平均值極差控制圖,一些基本原理 平均值極差控制圖是依據(jù)來自同一批抽樣數(shù)據(jù)的兩個分離的控制圖。它們是用于跟蹤和識別產(chǎn)品或工藝波動原因的最敏感的統(tǒng)計控制圖。 平均值圖記錄抽樣的平均值，而極差圖是記錄每批抽樣中相應(yīng)的極差值。 平均值極差圖是研究工藝過程能力Cpk的一個非常有效的工具。 3的極限范圍是最通常的隨機波動的控制范圍。,控制圖的構(gòu)造 數(shù)據(jù)的收集 決定抽樣大小 決定抽樣頻率 記錄原始數(shù)據(jù) 計算每次抽樣的平均值及極差 選擇控制圖的刻度 把平均值和極差值畫在控制圖上

17、計算控制極限 UCLR = D4 * Rbar LCLR = D3 * Rbar,UCLXbar = X*Dbar + A2*Rbar LCLXbar = X*Dbar - A2*Rbar,X, R 平均值極差控制圖,X, R 平均值，極差控制圖,控制圖的常數(shù) 建立中心線，控制極限并繪制數(shù)據(jù) 在控制圖上繪制控制線和平均值線并繪制數(shù)據(jù) 把在初始階段的研究結(jié)果作為初始控制極限,課堂練習(xí),日期,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,1,6,4,9,6,6,9,10,6,8,10,9,9,5,8,8,2,6,8,10,5,7,10,6,5,7,10,10,10,8,5

18、,11,3,5,3,5,5,10,9,10,7,6,9,8,5,5,9,6,4,7,7,7,8,5,10,5,10,7,9,10,6,8,5,12,5,6,9,7,5,8,12,8,5,8,10,10,5,9,11,總和,Xbar平均,R極差,LCL,X,=,UCL,X,=,Xdbar=,LCL,R,=,UCL,R,=,Rbar=,X, R 平均值移動極差圖,9,X, Rm 控制圖 (個別值，移動極差圖),一些基本原理 當(dāng)一抽樣內(nèi)的數(shù)據(jù)無任何一點波動變化，那么個別值移動極差圖是相當(dāng)有效的。它典型地發(fā)生在相當(dāng)均勻的工藝過程（化學(xué)工藝，模具成型等 個別值移動極差圖雖然沒有像平均值極差圖那么敏感。但

19、它能非常直觀地判別趨勢，周期及其它模式的反應(yīng)。,控制圖的構(gòu)造 數(shù)據(jù)的收集 抽樣數(shù)為一 決定抽樣頻率 決定個別值和移動極差的刻度范圍,X, Rm 控制圖 (個別值，移動極差圖),控制極限的計算 計算觀察值的平均值 計算移動極差的平均值 計算個別值和移動極差的控制上限，下限 UCLmf = D4 * R LCLmf = D3 * R UCLX = X + E2 * R LCLX = X - E2 * R,控制圖的構(gòu)造 控制圖常數(shù) 建立中心線，控制極限并繪制數(shù)據(jù),X, Rm 控制圖 (個別值，移動極差圖),課堂練習(xí),X, mR 個別值，移動極差圖,日期,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11

20、,12,13,14,15,1,6,4,9,6,6,9,10,6,8,10,9,9,5,8,8,2,3,4,5,移動極差,LCL,X,=,UCL,X,=,Xbar=,LCL,R,=,UCL,R,=,Rbar=,p 圖,一些基本的原理 P 圖是用于測量不合格品的比例 P 圖一般需要較大的抽樣數(shù)（50200以上以便于發(fā)現(xiàn)工藝過程的緩慢變化,p 圖,控制圖的構(gòu)造 數(shù)據(jù)的收集 決定抽樣數(shù)大小，一般情況50200個以上. 決定抽樣頻率 安排控制圖的刻度大小。 垂直方向的刻度一般從零到1.5倍的最大的不合格產(chǎn)品的比例數(shù) 把每次抽樣的不合格比例數(shù)用點在控制圖上表示出來，然后把點聯(lián)成線以便于顯示它的趨勢 記錄工

21、藝過程中的任何變化和不正常的事件,p 圖,控制圖的構(gòu)造(續(xù)上頁) 計算控制極限 UCLp = p + 3 * p (1 - p) / n LCLp = p - 3 * p (1 - p) / n n = 抽樣數(shù) 建立中心線，控制極限并繪制數(shù)據(jù),P圖 不合格比例數(shù),日期,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,抽樣數(shù) (n),100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,100,數(shù)目 (np, c),17,28,28,29,37,16,41,31,30,25,44,16,39,34,22,比例 (p

22、, u),LCL,p,=,UCL,p,=,pbar=,課堂練習(xí),np 圖,一些基本原理 np 圖是被用于測量一些不合格品的實際數(shù)目并且批與批之間的抽樣數(shù)保持不變,np 圖,控制圖的構(gòu)造 數(shù)據(jù)的收集 檢查的抽樣數(shù)必須保持恒定 決定抽樣頻率 安排控制圖及收集原始數(shù)據(jù) 記錄每次抽樣的不合格數(shù)并把它繪制在控制圖上 計算控制極限 計算不合格品的平均值 計算控制上下限 (UCL, LCL),UCLp = np + 3 np * (1 - np/n) = np + 3 np * (1 - p),LCLp = np - 3 np * (1 - np/n) = np - 3 np * (1 - p),OCAP,

23、OCAP = Out-of-Control Action Plan,=失控行動計劃 =處理失控情況的操作指南流程圖,OCAP,OCAP 的好處,處理問題標準化 操作工快速，實時(real-time)作出反應(yīng) 便于分析、改進過程，消除異常原因造成的誤差,O C A P,4,2,0,2,4,-7,6,6,7,Target,P-C Line,P-C Line,3,3,Red Zone,Cp 2.0, The Standard Deviation is 1 / 12 times the Design Margin for a Six Sigma Process,Red Zone,Yellow Zone,Green Zone,Green Zone,Yellow Zone,Target Area,預(yù)控圖 Pre-control chart,Pre-control chart 規(guī)則: 1.分別在上下規(guī)格限的1/2