SPC 教程-A

SPC统计过程控制第一节统计过程控制的基本知识一、统计过程控制的基本概念统计过程控制（StatisticalProcessControl简称SPC）：是应用统计方法对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平，从而保证产品与服务符合规定要求的一种质量管理技术。SPC中的主要工具是控制图。统计质量控制发源于美国。休哈特（W.A.Shewhart）提出了过程控制理论及控制图。统计过程控制的特点SPC是一种预防性方法。贯彻预防性原则是现代质量管理的一个特点。SPC强调整个过程，重点在于“P（Process)”,即过程。统计过程诊断（StatisticalProcessDiagnosis，简称SPD）：是SPC的发展，不但具有告警的功能，还具有诊断功能。第二节常规控制图（休哈特控制图）控制图是对过程质量特性值进行测定、记录、评估和监察过程是否处于统计控制状态的一种用统计方法设计的图。质量特性值抽样时间或样本组序号UCLCLLCL3σ3σ控制图示例上控制线下控制线中心线世界上第一张控制图是休哈特的不合格品率(p)控制图控制图的形成及控制图原理解释UCLCLLCL3σ3σTLTU99.73%小概率事件68.26%95.45%99.73%μ+1σ+2σ+3σ-1σ-2σ-3σ正态分布图示：控制图原理的第一种解释（1）若过程正常，即分布不变，则点子超过UCL（红点）的概率只有1‰左右。（2）若过程异常，譬如设异常原因为车刀磨损，使加工件逐渐变粗，μ逐渐增大，于是分布曲线上移，发生这种情况的可能性很大，其概率可能为1‰的几十乃至几百倍。小概率事件原理：小概率事件在一次试验中几乎不可能发生，若发生即判断异常。点出界就判异控制图原理的第二种解释影响质量的原因：人、机、料、法、测、环（5M1E）偶然因素（偶因）：•过程固有•始终存在•影响微小•难以消除偶然波动（正常波动）异常因素（异因）：（可查明因素）•非过程固有•有时存在，有时不存在•影响很大•不难去除异常波动控制限就是区分偶然波动与异常波动的科学界限常规控制图的实质是区分偶然因素与异常因素控制图的作用•应用控制图对生产过程进行监控。•控制图上点子突然出界，显示异常，应查出异因，采取措施，加以消除。控制图的作用是及时告警。只在控制图上描点，当然是不可能起到预防作用的。统计控制状态统计控制状态（StateinStatisticalControl），也称稳态（StableState），即过程中只有偶因而无异因产生的变异的状态。统计控制状态是生产追求的目标，其好处有：1、对产品的质量有完全的把握（99.73%的合格品）2、生产也是最经济的3、过程的变异最小SPC（统计过程控制）是以统计控制状态（稳态）作为基准推行SPC能够保证实现全过程的预防。（稳定工序全稳生产线）3σ原则根据3σ原则，控制图的中心线与上、下控制限的公式为：UCL=μ+3σCL=μLCL=μ-3σ注意：总体参数与样本统计量不能混为一谈。总体参数只能通过以往已知的数据来加以估计。样本统计量的数值是已知的。注意：规范限不能用作控制限。规范限用以区分合格与不合格。控制限用以区分偶然波动与异常波动。常规控制图的分类及使用场合控制图计量值控制图计数值控制图sxRMeRxsRxpnpcu均值–标准差控制图均值–极差控制图中位数–极差控制图单值–移动极差控制图不合格品数控制图不合格品率控制图不合格数控制图单位不合格数控制图灵敏度高最常用计算简便每次一个数据样本量相等计算量大样本量相等计算量大正态分布计件值计点值二项分布泊松分布均值与方差不独立第三节分析用控制图与控制用控制图分析用控制图与控制用控制图的含义：一开始，总要将非稳态的过程调整到稳态的过程，即调整到过程的基准，这就是分析用控制图的阶段。过程调整到稳态后，才能延长控制图的控制线作为控制用控制图，这就是控制用控制图阶段。“始于控制图，终于控制图”根据使用目的的不同分析用控制图控制用控制图分析用控制图与控制用控制图分析用控制图主要分析两个方面：1、过程是否处于统计控制状态？2、过程能力指数（Cp）是否满足要求？维尔达（S.L.Wierda）把过程能力指数满足要求称作技术控制状态。由于Cp需在稳态下计算，故应先将过程调整到统计控制状态，然后再调整到技术控制状态。分析用控制图的调整过程即是质量不断改进的过程分析用控制图与控制用控制图统计控制状态统计控制状态技术控制状态是否技术控制状态是ⅠⅡ否ⅢⅣ状态分类生产线的末道工序一般以保持状态Ⅰ为宜。控制用控制图：相当于生产中的立法，应有正式交接手续。进入日常管理后，关键是保持所确定的状态。经过一段的使用后，可能又会出现异常，这时应查出异因，采取必要措施，加以消除，以恢复统计控制状态。判异准则的思路判异准则有两类（1）点出界就判异（2）界内点排列不随机判异UCLCLLCLAABBCC准则1：一个点落在A区以外准则2、连续9点落在中心线同一侧（链型）UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路判异准则的思路准则3、连续6点递增或递减（趋势型）UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路准则4、连续14点中相邻点交替上下UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路原则5、连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外（接近控制限型）UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路原则6、连续5点中有4点落在中心线同侧的C区以外UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路原则7、连续15点落在中心线两侧的C区内UCLCLLCLAABBCC判异准则的思路原则8、连续8点落在中心线两侧且无一在C区内UCLCLLCLAABBCC第四节过程能力分析过程能力：是指过程加工质量方面的能力，它是衡量过程加工内在一致性的。而生产能力则指加工数量方面的能力。过程能力即稳态下所能达到的最小变差。离开稳态这个基准，对过程就无法预测，也无法评价。过程能力决定于偶因造成的总变差σ。通常用6倍标准差（6σ）表示过程能力，它越小越好。过程能力指数过程能力指数（ProcessCapabilityIndex）简称PCI或Cp（以往也称为工序能力指数）过程能力一般是通过过程能力指数度量的：ˆ66LUPTTTC过程变异度规定的公差（双侧规范）TU–公差上限TL–公差下限在应用控制图时：4/ˆcs或2/ˆdRCp值反映了过程加工质量满足产品技术要求（客户要求）的程度。Cp值越大，表明加工质量越高。MT过程能力指数TMTLTUT6TMTLTUT6TMTLTUT61PC1PC1PC33.1PC（T=8σ）T=6σT6σCp值的选择应根据技术与经济的综合分析来决定过程能力指数Cp值的评价参考Cp值的范围级别过程能力的评价参考Cp≥1.67Ⅰ过程能力过高（视情况而定）1.33≤Cp1.67Ⅱ过程能力充分，表示技术管理能力已很好，应继续维持。1.00≤Cp1.33Ⅲ过程能力充足，但技术管理能力较勉强，应设法提高为Ⅱ级。0.67≤Cp1.00Ⅳ过程能力不足，表示技术管理能力已很差，应采取措施立即改善。Cp0.67Ⅴ过程能力严重不足，表示应采取紧急措施和全面检查，必要时可停工整顿。单侧公差情况的过程能力指数*若只有上限要求，而没有对下限要求，则过程能力指数计算如下：Cpu=TU-μ3σ(μ＜Tu)式中：Cpu为上单侧过程能力指数。当μ≥Tu时，记Cpu=0*若只有下限要求，而没有对上限要求，则过程能力指数计算如下：CpL=μ-TL3σ(μ＞TL)式中：CpL为下单侧过程能力指数。当μ≤TL时，记CpL=0有偏移情况的过程能力指数Cpk当给定双向公差，时：SxTTTTKCKCMPPk62626)1()1(MTTMTLTUTx修正后的过程（工序）能力指数TTK22/当μ=TM时，K=0，Cpk=CP当μ=TU或μ=TL时，K=1，Cpk=0，这时合格率仍为50%。CP和CPK的比较CP表示过程加工的一致性，即“质量能力”，CP越大，质量能力越强。CPK表示过程中心μ与规范中心TM偏移情况下的过程能力指数，CPK越大，则二者偏离越小，是过程的“质量能力”与“管理能力”综合的结果。CP与CPK二者的着重点不同，需要同时加以考虑。联合应用Cp与Cpk所代表的合格品率Cp0.330.671.001.331.672.00Cpk0.3368.269%84.000%84.134%84.134%84.13447%84.13447%0.6795.450%97.722%97.725%97.72499%97.72499%1.0099.730%99.865%99.86501%99.86501%1.3399.994%99.99683%99.99683%1.6799.99994%99.99997%2.0099.9999998%过程改进策略分析用控制图过程是否处于统计控制状态CP1是改进过程CP1.33控制用控制图是是否去除异因否•改进过程•停产•全检•改变规范否评价过程能力过程性能指数在QS-9000中提出Pp、Ppk的新概念，称之为过程性能指数（ProcessPerformanceIndex），又称为长期过程能力指数。有关过程能力指数更为完整的表述应为：Cp---无偏移短期过程能力指数Cpk---有偏移短期过程能力指数CpU---无偏移上单侧短期过程能力指数CpL---无偏移下单侧短期过程能力指数过程性能指数以上4个指数称为C系列过程能力指数Pp---无偏移短期过程性能指数Ppk---有偏移短期过程性能指数PpU---无偏移上单侧短期过程性能指数PpL---无偏移下单侧短期过程性能指数以上4个指数称为P系列过程性能指数过程性能指数Ppk=min（PU，PL）选择PU、PL二者之中最小的一个PpK=（1-K）Pp选择过程性能指数的计算就相当于选择PU或PLCp:无偏移短期过程能力指数CpU:无偏移上单侧短期过程能力指数CpL:无偏移下单侧短期过程能力指数CpK:有偏移短期能力指数Pp:无偏移过程性能指数PpU:无偏移上单侧过程性能指数PpL:无偏移下单侧过程性能指数PpK:有偏移过程性能指数注意：C系列过程能力指数与P系列过程性能指数的公式类似，二者的主要差别在于：前者的公式中的σ的估计采用σST=R/d2或s/c4，且必须在稳态下计算；而后者公式中的σ的估计采用σLT=s，是在实际情况（不一定是稳态）下计算的。QS-9000提出Pp、Ppk的好处是：可以反映出系统当前的实际状态，而不要求在稳态的条件下计算。1、Pp和Ppk的比较与说明和Cp和Cpk的比较与说明类似。只不过C系列的过程能力指数是指过程的短期过程能力指数，而P系列的过程性能指数则是指过程的长期过程能力指数。Pp和Ppk也要联合使用。2、对于同一个过程而言，通过长期标准差的估计值σLT大于短期标准差的估计值σST。因此，过程的质量改进就是逐步减少σLT，使之不断向σST逼近。关于Pp与Ppk的比较与说明如下：第五节常规控制图的计算常规控制图控制线的计算公式:Rx图:上控制界限线：下控制界限线：中心线：RAXUCLx2XCLxRAXLCLx2均值控制图极差控制图上控制界限线：下控制界限线：中心线：RDUCLR4RCLRRDLCLR32345678910A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3730.3370.308D43.2672.5752.2822.1152.0041.9241.8641.8161.777E22.6601.7721.4571.2901.1341.1091.0541.0100.975m3A21.8801.1870.7960.6910.5490.5090.430.410.36D3__________0.0760.1360.1840.223d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.087n系数控制图系数选用表sx控制图控制