SPC知识

StatisticalProcessControl1持续改进及统计过程控制概述统计技术与统计过程的联系与区别a)适用范围不同SPC仅适用于过程控制b)统计技术理论是SPC基础与工具c)SPC的目的是研究变差并持续改进1.1预防与检测a.检测---容忍浪费b.预防---避免浪费c.预防的核心是过程控制1持续改进及统计过程控制概述1.2过程控制系统a.过程:人(供方生产者)机料法环及顾客;b.性能信息:重点是过程特性;c.对过程采取措施:重要特性改变操作或基本因素;d.对输出采取措施:检验和不合格处理;1持续改进及统计过程控制概述1.3变差的普通及特殊原因a.变差:过程的单个输出之间不可避免的差别;如:电机轴外径尺寸;汽车发动机的怠速油耗和扭矩等;b.普通原因:造成随着时间推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差原因,如刀具或机器磨损造成的变差等;此种称之为“受统计控制”;c.特殊原因:造成不是始终作用于过程的变差的原因,如设备故障,人员更换,环境条件明显变化等;d.数据分布图形的特性:位置,分布宽度,形状;1持续改进及统计过程控制概述1.4局部措施和对系统采取措施a.特殊原因的措施:简单的统计过程控制技术可检查变差的特殊原因;应由操作直接有关的人员采取局部措施;可纠正大约15%的过程问题;b.普通原因的措施:简单的统计过程控制技术可检查变差的范围;由管理人员采取系统措施;1持续改进及统计过程控制概述1.5过程控制和过程能力过度控制:平衡不需控制而采取措施;控制不足:需要控制时未采取措施;过程能力:一个稳定过程的固有变差的总范围;过程能力由造成变差的普通原因来确定;过程能力与顾客期望:检查并消除变差的特殊原因,使过程处于受统计控制状态,其性能可预测,则可评定满足顾客期望的能力;1持续改进及统计过程控制概述过程分类:满足要求受控不受控可接受1类3类不可接受2类4类控制1持续改进及统计过程控制概述可接受的过程:处于统计控制状态并且固有变差必须小于图纸的公差;1类过程:受统计控制并且满足要求,可接受;2类过程:受统计控制但因普通原因造成过大的变差;3类过程:符合要求,可接受,但不受控,需识别特殊原因并消除;4类过程:即不受控,又不可接受;1持续改进及统计过程控制概述能力与能力指数能力指数:过程的分布宽度或不合格的平均比例/比率;计算过程能力的基本条件:受统计控制;能力指数的分类:长期/短期;短期能力研究:一个操作循环获取的测量结果分析;用于判定是否受控,是否采取解决特殊原因的措施;长期能力研究:在短期稳定基础上的较长时间所进行的测量结果的分析;1持续改进及统计过程控制概述1.6控制图----过程控制的工具控制图:区分变差的普通及特殊原因的工具;控制图的步骤:1.收集:收集后转换成可画到控制图上的形式;2.控制:利用数据计算试验控制限,并画在图上;3.分析和改进:长期监控和改进过程;1持续改进及统计过程控制概述1.7控制图的益处--供正在进行过程控制的操作者使用；--有助于过程在质量和成本上能持续地，可预测地保持下去；--使过程达到：更高的质量更低的单件成本更高的有效能力--为讨论过程的性能提供共同的语言；--区分变差的原因，采取对应的措施;1持续改进及统计过程控制概述2计量型数据控制图计量型数据控制图的优势:a)应用广泛;b)包含信息较多;c)相对获取的信息而言,测量的费用较低;d)检查数量少,可提高效率;e)可量化改进;计量型控制图的特点:---描述位置的X图;---描述分布宽度的R图;常用的计量型控制图a)均值极差图(X-R图):适用于样本容量较多的情况;b)均值和标准差图(X-s图):极差容易计算且样本容量小;c)中位数图(X-R图):易于使用;d)单值和移动极差图(X-MR):适用于测量费用较大时;2计量型数据控制图2.1均值和极差图(X-R图)作图准备:--适合的环境;--定义过程;--确定作图的特性:顾客需求,潜在问题,特性之间的关系;--定义测量系统;--使不必要的变差最小化;2计量型数据控制图作图步骤:A.收集数据:子组包括2-5件连续的产品,周期型的抽取A.1选择子组大小频率和数据a.子组大小:过程初期4-5件连续产品,单一过程流;b.子组频率:过程初期在很短的时间间隔分组,稳定后,可增加时间间隔;c.子组数的大小:100或更多的单值读数的25个或更多个子组;2计量型数据控制图A.2建立控制图及记录原始数据X和R值为纵坐标,子组的时间先后次序为横坐标;数据包括:读数,读数和,均值,极差以及日期等;A.3计算每个子组的均值(X)和极差(R)A.4选择控制图的刻度X图:刻度值的最大值与最小值差的2倍;R图:刻度值从最低值0开始到最大值之间的差值为初始阶段所遇到的最大极差(R)的两倍;A.5将均值和极差画到控制图上2计量型数据控制图B.计算控制限B.1计算平均极差(R)及过程均值(X);B.2计算控制限极差上控制限:UCLR=D4R;极差下控制限:LCLR=D3R;均值上控制限:UCLX=X+A2R;均值下控制限:LCLX=X-A2R;n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.020.730.580.480.420.370.340.312计量型数据控制图B.3在控制图上作出平均值和极差控制限的控制线平均极差R与过程均值X画成水平直线,各控制线画成水平虚线,并标记符号;初始阶段称为试验控制限;2计量型数据控制图C.过程控制解释C.1分析极差图上的数据点R图分析a)超出控制限的点超出上控制限说明:--控制限计算错误或描点时描错;--分布宽度增大;--测量系统变化或没有适当的分辨力;超出下控制限说明:--控制限或描点错误;--分布宽度变小;测量系统已改变;2计量型数据控制图b)链--连续7点位于平均值的一侧;--连续7点上升或下降;高于平均极差的链或上升链说明:--输出值的分布宽度增加,需要纠正;--测量系统改变;低于平均极差的链或下降链说明:--输出值分布宽度减小;--测量系统改变,掩盖过程的真实性;2计量型数据控制图c)明显的非随机图形各点与R的距离:大约2/3的描点应落在控制限的中间1/3的区域内,大约1/3的点落在其外的2/3的区域;如果超过90%的点落在控制限1/3的区域内,则应调查:--控制限或描点已计算错误或描错;--过程或取样方法被分层;--数据已经过编辑;如果少于40%的点落在中间1/3的区域,则应调查:--控制限或描点已计算错误或描错;--子组数据包含了多个不同过程流的测量值;2计量型数据控制图C.2识别并标注特殊原因(极差图)识别—标注—分析—对策—改进C.3重新计算控制限(极差图)排除所有受已被识别并解决或固定下来的特殊原因影响的子组,重新计算新的平均极差和控制限并画图;2计量型数据控制图C.4分析均值图上的数据点a)超出控制限的点:--控制限计算错误或描点时描错;--过程已改变,一点或趋势;--测量系统变化;b)链--连续7点位于平均值的一侧;--连续7点上升或下降;表明:--过程均值已改变;--测量系统改变;2计量型数据控制图c)明显的非随机图形各点与X的距离:大约2/3的描点应落在控制限的中间1/3的区域内,大约1/3的点落在其外的2/3的区域;1/20的点应落在控制限较近之处.大约1/150的点落在控制限之外,可认为系统受控,就是说99.73%的点位于控制限内;如果超过90%的点落在控制限1/3的区域内,则应调查:--控制限或描点已计算错误或描错或重新计算错;--过程或取样方法被分层;--数据已经过编辑;如果少于40%的点落在中间1/3的区域,则应调查:--控制限或描点已计算错误或描错;--子组数据包含了多个不同过程流的测量值;2计量型数据控制图C.5识别并标注特殊原因(均值图)识别—标注—分析—对策—改进C.6重新计算控制限(均值图)排除所有受已被识别并解决或固定下来的特殊原因影响的子组,重新计算新的过程均值和控制限并画图;2计量型数据控制图D.过程能力解释过程处于统计稳定状态;过程的各测量值服从正态分布;工程及其它规范准确地代表顾客的需求;设计目标值位于规范的中心;测量变差相对较小;过程能力评定:将过程输出的分布与过程规范相比;当分布图形为正态时,可作简单计算；2计量型数据控制图D.1计算过程的标准偏差σ=R/d2;n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.08D.2计算过程能力过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值与规范界限的距离,用Z表示;2计量型数据控制图--对于单边容差:Z=USL-X/σ或Z=X-LSL/σ--对于双向容差:ZUSL=USL-X/σZLSL=X-LSL/σ对于单边容差,通过Z值即可查到相应超出规范的百分比;对于双向容差,分别计算超过上下规范限值的百分比,然后结果相加,得出百分比;Z也可转化为能力指数Cpk:Cpk=Z/3=CPU或CPL的最小值;如果Z=4,则过程能力指数为Cpk=1.33;2计量型数据控制图D.3评价过程能力通常要求全面能力指数Z≥3或Cpk≥1.00,对于重要产品特性的新过程能力指数要求为Z≥4或Cpk≥1.33;D.4提高过程能力应将精力集中在减少普通原因上,即采取系统的纠正措施;D.5对修改的过程绘制控制图并分析控制图是验证措施是否有效的一种方式;2计量型数据控制图2.2单值和移动极差图(X-MR)适用于测量费用很大(例如破坏性试验)的情况,或当在任何时刻点的输出性质比较一致时;A.收集数据:25个单值,24个移动极差;单值图的刻度按下列最大者选取:a)产品的规范容差加上超过规范的读数的允许值;b)最大单值读数与最小单值读数之差的1.5-2倍;移动极差图的刻度与X图一致;2计量型数据控制图B.计算控制限极差上控制限:UCLMR=D4R;极差下控制限:LCLMR=D3R;单值上控制限:UCLX=X+E2R;单值下控制限:LCLX=X-E2R;n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22E22.661.771.461.291.181.111.051.010.98*样本容量小于7时,没有极差的控制下限2计量型数据控制图C.过程控制解释超出控制限的点,表明存在特殊原因;D.过程能力解释如果过程处于正态分布,只要过程处于统计控制状态,就可用σ的估计值来评价过程能力;2计量型数据控制图2.3计量型数据的过程能力和过程性能的理解A.过程术语的定义过程固有变差:仅由于普通原因产生的过程变差;过程总变差:由于普通和特殊两种原因所造成的变差;过程能力:仅适用于统计稳定过程,是过程固有变差的6σ;过程性能:过程总变差的6σ范围;2计量型数据控制图B.过程量度的定义B.1指数Cp:能力指数,定义为容差宽度除以过程能力;Pp:性能指数,容差范围除以过程性能;CPU:上限能力指数;CPL:下限能力指数;Cpk:过程中心的能力指数;Ppk:过程中心的性能指数;2计量型数据控制图3用于计数型数据的控制图3.1不合格品率的p图A.收集数据A.1选择子组的容量,频率及数量a)子组容量—一般要求较大的子组容量(50-200);b)分组频率—根据产品的周期分组;c)分组的数量—25或更多的子组;A.2计算每个子组内的不合格品率(p)被检项目的数量—n;发现的不合格项目的数量—np;不合格品率:p=np/n;A.3选择控制图的坐标刻度不合格品率为纵坐标,子组频率为横坐标,纵坐标的刻度从0到最大不合格率的1.5-2倍;A.4绘制控制图描绘p值点并连线检查;3用于计数型数据的控制图B.计算控制限B.1计算过程平均不合格率(p)p=n1p1+n2p2+···nkpk/n1+n2···+nkB.2计算上下控制限(UCL,LCL)B.3画线并标注过程均值(p)---水平实线;控制限(UCL,LC