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SPC統計過程控制介紹制作:雷鳴2005年5月課程簡介一.統計過程控制的基本知識二.常規控制圖的分類三.過程能力分析四.常規控制圖的計算1.統計過程控制的概念(1)統計過程管制(SPC)是應用統計方法對過程中的各個階段進行評估和監控,建立並保持處於可接受的並且穩定的水平,從而保證產品與服務符合規定要求的一种質量管制理技術.(2)SPC中的主要工具是控制圖,統計質量源於美國,20世紀20年代,休哈特在美國貝爾電話實驗室工作時提出了過程控制理論以及控制理論的具體工具即控制圖.一.統計過程控制的基本知識2.統計過程控制的特點(1)SPC是在生產過程中的各個階段(工序)對產品質量進行實時的監控與評估,因而是一种預防性方法.(2)貫徹預防性原則是現代質量管理的一個特點現代的SPC所具備的功能:(1).可以判斷過程的異常,及時告警.(2).具備統計過程診斷(即SPD)的功能一.統計過程控制的基本知識3.常規控制圖的構造控制圖是對過程質量特性值進行測定﹑記錄﹑評估和監察是否處於統計控制狀態的一种用統計方法設計的圖.XBARCHARTUCL=53.22CL=50.26LCL=47.30XCHART44.0046.0048.0050.0052.0054.001234567891011121314151617181920樣本統計量數值時間或樣本號UCLCLLCL一.統計過程控制的基本知識二.常規控制圖的分類及使用場合控制圖代號控制圖名稱適用場合X─R平均值與極差控制圖最常用的控制圖,適用對象為長度﹑重量﹑強度﹑純度﹑時間﹑收率和生產量等計量值的場合X─S平均值與標準差控制圖與X─R類似,但當樣本量n＞10,采用此圖X─R中位數與極差控制圖用於現場需要把測定數據直接記入控制圖進行控制的場合,為了簡便,常規定n為奇數X─Rs單值與移動极差控制圖采用自動化檢查和測量的場合;取樣費時,昂貴的場合;以及如化工等氣體與液體流程式過程1.計量值控制圖及使用場合:~二.常規控制圖的分類及使用場合控制圖代號控制圖名稱適用場合P不合格品率控制圖為不合格品率或合格品率等計數值質量指標的場合,如:不合格品率,交貨延遲率,缺勤率等np不合格品數控制圖為控制對象為不合格品數的場合,注意樣本量相同的情況下方才用此圖u單位不合格數控制圖用於任何一定單位中所出現的缺陷數,如布匹上的疵點數c不合格數控制圖當樣本的大小變化時則應換算為平均每單位的缺陷數再使用u圖2.計數值控制圖使用場合二.常規控制圖的分類3.計量與計數控制圖的分別只靠此種管制圖,有時無法尋求不良之真正原因,而不能及時採取處理措施,而延誤時機1.只在生産完成後,才抽取樣本,將區分爲良品與不良品,所需資料能以簡單方法獲得之.2.對於工廠整個品質情況瞭解非常方便計數控制圖在製造過程中,需要經常抽樣並予以測定以及計算,後需點上管制圖,較爲麻煩而費時間.1.用於制程之管制,甚靈敏,很容易調查事故發生的原因,因此可以預測將發生之不良狀況;2.能及時並正確地找出不良原因,可使品質穩定,爲最優良之管制工具.計量控制圖缺點優點三.過程能力分析1.過程能力過程能力是指過程加工質量方面的能力,它是衡量過程加工內在一致性的;SPC的基準是統計制控制狀態或稱穩態,過程能力即穩態下所能達到的最小變差在穩態下,過程的性能是可預測的,過程能力也是可評價的,離開穩態這個基準,過程就無法預測,也無法評價在評估過程能力之前,首先必須將過程調整到穩態,並且當所用的控制圖已經判穩,反映出過程處於穩態,然後才能對過程能力進行評估.三.過程能力分析2.過程能力指數(PCL或Cp)規格公差6個估計實績標準差Cp==6σT其中σ=R/d2或S/C4Cp:又稱無偏移情況下的過程能力指數衡量自產品中所獲得產品資料的6個估計實績標準差(σ),與規格公差(T)其間相差的程度,是期望製程中生產的每個產品以規格中心值為目標，其變異寬度愈小愈好，換言之，即在衡量規格公差範圍與製程變異寬度兩者間相差程度.理論上說,Cp值越大越好.(1)Cp之計算方式如下：三.過程能力分析3.Ca:製程準確度衡量自產品中所獲得產品資料的實績平均值(X),與規格中心值(u)其間偏差的程度,是期望製程中生產的每個產品的實際值能與規格中心值一致(1)Ca之計算方式如下：實績平均值-規格中心值X-uCa=----------------------------------*100%=--------------*100%規格公差/2T/2T=UCL-LCL=規格上限--規格下限制程準確度是越小越好三.過程能力分析4.Cpk有偏移制程能力指數Cpk=(1─│Ca│)*CpCPK值的範圍過程能力的評價參考CPK≧1.67過程能力過高(應視具體情況而定)1.33≦CPK＜1.67過程能力充分,應繼續維持1.00≦CPK＜1.33過程能力較為充足,應繼續提高,設法提高至1.33以上0.67≦CPK＜1.00過程能力不足,表示制程能力不足,應采取措施立即改善.CPK＜0.67過程能力嚴重不足,表示應采取緊急措施和全面檢查,必要時可停工整頓.三.過程能力分析5.有偏移之說明:TLCLTUCL實際中心值與規格中心值之差CLX(實際中心值)產品質量分佈的均值u與規格中心M不重合,即有偏移情形三.過程能力分析6.Cp和Cpk的比較(1)無偏移情況的Cp表示過程加工的一致性,即“質量能力”,Cp越大,質量能力越強.(2)有偏移情況的Cpk表示過程中心u與規格中心M移情況下的過程能力指數,Cpk越大,則二者偏離越小,是過程的“質量能力”和“管制能力”二者綜合的結果.四.常規控制圖的計算1.X─R圖(1)X─R圖的控制線X控制圖UCLX=X+A2RCLX=XLCLX=X-A2Rn2345678910A21.881.020.730.580.480.420.370.340.31A2依樣本數大小變化,n為每一次抽樣測量的數字個數四.常規控制圖的計算1.X─R圖(1)X─R圖的控制線R控制圖(注意必須先做R圖)UCLR=D4RCLR=RLCLR=D3RD4和D3依樣本數大小變化,n為每個子組的數量n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22四.常規控制圖的計算2.X─R圖的操作步驟如下步驟1:確定所控制的質量指標,需要注意選擇技術上最重要的控制對象步驟2:取預備數據取20~25個子組子組大小一般取4或5步驟3:計算Xi,Ri步驟4:計算Xi,Ri步驟5:計算R圖控制線,X圖控制線並作圖步驟6:將驟備數據在R圖中打點,判穩步驟7:計算過程能力指數並檢驗其是否滿足技術要求.四.常規控制圖的計算3.X─R圖實際制作舉例某手表廠為了提高手表的質量,應用排列圖分析造成手表不合格品的各种原因,發現“停擺”占第一位,為了解決停擺問題,再次應用排列圖分析造成停擺的原因,結果發現主要是由於螺栓鬆動引發的螺栓脫落造成的,為此廠方決定應用控制圖對裝配作業中的螺栓扭矩進行過程控制.分析:螺栓扭矩是計量特性值,故可選用正態分布控制圖,又由於本例是大量生產,不難取得數據,故決定選用X─R控制圖.解:按照下列步驟建立X─R控制圖.步驟1:取預備數據,然後將數據合理分成25組,參見附表.步驟2:計算各子組樣本的平均數Xi,例如,第一組樣本的平均值為164.步驟3:計算各子組樣本的极差Ri,例如:第一組樣本的极差為20步驟4:計算樣本總均值X與平均樣本极差R,X=163.256R=14.280四.常規控制圖的計算4.X─R圖實際制作舉例步驟5:計算R圖與X圖的參數先計算R圖的參數,從系數表中可知,當樣本量n=5,D4=2.114,D3=0UCLR=D4R=2.114*14.280=30.188CLR=R=14.280LCLR=D3R=0再計算X的參數,由於n=5,從系數表中可知A2=0.577,再將X=163.256,R=14.280代入公式:UCLX=X+A2R=163.256+0.577*14.280=171.496CLX=X=14.280LCLX=X-A2R=163.256-0.577*14.280=155.016四.常規控制圖的計算5.X─R圖實際制作舉例极差控制圖12345678910111213141516171819202122232425UclR=30.188clR=14.28LclR=0實際R走勢曲線四.常規控制圖的計算6.X─R圖實際制作舉例均值控制圖12345678910111213141516171819202122232425UCLX=171.496CLX=163.256LCLX=155.016實際X平均值走勢曲線四.常規控制圖的計算7.X─R圖實際制作舉例步驟6:與規範進行比較已經給定規格範圍為:TUCL=140,TLCL=180,計算制程能力指數σ=Rd2=13.4352.326=5.776(d2為系數,根據每個字組的數量決定)Cp=T6σ180-1406*5.776==1.15由於X=163.652與規格中心M=(:TUCL+TLCL)/2=160不重合,所以,有必要計算有偏移的過程能力指數M-X160-163.652Ca=--------------*100%=---------------------=18%T/2(180-140)/2四.常規控制圖的計算8.X─R圖實際制作舉例Cpk=(1─│Ca│)*Cp=(1-0.18)*1.15=0.94可見,統計控制狀態下的過程能力指數為1.15,大於1,但是,由於存在分布中心與規格中心的偏移,故有偏移的過程能力指數不足1,因此,應該根據對手表螺栓扭矩的質量要求,決定是否以及何時對過程進行調整,若需進行調整,那麼調整後,應重新收集數據,繪制管制圖.步驟7:延長統計控制狀態下的控制界限,進行控制圖階段,實現對過程的日常控制.四.常規控制圖的計算9.控制圖判斷準則準異準則有兩類:(1)點出界就判異(如附下圖)12345678910111213141516171819202122232425點超出下控制界限超出上下控制界限的可能原因:1.控制界限計算錯誤2.描點錯誤3.測量系統發生變化4.過程發生變化四.常規控制圖的計算10.控制圖判斷準則準異準則有兩類:(2)點數據雖在控制界限內,但呈現出某种隨機趨勢,也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化.(a)連續9點出現在中心線CL的一側:12345678910111213141516171819202122232425連續9點出現在中心線CL的一側四.常規控制圖的計算準異準則有兩類:(2)點數據雖在控制界限內,但呈現出某种隨機趨勢,也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化.(b).連續6點上升或下降11.控制圖判斷準則12345678910111213141516171819202122232425連續6點下降四.常規控制圖的計算準異準則有兩類:(2)點數據雖在控制界限內,但呈現出某种隨機趨勢,也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化.(c).連續14點交替上升和下降12.控制圖判斷準則12345678910111213141516171819202122232425連續14點交替上升和下降四.常規控制圖的計算準異準則有兩類:(2)點數據雖在控制界限內,但呈現出某种隨機趨勢,也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化.(d).明顯多於80%的點落在中心線附近12.控制圖判斷準則12345678910111213141516171819202122232425明顯多於80%的點落在中心線附近四.常規控制圖的計算準異準則有兩類:(2)點數據雖在控制界限內,但呈現出某种隨機趨勢,也會表示過程因為某种特殊原因而導致位置發生變化.(e).少於40%的點落在中心線附近12.控制圖判斷準則少於40%的點落在中心線附近12345678910111213141516171819202122232425四.常規控制圖的計算