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1、2020/1/29,1,五大手册系列教材之一 统计过程控制（SPC）,2020/1/29,2,一、变差的概念,1、变差-没有任何两件产品的特性（外观、尺寸、性能等）是完全相同的，我们把产品间的这种差异叫做变差。 变差可能很大，也可能小得无法测量，但总是存在的。 如：车床加工轴承的外径，受机器、刀具、操作人员、工作环境、检测精度的影响，结果是不一样的。 开一张发票所需的时间，不同的人可能会不一样。,2020/1/29,3,变差的原因是什么？,变差的普通原因： 过程处于受控状态下（正常情况下）导致的制造过程变差，称为变差的普通原因。也称正常波动。,2020/1/29,4,变差能否彻底消除？ 我们能
2、否容忍变差的存在？,2020/1/29,5,变差的特殊原因,由于系统中某一方面的异常而引起产品质量的显著波动，称之为特殊原因。如：所用材料不符合要求，机器带病运转等。如果系统原因不消除，产品质量将及不稳定。TQM中又称异常波动。,2020/1/29,6,变差的普通原因和特殊原因,2020/1/29,7,局部措施和对系统采取措施,局部措施通常用来消除变差的特殊原因； -通常由与过程直接相关的人员实施； -通常可纠正大约20%的问题。 系统措施-通常用来消除变差的普通原因； -几乎总是要求管理措施，以便纠正； -大约可纠正80%的过程问题。,2020/1/29,8,案例,某厂被顾客退回产品2000
3、0只，原因是轴的外径偏大。老板非常恼火，责成生产厂长查找原因，采取措施。 原因是：某操作工没认真自检。 采取的措施：罚款200元，并以警告处分。 后果：此种错误在其他操作工身上经常出现。,2020/1/29,9,案例分析,1、操作工为何未认真自检？ 相关的车间管理制度及工序卡上有规定吗？ 操作工是否知道如何自检产品？此产品量产前有培训吗？ 如果有规定，操作工也知道如何做，对此制定的监督有何人进行？有监督吗？,2020/1/29,10,治标又治本的方法,解决系统问题。不断改进管理系统。 组织应按本标准的要求建立质量管理体系，形成文件，加以实施和保持，并持续改进其有效性。 16949标准,2020
4、/1/29,11,制造过程控制和两种境界,探测容忍浪费 通过检验来发现并剔除不合格品。 预防防止浪费 通过统计控制的方法预测不合格，从而提前采取措施。,2020/1/29,12,二、SPC的主要术语,1、概率-是一个量，它反映某一事件在一定条件下出现的可能性大小。这个量介于0与1之间。通常用百分比来表示。,2020/1/29,13,我国天气预报概率等级,极可能，90%以上； 相当可能，75%以上； 可能，不可能均等：50%； 不太可能，25%左右； 可能性极小，9%极小。,2020/1/29,14,2、计量数据-可以连续取值的，或者说可以用测量工具测出小数点以下数值的数据，如长度、重量、化学成
5、分等。 3、计数数据-自然数据，不能连续取值 ，如不合格数、疵点数。,2020/1/29,15,4、样本平均值- =Xi/n 。 表示了数据的集中程度。 5、样本极差-一组数据中的最大值与最小值之差。用R表示。R表示了数据的分散程度，但不准确。如2、4、9、7、9和2、3、5、8、9两组数据，R都等于7，但分散程度不一样。,2020/1/29,16,6、样本标准偏差，又称总过程变差，s= ， 标准偏差较准确地表示了数据的分散程度。它使用了过程研究中获得的全部单个读数。,2020/1/29,17,7、样本估计偏差 标准偏差还有一种比较简便的计算公式，但计算出来的没有s准确，因此用来估计过程的标准
6、偏差，= ，其中 为极差平均值。,2020/1/29,18,二、质量的统计观点,质量的统计观点是现代质量管理的标志之一。,2020/1/29,19,四个统计特征值的比较,2020/1/29,20,问题： -线路板车间对线路板的关键尺寸(宽度500.1)每二小时巡检一次，每次抽样5件，一天测得4组数据: 请问每组 值、 R是多少?S、值是多少？,2020/1/29,21,四、过程能力的概念,过程能力是指过程的加工水平满足技术标准的能力，它是衡量过程加工内在一致性的标准。 过程能力取决于人、机、料、法、环而与公差无关。 过程能力在制造业称为工序能力。,2020/1/29,22,通常用质量特性值的波
7、动幅度（分散性）6 来表示过程能力。 当过程处于统计控制状态时，过程的计量特性值有99.73%落在3 的范围内。 其中为过程特性的总体平均值， 为统计控制 状态下的过程特性值的标准差， = 。也就是 有99.73%的观测值落在6 范围内，这几乎包括了所全部观测值，故通常用统计控制状态下的6倍标准差（6 ）来表示过程能力。,2020/1/29,23,为什么用6 来表示过程能力，而不用15 ？,2020/1/29,24,福利彩票双色球一等奖中奖概率为：0.0000056%； 福利彩票6+1特等中奖概率：1/12000000 一等奖概率： =1/600000 ； 福利彩票七乐彩中奖概率一等奖 选7中
8、 1/2035800,2020/1/29,25,1,2020/1/29,26,3、即然6 表示过程能力，那么过程能力有无高低？怎样是高？怎样是低？,2020/1/29,27,过程（工序）能力示意图 （标准偏差-6 越小，图形越瘦，工序能力越高；）,61 62 63,2020/1/29,28,产品质量特性值分散程度越小（即6 越小） ，过程能力越高；反之，产品质量特性值分程度越大（即6 越大） ，过程能力越低。,2020/1/29,29,过程（工序）能力与产品规格、公差的关系,我们思考这样一个问题：过程能力的高低能不能完全决定产品的质量状况，可不可以说，过程能力高，产品质量越高，过程能力越低，产
9、品质量越低？,2020/1/29,30,公差 公差 （a） M（） M 公差 公差 （）M M ,过程（工序）能力与规范的关系,2020/1/29,31,因此可以这么说，过程能力与规范无关。 过程能力指数与过程能力是两个不同的概念。,2020/1/29,32,五、过程（工序）能力指数的概念,1、过程能力指数（Process cability index）表示过程（工序）能力满足公差要求（规范）的程度，它是公差范围和过程能力的比值。一般用符号Cp或PCI表示 Cp= = 2、从以上定义可以看出，能力指数的公式中包括产品规范，如果规范不合适，或不是基于顾客要求，努力使过程来符合这些规范将浪费大量时
10、间和精力。,2020/1/29,33,工序能力指数的计算,2020/1/29,34,工序能力指数的计算,双侧规格，无偏移情况的能力指数 CP= = T-公差幅度（范围）； TU-公差上规格限； TL-公差下规格限。,2020/1/29,35,各种情况下的CP值,2020/1/29,36,工序能力指数的计算,双侧规格，有偏移情况的能力指数 CPK=（1-K）CP=（1-K） K= = -分布中心 M-公差中心,2020/1/29,37,过程能力指数CPK的评价标准,2020/1/29,38,过程能力指数Cpk与合格品率及不合格品率的关系,2020/1/29,39,联合应用CP与CPK所代表的合格
11、品率,2020/1/29,40,工序能力指数的计算,单侧规格，只有规格上限的能力指数 CPU= 单侧规格，只有规格下限的能力指数 CPL=,2020/1/29,41,PPk-性能指数，通过PPU或PPL的最小值来计算。 PPU= PPL=,2020/1/29,42,提高工序能力的途径,1、调整工序的加工分布中心，减少中心偏移量。调整设备、刀具等的加工定位装置，改变操作者的加工习惯等。 2、提高设备工装精度，优化工艺参数，改善操作环境等以减少分散程度。 3、修订公差范围，对有些有切实际的过高的公差要求进行修订。,2020/1/29,43,进行过程能力分析的条件,在评估过程能力以前，首先必须将过程
12、调整到统计控制状态。即，只有 和R图都达到统计控制状态后，才能评估过程能力。最好通过25个以往子组来表明这一点。 GB/T4091-2001idtISO8258：1991,2020/1/29,44,Cpk和Ppk的比较,2020/1/29,45,控制图,一、控制图的定义 控制图是对过程质量加以测量、记录并进行控制管理的一种用统计方法设计的图。控制图是用来及时反映和区分正常波动与异常波动的一种工具。控制图由横坐标、纵坐标、中心线CL，上控制线、下控制线组成。控制图上的控制线，是区分正常波动与异常波动的界线。,2020/1/29,46,控制图的类型,计数型数据控制图分以下四种：,2020/1/29
13、,47,计量型控制图的类型,2020/1/29,48,控制图应用程序,三、应用程序 步骤1：确定要控制的特性。在控制计划中规定 -选择最重要的特性； -若两特性之间有因果关系，则选取因的特性； -控制特性要容易测量； 步骤2：测量收集数据,将数据填在图表内。 -至少取25组样本； -样本量通常45； 步骤3：计算每组的 ，R。 步骤4：计算 ， 。 步骤5：计算R图控制界线、 图控制界线，并做图。横坐标用于组数，纵坐标用于 和R的值。,2020/1/29,49,对于 图，坐标上的最大值与最小值之差应至少为子组平均值的最大值与最小值之差的2倍，对于R图，刻度值应从最低值0为开始到最大值之间的差值
14、为所遇到的最大极差R的2倍。建议将R图上的刻度值设为均值图刻度值的2倍。如 图上1个刻度代表0.1mm，则R图上1个刻度代表0.2mm。 图画在R图的上方，下面再接一个数据栏。,2020/1/29,50,步骤6：将预备数据在R图中打点，判稳。 若判定过程处于稳定状态，则进行步骤7。若过程出现了异常，则需执行“查出异因，采取措施，保证消除，纳入标准，不再出现”，然后转入步骤2重新收取数据。 步骤7：将预备数据在 图中打点，判稳。 若判定过程处于稳态，则进行步骤8； 步骤8：计算过程能力指数并验证其是否满足技术要求。 步骤9：延长 -R图的控制界限，进入过程的日常控制阶段。,2020/1/29,5
15、1,步骤18为分析用控制图阶段。上述步骤9为控制用控制图阶段。,2020/1/29,52,控制图异常的判断准则1,超出控制界限的点,2020/1/29,53,控制图异常的判断准则2,连续7点位于中心线的同一侧,UCL,CL,LCL,2020/1/29,54,控制图异常的判断准则3,连续6点递增或递减,2020/1/29,55,控制图异常的判断准则4,连续14点中相邻两点交替上下,2020/1/29,56,控制图异常的判断准则5,连续3点中有2点在中心线同一侧的B区外,2020/1/29,57,控制图异常的判断准则6,连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区外,2020/1/29,58,控制图异常
16、的判断准则7,2020/1/29,59,控制图异常的判断准则8,连续8点落在中心线两侧且无一在C区内,2020/1/29,60,使用P图前的准备工作： 1、建立一个适于测量及研究的环境； 2、定义过程； 3、确定要管理的特性，应将精力集中在对过程改进最有积极作用的特性上。,2020/1/29,61,P控制图的应用程序,A.1选择子组的容量，频率及数量 子组容量-即每个样本的数量。一般要求较大的子组容量，一般不低于50，子组容量越小，不合格率越不准确；子组容量越大，不合格品率越准确，从而越能反应实际的过程能力。子组容量的大小要根据所研究的产品的产量、控制需要等确定。 分组频率-即多长时间取一组数
17、据。根据产品的周期确定分组的频率，时间间隔短则反馈快，但也许与大的子组容量的要求相矛盾。 子组的数量-即所研究的数据的组数。一般应包括25组或更多的子组。,2020/1/29,62,A.2计算每个子组内的不合格品率（p） 填入样本量（n）及每组不合格数量（np）； 计算每组数据的不合格品率（p）： P=,2020/1/29,63,A.3选择控制图的坐标刻度 纵坐标为不合格品率，横坐标为小时、日期等； 纵坐标刻度应是从0到子组中最大的不合格品率值的1.5到2倍的值。如子组的最大不合品率是0.05，则纵坐标最大刻度应为0.075或0.1. A.4将不合品率描绘在控制图上 描点； 将点连成线； 检查
18、一下有无描错； 在备注栏注明过程的变化及可能影响过程的异常情况。 A.5计算过程平均不合格率（） =np/ n A.6计算上下控制线（UCL、LCL） 如果子组样本容量恒定，则按下式计算控制限：,2020/1/29,64,2020/1/29,65,当 很小或n很小时，LCL的计算有时会为负值，在这种情况下没有下控制限。 A.6画线并标注 过程平均值（ ）-水平实线。 控制限（UCL、LCL）-水平虚线。 在初始研究阶段，这些被认为是试验控制限。 A.7分析数据点，找出不稳定的证据 超出控制限的点原因可能是控制限或描点错误、过程性有恶化或改进、测量系统改变等。 连续7点位于中心线之上或之下。 连续7点上升或下降。 任何其它明显的非随机图形。,2020/1/29,66,A.8寻找并纠正特殊原因，防止再发生 希望操作者或检验员能发现变差原因并纠正它。如果纠正措施是有效的，措施的效果会在控制图上明显反应出来。 A.9重新计算控制限 如查在初始研究中发现了特殊原因（A7的情况）并纠正后，并剔除与特殊原因有关的点后，应重新计算控制限（用A.6的上面两个公式），但样本容量要变成新的n。 A.10延长试验控制限，让它变成操作控制限,