統(tǒng)計過程控制（SPC新手入門）

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1,Statistical Process Control （統(tǒng)計過程控制）,2,統(tǒng)計過程控制（SPC）,1、SPC的發(fā)展史 2、基本統(tǒng)計概念 3、過程變差 4、控制圖 5、過程控制和過程能力,3,SPC的發(fā)展,20世紀(jì)20年代，美國休哈特提出； 二戰(zhàn)后期，美國將休哈特方法在軍工部門推行； 1950~1980，逐漸從美國工業(yè)中消失 ；休哈特的同事戴明博士在日本推行SPC； 在日本強(qiáng)有力的競爭下，80年代起，美國又重新大規(guī)模推行SPC； 美國三大汽車廠聯(lián)合制定QS9000標(biāo)準(zhǔn)。,4,SPC的作用,1、確保制程持續(xù)穩(wěn)定、可預(yù)測。 2、提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)能力、降低成本。 3、為制程分析提供依據(jù)。 4、區(qū)分變差的特殊原因和普通原因，作為采取局部措施或?qū)ο到y(tǒng)采取措施的指南。,5,基本統(tǒng)計概念,6,F字母計數(shù)練習(xí),Imagine for one brief moment that each of the one hundred and forty-one words of this paragraph is a separate component from a first run of fourteen-inch flywheels. You are one of five inspectors performing the final inspection of these finished components which were produced on fairly small dial index machines that are not being controlled by the use of statistical techniques. As can be expected from an operation of this nature , there are a number of defectives components being made .Each word that contains an f represents a defective component. How many of the defectives are you able to find? Check again and inspect for the present ’s off ’s. Write your final count in the bottom left hand corner of this page .This example should give you a fair idea of how reliable 100%inspection can be.,請用1分鐘，徹底檢查一次，看看字母“F”出現(xiàn)的次數(shù),答案＝？,7,F字母計數(shù)練習(xí),結(jié)論： 100％的檢驗不能保證100％的合格,8,預(yù)防與檢測,過去，制造商經(jīng)常通過生產(chǎn)來制造產(chǎn)品，通過質(zhì)量控制來檢查最終產(chǎn)品并剔除不合格產(chǎn)品。在管理部門則經(jīng)?？繖z查或重新檢查工作來找出錯誤，在這兩種情況下都是使用檢測的方法，這種方法是浪費的，因為它允許將時間和材料投入到生產(chǎn)不一定有用的產(chǎn)品或服務(wù)中。 一種在第一步就可以避免生產(chǎn)無用的輸出，從而避免浪費的更有效的方法是－－預(yù)防 SPC強(qiáng)調(diào)全過程的預(yù)防！,9,基本統(tǒng)計概念,統(tǒng)計學(xué)（Statistics） 收集、整理、展示、分析解釋統(tǒng)計資料 由樣本（sample）推論母體群體（population） 能在不確定情況下作決策 是一門科學(xué)方法、決策工具,,,,,,,,,,,抽樣,推論,10,基本統(tǒng)計概念,統(tǒng)計量 R 全距（range） 算術(shù)平均數(shù)（arithmetic mean） Md 中位數(shù)（median） Mo 眾數(shù)（mode） 方差/變異（variance） 標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation）,11,基本統(tǒng)計概念,R 全距（range） 全距是指一個變量數(shù)列中最大標(biāo)志值與最小標(biāo)志值之差。因為它是數(shù)列中兩個極端值之差，故又稱為極差。 R＝Xmax－Xmin,12,統(tǒng)計基本概念,算術(shù)平均數(shù)（arithmetic mean）,13,基本統(tǒng)計概念,Md 中位數(shù)（median） 將總體單位數(shù)量標(biāo)志的各個數(shù)值按照大小順序排列，居于中間位置的那個數(shù)值稱為中位數(shù)。 當(dāng)資料項數(shù)n為奇數(shù)，數(shù)列中只有一個居中的標(biāo)志值，該標(biāo)志值就是中位數(shù)。 當(dāng)n為偶數(shù)時，數(shù)列中有兩個居中的標(biāo)志值，中位數(shù)便是中間兩個標(biāo)志值的簡單算術(shù)平均數(shù)。,14,基本統(tǒng)計概念,Mo 眾數(shù)（mode） 眾數(shù)是總體中出現(xiàn)次數(shù)最多或最普遍的標(biāo)志值，即頻次或頻率最大的標(biāo)志值。數(shù)列中最常出現(xiàn)的標(biāo)志值說明該標(biāo)志值最具有代表性。,15,基本統(tǒng)計概念,方差/變異（variance）,16,基本統(tǒng)計概念,標(biāo)準(zhǔn)差（standard deviation）,17,基本統(tǒng)計概念,例： 1,1,2,3,4,6,11 R=10 Md=3 Mo=1,18,練習(xí),數(shù)列：12，11，12，13，18，30，24，9 請計算下列統(tǒng)計量： R Md Mo,19,數(shù)據(jù)的收集與整理,,,群體,樣本,結(jié)論,數(shù)據(jù),,抽 樣,,分析,,測 試,,行 動,20,,,每件產(chǎn)品的尺寸與別的都不同 范圍 范圍 范圍 范圍 但它們形成一個模型，若穩(wěn)定，可以描述為一個分布 范圍 范圍 范圍 分布可以通過以下因素來加以區(qū)分 位置 分布寬度 形狀 或這些因素的組合,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,21,數(shù)據(jù)收集,,22,為找出這些數(shù)據(jù)的統(tǒng)計規(guī)律將它們分組、統(tǒng)計、作直方圖，如機(jī)螺絲直徑直方圖所示。圖中的直方高度與該組的頻數(shù)成正比。,23,如果數(shù)據(jù)的離散程度遵從正態(tài)分布······,24,過程變差,25,過程變差,輸入材料 不同批次之間的差異 批次內(nèi)的差異 隨時間產(chǎn)生的差異 隨環(huán)境產(chǎn)生的差異,26,過程變差,生產(chǎn)/裝配 設(shè)備及工裝夾具的差異 隨時間而產(chǎn)生的摩損，漂移等 操作工之間的差異（如手工操作的過程） 設(shè)置的差異 環(huán)境的差異,27,測量系統(tǒng)的變差,量具精確度（偏差） 量具精確度是指測量觀察平均值與真實值（基準(zhǔn)值）的差異。 真實值由更精確的測量設(shè)備所確定,28,測量系統(tǒng)變差,量具重復(fù)性 量具重復(fù)性是由一個操作者采用一種測量儀器，多次測量同一零件的同一特性時獲得的測量值變差。,29,測量系統(tǒng)變差,量具再現(xiàn)性 量具再現(xiàn)性是由不同的操作者，采用相同的測量儀器，測量同一零件的同一特性時測量平均值的變差。,30,測量系統(tǒng)變差,量具穩(wěn)定性 量具穩(wěn)定性是同一測量系統(tǒng)在不同時間測量同一零件時，至少兩組測量值的總變差。,31,測量系統(tǒng)變差,量具線性 量具線性是在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)， 偏差的差值。,32,過程變差,對于所有的過程輸出，都有兩個主要統(tǒng)計： 對中性 指由過程的平均值至最近的規(guī)格限的距離 變差（波動） 指過程的分布寬度,33,過程變差,過程的變差分兩個類型 特殊原因造成的變差 普通原因造成的變差,34,過程變差,普通原因變差 影響過程中每一個單位 在控制圖上表現(xiàn)為隨機(jī)性 沒有明確的圖案 但遵循一個分布 是由所有不可分派的小變差源組成 通常需要采取系統(tǒng)措施來減少,35,過程變差,特殊原因變差 間斷的、偶然的、通常是不可預(yù)測的和不穩(wěn)定的變差 在控制圖上表現(xiàn)為超出控制限的點或鏈或趨勢 非隨機(jī)的圖案 是由可分派的變差源造成，該變差源可以糾正,36,如果僅存在變差的普通原因， 目標(biāo)值線 隨著時間的推移，過程的輸 出形成一個穩(wěn)定的分布并可 預(yù)測。 預(yù)測 時間 范圍 目標(biāo)值線 如果存在變差的特殊 原因，隨著時間的推 預(yù)測 移，過程的輸出不 穩(wěn)定。 時間 范圍,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,37,過程變差,工業(yè)經(jīng)驗建議為： 只有過程變差的15％是特殊的，可以通過與操作直接有關(guān)的人員糾正。 大部分（其余的85％）是管理人員通過對系統(tǒng)采取措施可糾正的。,38,過程控制和過程能力,每個過程可以分類如下： 受控或不受控 是否有滿足客戶要求,39,過程控制和過程能力,1類（符合要求，受控） 是理想狀況。為持續(xù)改進(jìn)可能需要進(jìn)一步減少變差。 2類（不符合要求，受控） 存在過大的普通原因變差。 短期內(nèi)，進(jìn)行100％檢測以保障客戶不受影響。 必須進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)找出并消除普通原因的影響。,40,過程控制和過程能力,3類（符合要求，不受控） 有相對較小的普通原因及特殊原因變差。 如果存在特殊原因已經(jīng)明確但消除具影響可能不太經(jīng)濟(jì)，客戶可能接受這種過程狀況。 4類（不符合要求，不受控） 存在過大的普通原因及特殊原因的變差。 需要進(jìn)行100％檢測以保障客戶利益。 必須采取緊急措施使過程穩(wěn)定，并減小變差。,41,過程控制和過程能力,判斷一個過程是否滿足規(guī)格要求： 能力指數(shù)－Cpk 性能指數(shù)－Ppk 判斷一個過程是否受控： 控制圖,42,控 制 圖,43,控制圖,什么是控制圖？ 控制圖是對過程質(zhì)量加以測定、記錄從而進(jìn)行控制管理的一種用科學(xué)方法設(shè)計的圖。,44,控制圖,控制圖的應(yīng)用,正常,,,獨立 處理,,過 程,,,,,,,過程的聲音（測量）,否,調(diào)整,是,,○,○,○,交付,客 戶,45,基本概念,控制圖中包括三條線 控制上限(UCL) 中心線(CL) 控制下限(LCL),UCL,CL,LCL,46,控制圖的種類,數(shù)據(jù)：是能夠客觀地反映事實的資料和數(shù)字 數(shù)據(jù)的質(zhì)量特性值分為： 計量值 可以用量具、儀表等進(jìn)行測量而得出的連續(xù)性數(shù)值，可以出現(xiàn)小數(shù)。 計數(shù)值 不能用量具、儀表來度量的非連續(xù)性的正整數(shù)值。,47,控制圖的種類,計量型數(shù)據(jù)的控制圖 Xbar-R圖（均值－極差圖） Xbar-S圖（均值－標(biāo)準(zhǔn)差圖） X-MR圖（單值－移動極差圖） （中位數(shù)圖） 計數(shù)型數(shù)據(jù)的控制圖 P圖（不合格品率圖） np圖（不合格品數(shù)圖） c圖（不合格數(shù)圖） u圖（單位產(chǎn)品不合格數(shù)圖）,48,控制圖的使用策劃,作控制圖需要按以下步驟： 計劃 資源 評估和改進(jìn),49,控制圖的使用策劃,要點 建立適于采取措施的環(huán)境 確定過程 確定待管理的特性 考慮： 考慮客戶的要求 當(dāng)前及潛在的問題區(qū) 特性間的相互關(guān)系 確定測量系統(tǒng) 使不必要的變差最小化,,,,50,計量型控制圖：Xbar-R圖,平均數(shù)-全距控制圖 數(shù)據(jù)可以合理分組時分析或控制 制程平均使用Xbar圖 制程變差使用R圖 工業(yè)界最常用的計量值控制圖,,,51,分組技術(shù),分組技術(shù)是控制圖中最重要的組成部分 休哈特的分組原則－－相似的數(shù)據(jù)放在一組。例如，按操作工分組，驗證操作工之間的不同。按設(shè)備分組，驗證設(shè)備之間的不同。 分組的目的是讓組內(nèi)僅包含普通原因引起的變差，讓所有的特殊原因引起的變差放在組間。,52,計量型控制圖：Xbar-R圖,,53,建立Xbar-R圖的步驟,1、收集數(shù)據(jù) 選擇子組大小，頻率和子組數(shù)量 建立控制圖及記錄原始數(shù)據(jù) 計算每個子組的X平均值和極差R 選擇控制圖的刻度 將平均值和極差畫到控制圖上。,54,建立Xbar-R圖的步驟,2、計算控制限 計算極差的平均值和過程平均值 計算控制限 在控制圖上畫出中心線及控制線,55,建立Xbar-R圖的步驟,3、過程控制解釋 分析極差圖（R圖上的數(shù)據(jù)點） 識別并標(biāo)注特殊原因（R圖） 重新計算控制極限（R圖） 分析平均值圖（Xbar圖）上的數(shù)據(jù)點 識別和標(biāo)注特殊原因（ Xbar圖） 重新計算控制極限（Xbar圖） 為繼續(xù)控制延長控制限 控制的最終概念（用控制圖于持續(xù)的過程控制）,56,Xbar-圖練習(xí),57,Xbar-圖練習(xí),58,能力分析,59,計量型控制圖：X（I）-MR圖,XX啤酒廠是馳名廣州市多年的啤酒制造廠，平均每季度產(chǎn)啤酒300萬噸。計劃部的同事正在依據(jù)以往的銷售數(shù)據(jù)制定2003年的生產(chǎn)計劃。 2002年平均每季度產(chǎn)量為357.492噸。 從數(shù)據(jù)看2003年應(yīng)該把季度產(chǎn)量定位360噸。,60,計量型控制圖：X（I）-MR圖,61,計量型控制圖：X（I）-MR圖,2001年第三季度的銷售額375.984在控制限內(nèi)，所以不必去除。 2002年第二季度的銷售額548.537超出控制限，經(jīng)市場部調(diào)查，該季度受世界足球杯影響，加上中國第一次踢入十強(qiáng)賽，引起啤酒銷售量突增。,,,,30,20,10,Subgroup,0,,,,,550,450,350,250,150,,,,,,,I,n,d,i,v,i,d,u,a,l,,V,a,l,u,e,,,,,,1,Mean=308.2,UCL=443.4,LCL=172.9,,,,,,300,200,100,0,,,,,,M,o,v,i,n,g,,R,a,n,g,e,,,,,,1,1,R=50.85,,UCL=166.1,LCL=0,I and MR Chart for Sales,2002年第二季度,,2001年第三季度,,62,計量型控制圖：X（I）-MR圖,啤酒產(chǎn)量預(yù)測： 忽略2002年第二季度的銷售額548.537后，計劃部決定申報2003年季度平均產(chǎn)量定為300噸。,63,控制圖-過程的聲音,控制圖可以區(qū)分出普遍原因變差和特殊 原因變差 特殊原因變差要求立即采取措施 減少普遍原因變差需要改變產(chǎn)品或過程的設(shè)計,64,控制圖-過程的聲音,錯誤的措施 試圖通過持續(xù)調(diào)整過程參數(shù)來固定住普通原因變差，稱為過渡調(diào)整，結(jié)果會導(dǎo)致更大的過程變差造成客戶滿意度下降。 試圖通過改變設(shè)計來減少特殊原因變差可能解決不了問題，會造成時間和金錢的浪費。,65,控制圖-過程的聲音,控制圖可以給我們提供出出現(xiàn)了哪種類 型的變差的線索，供我們采取相應(yīng)的措 施。,66,控制圖上的信號解釋,有很多信號規(guī)則適用于所有的控制圖 （Xbar圖和R圖），主要最常見的有以下幾種： 規(guī)則1：超出控制線的點,67,控制圖上的信號解釋,規(guī)則2：連續(xù)7點在中心線一側(cè),,UCL,LCL,68,控制圖上的信號解釋,規(guī)則3：連續(xù)7點上升或下降,UCL,LCL,,69,規(guī)則4：多于2/3的點落在圖中1/3以外,控制圖上的信號解釋,UCL,LCL,70,控制圖上的信號解釋,規(guī)則5：呈有規(guī)律變化,UCL,LCL,71,使用控制圖常犯的錯誤,技術(shù)性錯誤 使用不合理的控制圖 數(shù)據(jù)不按時間序列 公差畫在控制圖上,72,使用控制圖常犯的錯誤,管理性錯誤 使用陳舊的數(shù)據(jù) 過程變更沒有在圖上注明 控制限和平均值永遠(yuǎn)不會更新 超出控制限的點沒有跟進(jìn)措施 忽略規(guī)律性變化的信號,73,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,不合格品（ p圖或np圖） 每日的不合格產(chǎn)品數(shù) 每百次漏接電話數(shù) 每月客戶投訴次數(shù) 缺陷（ c圖或u圖） 每100米油管上的焊接缺陷數(shù) 每個飛機(jī)機(jī)翼上的斷裂鉚釘數(shù) 每個電子邏輯裝置中的功能缺陷數(shù) 每匹布上的瑕疵數(shù) 玻璃上的氣泡數(shù),74,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,P圖 不合格品率（不良率）控制圖 分析或控制制程不合格品率（不良率） 樣本大小n可以不同,75,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,np圖 不合格品數(shù)（不良數(shù)）控制圖 分析或控制制程不合格品數(shù)（不良數(shù)） 樣本大小n要相同,76,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,C圖 缺點數(shù)控制圖 分析或控制制程缺點數(shù) 樣本大小n要相同,77,計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖,U圖 單位缺點數(shù)控制圖 分析或控制制程單位缺點數(shù) 樣本大小n可以不同,78,控制圖應(yīng)用的選擇程序,79,過程能力,80,過程能力,控制圖顯示了一個過程是否受控，但客戶需要的是合格的產(chǎn)品 過程受控 ≠ 過程有足夠的能力生產(chǎn)合格的產(chǎn)品 過程能力：是過程的聲音和客戶聲音的對比,81,過程能力 受控且有能力符合規(guī)范 （普通原因造成的變差已減少） 規(guī)范下限 規(guī)范上限 時間 范圍 受控但沒有能力符合規(guī)范 （普通原因造成的變差太大）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,82,過程能力,具 有 能 力 的 過 程,83,過程能力,不 具 有 能 力 的 過 程,84,過程能力指數(shù)：Cp,如果車的寬度越小，就越容易將車開進(jìn)車庫,生活中的Cp,85,過程能力指數(shù)：Cp,Cp越大越好 過程能力由極差平均值（ ）估算，所以計算Cp之前必先保證極差圖受控！,86,過程能力指數(shù)：Cpk,有時，車的寬度足以放進(jìn)車庫，但因為車沒有對準(zhǔn)門，也開不進(jìn)車庫,生活中的Cpk,87,過程能力的研究,,輸入 （材料）,過程 （生產(chǎn)/裝配）,輸出 （產(chǎn)品）,反饋 （測量/檢驗）,,,,,,,,,短期能力研究－過程性能,88,過程能力的研究,過程性能（Process Performance） 過程總變差 由普通原因和特殊原因造成的變差 由6 估計出 是在控制圖上所有樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差總和,89,過程能力的研究,過程性能＝子組內(nèi)變差＋子組間變差 ＝特殊原因變差＋普通原因變差 ＝6,90,過程能力的研究,長期能力研究－過程能力,輸入 （材料）,過程 （生產(chǎn)/裝配）,輸出 （產(chǎn)品）,反饋 （測量/檢驗）,,,,,,,,,91,過程能力的研究,過程能力（Process Capability） 過程固有總變差 由普通原因造成的變差 由 估計出,92,指數(shù),指數(shù) 客戶要求的過程能力和過程性能的數(shù)值,93,指數(shù)分類,,94,過程能力指數(shù),能力指數(shù)的計算基于以下假設(shè)條件： 過程處于統(tǒng)計穩(wěn)定狀態(tài) 每個測量單值遵循正態(tài)分布 規(guī)格的上、下限是基于客戶的要求 測量系統(tǒng)能力充分 如果理解并滿足了這些假設(shè)后，能力指數(shù)的數(shù)值越大，潛在的客戶滿意度就越高。,95,能力指數(shù)Cp,Cp＝規(guī)格范圍與過程能力的比率 不考慮過程的對中性,,,,,,,,,,,,USL,LSL,,,,固有變差,,,規(guī)格范圍,96,上限能力指數(shù)CPU,CPU＝上限公差范圍與1/2個固有過程能 力的比率 考慮過程的對中性,,,,,,,,,,,,LSL,,,1/2固有能力,,,,上限公差范圍,97,下限能力指數(shù)CPL,CPL=下限公差范圍與1/2個固有過程能 力的比率 考慮過程的對中性,,,,,,,,,,,,LSL,,1/2固有能力,,,USL,,,下限公差范圍,98,對中能力指數(shù)Cpk,Cpk考慮了過程的中心是否靠近客戶要求的中心是CPU與CPL中較小的一個,99,性能指數(shù)Pp,Pp＝規(guī)格范圍與過程性能的比率 不考慮過程的對中性,,,,,,,,,,,,LSL,,,,過程總變差,,,USL,規(guī)格范圍,100,對中性能指數(shù)PPK,與Cpk相同，Ppk等于：,101,改進(jìn)-改進(jìn)-再改進(jìn),沒打算記錄就別去測量 沒打算制圖就別去記錄 沒打算分析就別去制圖 沒打算改進(jìn)就別去分析 從控制圖產(chǎn)生的行動： 先期措施－掌握過程趨勢，在問題發(fā)生前就采取措施 預(yù)防措施－設(shè)計者清楚如何確定新的產(chǎn)品或過程 糾正措施－有助于調(diào)查缺陷產(chǎn)生的原因從而采取恰當(dāng)?shù)募m正措施,,如果沒打算改進(jìn)，為什么要去測量呢？,102,Cpk與PPM的關(guān)系,,103,練 習(xí),請以Xbar－R控制圖的制作練習(xí)中的數(shù)據(jù)計算 Cp Cpk Pp Ppk,104,能力分析,105,Cpk計算公式,,106,THE END 感謝大家！,