制程分析統(tǒng)計(jì)

1、工程能力分析1. 何謂工程能力2. 短期與長(zhǎng)期工程能力3. 合理的子集4. 工程能力分析5. 變動(dòng)要因的診斷6. 工序能力分析步驟1. 1. 何謂工程能力何謂工程能力( (Process)Process) ? ? 工程能力是生產(chǎn)工程能生產(chǎn)出多么均一的品質(zhì)的制品的工程固有的能力。 所有品質(zhì)特性具有目標(biāo)值（Tar-get Value），與目標(biāo)值的偏差越小品質(zhì)越優(yōu)秀?？梢杂?jì)算出工程不良率.可以建立改善目標(biāo).提供與其他設(shè)備相比較的標(biāo)準(zhǔn).了解工序能力了解工序能力.盡可能減少標(biāo)準(zhǔn)偏差盡可能減少標(biāo)準(zhǔn)偏差使工程平均與目標(biāo)值一致使工程平均與目標(biāo)值一致為了生產(chǎn)高品質(zhì)為了生產(chǎn)高品質(zhì)產(chǎn)品的工序設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工序設(shè)計(jì)工程能

2、力的向上LSLLSLUSLUSL良品良品目標(biāo)值目標(biāo)值傳統(tǒng)概念傳統(tǒng)概念LSLLSLUSLUSL良品良品目標(biāo)值目標(biāo)值新的概念新的概念損失損失損失損失品質(zhì)與損失品質(zhì)與損失只要品質(zhì)特性值與目標(biāo)值不一致，不管是只要品質(zhì)特性值與目標(biāo)值不一致，不管是什么樣的形式，損失是肯定發(fā)生的。什么樣的形式，損失是肯定發(fā)生的。A A 工序（工序（SONYSONY日本）日本）B B 工序（美國(guó)）工序（美國(guó)）工程的比較工程的比較A A工程多多少少會(huì)發(fā)生不良，但工程多多少少會(huì)發(fā)生不良，但B B工序中不會(huì)發(fā)生不良。但是工序中不會(huì)發(fā)生不良。但是A A的工程能力比的工程能力比B B好好. .而且而且A A的品質(zhì)損失比的品質(zhì)損失比B

3、B少少. .例）例）SONYSONY日本工廠和美國(guó)日本工廠和美國(guó). . 2. 2. 短期與長(zhǎng)期工程能力短期與長(zhǎng)期工程能力 長(zhǎng)期工程能力能檢查出其原因是由各種因素引起的，存在變動(dòng)的長(zhǎng)時(shí)期相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)期相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)期 （例：周，月份）（例：周，月份） 考慮長(zhǎng)期噪音變數(shù)（考慮長(zhǎng)期噪音變數(shù)（NoiseNoise Variable Variable）的影響的影響 （例：設(shè)備磨損，季節(jié)影響）（例：設(shè)備磨損，季節(jié)影響）需要約需要約100-200100-200個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)技術(shù)+工程管理 日常條件下的實(shí)績(jī) 短期工程能力只存在由純粹偶然原因引起的變動(dòng)的短時(shí)期相對(duì)比較短的時(shí)期相對(duì)比較短的時(shí)期 ( (如：星期，日如：星期

4、，日 ) )考慮短期噪聲變數(shù)考慮短期噪聲變數(shù) ( ( 例：例：白天和夜晚白天和夜晚 ) )需要約需要約30-5030-50個(gè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)據(jù)技術(shù)最佳條件下的工程能力工序能力因素工序能力因素 決定工程能力的要素有 :工程的平均和規(guī)格的中心一致的程度.散布大小 把工程平均管理成總是與規(guī)格中心一致是相當(dāng)困難的。所以長(zhǎng)期上默認(rèn)為它從規(guī)格中心移動(dòng) 程度。 時(shí)間時(shí)間1 1時(shí)間時(shí)間2 2時(shí)間時(shí)間3 3時(shí)間時(shí)間4 4短期長(zhǎng)期5 . 1長(zhǎng)期長(zhǎng)期短期短期工序能力工序能力LSLUSLst6lt5 . 4LSLUSL1.5考慮到工程平均的長(zhǎng)期變化，長(zhǎng)期工程考慮到工程平均的長(zhǎng)期變化，長(zhǎng)期工程能力是以工程平均從規(guī)格中心移動(dòng)能力

5、是以工程平均從規(guī)格中心移動(dòng)1.51.5為基準(zhǔn)評(píng)價(jià)。為基準(zhǔn)評(píng)價(jià)。工程能力指數(shù)在特性值服從正態(tài)分布的前提下，短期工程能力指數(shù)計(jì)算公式如下：6sigma 水平時(shí) Cp = 2.0. 3sigma 水平時(shí)Cp = 1.0長(zhǎng)期能力指數(shù)考慮工序平均有1.5 的移動(dòng)，通過(guò)從短期能力減少0.5 計(jì)算得到.LSLUSL6LSLUSLCP 6 工序 : Cpk = 1.5 3 工序 : Cpk = 0.5考慮到工程平均變動(dòng)的工程能力指數(shù)考慮到工程平均變動(dòng)的工程能力指數(shù) 0 1.5-6+6NominalLSLUSLCp = 2.0Cp = 2.0Cpk = 2.0Cpk = 2.0Cp = 2.0Cp = 2.0C

6、pk = 1.5Cpk = 1.51.5 3)5 .1()6( 3=+-+=-=ssss目標(biāo)值目標(biāo)值工程平均USLCpk計(jì)算工程能力時(shí)注意事項(xiàng)計(jì)算工程能力時(shí)注意事項(xiàng)工序能力的測(cè)定只在以下條件下有意義.連續(xù)性數(shù)據(jù)連續(xù)性數(shù)據(jù) ( (對(duì)離散形數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有意義的對(duì)離散形數(shù)據(jù)時(shí)沒(méi)有意義的.).)速度，重量，大小速度，重量，大小. .工程處在管理狀態(tài)時(shí)，即完全消除了異常原因的狀態(tài)。工程處在管理狀態(tài)時(shí)，即完全消除了異常原因的狀態(tài)。數(shù)據(jù)散布：正態(tài)分布（或近似）數(shù)據(jù)散布：正態(tài)分布（或近似）工程能力決定于系統(tǒng)的變動(dòng)，系統(tǒng)的變動(dòng)是由以下多種原因 引起的 set-up set-up 流程流程制品即工程的狀態(tài) 維護(hù)過(guò)程

7、層別的原理 在同一條件下將收集的數(shù)據(jù)組成一個(gè)子集，這樣可以掌握系統(tǒng)或設(shè) 備變動(dòng)的本質(zhì)。 子集構(gòu)成原則 使子集內(nèi)的變動(dòng)變小 使子集間的變動(dòng)變大 3. 3. 合理的子集合理的子集通過(guò)合理的子集的建立，能夠如實(shí)地掌握工程的固有能力。通過(guò)合理的子集的建立，能夠如實(shí)地掌握工程的固有能力。組合標(biāo)準(zhǔn)偏差和全體標(biāo)準(zhǔn)偏差組合標(biāo)準(zhǔn)偏差組合標(biāo)準(zhǔn)偏差 minitab 的基本選擇. 將子集內(nèi)的變動(dòng)平均之后求出來(lái)。 在合理的子集下，為了最佳的短期工程能力的計(jì)算而使用. 全體標(biāo)準(zhǔn)偏差全體標(biāo)準(zhǔn)偏差 以全體數(shù)據(jù)的變動(dòng)中求出來(lái). 估計(jì)實(shí)際能力時(shí)，用全體標(biāo)準(zhǔn)偏差. 在minitab中，為了顯示以全體標(biāo)準(zhǔn)偏差為基準(zhǔn)的工程能力，使用P

8、p 或Ppk等符號(hào)。 意義意義 如果組合標(biāo)準(zhǔn)偏差和全體如果組合標(biāo)準(zhǔn)偏差和全體 標(biāo)準(zhǔn)偏差之間有差異，就標(biāo)準(zhǔn)偏差之間有差異，就 說(shuō)明工程平均或工程標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明工程平均或工程標(biāo)準(zhǔn) 偏差隨著時(shí)間變化偏差隨著時(shí)間變化 子集的組合標(biāo)準(zhǔn)偏差是在子集的組合標(biāo)準(zhǔn)偏差是在 最佳狀態(tài)下估算的最佳狀態(tài)下估算的. .合理子集的用法和意義合理子集的用法和意義 使用使用 以各工程變數(shù)的條件別形成以各工程變數(shù)的條件別形成 數(shù)據(jù)的子集數(shù)據(jù)的子集設(shè)備的開關(guān)設(shè)備的開關(guān) 機(jī)器，產(chǎn)品，操作者別機(jī)器，產(chǎn)品，操作者別 預(yù)防保全方法別預(yù)防保全方法別 請(qǐng)對(duì)各子集執(zhí)行工程能力分請(qǐng)對(duì)各子集執(zhí)行工程能力分 析。析。在在minitabminitab中，使

9、用全標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出中，使用全標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出PpPp，PpkPpk，使用組合，使用組合標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算出CpCp，CpkCpk70605040302010Upper SpecLower SpecsMean-3sMean+3sMeannkLSLUSLTargCpmPpkPPLPPUPp20000 0 0 02.000.000.000.00 ObsPPMUSL Exp Obs %USL Exp 8.913217.320470.799644.060050.0000 0.037620.000070.0000 * *0.900.900.970.93Process Capability Analy

10、sis for yield85756555453525Upper SpecLower SpecsMean-3sMean+3sMeannkLSLUSLTargCpmCpkCPLCPUCp 0 0100000 0 0.00 0.0010.00 0.00 ObsPPMUSL Exp Obs %USL Exp 8.501034.036985.043159.540050.0000 0.581620.000070.0000 * *0.411.550.410.98Process Capability Analysis for yield 下面兩個(gè)圖中哪一個(gè)具有較好的工程能力 ? 為什么？ 工程能力工程能力

11、Boxplot : - X 變量 :“machine” - 產(chǎn)量 注意“集團(tuán)間變動(dòng)”和“集團(tuán)內(nèi)變動(dòng)”. 21908070605040302010mach iney ield子集別子集別BoxplotsBoxplots通過(guò)檢驗(yàn)子集間的差別，我們能預(yù)測(cè)沒(méi)有附加投資是否也通過(guò)檢驗(yàn)子集間的差別，我們能預(yù)測(cè)沒(méi)有附加投資是否也可以改善現(xiàn)在的工程，也可以找出改善的根據(jù)?？梢愿纳片F(xiàn)在的工程，也可以找出改善的根據(jù)。 10102020outputoutputindexindex2.52.53.53.51.51.53030 使用Time Series Plot標(biāo)記數(shù)據(jù)例例) ) 合理的子集的使用合理的子集的使用 比

12、較子集內(nèi)變動(dòng)導(dǎo)致的標(biāo)準(zhǔn)偏差和全標(biāo)準(zhǔn)偏差.76543210232221201918171615141312111098765432103.52.51.5H ourOutputDemonstation of Rational SubgroupsShift is the Grouping Variable由平均值移動(dòng)造由平均值移動(dòng)造成的變動(dòng)成的變動(dòng)子集內(nèi)的變動(dòng)子集內(nèi)的變動(dòng)總變動(dòng)總變動(dòng)=+ 變動(dòng)的構(gòu)成因素與合理的子集變動(dòng)的構(gòu)成因素與合理的子集1501005001514131211109Observation NumberIndividual ValueLong-term Process Data fo

13、r Co2X =12.64UCL=14.18LCL=11.10短期工程能力相對(duì)只需要短期間的數(shù)據(jù)（20-50個(gè)左右）長(zhǎng)期工程能力相對(duì)需要長(zhǎng)期間的數(shù)據(jù) (周間, 月間. 約 100-200個(gè)數(shù)據(jù))1501005001514131211109Observation NumberIndividual ValueLong-term Process Data for Co2X =12.64UCL=14.18LCL=11.104. 4. 工程能力分析工程能力分析利用利用minitabminitab的工程能力分析的工程能力分析 打開 process capability.mpj 文件. Stat Quali

14、ty Tools Capability Analysis(Normal)輸入規(guī)格輸入子集的大小或顯示子集的欄 輸入有數(shù)據(jù)的欄89101112LSLUSLProcess Capability Analysis for USLTargetLSLMeanSample NStDev (ST)StDev (LT)CpCPUCPLCpkCpmPpPPUPPLPpkPPM USLPPM TotalPPM USLPPM TotalPPM USLPPM Total11.000 * 9.000 9.699500.1009280.7020443.304.302.312.31 *0.470.620.330.33220

15、000.00 0.00220000.00 0.00 0.00 0.00159706.64 31929.67191636.31Process DataPotential (ST) CapabilityOverall (LT) CapabilityObserved PerformanceExpected ST PerformanceExpected LT PerformanceSTLTFill-up 在形成了合理的子集的前提下，我們可以在形成了合理的子集的前提下，我們可以得到如下解釋得到如下解釋. . 短期標(biāo)準(zhǔn)偏差是短期標(biāo)準(zhǔn)偏差是0.100928.0.100928. 長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)偏差是長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)偏差是0

16、.702044.0.702044. 這個(gè)工程的潛在工序能力是這個(gè)工程的潛在工序能力是3.30.3.30. 即如果最大限度地改進(jìn)可能達(dá)到即如果最大限度地改進(jìn)可能達(dá)到3.303.30。 此工程的當(dāng)前能力是此工程的當(dāng)前能力是0.33.0.33. 這個(gè)工程的不良率現(xiàn)在是這個(gè)工程的不良率現(xiàn)在是191636191636PPMPPM. . 工程能力分析是為了識(shí)別潛在的變動(dòng)要因而使用。 通過(guò)變動(dòng)因素的消除，能夠改善工程. 通過(guò)形成合理的子集，改善工程。5. 5. 變動(dòng)因素的診斷變動(dòng)因素的診斷從制造工程的觀點(diǎn)上 Y Y 的變動(dòng)由的變動(dòng)由 引起。引起。 各各 的變動(dòng)原因及其形態(tài)都互不相同。的變動(dòng)原因及其形態(tài)都互不

17、相同。 中一部分變動(dòng)周期短，一部分變動(dòng)周期長(zhǎng)，即從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度中一部分變動(dòng)周期短，一部分變動(dòng)周期長(zhǎng)，即從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度 上看工程具有多種多樣的變動(dòng)類型。上看工程具有多種多樣的變動(dòng)類型。 nxxxfY,.,21x xxn , , 12,x ix i品質(zhì)的變動(dòng)原因品質(zhì)的變動(dòng)原因 偶然原因偶然原因 ( ( 一般原因一般原因 ) ) 生產(chǎn)條件嚴(yán)格管理的狀態(tài)下發(fā)生的是不可避免的不可 避免的原因. ex) 作業(yè)者的熟練度差異，作業(yè)環(huán)境的差異等。 異常原因異常原因 ( ( 特殊原因特殊原因 ) )不良資材的使用，制造設(shè)備的異常，操作者疏忽等等。 注意注意 工序能力分析是在工程的穩(wěn)定狀態(tài)，即沒(méi)有由異常原因引起的狀態(tài)下執(zhí)

18、行。且使用在偶然原因的效果分析。合理地形成子集的合理地形成子集的情況情況 在子集中只有偶然原因產(chǎn)生的變動(dòng) 由異常原因產(chǎn)生的變動(dòng)是以子集間的差異顯示出來(lái)的. 利用組合標(biāo)準(zhǔn)偏差將工程設(shè)定為最佳狀況的時(shí)候，可以估計(jì)潛在工程能力. 在子集里，偶然原因引起的變動(dòng)和異常原因引起的變動(dòng)同時(shí)存在. 不注意不穩(wěn)定的工程，子集間的差距不好區(qū)別.形成錯(cuò)誤子集的情形成錯(cuò)誤子集的情況況如果形成合理的子集如果形成合理的子集. Graph Time Series PlotFill-up102030405091011Index面傈樊子集內(nèi)的變動(dòng)小，而子集內(nèi)的變動(dòng)小，而 子集間的變動(dòng)比較大。子集間的變動(dòng)比較大。 通過(guò)分析點(diǎn)的排

19、列類通過(guò)分析點(diǎn)的排列類型，可以很容易找到型，可以很容易找到工程改善的根據(jù)。工程改善的根據(jù)。Fill-up89101112LSLUSLProcess Capability Analysis for 面 傈 樊USLTargetLSLMeanSample NStDev (ST)StDev (LT)CpCPUCPLCpkCpmPpPPUPPLPpkPPM USLPPM TotalPPM USLPPM TotalPPM USLPPM Total11.000 * 9.000 9.699500.1009280.7020443.304.302.312.31 *0.470.620.330.33220000.0

20、0 0.00220000.00 0.00 0.00 0.00159706.64 31929.67191636.31Process DataPotential (ST) CapabilityOverall (LT) CapabilityObserved PerformanceExpected ST PerformanceExpected LT PerformanceSTLT長(zhǎng)期和短期的標(biāo)準(zhǔn)偏差的差距變大可以準(zhǔn)確地掌握工程的潛在能力Fill-up如果沒(méi)有形成合理的子集如果沒(méi)有形成合理的子集. 打開 Minitab 文件 process capability.mpj. Graph Time Seri

21、es PlotRegarding “fill-up1”, Time Series PlotFill-up 110203040508.59.510.511.5Index面傈穛子集內(nèi)的變動(dòng)變大，但子集間的差異不明顯。不易找到工程改善的根據(jù)。利用利用MinitabMinitab Capability SixpackCapability Sixpack的分析的分析 StatQuality Tools Capability Sixpack(Normal)2.82.42.0Capability Histogram10090807060504030201003.02.62.21.8Individual an

22、d MR ChartObser.Individual ValueMU=2.348UCL=2.880LCL=1.8170.60.40.20.0Mov.RangeR=0.1998UCL=0.6528LCL=0.000908070Last 25 Observations2.72.52.32.1Observation NumberValues2.82.02.879591.81679 Pp: 0.75 PPU: 0.85 PPL: 0.66 Ppk: 0.66Capability PlotProcess ToleranceSpecificationsStDev: 0.177133IIIIII2.82.4

23、2.0Normal Prob PlotCapability Six-pack - Overall Standard Deviation工程能力的測(cè)定值正態(tài)性檢討 使用Minitab Capability Sixpack,很容易檢查工程的管理狀態(tài)及數(shù)據(jù)的正態(tài)性。 ( 為了分析的為了分析的Capability Sixpack Capability Sixpack 有沒(méi)有由異常要因引起的類型? 選擇出力變數(shù). step 建立工程，輸入工程的入力變數(shù)。 step 決定為了形成合理子集的潛在變數(shù). 為了最小花異常原因的效果,收集短時(shí)期間的 數(shù)據(jù), 大約需要30至50個(gè)左右的數(shù)據(jù). 密切注意工程,掌握各種

24、特性.6. 6. 工序能力分析步驟工序能力分析步驟 測(cè)定和記錄主要工程入力變數(shù)的值. step 運(yùn)行Capability Six-pack, 然后檢驗(yàn)下列事項(xiàng) - 正態(tài) - 穩(wěn)定性 - 控制 利用“組合標(biāo)準(zhǔn)偏差”和“全標(biāo)準(zhǔn)偏差”進(jìn)行能力分析 檢查平均的移動(dòng)和分散的增加。 根據(jù)調(diào)查結(jié)果，制定改善計(jì)劃.0123456789108.59.310.110.9Xbar and R ChartSubgrMeans11111111X=9.6993.0SL=9.834-3.0SL=9.5640.00.20.40.6RangesR=0.23483.0SL=0.4964-3.0SL=0.00E+00012345678910Last 10 Subgroups8.59.310.110.9Subgroup NumberValues 911Ppk: 0.33Pp: 0.47StDev: 0.702044Overall (LT)Cpk: 2.31Cp: 3.30StDev: 0.100928Potential (ST)Capability PlotProcess ToleranceSpecificationsI I IIIIIIISTLT91011Normal Prob Plot91011Capability HistogramProcess Capability Sixpack for 面 傈