品質(zhì)培訓(xùn)教材之SPC制程統(tǒng)計控制

1、SPC應(yīng)用技術(shù)應(yīng)用技術(shù)編制：方編制：方 圓圓審核：林志強審核：林志強批準(zhǔn)：林志強批準(zhǔn)：林志強編制日期：編制日期：2015.8.25課程大綱課程大綱第一部分：第一部分：SPC技術(shù)概述技術(shù)概述第二部分：第二部分：SPC相關(guān)統(tǒng)計學(xué)原理與概念相關(guān)統(tǒng)計學(xué)原理與概念第三部分：管制圖的原理第三部分：管制圖的原理及及制作制作第四部分：制程能力分析第四部分：制程能力分析第五部分：第五部分：SPC 控制圖表及控制圖表及Cpk制程能力分析實例制程能力分析實例1.1品質(zhì)觀念的發(fā)展史程：品質(zhì)觀念的發(fā)展史程：第一部分：第一部分：SPC技術(shù)概述技術(shù)概述1.2有關(guān)品質(zhì)的幾個重要觀念有關(guān)品質(zhì)的幾個重要觀念可能出問題的地方一定會

2、出問題不可能出問題的地方也可能會出問題品質(zhì)是習(xí)慣出來的不要認(rèn)為一個小小的缺點沒有關(guān)系，反正不會影響使用不要認(rèn)為最低的原材料就會給企業(yè)帶來最低的成本不要認(rèn)為百分之百全檢，產(chǎn)品就會好操作員的品質(zhì)管制領(lǐng)班的品質(zhì)管制檢驗員的品質(zhì)管制統(tǒng)計品質(zhì)管制全面品管1.3 SPC的定義及歷程的定義及歷程SPC：Statistical Process Control 統(tǒng)計制程控制/統(tǒng)計過程管制定義：利用統(tǒng)計學(xué)的原理對制造業(yè)制程中的品質(zhì)進行管制QC統(tǒng)計方法的工作程序： 整理 觀察 判斷 組織協(xié)調(diào) 歸納 分析 專業(yè)技術(shù)收集數(shù)據(jù)數(shù)、表圖形特征值 統(tǒng) 計 規(guī) 律主要問題提高質(zhì)量1.4 變異變異原因原因：普通原因和特殊原因普通

3、原因：普通原因：共同原因/非機遇性原因 Common Cause 制程中變異因素是在統(tǒng)計的管制狀態(tài)下，其特性有固定的分布。特殊原因：特殊原因：機遇性原因Special Cause 制程中變異因素不在統(tǒng)計的管制狀態(tài)下，其特性無固定的分布。定義定義：產(chǎn)品間的差異及產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)間的差距總是存在，這種差異就叫變異。a. 普通原因變異的曲線圖：普通原因變異的曲線圖：預(yù)測范圍時間目標(biāo)值線b. 特殊原因變異的曲線圖：特殊原因變異的曲線圖：預(yù)測范圍時間目標(biāo)值線a.首先當(dāng)出現(xiàn)變差的特殊原因時提供統(tǒng)計信號，從而對這些特殊原因采取適當(dāng)?shù)拇胧゜.通過對系統(tǒng)采取措施從而減少變差的普通原因；提高過程能力，使產(chǎn)品符合規(guī)范1.

4、5 SPC的作用與實質(zhì)：的作用與實質(zhì)：就是利用統(tǒng)計的工具，識別企業(yè)生產(chǎn)過程中的變差，從而消除機遇性變差（特殊原因引起），采取系統(tǒng)的管理措施消除變差的普通原因來改進過程的能力。1.4 過程控制過程控制第二部分：第二部分：SPCSPC相關(guān)統(tǒng)計學(xué)原理與概念相關(guān)統(tǒng)計學(xué)原理與概念1.1.數(shù)據(jù)的種類：數(shù)據(jù)的種類：a.a.計量值型數(shù)據(jù)：計量值型數(shù)據(jù)：尺寸、重量、化學(xué)成份、電壓等以物理單位表示，具有連續(xù)性的數(shù)據(jù)。 連續(xù)型隨機變量b.b.計數(shù)值型數(shù)據(jù)計數(shù)值型數(shù)據(jù)：以特性分類、計算具有相同特性的個數(shù)，是為間斷性數(shù)據(jù)。離散型隨機 變量是以計產(chǎn)品的件數(shù)或點數(shù)的表示方法。2.2.分布及正態(tài)分布：分布及正態(tài)分布：b.b.

5、正態(tài)分布正態(tài)分布: : 以數(shù)學(xué)公式訂定，其分布與平均值呈 絕對的對稱且具有常見的鐘型，是實 踐中最常見的一種分布，如產(chǎn)品的長 度、寬度、重量、高度、測量的誤差 等都近似服從正態(tài)分布。a a. .分布分布：各事件所產(chǎn)生的頻次會趨近于一個客觀機率，只要有足夠多的測量值，則測量值 會趨向于一個可預(yù)測的狀態(tài)，這種狀態(tài)就叫分布。2.14%0.13%2.14%0.13%13.6%13.6%34.13%34.13%21X3132如果某一個量的變化受到許多隨機因素的影響，這種影響的總后果是各個因素的疊加，而且這些因素中沒有任何一個起主導(dǎo)作用，那么這個量就是一個服從正態(tài)分布的隨機變量。不論母群體是否正態(tài)分布，但

6、在其中抽取n個樣品的平均數(shù)而組成的群體，則此群體非常接近正態(tài)分布。均值均值：即數(shù)學(xué)平均值，包括離散型變量均值和連續(xù)型變量均值。方差方差：衡量隨機變量或一組數(shù)據(jù)是離散程度的度量。統(tǒng)計中的方差（樣本方差是各個數(shù)據(jù)分別 與其平均數(shù)之差的平方的和的平均數(shù) 3.SPC3.SPC的基本概念：的基本概念：c.c.中央極限定理中央極限定理：d.d.正態(tài)分布的判定正態(tài)分布的判定：標(biāo)準(zhǔn)差：標(biāo)準(zhǔn)差：標(biāo)準(zhǔn)差是離均差平方和平均后的方根，用表示。標(biāo)準(zhǔn)差是方差的算術(shù)平方根。標(biāo)準(zhǔn)差 能反映一個數(shù)據(jù)集的離散程度。全距全距：全距也稱為極差，是指總體各單位的兩個極端值之差，即：R=最大值最小值 中位數(shù)中位數(shù): : M 對于有限的數(shù)

7、集，可以通過把所有觀察值高低排序后找出正中間的一個作為中位數(shù)。 如果觀察值有偶數(shù)個，通常取最中間的兩個數(shù)值的平均數(shù)作為中位數(shù)眾數(shù)：眾數(shù)：M0 就是一組數(shù)據(jù)中占比例最多的那個數(shù)不良率：不良率：P不良數(shù)：不良數(shù)：NP缺點數(shù)：缺點數(shù)：C單位缺點單位缺點( (缺點率缺點率) )：U百萬分之不良百萬分之不良：PPM管制上限管制上限( (控制上限控制上限): ): UCL管制中心線管制中心線( (控制中心線控制中心線) )：CL管制下線管制下線( (控制下限控制下限) )：LCL規(guī)格上限：規(guī)格上限：USL規(guī)格中心線：規(guī)格中心線：SL規(guī)格下限：規(guī)格下限：LSL偏移度偏移度( (準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度) )：Ca 平均

8、值偏離中心值的程度。制程能力指數(shù)制程能力指數(shù)Cp：表示制程特性的一致性程度。越大越集中，越小越分散。 制程能力指數(shù)制程能力指數(shù)Cpk：直接反映制程能力，值越大越好。通常要求Cpk在1.33以上。4.SPC4.SPC管管制制對象：對象：1）品質(zhì)特性：影響產(chǎn)品規(guī)格的因素（生產(chǎn)條件）、產(chǎn)品屬性分類、產(chǎn)品規(guī)格。2）制程角度：不合格率最高、成本最高、安規(guī)問題 。3）檢驗角度：破壞性產(chǎn)品、無法于后工程檢驗、檢驗成本很高。第三部分：管制圖的原理、制作及圖形分析第三部分：管制圖的原理、制作及圖形分析 X-R 平均數(shù)全距(極差) 不良率管制圖 P-chart X-平均值標(biāo)準(zhǔn)差 不良數(shù)管制圖 NP-chart X

9、-Rs單值移動全距 缺點數(shù) C-chart Me-R中位值全距管制圖 單位缺點數(shù) U-chart計量計數(shù)1.1.控制圖表種類控制圖表種類2.2.控制圖計算公式控制圖計算公式SPC中常用的常數(shù)表X-R圖X-S圖子組大小X圖R圖控制限係數(shù)估計X用的除數(shù)計算控制限的係數(shù)子組大小控制限係數(shù)估計X用的除數(shù)計算控制限用的係數(shù)A2d2D3D4A3C4B3B421.880 1.128 3.267 22.6590.7979 3.26731.023 1.693 2.574 31.954 0.8862 2.568 40.729 2.059 2.282 41.628 0.9213 2.266 50.577 2.326

10、 2.114 51.427 0.9400 2.089 60.483 2.534 2.004 61.287 0.9515 0.030 1.9770.419 2.704 0.076 1.924 71.182 0.9594 0.118 1.882 80.373 2.847 0.136 1.864 81.099 0.9650 0.185 1.815 90.337 2.970 0.184 1.816 91.032 0.9693 0.239 1.761 100.308 3.078 0.223 1.777 100.975 0.9727 0.284 1.716 110.285 3.173 0.256 1.74

11、4 110.927 0.9754 0.321 1.679 120.266 3.258 0.283 1.717 120.886 0.9776 0.354 1.649 130.249 3.336 0.307 1.693 130.850 0.9794 0.382 1.618 140.235 3.407 0.328 1.672 140.817 0.9810 0.406 1.594 150.223 3.472 0.347 1.653 150.789 0.9823 0.428 1.572 160.212 3.532 0.363 1.637 160.763 0.9865 0.448 1.552 170.20

12、3 3.588 0.378 1.622 170.739 0.9845 0.466 1.534 180.194 3.640 0.391 1.608 180.718 0.9854 0.482 1.518 190.187 3.689 0.403 1.597 190.698 0.9862 0.497 1.503 200.180 3.735 0.415 1.585 200.680 0.9869 0.510 1.490 210.173 3.778 0.425 1.575 210.663 0.9876 0.523 1.477 220.167 3.819 0.434 1.566 220.647 0.9882

13、0.534 1.466 230.162 3.858 0.443 1.557 230.633 0.9887 0.545 1.455 240.157 0.451 1.548 240.619 0.9892 0.555 1.445 250.153 0.459 1.541 250.606 0.9896 0.565 1.435 3.3.參數(shù)表參數(shù)表4. 4. 計量型管制圖計量型管制圖a.a.簡介：簡介：是SPC計量值部份最重要、最常用的管制圖之一?？梢允刮覀兒芎玫亓私庵瞥唐焚|(zhì)的進 展?fàn)顟B(tài)(發(fā)展趨勢)。分為： 解析管制圖：解析管制圖：根據(jù)實際量測出來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算出管制圖上下限之后畫出。 制程管制圖：制程

14、管制圖：根據(jù)之前的歷史數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)經(jīng)驗或相似的各項標(biāo)準(zhǔn)，并以此為依據(jù) 作為今后管制圖的管制界限。以之前較好或標(biāo)準(zhǔn)的管制界限來衡量近期的 品質(zhì)狀況。b b. .圖形制作：圖形制作：數(shù)據(jù)收集：數(shù)據(jù)收集：確定子組大小、頻率、小組數(shù)的大小 子組大?。鹤咏M大?。哼x擇子組應(yīng)使得一個子組內(nèi)各樣本之間的出現(xiàn)變差的機會小。 應(yīng)注意：應(yīng)注意：子組樣本的容量應(yīng)穩(wěn)定。 頻率：頻率：子組間的時間間隔。 子子組數(shù)的大小組數(shù)的大小：包含100個或更多單值讀數(shù)的25個或更多子組的數(shù)據(jù)4.1 4.1 Xbar-RXbar-R平均數(shù)全距平均數(shù)全距( (極差極差) )管制圖管制圖 c. c.將數(shù)據(jù)列表，并計算各組數(shù)據(jù)的平均數(shù)及

15、將數(shù)據(jù)列表，并計算各組數(shù)據(jù)的平均數(shù)及極差極差( (全距全距) ) Xi= Ri=每組中最大-每組中最小值 d. d.計算出平均數(shù)和計算出平均數(shù)和極差極差( (全距全距) )的中心線與管制上下線：的中心線與管制上下線：XCL= RCL= e e.計算出管制上限和管制下限：計算出管制上限和管制下限： 每組量測數(shù)值總和每組樣本數(shù)X1+X2+XnnR1+R2+RnnRAXXUCL2RAXXLCL2RDRUCL4RDRLCL3f f.繪制Xbar-R控制圖表 4.2 4.2 Xbar- Xbar- 平均數(shù)平均數(shù)- -標(biāo)準(zhǔn)差管制圖標(biāo)準(zhǔn)差管制圖a.a. 意義：意義：當(dāng)每組樣本數(shù)較大 (n10)時，全距R容易

16、受個別值影響較大，而標(biāo)準(zhǔn)差相對較 小,所以成為過程變異性更有效的指標(biāo)，此時一般用XbarXbar-S()代替XbarXbar-R.。b b. .制圖的區(qū)別之處：制圖的區(qū)別之處： 計算每組數(shù)據(jù)的Xbar及（s）： 計算管制中心線： 計算管制上、下限及管制圖標(biāo)準(zhǔn)差：c c. .圖形分析圖形分析: :與Xbar-R基本相同RAXXUCL3RAXXUCL3SBSUCL4SBSUCL34.3 4.3 中位數(shù)中位數(shù)極差極差( (全距全距) )管制圖（管制圖（M-RM-R）a.a.意義：意義：優(yōu)點：優(yōu)點：可產(chǎn)生與Xbar-R圖相同的作用（結(jié)論），中位數(shù)易于使用，并不要求很多計算， 使車間工人易于接受控制圖方

17、法。 缺點：缺點：中位數(shù)在統(tǒng)計意義上沒有均值理想。b.b.圖形制作：圖形制作： 中位數(shù)的算法：先將數(shù)據(jù)按大小順序排列，再取中間的一個數(shù)據(jù)。 計算管制中心線及管制上、下限中心線：直按取各組中位數(shù)的平均值 Xm=Xmcl極差： 中位數(shù)管制圖:c.c.圖形分析圖形分析：同Xbar-RRRRDRUCL4RAMMUCL4RDRLCL3RAMMUCL4MMCL4.4 4.4 X-RmX-Rm（單單值與移動全距管制圖）值與移動全距管制圖）a.a.意義：意義：以不分組的方式描點作管制圖，要求每次或每組的樣本數(shù)為1。在計量值中，當(dāng)每次取 樣數(shù)為1時，不能用以上三種管制圖。b.b.使用場合使用場合： 一次只能收集

18、到一個樣本數(shù)據(jù)，如損耗率； 制程的品質(zhì)極為均勻，不需要多取樣本，如液體濃度、PH值等； 取得測定值既費時成本又高，如復(fù)雜的化學(xué)分析及破壞性試驗等。c.c.注意注意事項：事項： X-Rm在檢查過程變化時不如Xbar-R圖敏感 X-Rm圖不能區(qū)分過程的零件間重復(fù)性，因此在很多情況下最好還是使用常規(guī)的子 組樣本容量較小的Xbar-R圖。d d. .圖形制作：圖形制作： 移動全距的計算：Ri=|Xi-X（I-m）| ； 當(dāng)I-m1時 ，Ri=|SL-Xi| 移動位置值m：指組距Ri要用當(dāng)前一個數(shù)據(jù)減去前面第n個位置的數(shù)據(jù)。通常是 由產(chǎn)品的相關(guān)性來定的。 如果是前后點有相關(guān)性,則 m=1；如果是前后兩點

19、間有相關(guān)性，則 m=2。 計算各中心線及管制上、下限 單值管制圖： 移動全距管制圖： e e. .圖形分析：圖形分析：同Xbar-R分析方法。REXXUCL2REXXLCL2RRCLXXCLRDRUCL4RDRLCL35.5.計數(shù)值型控制圖計數(shù)值型控制圖 5.1 5.1 P-chart P-chart 不良率管制圖不良率管制圖 a.a.意義：意義：利用管制圖的原理對產(chǎn)品不良率進行管制，是SPC計數(shù)值型最常用最主要的分析圖之一。 b.b.特點特點：可以掌握某產(chǎn)品或類別或生產(chǎn)線等取樣母體的不良率狀況，了解本系統(tǒng)在正常情況下 的不良狀況，有助于做成本分析； 對于突發(fā)事件（特殊原因）影響程度及時了解；

20、 便于預(yù)測下一階段的不良率。c.c.應(yīng)用場合：應(yīng)用場合： 單個(或多個)產(chǎn)品在同一(或不同)工序的不良率 單個客戶(多個)某一(或全部)產(chǎn)品的不良率 關(guān)鍵原料各供貨商所供產(chǎn)品的不良率d d. .圖形制作：圖形制作： 計算管制中心線：CL=Pbar=不良數(shù)之和/檢驗數(shù)之和 計算管制上、下線 各組檢驗數(shù)相同(相差小于20%）： 注：當(dāng)LCL計算出來曾負(fù)數(shù)時，應(yīng)改為0。 各組檢驗數(shù)不同(相差超過20%)：需對各組進行管制界限的計算。P-chart各組檢驗數(shù)相同各組檢驗數(shù)相差較大各組檢驗數(shù)相差不大各組檢驗數(shù)不同nPPPPUCL/)1(3nPPPPUCL/)1(35.2 5.2 NP-chartNP-c

21、hart不良數(shù)管制圖不良數(shù)管制圖 a a. .意義：意義：表示不合格品的實際數(shù)量而不是與樣本的比率。是對不良率管制圖的一個補充。 b. b.應(yīng)用要求應(yīng)用要求：檢驗數(shù)相同，一般應(yīng)用在以下幾種狀況下： 在自動化程度較高，人為因素相對較少，對不良分析是以計數(shù)為主； 當(dāng)不良率相對較低時，用PPM不良率分析又較難時； 各批檢驗數(shù)相同，也可用不良數(shù)管制圖。 c c. .圖形制作：圖形制作：計算平均不良數(shù)（管制中心線) CL=nP 計算控制限 3. 3.圖形分析：圖形分析：完全類似P-chart，可以直接參照。)1(3PPnPnnPUCL)1(3PPnPnnPLCL5.3 5.3 U U-chart-cha

22、rt單位缺點數(shù)管制單位缺點數(shù)管制圖圖 a a. .意義：意義：是對P-chart的一種補充，是制造部門考核的一個較好工具。 注：注：同P-chart一樣，不需要檢驗數(shù)相同。 b b. .圖形制作：圖形制作：將收集的缺點數(shù)換算成單位缺點數(shù)：Ui = Ci/Ni其中:Ui 表示第i組數(shù)據(jù)單位缺點數(shù) Ci 表示第I組數(shù)據(jù)缺點數(shù) Ni 表示第I組數(shù)據(jù)檢驗數(shù) 計算管制中心線和上下限: c c. .圖形分析：圖形分析：同P-chartnUUCUCL/3nUUCUCL/3UCCLa a. .意義：意義：用來管制相對缺點數(shù)的變化狀況,是對U-chart的一種補充,它們的關(guān)系如同P-chart和NP-chart

23、 注意注意: :C-chart同不良數(shù)管制圖一樣,也要求檢驗數(shù)相同才有意義。b b. .圖形制作：圖形制作：c c. .圖形分析：圖形分析：參照P圖，只不過分析的內(nèi)容是缺點數(shù)，而不是不良率。（八）缺點數(shù)管制圖（八）缺點數(shù)管制圖(C-chart(C-chart) )CCCUCL3CCCUCL3CCCL第四部分：制程能力分析第四部分：制程能力分析 1. 1. 制程能力指數(shù)（制程能力指數(shù)（C Cpkpk）分析：）分析： 利用CPK推移圖來了解某項產(chǎn)品的某一重要管制特性在一段時間內(nèi)的宏觀品質(zhì)變化狀態(tài)。 Cpk推移圖需要設(shè)定一CPK目標(biāo)值。 1.1.1 1 C Cpkpk目標(biāo)值的設(shè)定目標(biāo)值的設(shè)定: :

24、一般設(shè)定為1.33或1.67。 也可根據(jù)實際情況進行設(shè)定。 1.1.2 2 計算計算C Cpkpk值值: : 雙邊規(guī)格：Cpk =（1-Ca）* Cp Cpk值越大表示制程能力越強 單邊規(guī)格：Cpk = Cp 2. 2. Ca Ca ：制程制程準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度，表示制程特性中心位置的偏移程度，零表示不偏移，值越大表示偏移越大。Ca = (X-U)/(T/2) 3. 3. CpCp：制程制程精密度精密度，表示制程特性的一致性程度，越大越集中。Cp = T/64. Cpk：制程能力指數(shù)，表示制程水平高低的方法，其實質(zhì)作用是反映制程合格率的高低。 雙邊Cpk = Cp * ( 1 - Ca) 或 Cpk

25、 = min【Cpku,Cpkl】單邊Cpk = Cp5. Ppk是過程性能指數(shù),也可表示初始能力指數(shù),它和Cpk的計算方式是一樣的,只是利用的標(biāo)準(zhǔn)差的估計值不同,通常相對而言Cpk會比Ppk的值大. （Cpk 的 用經(jīng)驗值，Ppk計算值）6. 標(biāo)準(zhǔn)偏差的計算方法：nXiNi/2)(1)1/(2)(1nXiNib.樣本偏差計算： a.整體偏差計算：c.樣本(n10)偏差估算： 2/dRd.樣本(n10)偏差估算： 4/CS第第五五部分：部分：SPC 控制圖表及控制圖表及Cpk制程能力分析實例制程能力分析實例R7601RM1 PCB 過程能力分析 測試人 X X X測量日期： 2015.X.XX

26、來料名稱PCB板產(chǎn)品型號R7601RM1標(biāo)稱尺寸()39.50 mm上公差(TU)0.13 mm測試工具編號000379測量工具游標(biāo)卡尺測量精度0.01 mm下公差(TL)-0.13 mmStep 1. Step 1. 信息描述信息描述日期測試數(shù)據(jù)X1X2X3X4X5XAVGR2015.4.139.54 39.54 39.50 39.52 39.53 39.53 0.04 2015.4.239.50 39.52 39.50 39.51 39.49 39.50 0.03 2015.4.339.49 39.50 39.48 39.49 39.50 39.49 0.02 2015.4.439.51

27、39.50 39.50 39.49 39.48 39.50 0.03 2015.4.539.51 39.49 39.49 39.49 39.48 39.49 0.03 2015.4.639.50 39.51 39.51 39.52 39.49 39.51 0.03 2015.4.739.52 39.51 39.53 39.55 39.52 39.53 0.04 2015.4.839.49 39.48 39.54 39.55 39.54 39.52 0.07 2015.4.939.55 39.51 39.51 39.49 39.48 39.51 0.07 2015.4.1039.51 39.52

28、 39.54 39.55 39.50 39.52 0.05 2015.4.1139.51 39.55 39.45 39.54 39.55 39.52 0.10 2015.4.1239.45 39.48 39.48 39.49 39.50 39.48 0.05 2015.4.1339.45 39.48 39.49 39.50 39.50 39.48 0.05 2015.4.1439.50 39.46 39.45 39.48 39.51 39.48 0.06 2015.4.1539.53 39.55 39.45 39.51 39.50 39.51 0.10 Xavg39.50 Ravg0.05 S

29、tep 2. Step 2. 數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)收集X控制圖R控制圖XUCL=Xavg+A2R39.53 RUCL=D4*R0.11 XCL=Xavg39.50 XLCL=Xavg-A2R39.47 RLCL0.00 Step 3. Step 3. 管制界限計算管制界限計算項目2015.4.12015.4.22015.4.32015.4.42015.4.52015.4.62015.4.72015.4.82015.4.92015.4.102015.4.112015.4.122015.4.132015.4.142015.4.15XAVG39.53 39.50 39.49 39.50 39.49 39.51 39.53 39.52 39.51 39.52 39.52 39.48 39.48 39.48 39.51 X39.51 39.51 39.51 39.51 39.51 39.51 39