SPC控制圖培訓(xùn)教材

主講：艾海濤SPC知識培訓(xùn).000.010.020.030.040.050.060.070.080.090.100123456LCLCLUCL????08-8-151一、SPC概念

SPC是英文StatisticalProcessControl（統(tǒng)計過程控制）三字首的簡稱。是將統(tǒng)計學(xué)技術(shù)，應(yīng)用于控制生產(chǎn)工序，對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，務(wù)求在每一工序所生產(chǎn)的制品都可達(dá)到要求的規(guī)格，保證產(chǎn)品與服務(wù)滿足要求的均勻性。而非倚靠最后的品質(zhì)各站點檢出潛伏的次品。推行SPC是現(xiàn)代質(zhì)量管理的要求，為的是貫徹預(yù)防原則。貫徹預(yù)防原則是現(xiàn)代質(zhì)量管理的核心和精髓。08-8-152二、SPC的產(chǎn)生工業(yè)革命以后，隨著生產(chǎn)力的進(jìn)一步發(fā)展，大規(guī)模生產(chǎn)的形成，如何控制大批量產(chǎn)品質(zhì)量成為一個突出問題，單純依靠事后檢驗的質(zhì)量控制方法已不能適應(yīng)當(dāng)時經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，必須改進(jìn)質(zhì)量管理方式。于是，英、美等國開始著手研究用統(tǒng)計方法代替事后檢驗的質(zhì)量控制方法。1924年，美國的休哈特博士提出將3Sigma原理運用于生產(chǎn)過程當(dāng)中，并發(fā)表了著名的“控制圖法”，對過程變量進(jìn)行控制，為統(tǒng)計質(zhì)量管理奠定了理論和方法基礎(chǔ)。08-8-153三、SPC的特點1、SPC可以判斷過程的異常，及時告警。2、SPC是全系統(tǒng)、全過程的，強調(diào)全員參加，而不是只依靠少數(shù)質(zhì)量管理人員。

3、強調(diào)應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)來保證預(yù)防原則的實現(xiàn)。4、強調(diào)從整個過程、整個體系來推行SPC，而不是僅局限于個別工序，采用什么控制圖的問題。

08-8-154四、SPC的作用在質(zhì)量診斷方面，可以用來量度過程的穩(wěn)定性，即過程是否處于統(tǒng)計控制狀態(tài)；在質(zhì)量控制方面，可以用來確定什么時候需要對過程加以調(diào)整，而什么時候則需要使過程保持相應(yīng)的穩(wěn)定狀態(tài)；在質(zhì)量改進(jìn)方面，可以用來確認(rèn)某過程是否得到了改進(jìn)。08-8-155四、SPC的作用1、從數(shù)據(jù)到圖形應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)可以反饋生產(chǎn)或服務(wù)過程性質(zhì)變化的信息。2、幫助我們分析過程變化的原因（普通原因和特殊原因）3、對于超出控制界限的點采取整改行動。4、根據(jù)樣本數(shù)據(jù)可以對過程性質(zhì)作出評價5、評定生產(chǎn)/過程性質(zhì)變化與原來過程狀態(tài)進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)SPC圖形你敢跑！措施08-8-156五、SPC控制圖應(yīng)用的好處節(jié)約成本使標(biāo)準(zhǔn)趨于準(zhǔn)確使過程更加穩(wěn)定使控制規(guī)格更加真實減少檢驗頻度減少問題出現(xiàn)的頻度改善和提高客戶的滿意度可靠地測出實際過程能力改善測量結(jié)果的準(zhǔn)確度改善產(chǎn)品品質(zhì)減少出貨周期時間08-8-157六、員工對SPC的責(zé)任A.提供并紀(jì)錄正確、真實的數(shù)據(jù)。B.留意SPC圖上的數(shù)據(jù)走勢，如有超出UCL(管制上限)，立即采取相關(guān)改善措施。C.留意制定之次品分析表，關(guān)心主要之次品并向主管反映次品之成因，協(xié)助有關(guān)人員減低主要次品的形成。D.積極參與SPC圖的制作，確保SPC圖之?dāng)?shù)據(jù)準(zhǔn)時更新。唯有工藝穩(wěn)定，關(guān)鍵因素被控制在制定范圍內(nèi)，即時處理并解決錯誤問題，才可確保工藝輸出品質(zhì)優(yōu)良之產(chǎn)品，生產(chǎn)暢順。08-8-158SPC強調(diào)預(yù)防,防患于末然是SPC的宗旨08-8-159七、SPC控制圖定義什么是控制圖對過程質(zhì)量加以測定、記錄并進(jìn)行控制管理的一種用統(tǒng)計方法設(shè)計的圖?？刂茍D的組成UCL(UpperControlLimit)上控制限LCL(LowerControlLimit)下控制限CL(CentralLine)中心線按時間順序抽取的樣品統(tǒng)計量數(shù)值的描點序列08-8-1510八、SPC常用的術(shù)語名稱解釋平均值（X）一組測量值的均值極差Range）一個子組、樣本或總體中最大與最小值之差σ（Sigma）用于代表標(biāo)準(zhǔn)差的希臘字母標(biāo)準(zhǔn)差(StandardDeviation)過程輸出的分布寬度或從過程中統(tǒng)計抽樣值（例如：子組均值）的分布寬度的量度，用希臘字母σ或字母s（用于樣本標(biāo)準(zhǔn)差）表示。分布寬度（Spread）一個分布中從最小值到最大值之間的間距中位數(shù)?x將一組測量值從小到大排列后，中間的值即為中位數(shù)。如果數(shù)據(jù)的個數(shù)為偶數(shù)，一般將中間兩個數(shù)的平均值作為中位數(shù)。單值（Individual）一個單個的單位產(chǎn)品或一個特性的一次測量，通常用符號X表示。08-8-1511名稱解釋中心線（CentralLine）控制圖上的一條線，代表所給數(shù)據(jù)平均值。過程均值（ProcessAverage）一個特定過程特性的測量值分布的位置即為過程均值，通常用X來表示。鏈（Run）控制圖上一系列連續(xù)上升或下降，或在中心線之上或之下的點。它是分析是否存在造成變差的特殊原因的依據(jù)。變差（Variation）過程的單個輸出之間不可避免的差別；變差的原因可分為兩類：普通原因和特殊原因。特殊原因（SpecialCause）一種間斷性的，不可預(yù)計的，不穩(wěn)定的變差根源。有時被稱為可查明原因，它存在的信號是：存在超過控制限的點或存在在控制限之內(nèi)的鏈或其它非隨機性的圖形。08-8-1512名稱解釋普通原因（CommonCause）造成變差的一個原因，它影響被研究過程輸出的所有單值；在控制圖分析中，它表現(xiàn)為隨機過程變差的一部分。過程能力(ProcessCapability)是指按標(biāo)準(zhǔn)偏差為單位來描述的過程均值和規(guī)格界限的距離，用Z來表示。移動極差（MovingRange)兩個或多個連續(xù)樣本值中最大值和最小值之差。08-8-1513制程控制系統(tǒng)

有反饋的過程控制系統(tǒng)模型

過程的呼聲人設(shè)備材料方法產(chǎn)品或環(huán)境服務(wù)輸入過程/系統(tǒng)輸出

顧客的呼聲我們工作的方式/資源的融合統(tǒng)計方法顧客識別不斷變化的需求量和期望08-8-1514變差的普通原因和特殊原因普通原因：

是指過程在受控的狀態(tài)下，出現(xiàn)的具有穩(wěn)定的且可重復(fù)的分布過程的變差的原因。普通原因表現(xiàn)為一個穩(wěn)系統(tǒng)的偶然原因。只有過程變差的普通原因存在且不改變時，過程的輸出才可以預(yù)測。

特殊原因：（通常也叫可查明原因）是指造成不是始終作用于過程的變差的原因，即當(dāng)它們出現(xiàn)時將造成（整個）過程的分布改變。只用特殊原因被查出且采取措施，否則它們將繼續(xù)不可預(yù)測的影響過程的輸出。08-8-1515

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08-8-1516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08-8-1517局部措施和對系統(tǒng)采取措施

局部措施通常用來消除變差的特殊原因通常由與過程直接相關(guān)的人員實施通常可糾正大約15%的過程問題對系統(tǒng)采取措施通常用來消除變差的普通原因幾乎總是要求管理措施，以便糾正大約可糾正85%的過程問題08-8-1518過程控制

受控

（消除了特殊原因）

時間范圍不受控（存在特殊原因）08-8-1519

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）08-8-1520控制圖

上控制限中心限下控制限1、收集收集數(shù)據(jù)并畫在圖上2、控制根據(jù)過程數(shù)據(jù)計算實驗控制限識別變差的特殊原因并采取措施3、分析及改進(jìn)確定普通原因變差的大小并采取減小它的措施重復(fù)這三個階段從而不斷改進(jìn)過程08-8-1521

過程改進(jìn)循環(huán)1、分析過程2、維護(hù)過程本過程應(yīng)做什么？監(jiān)控過程性能會出現(xiàn)什么錯誤？查找變差的特殊原因并本過程正在做什么？采取措施。達(dá)到統(tǒng)計控制狀態(tài)？確定能力計劃實施計劃實施措施研究措施研究計劃實施

3、改進(jìn)過程措施研究改進(jìn)過程從而更好地理解普通原因變差減少普通原因變差08-8-1522九、控制圖的類型計量型數(shù)據(jù)X-R均值和極差圖計數(shù)型數(shù)據(jù)Pchart不良率管制圖X-δ均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖nPchart不良數(shù)管制圖X-R中位值極差圖Cchart缺點數(shù)管制圖X-MR單值移動極差圖Uchart單位缺點數(shù)管制圖08-8-1523十、控制圖的選擇確定要制定控制圖的特性是計量型數(shù)據(jù)嗎？否關(guān)心的是不合格品率？否關(guān)心的是不合格數(shù)嗎？是樣本容量是否恒定？是使用np或p圖否使用p圖樣本容量是否恒定？否使用u圖是是使用c或u圖是性質(zhì)上是否是均勻或不能按子組取樣—例如：化學(xué)槽液、批量油漆等？否子組均值是否能很方便地計算？否使用中位數(shù)圖是使用單值圖X-MR是08-8-1524接上頁子組容量是否大于或等于9？是否是否能方便地計算每個子組的S值？使用X—R圖是否使用X—R圖使用X—s圖08-8-1525計量型數(shù)據(jù)控制圖與過程、產(chǎn)品有關(guān)的控制圖

計量單位：（mm,g/L等）過程

人員

方法

材料

環(huán)境

設(shè)備

123456結(jié)果舉例控制圖舉例外形尺寸（mm）孔徑（mm）銅厚（um）線寬、線距（mm）藥水濃度（g/L）X-R圖

X-MR圖08-8-1526接上頁測量方法必須保證始終產(chǎn)生準(zhǔn)確和精密的結(jié)果不精密精密準(zhǔn)確不準(zhǔn)確??????????????????????????????????08-8-1527使用控制圖的準(zhǔn)備1、建立適合于實施的環(huán)境a排除阻礙人員公正的因素b提供相應(yīng)的資源c管理者支持2、定義過程根據(jù)加工過程和上下使用者之間的關(guān)系，分析每個階段的影響因素。3、確定待控制的特性應(yīng)考慮到：顧客的需求當(dāng)前及潛在的問題區(qū)域特性間的相互關(guān)系4、確定測量系統(tǒng)a規(guī)定檢測的人員、環(huán)境、方法、數(shù)量、頻率、設(shè)備或量具。b確保檢測設(shè)備或量具本身的準(zhǔn)確性和精密性。08-8-1528接上頁5、使不必要的變差最小確保過程按預(yù)定的方式運行確保輸入的材料符合要求恒定的控制設(shè)定值注：應(yīng)在過程記錄表上記錄所有的相關(guān)事件，如：刀具更新，新的材料批次等，有利于下一步的過程分析。08-8-1529管控點的選擇原則顧客的需求：這里顧客是指任何后續(xù)過程，以及使用最終產(chǎn)品的顧客。關(guān)鍵性的流程控制點：這些關(guān)鍵性的控制點往往是造成缺陷或報廢的潛在原因。當(dāng)前的潛在問題區(qū)域：考慮現(xiàn)在的浪費或性能不好的證據(jù)（如廢品，返工，與目標(biāo)不符等）以及存在風(fēng)險的區(qū)域（如：對產(chǎn)品設(shè)計或服務(wù)，或過程中任意要素即將進(jìn)行變化。）確定5W1H（何時，何地，誰，如何,收集什么信息，為什么）。在研究開始之前應(yīng)消除不必要的外部變差原因。目的是確定甚至不使用控制圖時就能且應(yīng)糾正的明顯問題。在所有情況下，應(yīng)堅持在過程登記表記錄所有相關(guān)事件例如：使用流程改變，原材料的變化，員工的變化等）08-8-1530十二、計量型控制圖計算公式08-8-153108-8-153212.1X-MR圖—單值和移動極差圖目的：對公司生產(chǎn)現(xiàn)場制程的初始能力進(jìn)行分析和監(jiān)控，對有規(guī)格變異的產(chǎn)品質(zhì)量特性或過程質(zhì)量特性值進(jìn)行動態(tài)控制，以判定工程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，并依據(jù)制定相應(yīng)的措施糾正變異?？刂泣c出界！問題在這！措施應(yīng)是—！08-8-153312.1X-MR圖—單值和移動極差圖1、用途測量費用很大時，（例如破壞性實驗）或是當(dāng)任何時刻點的輸出性質(zhì)比較一致時（例如：化學(xué)溶液濃度等）。1-1移動圖的三中用法：

a單值b移動組c固定子組

2、數(shù)據(jù)收集2-1在數(shù)據(jù)圖上，從左到右記錄單值的讀數(shù)。

2-2計算單值間的移動極差（MR），通常是記錄每對連續(xù)讀數(shù)間的差值。

2-3單值圖（X）圖的刻度按下列最大者選?。?/p>

a產(chǎn)品規(guī)范容差加上允許的超出規(guī)范的讀數(shù)。

b單值的最大值與最小值之差的1.5到2倍。2-4移動極差圖（MR）的刻度間隔與X圖一致。08-8-153412.1X-MR圖—單值和移動極差圖1計算控制限

X=（X1+X2+…+Xk）/K

R=(MR1+MR2+…+MRk)/(K-1)

UCLMR=D4R

LCLMR=D3RUCLX=X+E2RLCLX=X-E2R08-8-153512.1X-MR圖—單值和移動極差圖n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22E22.661.771.461.291.181.111.051.010.98樣本容量小于7時，沒有極差的控制下限。n2345678910d21.131.692.062.332.532.702.852.973.0808-8-153612.2X-R圖—均值和極差圖定義：用于長度、重量、時間、強度、力值、成份等以計量值來管理工程的控制圖，利用統(tǒng)計手法，設(shè)定控制均值X和極差R的界限，同時利用統(tǒng)計手法判定導(dǎo)致工程質(zhì)量變異是隨機原因，還是異常原因的圖表。光強度1000Cd，此應(yīng)為計量值！今天我打了12只野鳥！我計數(shù)了！08-8-15371計算平均極差（R）及過程均值（X）R=（R1+R2+…+Rk）/k（K表示子組數(shù)量）

X=（X1+X2+…+Xk）/k2計算控制限

計算控制限是為了顯示僅存在變差的普通原因時子組的均值和極差的變化和范圍?？刂葡奘怯勺咏M的樣本容量以及反映在極差上的子組內(nèi)的變差的量來決定的。

計算公式：

UCLx=X+A2RUCLR=D4RLCLx=X-A2RLCLR=D3R

08-8-153812.3均值和標(biāo)準(zhǔn)差圖（X-s圖）

一般來講，當(dāng)出現(xiàn)下列一種或多種情況時用S圖代替R圖：

a

數(shù)據(jù)由計算機按設(shè)定時序記錄和/或描圖的，因s的計算程序容易集成化。

b使用的子組樣本容量較大，更有效的變差量度是合適的c由于容量大，計算比較方便時。

1如果原始數(shù)據(jù)量大，常將他們記錄于單獨的數(shù)據(jù)表，計算出X和s

2

計算每一子組的標(biāo)準(zhǔn)差s=∑(Xi–X)2n–108-8-1539

式中：Xi，X；N分別代表單值、均值和樣本容量。

注：s圖的刻度尺寸應(yīng)與相應(yīng)的X圖的相同。3計算控制限

均值的上下限

USLX=X+A3SLSLX=X-A3S

計算標(biāo)準(zhǔn)差的控制限

LSLS=B4S

LSLS=B3S

08-8-154012.4中位數(shù)極差圖（X-R）

可用來對幾個過程的輸出或一個過程的不同階段的輸出進(jìn)行比較1一般情況，中位數(shù)圖用于子組的樣本容量小于或等于10的情況，當(dāng)子組樣本容量為偶數(shù)時，中位數(shù)是中間兩個數(shù)的均值。2只要描一張圖，刻度設(shè)置為下列的較大者：

a產(chǎn)品規(guī)范容差加上允許的超出規(guī)范的讀數(shù)

b測量值的最大值與最小值之差的1.5到2倍。c刻度應(yīng)與量具一致。3將每個子組的單值描在圖中一條垂直線上，圈上子組的中位數(shù)，并連接起來。4將每個子組的中位數(shù)?X和極差R填入數(shù)據(jù)表.5

控制限的計算

?08-8-15415-1計算子組中位數(shù)的均值，并在圖上畫上這條線作為中位線，將其記為?X；5-2計算極差的平均值，記為R；5-3計算極差和中位數(shù)的上下控制限：USLR=D4RUSLX=X+

A2RLSLR=D3RLSLX=X-A2R

式中：D3、D4和A2是隨樣本容量變化的常數(shù)，見下表：

?????

?n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D3*****0.080.140.180.22A21.881.190.800.690.550.510.430.410.3608-8-154212.5P管制圖P圖是用來測量在一批檢驗項目中不合格品（缺陷）項目的百分?jǐn)?shù)。

1收集數(shù)據(jù)2選擇子組的容量、頻率和數(shù)量子組容量：子組容量足夠大（最好能恒定），并包括幾個不合格品。分組頻率：根據(jù)實際情況，兼大容量和信息反饋快的要求。

子組數(shù)量：收集的時間足夠長，使得可以找到所有可能影響過程的變差源。一般為25組。3計算每個子組內(nèi)的不合格品率（P）

P=np/n08-8-1543

n為每組檢驗的產(chǎn)品的數(shù)量；np為每組發(fā)現(xiàn)的不良品的數(shù)量。選擇控制圖的坐標(biāo)刻度4選擇控制圖的坐標(biāo)刻度

一般不良品率為縱坐標(biāo)，子組別（小時/天）作為橫坐標(biāo),縱坐標(biāo)的刻度應(yīng)從0到初步研究數(shù)據(jù)讀讀數(shù)中最大的不合格率值的1.5到2倍。5將不合格品率描繪在控制圖上a描點，連成線來發(fā)現(xiàn)異常圖形和趨勢。

b在控制圖的“備注”部分記錄過程的變化和可能影響過程的異常情況。6計算控制限計算過程平均不合格品率（P）

P=（n1p1+n2p2+…+nkpk）/(n1+n2+…+nk)08-8-1544式中：n1p1；nkpk分別為每個子組內(nèi)的不合格的數(shù)目

n1；nk為每個子組的檢驗總數(shù)計算上下控制限（USL；LSL）

USLp=P+3P(1–P)/n

LSLp=P–3P(1–P)/nP為平均不良率；n為恒定的樣本容量08-8-15457過程能力解釋計數(shù)型數(shù)據(jù)控制圖上的每一點直接表明不符合顧客要求的不合格品的百分?jǐn)?shù)和比值，這就是對能力的定義08-8-154612.6不合格品數(shù)的np圖

1不合格品的實際數(shù)量比不合格品率更有意義或更容易報告。2各階段子組的樣本容量相同。

3受檢驗的樣本的容量必須相同，樣本容量足夠大使每個子組內(nèi)都有幾個不良品并在。

4記錄表上記錄樣本的容量。5計算控制限

計算過程不合格數(shù)的均值（np）

np=(np1+np2+…+npk)/k08-8-1547式中的np1,np2,…為K個子組中每個子組的不合格數(shù)。計算上下控制限UCLnp=np+3np(1-p)LCLnp=np-3np(1-p)p為過程不良品率,n為子組的樣本容量。過程控制解釋和過程能力解釋同p管制圖08-8-154812.7不合格（缺陷）數(shù)的c圖1C圖用來測量一個檢驗批內(nèi)的不合格（的缺陷）的數(shù)量，C圖要求樣本的容量恒定或受檢驗材料的數(shù)量恒定，主要用于以下兩類檢驗：2不合格分布在連續(xù)的產(chǎn)品流上（如：每條尼龍上的瑕疵，玻璃上的氣泡或電線上絕緣層薄的點），以及可以用不合格的平均比率表示的地方（如100平方米上的缺陷）3在單個的產(chǎn)品檢驗中可能發(fā)現(xiàn)不同原因造成的不合格。4檢驗樣本的容量（零件的數(shù)量，織物的面積，電線的長度等）要求相同，這樣描繪的C值將反映質(zhì)量性能的變化而不是外觀的變化，在數(shù)據(jù)表上記錄樣本容量。08-8-15495記錄并描繪每個子組內(nèi)的不合格數(shù)（C）。6計算控制限計算過程不合格數(shù)均值（C）：C=(C1+C2+…+Ck)/K式中：C1,C2,…Ck為每個子組內(nèi)的缺陷數(shù)計算控制限U/LCLc=C±3C7過程控制解釋（同P管制圖）8過程能力解釋

固定樣本容量為n的過程能力為