統(tǒng)計過程控制SPC的基本概念與應(yīng)用

GB/T18305-2003/ISO/TS16949:2002北京寰發(fā)啟迪認(rèn)證咨詢中心質(zhì)量管理工具培訓(xùn)第七講統(tǒng)計過程控制SPC（一）質(zhì)量管理體系汽車生產(chǎn)件及相關(guān)維修零件組織應(yīng)用ISO9001:2000的特別要求1第一頁，共三十七頁。五大核心工具的第一個“質(zhì)量先期策劃APQP”及標(biāo)準(zhǔn)均要求使用SPC，我們將分兩講學(xué)習(xí)這一重要工具。

本講目錄

一統(tǒng)計過程控制SPC的基本概念二直方圖等統(tǒng)計工具的應(yīng)用三過程變差與統(tǒng)計

統(tǒng)計過程分析SPC2第二頁，共三十七頁。

SPC全稱是“StatisticalProcessControl”，即統(tǒng)計過程控制，是1924年美國休哈特博士發(fā)明控制圖后產(chǎn)生的，通過各種工具來區(qū)分普通原因變差和特殊原因變差，以便對特殊原因變差采取措施。常用的統(tǒng)計工具有直方圖、過程能力分析、控制圖等。一統(tǒng)計過程控制SPC的基本概念

統(tǒng)計學(xué)(Statistics):*收集、整理、展示、分析、解析統(tǒng)計資料；*由樣本(sample)推論母體/群體(population)；*能在不確定的情況下通過分析作出決策，是科學(xué)的方法和工具。抽樣Xμ推論3第三頁，共三十七頁。

著名的質(zhì)量管理專家朱蘭對于質(zhì)量問題，有著名的80/20原則：企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層可以解決80%的質(zhì)量問題，而基層職工只能解決20%的質(zhì)量問題。*如何發(fā)現(xiàn)、判斷這80%和20%的質(zhì)量問題，并區(qū)別各種問題不同原因，是統(tǒng)計過程控制SPC的任務(wù)。4第四頁，共三十七頁。過程品質(zhì)衡量方式的演進(jìn)1850高斯常態(tài)分布

1924W.AShewhart美國控制圖（%）1960日本Ca/Cp/Cpk(ppm)1980Motorola6

σ1992TI1994AlliedSignal95GE98Sony5第五頁，共三十七頁。過程控制系統(tǒng)1過程：過程是指人員、設(shè)備、材料、方法及環(huán)境的輸入，經(jīng)由一定的整理程序而得到輸出的結(jié)果，一般稱為成品，成品經(jīng)觀察、測量或測試可衡量其績效，SPC所控制的過程必須符合連續(xù)性原則；2績效報告從衡量產(chǎn)品得到有關(guān)制程績效的資料，由此提供過程的控制對策或改善成品；3過程中對策是防患于未然的一種措施，用于預(yù)防制造出不合規(guī)格的成品；4成品改善對已經(jīng)制造出來的不良品加以選別，進(jìn)行全數(shù)檢查并修理或報廢。6第六頁，共三十七頁。過程中對策績效報告成品改善過程中對策人員設(shè)備材料方法環(huán)境成品7第七頁，共三十七頁。SPC導(dǎo)入流程建立可解決問題之系統(tǒng)確認(rèn)關(guān)鍵過程及特性導(dǎo)入SPC進(jìn)行關(guān)鍵過程及特性之控制檢討過程能力符合規(guī)格程序持續(xù)進(jìn)行過程改善計劃提報及執(zhí)行過程改善計劃不足8第八頁，共三十七頁。*數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理步驟：---原始資料審核，保證資料的真實(shí)性；---分類的決定，分成幾類，避免重復(fù)及遺漏；---分類后整理，進(jìn)行歸類；---列表，根據(jù)結(jié)果編成適用的表格；---繪圖，繪制統(tǒng)計表。*數(shù)據(jù)的收集與整理應(yīng)確定：---抽樣的時間間隔；---樣本的大??；---隨機(jī)抽樣的安排；---抽樣的分布等。樣本數(shù)據(jù)結(jié)論群體抽樣測試分析行動SPC的基礎(chǔ)--數(shù)據(jù)處理9第九頁，共三十七頁。企業(yè)有效實(shí)施SPC的效益通過有效實(shí)施SPC，可以從以下幾個方面使企業(yè)受益：提高產(chǎn)品質(zhì)量水平降低質(zhì)量成本提高客戶滿意度，贏得更多客戶實(shí)物質(zhì)量和管理質(zhì)量的持續(xù)改進(jìn)幫助取得ISO9000、QS9000認(rèn)證以科學(xué)理論依據(jù)和量化管理保證最終輸出提高整個供應(yīng)鏈的信心10第十頁，共三十七頁。二直方圖等統(tǒng)計工具的應(yīng)用*統(tǒng)計技術(shù)的范圍很廣，內(nèi)容很多，經(jīng)常使用的有：老七種工具：

直方圖、排列圖、控制圖、因果圖、檢查表、層別法、散布圖新七種工具：

關(guān)聯(lián)圖、親和圖、系統(tǒng)圖、矩陣圖、箭頭表、過程決策法、矩陣數(shù)據(jù)分析其他：

概率、抽樣檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析、試驗(yàn)設(shè)計等*QS9000SPC要求使用的主要有直方圖、控制圖、過程能力分析等。11第十一頁，共三十七頁。直方圖

直方圖也叫質(zhì)量分布圖、矩陣圖、柱形圖、頻數(shù)圖；直方圖是將測量所得的一批數(shù)據(jù)按大小順序排列，并將它劃分為若干區(qū)間，統(tǒng)計各區(qū)間的數(shù)據(jù)頻數(shù)（或頻率），以這些頻數(shù)（或頻率）的分布狀態(tài)用直方形表示的圖表。頻數(shù)LSLSLUSL質(zhì)量特征值12第十二頁，共三十七頁。直方圖的作用直觀地傳達(dá)有關(guān)過程質(zhì)量分布情況供質(zhì)量狀況分析參考顯示波動的形態(tài)，知道其是否變異；觀察產(chǎn)品質(zhì)量在某一時間段內(nèi)的整體分布狀況；研究過程能力或預(yù)測過程能力調(diào)查是否混入兩個以上的不同群體測知是否有虛假數(shù)據(jù)指定產(chǎn)品的規(guī)格界限計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)值13第十三頁，共三十七頁。直方圖制作舉例（例1）第一步：數(shù)據(jù)收集（n=72)1.351.371.401.381.401.361.391.381.411.371.391.411.421.411.371.431.431.401.381.411.341.441.361.401.451.391.351.401.391.401.361.431.381.431.421.421.431.401.381.411.391.371.381.421.361.401.421.401.391.351.411.371.411.391.431.391.401.401.381.441.441.381.391.371.421.441.451.451.391.341.411.44*某零件的某特殊特性尺寸規(guī)格中心1.40，公差為±0.07；隨機(jī)在一批產(chǎn)品中抽樣72件：14第十四頁，共三十七頁。數(shù)值次數(shù)劃記次數(shù)1.34XX21.35XXX31.36XXXX41.37XXXXXX61.38XXXXXXXX81.39XXXXXXXXXX101.40XXXXXXXXXXX111.41XXXXXXXX81.42XXXXXX61.43XXXXXX61.44XXXXX51.45XXX3并將數(shù)據(jù)分類填表15第十五頁，共三十七頁。第二步：計算、分組---計算極差R：（R又叫全距）Xmax=1.45Xmin=1.34R=Xmax-Xmin=1.45-1.34=0.11---設(shè)定組數(shù)：數(shù)據(jù)總數(shù)n50--100100--250250以上建議分組數(shù)6—10組7—12組10—20組

本例n=72，可選組數(shù)6，

---計算組距h：h=R/6=0.11/6=0.01816第十六頁，共三十七頁。組別組距上下限值中心值頻數(shù)11.34—1.3581.349521.358---1.3761.3671031.376—1.3941.3851841.394—1.4121.4031951.412---1.431.4211261.43---1.451.4398第三步：計算每組的中心、下限、上限，并列出頻數(shù)表17第十七頁，共三十七頁。第四步：按頻數(shù)畫縱、橫坐標(biāo)及直方圖5101520頻數(shù)1.341.3581.3761.3941.4121.431.45

LSLSLUSL*SL為規(guī)格中心，LSL為下公差線，USL為上公差線18第十八頁，共三十七頁。第五步：根據(jù)直方圖畫分布曲線5101520頻數(shù)1.341.3581.3761.3941.4121.431.45

LSLSLUSL*本例的分布曲線是正態(tài)分布，服從統(tǒng)計規(guī)律，說明過程正常19第十九頁，共三十七頁。直方圖分析030缺齒型：可能是測量器具精度不夠或分組不當(dāng)造成。孤島型：可能是測量不當(dāng)或變換加工條件造成的。51015202505101520253020第二十頁，共三十七頁。偏向型：可能是設(shè)備偏差或加工習(xí)慣造成的，如孔的加工往往偏小。051015202530雙峰型：可能是兩種條件下生產(chǎn)的，或過程有變異產(chǎn)生。21第二十一頁，共三十七頁。直方圖與因果圖結(jié)合使用尋找關(guān)鍵控制變量

量具偏差某產(chǎn)品質(zhì)量問題噪聲灰塵環(huán)境情緒不穩(wěn)定培訓(xùn)不足人過程無控制方法作業(yè)指導(dǎo)書不完善方法量具標(biāo)準(zhǔn)量具不穩(wěn)(小原因)機(jī)器(大原因)年久失修(中原因)成分變化厚度變差材料因果圖*在因果圖的基礎(chǔ)上，通過直方圖分析各因素變換條件時產(chǎn)品特性分布，可以得出那些因素對該特性起關(guān)鍵影響的結(jié)論。22第二十二頁，共三十七頁。某產(chǎn)品過錫爐后QC檢查發(fā)現(xiàn)的缺陷如下：1.錫珠7Pcs 2.少錫3Pcs3.假焊2Pcs 4.元件損壞1Pcs利用排列圖分析各種缺陷影響程度23第二十三頁，共三十七頁。三過程變差和統(tǒng)計

我們知道，沒有兩件產(chǎn)品或特性是完全相同的，因?yàn)槿魏芜^程都存在許多變差；產(chǎn)品間或過程的變差也許很大，也許小得無法測量，但這些變差總是存在的。

這些變差有什么區(qū)別和特點(diǎn)，如何發(fā)現(xiàn)和研究變差的趨勢，進(jìn)而通過改進(jìn)或糾正措施減少或控制變差，是我們的工作，也是統(tǒng)計過程控制SPC的任務(wù)。24第二十四頁，共三十七頁。---人為因素，包括質(zhì)量意識、工序熟練程度、遵守工藝紀(jì)律和疲勞的情況等；---機(jī)器方面，包括機(jī)器的制造精確度、維修和保養(yǎng)狀態(tài)等因素；---材料方面，包括材料的均勻程度、切削性能、加工工藝等因素；有不同批次之間的差異，也有批次內(nèi)的差異，還有時間、環(huán)境造成的；---制造方法，包括加工工藝方法、操作規(guī)程、工裝夾具等因素；---環(huán)境方面，包括制造現(xiàn)場環(huán)境對人體及物料的影響等；---測量方面，包括測量量具的精確度（偏倚）、重復(fù)性（一個操作人采用一種測量器具，多次測量同一尺寸的變差）、再現(xiàn)性（不同的操作人，采用同一測量器具，分別測量同一尺寸的變差）、穩(wěn)定性（同一測量系統(tǒng)在不同時間測量同一尺寸時的至少兩組測量值的總變差）和線性（在量具規(guī)定的量程內(nèi)，不同測量點(diǎn)的偏差值的差值）。過程變差25第二十五頁，共三十七頁。普通原因與特殊原因之變異普通原因變差：---過程中變異因素是在統(tǒng)計的控制狀態(tài)下，其產(chǎn)品特性有固定的分配；---影響過程中的每個單位；---在控制圖上表現(xiàn)為隨機(jī)性，無明確的圖案，但遵循一個分布；---是由所有不可分派的小變差組成，通常需采取系統(tǒng)措施來減小。特殊原因變差：---過程中變異因素不在統(tǒng)計的控制狀態(tài)下，其產(chǎn)品特性沒有固定的分配；---間斷的，偶然的，通常是不可預(yù)測的和不穩(wěn)定的變差；---非隨機(jī)性的；---是由可分派的變差源造成的，該變差源可以被糾正。工業(yè)經(jīng)驗(yàn)說明：---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；---大部分的85%，是管理人員通過對系統(tǒng)采取措施可減小的。26第二十六頁，共三十七頁。波動與波動源沒有兩個產(chǎn)品是完全一樣的，產(chǎn)品間的差異就是波動；波動是通過適當(dāng)?shù)奶厥馓兀ㄟ^程和產(chǎn)品特性）表現(xiàn)出來的。*過程中有許多產(chǎn)生波動的波動源，如加工機(jī)械軸的直徑可能有的波動源：---機(jī)器：零件的磨損和老化；---工具：強(qiáng)度不同、磨損率差異；---材料：硬度、成分、產(chǎn)地不同；---操作者：對準(zhǔn)精度不同，情緒影響等；*不同的變差應(yīng)采取不同的行動去排除或減少：---測量：視覺誤差，心理障礙，量具差異；---維護(hù)：潤滑程度，替換部件；---環(huán)境：溫度、濕度、光線、電源電壓波動。行動局部行動對系統(tǒng)采取行動--可排除特殊波動源--可由操作者或接近過程的人完成--可排除過程中發(fā)生問題的15%--可用來減弱正常波動源--幾乎都由管理者完成，固稱管理行動--可排除過程中發(fā)生問題的85%27第二十七頁，共三十七頁。過程控制過程分類受控不受控符合要求（合格）1類3類不符合要求（不合格）2類4類*如果只存在變差的普通原因，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；*如果存在變差的特殊原因，隨著時間的推移，過程的輸出會不穩(wěn)定；28第二十八頁，共三十七頁。1類（符合要求，受控）：----是理想狀態(tài)，為持續(xù)改進(jìn)可能需要進(jìn)一步減小變差；2類（不符合要求，受控）：----雖然受控，但存在過大的普通原因變差；----短期內(nèi)應(yīng)進(jìn)行100%檢測以保護(hù)客戶不受影響；----必須進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)，找出并消除或減小普通原因的影響。29第二十九頁，共三十七頁。3類（符合要求，不受控）：----有相對較小的普通原因和特殊原因變差；----存在的特殊原因已經(jīng)明確，但消除其影響可能不大經(jīng)濟(jì)，且客戶可能接受這種過程狀態(tài)。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%檢測以保護(hù)客戶的利益；----必須采取緊急措施使過程穩(wěn)定，并減小變差。30第三十頁，共三十七頁。

σ標(biāo)準(zhǔn)差（standarddeviation)基本統(tǒng)計概念-----σn-1是樣本標(biāo)準(zhǔn)差，一般取樣數(shù)較大時，計算中時均采用σn-131第三十一頁，共三十七頁。仍按直方圖制作的例1：*全距R：

Xmax=1.45Xmin=1.34

R=Xmax-Xmin=1.45-1.34=0.11*算術(shù)平均值X(μ):X==(1.34X2+1.35X3+---1.45X3)÷72=1.398*中位數(shù)Md：1.40(72個數(shù)中間的那個，如n為偶數(shù)，取兩個中間數(shù)的均值）*眾數(shù)：1.40

（72個數(shù)中出現(xiàn)最多的那個數(shù)）*方差/變異σ2

：一般用σn-12=本例中σ2

=(（1.34-1.398)2+（1.35-1.398)2+---+（1.45-1.398)2)

÷71*標(biāo)準(zhǔn)差σ(一般用σn-1）：經(jīng)計算，本例σn-1=0,028nMi=1nXiMi=1nn-1(Xi-X)2基本統(tǒng)計量的計算32第三十二頁，共三十七頁。對過程變差的統(tǒng)計分析對中性LSLSLUSLSL超差變差（波動）-3σ3σ-2σ-1σ1σ2σ-3σ3σσ較大時σ較小時μ偏離規(guī)格中心時μμμ基本與規(guī)格中心重合時LSLUSLLSLUSL33第三十三頁，共三十七頁。正態(tài)分布的性質(zhì)-3σ-2σ-1σμ1σ2σ3σ機(jī)會率50.00%68.26%95.0