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1、spcSPC(Statistical Process Control)SPC(Statistical Process Control)统计制程管制目录目录目录目录 1 SPC的产生 1 SPC的产生 2 SPC的作用 3 SPC常用术语解释 3 SPC常用术语解释 4 持续改进及统计过程控制概述制控制系统a 制程控制系统b 变差的普通及特殊原因局部措施和对系统采取措施c 局部措施和对系统采取措施d 过程控制和过程能力e 过程改进循环及过程控制e 过程改进循环及过程控制f 控制图5 管制图的类型6 管制图的选择方法6 管制图的选择方法7 计量型数据管制图a 与过程有关的控制图使用控制图的准备b
2、使用控制图的准备c X-R 图d X-s 图图e X-R图f X-MR图8 计数型数据管制图8 计数型数据管制图a p 图b np 图c c 图d u 图SPC的产生的产生工业革命以后,随着生产力的进一步发展,大规模工业革命以后,随着生产力的进步发展,大规模生产的形成,如何控制大批量产品质量如何控制大批量产品质量成为一个突出问题,单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求,必须改进质量管理方式。于是,当时经济发展的要求,必须改进质量管理方式。于是,英、美等国开始着手研究用统计方法代替事后检验的质量控制方法。1924年美国的休哈特博士提出将3Sigma原理运1924年,美国的休哈
3、特博士提出将3Sigma原理运用于生产过程当中,并发表了著名的“控制图法”,对过程变量进行控制,为统计质量管理奠定了理论和方法基础方法基础。SPC的作用的作用SPC的作用的作用1、确保制程持续稳定、可预测。2提高产品质量生产能力降低成本2、提高产品质量、生产能力、降低成本。3、为制程分析提供依据。4、区分变差的特殊原因和普通原因,作为采取局部措施或对系统采取措施的指南。SPC常用术语解释常用术语解释名称解释平均值()组测量值的均值均值平均值(X)一组测量值的均值均值极差(Range)一个子组、样本或总体中最大与最小值之差最大与最小值之差(Sigma)用于代表标准差的希腊字母(Sigma)用于代
4、表标准差的希腊字母标准差(Standard 过程输出的分布宽度分布宽度或从过程中统计抽样值(例如:子组均值)的分布宽度的量量度度,用希腊字母或字母sDeviation)子均值分布宽度度度希字字(用于样本标准差)表示。分布宽度(Spread)一个分布中从最小值到最大值之间的间距最小值到最大值之间的间距(Spread)中位数 x将一组测量值从小到大排列后,中间的值中间的值即为中位数。如果数据的个数为偶数,一般将中间两个数的平均值作为中位数作为中位数。单值(Individual)一个单个的单位产品或一个特性的一次测量一次测量,通常用符号 X 表示。符号表示名称解释中心线控制图上的一条线代表所给数据平
5、均值数据平均值中心线(Central Line)控制图上的条线,代表所给数据平均值数据平均值。过程均值(P一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均(Process Average)值,通常用 X 来表示。链(R)控制图上一系列连续上升或下降,或在中心线之上变特链(Run)或之下的点点。它是分析是否存在造成变差的特殊原因的依据。过程的单个输出之间不可避免的差别不可避免的差别变差的原因变差(Variation)过程的单个输出之间不可避免的差别不可避免的差别;变差的原因可分为两类:普通原因和特殊原因。一种间断性的不可预计的不稳定的变差根源特殊原因(Special Cause)种间断性的,不可预计
6、的,不稳定的变差根源。有时被称为可查明原因,它存在的信号是:存在超过控制限的点或存在在控制限之内的链或其它非随机性的图形机性的图形。名称解释普通原因(CC)造成变差的一个原因,它影响被研究过程输出的所有单值在控制图分析中它表现为随机(Common Cause)的所有单值;在控制图分析中,它表现为随机过程变差的一部分。过程能力是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限过程能力(Process Capability)是指按标准偏差为单位来描述的过程均值和规格界限的距离,用Z来表示。移动极差(Moving Range)两个或多个连续样本值中最大值和最小值之差。制程控制系统制程控制系统有反馈的过程
7、控制系统模型过程的呼声人统计方法人设备材料我们工作的方式/资统计方法顾客材料方法产品或环境服务的方式/资源的融合顾客识别不断变化的输入过程/系统输出识别不断变化的需求量和期望输入过程/系统输出顾客的呼声变差的普通原因和特殊原因变差的普通原因和特殊原因普通原因:普通原因:是指过程在受控的状态下,出现的具有稳定的且可重复的分布过程的变差的原因。普通原因表现为一个稳系统的偶然原因只有过程变差的普通原因存在且系统的偶然原因。只有过程变差的普通原因存在且不改变时,过程的输出才可以预测。特殊原因:特殊原因:(通常也叫可查明原因)是指造成不是始终作用于过过程的变差的原因,即当它们出现时将造成(整个)过程的分
8、布改变。只用特殊原因被查出且采取措施,否则它们将继续不可预测的影响过程的输出。每件产品的尺寸与别的都不同每件产品的尺寸与别的都不同范围范围范围范围但它们形成一个模型,若稳定,可以描述为一个分布范围范围范围分布可以通过以下因素来加以区分位置分布宽度形状或这些因素的组合如果仅存在变差的普通原因,目标值线随着时间的推移,过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。预测时间时间范围目标值线如果存在变差的特殊原因,随着时间的推预测移,过程的输出不稳定。稳定时间范围局部措施和对系统采取措施局部措施和对系统采取措施局部措施局部措施通常用来消除变差的特殊原因通常由与过程直接相关的人员实施通常可纠正大约15%的过程问
9、题通常可纠正大约15%的过程问题 对系统采取措施对系统采取措施通常用来消除变差的普通原因几乎总是要求管理措施,以便纠正大约可纠正85%的过程问题大约可纠正85%的过程问题过程控制过程控制过程控制过程控制受控(消除了特殊原因)时间范围不受控不受控(存在特殊原因)过程能力过程能力受控且有能力符合规范(普通原因造成的变差已减少)规范下限规范上限时间范围受控但没有能力符合规范控但没有能力符范(普通原因造成的变差太大)过程改进循环过程改进循环过程改进循环过程改进循环1、分析过程、分析过程2、维护过程、维护过程本过程应做什么?监控过程性能会出现什么错误?查找变差的特殊原因并会出现什么错误查找变差的特殊原因
10、并本过程正在做什么?采取措施。达到统计控制状态?确定能力计划实施计划实施措施研究措施研究措施研究措施研究计划实施3、改进过程、改进过程措施研究改进过程从而更好地理解普通原因变差减少普通原因变差减少普通原因变差控制图控制图控制图控制图上控制限中心限下控制限收集1、收集收集数据并画在图上2、控制控制根据过程数据计算实验控制限识别变差的特殊原因并采取措施3分析及改进3、分析及改进确定普通原因变差的大小并采取减小它的措施重复这三个阶段从而不断改进过程管制图类型管制图类型均值和极差图不良率管计X-R 均值和极差图计P chart 不良率管制图量型数型X-均值和标准差图nP chart 不良数管制图数据数
11、据管制图X-R 中位值极差图C chart 缺点数管制图管制图X-MR 单值移动极差图U chart 单位缺点数管制图图点数管制图控制图的选择方法控制图的选择方法确定要制定控制图的特性是计量型数据吗?否关心的是不合格品率?否关心的是不合格数吗?吗?率是样本容量是否恒定?否使用p图样本容量是否桓定?否使用u图是否恒定?是使用np或p图是使用c或u图是性质上是否是均性质上是否是均匀或不能按子组取样例如:化学槽液、批量油否子组均值是否能很方便地计算否使用中位数图漆等?地计算?位数图是使用单值图是使用单值图X-MR接上页接上页子组容量是否大于或等于9?否使用XR图是是否能方便地计算每个否使用地计算每个
12、子组的S值?是否XR图使用X s图注:本图假设测量系统已经过评价并且是适用的。计量型数据控制图计量型数据控制图计量型数据控制图计量型数据控制图与过程有关的控制图人员环境设备123456计量单位:(mm,kg等)方法材料1 2 3 4 5 6过程结果举例控制图举例螺丝的外径(mm)从基准面到孔的距离(mm)电阻()锡炉温度(C)X图R图锡炉温度(C)工程更改处理时间(h)R图接上页接上页接上页接上页测量方法必须保证始终产生准确和精密的结果不精密精密不准确 不准确 准确 使用控制图的准备使用控制图的准备1、建立适合于实施的环境1、建立适合于实施的环境a 排除阻碍人员公正的因素b 提供相应的资源c
13、管理者支持c 管理者支持2、定义过程根据加工过程和上下使用者之间的关系,分析每个阶段的影响因素。3、确定待控制的特性应考虑到:顾客的需求当前及潜在的问题区域特性间的相互关系4、确定测量系统规定检测的人员境方法数量频率设备或量具a 规定检测的人员、环境、方法、数量、频率、设备或量具。b 确保检测设备或量具本身的准确性和精密性。5、使不必要的变差最小确保过程按预定的方式运行确保输入的材料符合要求恒定的控制设定值恒定的控制设定值注:注:应在过程记录表上记录所有的相关事件,如:刀具更新,新的材料批次等,有利于下一步的过程分析。均值和极差图(X-R)均值和极差图(X-R)1收集数据收集数据1、收集数据收
14、集数据以样本容量恒定的子组形式报告,子组通常包括2-5件连续的产品,并周性期的抽取子组。注注:应制定应制定一一个收集数据的计划个收集数据的计划,将其作为收集将其作为收集、记录及描图的依据记录及描图的依据。注注:应制定个收集数据的计划应制定个收集数据的计划,将其作为收集将其作为收集、记录及描图的依据记录及描图的依据。1-1 选择子组大小,频率和数据选择子组大小,频率和数据1-1-1 子组大小子组大小:一般为5件连续的产品,仅代表单一刀具/冲头/过程流等。(注注:数据仅代表单一刀具、冲头、模具等流等(注注:数据仅代表单刀具、冲头、模具等生产出来的零件,即一个单一的生产流。)1-1-2 子组频率子组
15、频率:在适当的时间内收集足够的数据,这样子组才能反映潜在的变化,这些变化原因可能是换班/操作人员更换/材料批次不同等原因引起。对正在生产的产品进行监测的子组频率可以是每班2次,或一小时一次等。次等。1-1-3 子组数:子组数:子组越多,变差越有机会出现。一般为25组,首次使用管制图选用35 组数据,以便调整。1-2 建立控制图及记录原始数据(见下图)建立控制图及记录原始数据(见下图)烤纸“温度”X-R图烤纸温度X-R图记录单位:组立滤纸材质:机油格规范温度:170-175c机器名称:烤炉 =均值 =173UCL=+A2 =175LCL=+A2 =170 =均值R =4.3UCL=D4 =9.0
16、9LCL=D3 =0XXRXXRRX图175RRA2=0.577D0 000171172173174175123456789101112131415161718192021222324252627282912345678910111213141516171819202122232425262728293 3系列系列1系列系列2D3=0.000D=2 115R图048编号12345678910111213141516171819202122232425262728299/69/69/69/69/69/69/69/79/79/79/79/79/79/89/89/89/89/119/119/119/
17、119/119/129/129/129/129/12139/13D4=2.115012345678910111213141516171819202122232425262728291234567891011121314151617181920212223242526272829系列系列1日期/时间8:00-9:009:00-10:0010:-11:0011:00-12:0013:30-14:3014:30-15:3015:30-16:308:00-9:009:00-10:0010:00-11:0011:00-12:0013:30-14:3015:30-16:3010:30-11:3013:30
18、-14:3014:30-15:3015:30-16:308:00-9:009:00-10:0010:00-11:0011:00-12:0013:30-14:308:00-9:0013:30-14:3014:30-15:3015:30-16:3016:30-17:308:00-9:009:00-10:00读数 1174175175173171172173176171172174176173176174172170175172176171175173169170175175175174读数 217517617717417017417017517217317317417217417517216917
19、4173175173174172171169173176173175读数 3174175176175172173169173173174170172170171176173171172175174173175170173171170174171175读数 4173174174176174172171170174176171169171170174174172170176173174173171174172169172169174读数 517317317217517517317216917517517217017317117117517317117417017517217217517317117
20、0170173 读数之和读数数量R=最大值-最小值23535247444736534546433646662应记录人员、材料、环境、方法、机器或测量系统的任何变化,当控制图上出现信号时,这些记录将有助于采取纠正措.日期/时间172173172174172171174173174172173171172174172172172174173172175172备注日期/时间备注1741751751731711731741-3、计算每个子组的均值(、计算每个子组的均值(X)和极差)和极差R 对每个子组计算对每个子组计算对每个子组计算对每个子组计算:X=(X1+X2+Xn)/nR=Xmax-Xmin式中
21、:式中:X1,X2 为子组内的每个测量值。为子组内的每个测量值。n 表示子组表示子组的样本容量的样本容量的样本容量的样本容量1-4选择控制图的刻度选择控制图的刻度1-4、选择控制图的刻度选择控制图的刻度4-1 两个控制图的纵坐标分别用于 X 和 R 的测量值。4-2 刻度选择:刻度择接上页接上页对于X 图,坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应至少为子组均值(X)的最大值与最小值的差的2倍,对于R图坐标上的刻度值的最大值与最小值的差应为初始阶段所遇到的最大极差(R)的2倍。注:注:一个有用的建议是将 R 图的刻度值设置为 X 图刻度值的2倍。(例如:平均值图上1个刻度代表0.01英寸,则在极差图
22、上1个刻度代表0 02英寸)1个刻度代表0.02英寸)1-5、将均值和极差画到控制图上、将均值和极差画到控制图上5-1 X 图和 R 图上的点描好后及时用直线联接,浏览各点是否合理,有无很高或很低的点,并检查计算及画图是否正确。5-2 确保所画的X 和R点在纵向是对应的。注:注:对于还没有计算控制限的初期操作的控制图上应清楚地注明“初始研究初始研究”字样。2计算控制限计算控制限首先计算极差的控制限,再计算均值的控制限。2-1 计算平均极差(计算平均极差(R)及过程均值()及过程均值(X)表示子组数量表示子组数量R=(R1+R2+Rk)/k(K表示子组数量表示子组数量)X=(X1+X2+Xk)/
23、k 2-2 计算控制限计算控制限计算控制限是为了显示仅存在变差的普通原因时子组的均计算控制限是为了显示仅存在变差的普通原因时子组的均值和极差的变化和范围。控制限是由子组的样本容量以及反映在极差上的子组内的变差的量来决定的。计算公式计算公式计算公式计算公式:UCLx=X+A2RUCLR=D4RLCLx=X-A2RLCLR=D3R接上页接上页接上页接上页注:注:式中A2,D3,D4为常系数,决定于子组样本容量。其系数值见下表:n2345678910D43.272.572.282.112.001.921.861.821.78D30.080.140.180.22A21.881.020.730.580.
24、480.420.340.340.31注:注:对于样本容量小于7的情况,LCLR可能技术上为一个负值。在这种情况下没有下控制限,这意味着对于一个样本数为6的子组,6个“同种情况下没有下控制限,这意味着对于个样本数为6的子组,6个同样的”测量结果是可能成立的。2-3 在控制图上作出均值和极差控制限的控制线在控制图上作出均值和极差控制限的控制线平均极差和过程均值用画成实线。各控制限画成虚线各控制限画成虚线。对各条线标上记号(UCLR,LCLR,UCLX,LCLX)注:在初始研究阶段,应注明试验控制限。注:在初始研究阶段,应注明试验控制限。3过程控制分析过程控制分析分析控制图的目的在于识别过程变化或过
25、程均值不恒定的证据。(即其中之一或两者均不受控)进而采取适当的措施。注注1:R 图和 X 图应分别分析,但可进行比较,了解影响过程的特殊原因。注注因为子组极差或子组均值的能力都取决于零件间的变差注注2:因为子组极差或子组均值的能力都取决于零件间的变差,因此,首先应分析R图。3-1 分析极差图上的数据点分析极差图上的数据点3-1-1 超出控制限的点超出控制限的点a 出现一个或多个点超出任何控制限是该点处于失控状态的主要a 出现个或多个点超出任何控制限是该点处于失控状态的主要证据,应分析。b 超出极差上控制限的点通常说明存在下列情况中的一种或几种:b 1 控制限计算错误或描点时描错b.1 控制限计
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