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1、SPC过程控制图,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,作好质量管理首先应明确：1 贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓；2 质量管理科学有一个重要的特点，即对于质量管理所提出的原则、方针、目标都要有科学措施与科学方法来保证他们的实现。,现代质量管理的原则,不要等产品做出来后再去看它好不好!而是在制造的时候就要把它制造好!,是贯彻预防原则的SPC的重要工具，是质量管理七个工具的核心。 1984年名古屋工业大学调查115家日本各行各业的中小型工厂，平均每家采用137张控制图；柯达5000职工一共用了35000张控制图。,控制图的重要性,原则上,应该用于有数量特性或参数和持续性的
2、所有工艺过程; SPC使用的领域是大规模生产;多数企业，SPC用于生产阶段;在强调预防的企业，在开发阶段也用SPC。,何时使用SPC,产品质量的统计观点,产品质量具有变异性(Variation),产品质量的变异具有统计规律性,产品质量的统计观点,正常波动和异常波动,波动是质量的敌人；品质改善就是要持续减少设计、制造和服务过程的波动；,正常波动：稳定的；结果是可预测的；是永久性的；,异常波动：不稳定的;结果不可预测;现象会重复发生, 除非有所行动;可以减少;,SPC 可以帮助我们,区分正常波动和异常波动；及时发现异常征兆；消除异常因素；减少异常波动；提高过程能力；,预防控制,基本统计术语,总体,
3、样本,总体-简单而言，我们有兴趣知道的数据整体,如1000台燃具样本-一组只包含部份总体的数据。简单而言，这是总体中选出的数据,如1000台燃具中的其中10台.,基本统计术语,1.决定数据的趋中程度2.以数理表达分散的程度3.决定样本频率分布的形状,描述统计,分散的量度,标准差过程输出的分布宽度，距离或与平均值的偏差,基本统计术语,极差 一个子组、样本或总体中最大值与最小值之差;最低温升的量测数据为 9.6, 6.2,5.7,9.6, 那么最低温升的极差为:,分散的量度,基本统计术语,概念介绍,计量值：用各种计量仪器测出、以数值形式表现的测量结果，包括用量仪和检测装置测的零件尺寸、长度、形位误
4、差等, 如电池之压片厚度, 小片称重, 卷针直径等指标.计数值：通常是指不用仪器即可测出的数据。计件如不合格品数, e.g 裁大片外观不合格数，服从二项分布；计点如电池激光焊接的气密性, 短路数等, 服从泊松分布.,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,控制图的基本原理,中心极限定理：无论随机变量的共同分布是什么（离散分布或连续分布，正态分布或非正态分布），只要独立统分布随机变量的个数n较大时，样本均值的分布总是正态分布。以3原理为基础：控制图是以正态分布中的3 原理为理论依据，中心线为平均值，上下控制界限为以平均值加减3 的值，以判断过程中是否有问题发生，此即休哈特博士所创的控
5、制方法。,控 制 图,控制图的要素,纵坐标：数据（质量特性值或其统计量）横坐标：按时间顺序抽样的样本编号上虚线：上控制界限UCL下虚线：下控制界限LCL中实线：中心线CL,Remark: 规格线：由客户或设计部门给出;控制界线：由过程的实际数据统计计算得出;一般情况下,控制界限严于规格;,控制图的分类(按数据种类分),计量值控制图 (Control Charts for Variables)平均值与极差控制图(X-R Chart)平均值标准差控制图(X-Chart)中位数与极差控制图(X-R Chart)个别值与移动极差控制图(X-MR Chart)计数值控制图 (Control Charts
6、 for Attribute)不合格品率控制图(P Chart)不合格品数控制图(Pn Chart)不合格数控制图(C Chart)单位不合格数控制图(U Chart),控制图的分类与选用,计数值控制图 亡羊补牢愈少愈好,计量值控制图 防患未燃愈多愈好,计量值 Vs. 计数值,计量型数据吗？,n=1？,关心的是不合格率吗？,均值是否方便计算？,n是否恒定？,n是否恒定？,n 9？,s是否方便计算？,Pn或p图,图,C或U图,U图,是,否,是,是,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,否,否,n：样本容量,控制图的应用时机,分析用控制图决定过程控制方法用过程分析用过程能力研究用过程控制准备用,
7、控制用控制图追查不正常原因迅速消除此项原因研究并采取防止此项原因重复发生之措施。,控制图的分类(按用途分),所控制的产品质量特征值为计量值 所控制的产品质量特征为关键质量特征 若关键质量特征不可测量，采用其它代用质量 特征进行控制时，一定要确认代用质量特征与 关键质量特征密切相关. 测量系统精度应能达到要求,控制图的应用,步骤一、选择需控制的产品质量特征值,控制图的应用,1、确定样本含量N采用 -R控制图，样本含量一般取n=52、确定抽样方式定期法即时法 一般采用即时法。,步骤二、确定抽样方案,3、确定抽样间隔期确定抽样间隔应考虑的因素工序稳定性抽样时间及成本因素工序能力指数工序调整周期(EC
8、N)一般在两次相邻的工序调整之间要抽取2024个样本.,步骤二、确定抽样方案（续）,控制图的应用,连续生产,抽取五个零件作为样本,检查五个零件，并进行评价,？,继续生产,Yes,采取措施(与班组长商议),No,及时法数据采集模式,步骤3 收集数据,若初始建立控制图，至少要抽取75个以上的数据，若样本含量N=3，则至少要抽25组样本. 数据必须是最新的，能确切反映当前的工序水平. 抽样时必须记录数据采集日期、时间、采集人等信息.24样本均值分布898642 抽样必须是随机的.,控制图的应用,数据记录一般格式,控制图的应用,步骤4 确定中心线和控制限,图：,控制图的应用,R图d2、d3、A2、D3
9、、D4、均为与样本含量有关的常数，可查表。,控制图的应用,步骤5 绘制 -R控制限,在给定的 R控制图上，根据所计算出 的图和R图的控限，选定垂直轴上最小区间单位所表示数据量，并在垂直轴上标明数据。请注意：在绘制控制限时，控制限（UCL和LCL之间）的距离不应太大，也不应太小。距离太大，当有些数据点超出控制限时无法表示；距离太小，描点和分析时会比较困难 。,控制图的应用,控制图的应用,若初始建立控制图，须将样本的X和R描在控制图上，以验证工序是否处于统计受控状态。如果描点后发现有的点超出控制限，这表明工序可能处于失控状态，首先应分析是否存在系统性原因，若找到了系统性原因，应将该数据点删除，然后
10、重新计算控制限。,步骤6 描点，并且在必要时重新计算控制限,控制图的分析,x,UCL,CL,LCL,t,C,C,B,A,B,A,控制图的分区,受控状态,受控状态的判断,过程数据的分布曲线随时间的输出,时间,逐渐形成一个稳定的分布和基本不随时间变化且在要求范围内,受控状态,在控制图上的正常表现为：（1）所有样本点都在控制界限之内；（2）样本点均匀分布，位于中心线两侧的样本点约各占1/2；（3）靠近中心线的样本点约占2/3；（4）靠近控制界限的样本点极少。,x,UCL,CL,LCL,t,控制图的受控状态,失控状态,失控状态,明显特征是有: （1）一部分样本点超出控制界限 除此之外，如果没有样本点出
11、界，但 （2）样本点排列和分布异常，也说明生产过程状态失控。,控制界内点子排列有缺陷 1）链：在中心线一侧连续出现的点子； 连续9点在中心线一侧；,2）连续6点上升或下降；3）连续14点上下交替；,4）连续3点中2点在中心线同一侧的A区；5）连续5点中4点在中心线同一侧的C区以外；,6）连续15点在C区；7）连续8点在中心线两侧，但无一在C区。,典型失控状态,检测1、点超出了控制限,典型失控状态,检测2、连续6点上升或下降。,其他几种缺陷,1 周期性变化,其他几种缺陷(续),其他几种缺陷(续),其他几种缺陷(续),其他几种缺陷（续）,其他几种缺陷（续）,何时应该重新计算控制界限,控制图是根据稳
12、定状态下的条件（人员、设备、原材料、工艺方法、测量系统、环境即5M1E）来制定的。如果上述条件变化，则必须重新制定控制图，例如：设备更新、经过修理、更换零件；改变工艺参数或采用新工艺；改变测量方法或测量仪器；采用新型原材料或其他原材料；环境变化。一定时间后检验控制图还是否适用；过程能力值有大的变化时；,控制图的应用程序总结,主要内容,基础知识 控制图 计量值控制图制作与应用,计量值控制图,均值-极差控制图 ( )均值-标准差控制图 ( )单值-移动极差控制图 ( X-MR ),均值-极差控制图（ ）,最常用；最基本；控制对象为计量值；适用于n 10的情况；均值图用于显示子组间的波动, 观察和分
13、析数据分布的均值的变化，即过程的集中趋势 (稳定趋势)；极差图用于显示子组内的波动, 观察和分析数据分布的分散情况，即过程的离散程度；精度尚可, 使用方便.,均值-极差控制图作法重点,(1) 选择控制特性X, 决定样本大小n, 抽样频率及样本组数K； 1选择控制特性X -能测定的产品或过程特性; -对客户使用及生产关系重大的特性; -对下工程影响较大的特性; -经常出问题的特性; -关键产品或过程特性; -控制计划有规定的控制项目;,(1) 选择控制特性X, 决定样本大小n, 抽样频率及样本组数K； 2决定样本大小n及抽样频率 -n约在25之间, 不宜太大; -同一组数据尽量是同一时间及同一条
14、件下生产的成品; -初期分析的过程系统尽量以较高的抽样频率连续取样, 稳 定的过程系统频率可以较低; -每组样本应记录日期,时间,作业员, 机台, 原材料或零件批 别等层别, 以利发掘和矫正特殊原因; -不影响生产作业及可接受的成本; 3决定样本组数K; -足够的样本数以保证过程系统的主要变异有机会出现.,均值-极差控制图作法重点,收集数据（20-25组以上）；计算各组样本统计量,样本平均值,极差,总平均值；计算控制界限；绘制控制图（分析用控制图）。 剔除异常点。重新计算控制界限。 作为日常控制用（控制用控制图）,均值-极差控制图作法步骤,均值控制图,极差控制图,均值-极差控制图_ 计算公式,
15、1) 收集数据：至少75个以上，最好100个以上。（要按照一定的原则决定样本的间隔时间、组数和样本大小n；n通常取3，4，5；）,2) 计算各组样本统计量，如样本平均值、极差及总平均值；,3) 计算控制界限：,1. 一新电池经试作一周后, 初期过程控制能力足够, 量产时每天收集一组数据, 每组n=5, 共收集20组, 产品规格为50+/-5V, 请制作并解析Xbar-R控制图.,均值-极差控制图应用实例,(1)计算控制线并描点.,均值-极差控制图应用实例,均值-极差控制图应用实例,(2)解析控制图. R控制图连续7点在中心线之下, 是一种好的异常8/11-8/15有显著的异常, 经查明发现某一
16、零件由新供应商之物料, 工程部发出通知, 不再使用该零件直到供应商改善为止, 将此五点删除继续收集五天数据.控制图解析注意点:一般情况下先解析R图, 因为X图的控制界限, 其大小是由Rbar决定的, R的大小代表着组内变异的大小, 常见R图特殊原因的点分成三种形态:,Rule1: R图有点超出或低于控制界限, 其可能的原因如下:数据录入错误; c. 量测系统曾经改变;计算错误或描点错误; d. 过程变异突然变大.,R图判定规则,Rule2: R图有连串的点出现, 其可能的原因如下:连续七点超中心线之上, 属于不规则的原则的原因造成较大的变异 如材料为新供应商供应的, 或材料不均匀, 或作业员或
17、检验员是新手;连续七点超中心线之下, 属于过程作业条件的改变造成较小的差异, 应该调查核实, 若属实则给予推广, 若有不真实数据. 则立即查处. Rule3: R图有明显的非随机的现象, 其可能的原因如下: 超过2/3的点集中与中间的1/3区域, 可能原因为计算错误或分组不合理;小于2/3的点集中于中间的1/3区域, 可能原因为不同平均来源的混合批为一组.,R图判定规则,X图判定规则,Rule1: X图有点超出或低于控制界限, 其可能的原因如下:数据录入错误; c. 量测系统曾经改变;计算错误或描点错误; d. 过程中心已经开始变动.,Rule2: X图有连续点出现, 其可能的原因如下:连续七
18、点在中心线之上或下; 为过程中心曾经改变;连续七点在中心线之上升或下降; 为过程中心正在改变.,Rule3: X图有非随机的出现, 其可能的原因如下:同R图类同.,单值-移动极差控制图（ X-MR）,单值-移动极差控制图（ X-MR),与均值-极差控制图的作用类似；不需多个测量值或样本是均匀的（如浓度）；因为费用或时间的关系，过程只有一个测量值（如破坏性实验）；用自动化检查，对产品进行全检时；精度较差, 计算量小.,移动极差,移动极差是指一个测定值 xi 与紧邻的测定值xi+1 之差的绝对值，记作Rs， Rs = | xi - xi+1 | （i=1,2,k-1) k为测定值的个数; k个测定
19、值有k-1个移动极差,每个移动极差值相当与样本大小n=2时的极差值.,怎样确定控制界限,1 计算总平均数:2 计算移动极差平均数:,怎样确定控制界限,3 计算控制界限:,n=2时,E2=2.66,X控制图,怎样确定控制界限,3 计算控制界限:,Rs控制图,相当于n=2时的极差控制图;n=2时,D4=3.267,D3=0,例1：某制药厂某种药品碱的单耗数据如表，做单值-移动极差图,收集数据,X-MR控制图实例,2）计算各组的统计量,计算样本的平均值：计算移动极差Rsi及其平均值：,X-MR控制图实例,数据表如下：,X-MR控制图实例,计量值控制图控制界限计算公式,控制界限常用系数表,THANKS,
