控制圖基本原理

1、1第三講第三講 控制圖基本原理控制圖基本原理23PROCESS原料原料人人 機機 法法 環(huán)環(huán) 測測量量測量測量結(jié)果結(jié)果好好不好不好不要等產(chǎn)品做出來后再去看它好不好不要等產(chǎn)品做出來后再去看它好不好!而是在制造的時候就要把它制造好而是在制造的時候就要把它制造好!預(yù)防或容忍預(yù)防或容忍? ?4過程控制反饋循環(huán)圖過程控制反饋循環(huán)圖過程過程人員人員設(shè)備設(shè)備原料原料方法方法量測量測環(huán)境環(huán)境產(chǎn)品或服務(wù)客戶客戶確認客戶需求與期望客戶聲音客戶聲音統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法過程聲音過程聲音輸入輸入過程過程/系統(tǒng)系統(tǒng)輸出輸出 SPC是英文Statistical ProcessControl的前綴簡稱,即統(tǒng)計過程控制(又稱統(tǒng)計制

2、程管制)。 SPC就是應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段收集的數(shù)據(jù)進行分析評估及監(jiān)控，并調(diào)整制程制程，使過程保持可接受的穩(wěn)定狀態(tài)，從而達到改進與保證品質(zhì)的目的。 SPC強調(diào)預(yù)防，防患于未然是SPC的宗旨什什么么是是SPCSPC？5Statistical Process Control：是一種制造控制方法，是將制造中的控制項目，依其是一種制造控制方法，是將制造中的控制項目，依其特性特性所收集的數(shù)據(jù)，所收集的數(shù)據(jù)，通過過程能力的通過過程能力的分析分析與過程標準化，發(fā)掘過程中的與過程標準化，發(fā)掘過程中的異常異常，并立即采取，并立即采取改善改善措施，使過程恢復(fù)正常的方法。措施，使過程恢復(fù)正常的方法

3、。實施實施SPCSPC的目的：的目的： 對過程作出可靠的評估；對過程作出可靠的評估； 確定過程的統(tǒng)計控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力；確定過程的統(tǒng)計控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力； 為過程提供一個為過程提供一個早期報警系統(tǒng)早期報警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生；，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生； 減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的 檢測和驗證工作檢測和驗證工作在線監(jiān)控 異常預(yù)警系統(tǒng)分析 持續(xù)改進6 戰(zhàn)后經(jīng)濟遭受嚴重破壞的日本在戰(zhàn)后經(jīng)濟遭受嚴重破壞的日本在195019

4、50年通過休哈特早年通過休哈特早期的一個同事戴明期的一個同事戴明(W. Ed- wards Deming)(W. Ed- wards Deming)博士，將博士，將SPCSPC的的概念引入日本。從概念引入日本。從1950195019801980年，經(jīng)過年，經(jīng)過3030年的努力，日本年的努力，日本躍居世界品質(zhì)與生產(chǎn)率的領(lǐng)先地位。美國著名品質(zhì)管理專躍居世界品質(zhì)與生產(chǎn)率的領(lǐng)先地位。美國著名品質(zhì)管理專家伯格家伯格(Roger W. Berger)(Roger W. Berger)教授指出，日本成功的基石之教授指出，日本成功的基石之一就是一就是SPCSPC。 美美國國美國貝爾實驗室休哈特博士美國貝爾實驗

5、室休哈特博士（W. A. W. A. ShewhartShewhart）于于19241924年年發(fā)發(fā)明管制明管制圖圖，開啟開啟了了統(tǒng)統(tǒng)計計品管的新品管的新時時代代。SPC興起的背景：起源 1940 1940s s二次世界大戰(zhàn)期間，二次世界大戰(zhàn)期間，美國軍工產(chǎn)品使用抽樣方案和控美國軍工產(chǎn)品使用抽樣方案和控制圖以保證軍工產(chǎn)品的品質(zhì)。制圖以保證軍工產(chǎn)品的品質(zhì)。Walter A. Shewhart7SPC興起的背景：日本1950s品質(zhì)管理大師戴明博士在日本工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中 全面推行SPC。 日本JUSE（科學(xué)家協(xié)會）設(shè)置“戴明”獎，獎勵那 些有效實施統(tǒng)計技術(shù)的企業(yè)。 石川磬提出“QC七工具”，幫助生

6、產(chǎn)現(xiàn)場人員分析 和改進品質(zhì)問題，并推動廣泛應(yīng)用。1970s有效地推行 “QC圈”和應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)使日本經(jīng)濟的 快速發(fā)展，成為高品質(zhì)產(chǎn)品的代名詞。1980s美國等其他國家緊隨日本的步伐，開始推行“QC小 組”和統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用。 美國汽車工業(yè)已大規(guī)模推行了美國汽車工業(yè)已大規(guī)模推行了SPCSPC，如：福特汽車，如：福特汽車 公司，通用汽車公司，克萊斯勒汽車公司等，上述美公司，通用汽車公司，克萊斯勒汽車公司等，上述美國三大汽車公司在國三大汽車公司在ISO9000ISO9000的基礎(chǔ)上還聯(lián)合制定了的基礎(chǔ)上還聯(lián)合制定了QS9000QS9000標準，編制了標準，編制了SPCSPC手冊。手冊。 1986s MO

7、TOROLA公司頒布“QC挑戰(zhàn)”，通過SPC的實施改 進過程能力，并提出追求“66”目標。 1987s ISO9000標準建立并頒布實施，明確要求實施統(tǒng)計技術(shù)。8SPC的基本概念世上世上沒沒有任何有任何兩兩件事件事. .人人員員. .產(chǎn)品是完全一樣產(chǎn)品是完全一樣。制造過程中所產(chǎn)生之變異是可以衡量的制造過程中所產(chǎn)生之變異是可以衡量的。事情事情、產(chǎn)品的變異通常根據(jù)一定的模式而產(chǎn)生產(chǎn)品的變異通常根據(jù)一定的模式而產(chǎn)生。宇宙萬物及工業(yè)產(chǎn)品大都呈常態(tài)分配（宇宙萬物及工業(yè)產(chǎn)品大都呈常態(tài)分配（例如例如 : :身高身高、體體重重、智力智力、考試成績考試成績）所得分配變異的原因可分為所得分配變異的原因可分為普通原

8、因及特殊原因。普通原因及特殊原因。普通原因普通原因?qū)俟芾硐到y(tǒng)的范圍屬管理系統(tǒng)的范圍，特殊原因特殊原因卻是作業(yè)人員本卻是作業(yè)人員本身就能解決的身就能解決的應(yīng)用應(yīng)用SPCSPC可以指出制程最需要改善的地方可以指出制程最需要改善的地方910正態(tài)分布的基礎(chǔ)知識正態(tài)分布的基礎(chǔ)知識控制圖是基于正態(tài)分布的原理發(fā)明的正態(tài)分布是一條曲線，討論起來不方便，故用其兩個參數(shù)：平均值正態(tài)分布是一條曲線，討論起來不方便，故用其兩個參數(shù)：平均值（，希臘字母，讀作，希臘字母，讀作mumu，averageaverage）與標準差（）與標準差（，希臘字母，讀，希臘字母，讀作作sigmasigma，standard deviati

9、onstandard deviation）來表示，）來表示，若平均值（）增大，則正態(tài)曲線往右移動。但不論平均值（）如何變化都不會改變正態(tài)分布的形狀，即標準差（）正態(tài)分布知識正態(tài)分布知識請記錄!統(tǒng)計基礎(chǔ)統(tǒng)計基礎(chǔ)正正態(tài)分布態(tài)分布群體平均值=標準差=+k-k抽樣x多數(shù)多數(shù)自然現(xiàn)象和人類行為自然現(xiàn)象和人類行為的的過程是呈正態(tài)分布的過程是呈正態(tài)分布的, ,或者或者 可以看成正態(tài)分布可以看成正態(tài)分布111213若標準差（若標準差（）越大，則加工質(zhì)量越分散。）越大，則加工質(zhì)量越分散。標準差（）與質(zhì)量有著密切的關(guān)系 。但不論正態(tài)分布的形狀，即標準差（）如何變化，也決不會影響數(shù)據(jù)的對稱中心，即平均值正態(tài)分布知識

10、正態(tài)分布知識正態(tài)分布基本原理正態(tài)分布基本原理 在中心線或平均值兩側(cè)呈現(xiàn)對在中心線或平均值兩側(cè)呈現(xiàn)對稱之分布稱之分布 常態(tài)曲線左右兩尾與橫軸漸漸常態(tài)曲線左右兩尾與橫軸漸漸靠近但不相交靠近但不相交 曲線下的面積總和為曲線下的面積總和為 1 11415不同的常態(tài)分配不同的常態(tài)分配(1)(1)(a)112 2，1 1= =2 21 12 2X16不同的常態(tài)分配不同的常態(tài)分配(2)(2)1 1=2X(b)(b)1 1= =2 2，112 2 12X X(b)12，12不同的常態(tài)分配不同的常態(tài)分配(3)(3)2X X11718藍色代表規(guī)格分布形態(tài)紅色代表實際制程分布形態(tài)藍色代表規(guī)格分布形態(tài)紅色代表實際制程

11、分布形態(tài)1920正態(tài)分布中，任一點出現(xiàn)在正態(tài)分布中，任一點出現(xiàn)在 1 1內(nèi)的概率為內(nèi)的概率為 P(-1X +1) = 68.27%P(-1X +1) = 68.27% 2 2內(nèi)的概率為內(nèi)的概率為 P(-2X +2) = 95.45%P(-2X +2) = 95.45% 3 3內(nèi)的概率為內(nèi)的概率為 P(-3X +3) = 99.73%P(-3X +3) = 99.73%正態(tài)分布與制程關(guān)系請記錄!21正態(tài)分布概率控制圖基本原理2223控制圖又叫管制圖,用于分析和判斷工序是否處于控制狀態(tài)所使用的帶有控制界限線的圖.請記錄!控制圖定義24請記錄!2526控制圖的基本原理 以3原理為基礎(chǔ)：管制圖是以正態(tài)

12、分布中的3原理為理論依據(jù)，中心線為平均值，上下控制界限為以平均值加減3的值，以判斷過程中是否有問題發(fā)生，此即休哈特博士所創(chuàng)的控制方法 中心極限定理：無論隨機變量的共同分布是什么（離散分布或連續(xù)分布，正態(tài)分布或非正態(tài)分 布），只要獨立分布隨機變量的個數(shù)n較大 時， 的分布總是正態(tài)分布X請記錄!27控制圖的要素 縱坐標：數(shù)據(jù)（質(zhì)量特性值或其統(tǒng)計量） 橫坐標：按時間順序抽樣的樣本編號 上虛線：上控制界限UCL 中實線：中心線CL 下虛線：下控制界限LCLRemark:規(guī)格線：由客戶或設(shè)計部門(R&D)給出;控制界線：由過程的實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計計算得出;一般情況下,控制線嚴于規(guī)格線;請記錄!28 規(guī)

13、格界限：判定一單位產(chǎn)品合格與否的準則； 管制界限：決定一個制程是否受控，是否受變異原因所干擾；對每組平均數(shù)的超限與否進行管制；規(guī)格界限與管制界限規(guī)格界限與管制界限過程控制分析流程過程控制分析流程 確定要分析的特性測量系統(tǒng)分析 確定抽樣方案 維持過程是進行抽樣，并驗證抽樣的合理性計算、制作和判定控制圖 判圖 查找原因、消除異常否是否有25組過程能力評估能力是否滿足要求 是 否是系統(tǒng)性改進否 選擇要控制的特性選擇要控制的特性對那些比較重要的特性進行統(tǒng)計過程控制；先對產(chǎn)品的特性進行統(tǒng)計過程控制，后對過程的特性進行統(tǒng)計過程控制；選擇那些容易獲得過程分布的特性；TS體系中要求對特殊特性進行統(tǒng)計過程控制；

14、測量系統(tǒng)分析測量系統(tǒng)分析數(shù)據(jù)的準確性影響統(tǒng)計過程控制的有效性；在進行統(tǒng)計過程控制之前，要保證測量系統(tǒng)是有能力的；要求測量系統(tǒng)的分辨率高于1/10，R&R%10,ndc5；如何確定子組 必須使在大致相同的條件下所收集的質(zhì)量特性值分在一組, 組中不應(yīng)有不同本質(zhì)的數(shù)據(jù), 以保證組內(nèi)僅有普通原因的影響. 必須先找出過程中普通原因波動這個基準，以這個基準為過程正常的基準，進而來判定過程異常。整個過程的變異組內(nèi)變異33計量值控制圖的合理分組計量值控制圖的合理分組控制圖是分析過程系統(tǒng)變異的原因是普通原因還是特殊控制圖是分析過程系統(tǒng)變異的原因是普通原因還是特殊原因的統(tǒng)計分析工具原因的統(tǒng)計分析工具. .

15、 如何達成此目的如何達成此目的, , 取決與數(shù)據(jù)收取決與數(shù)據(jù)收集時合理分組與否集時合理分組與否. .讓組讓組內(nèi)變異最小化內(nèi)變異最小化, , 組間變異最大化組間變異最大化是合理分組的原則是合理分組的原則. .10203040500.00.10.20.3Diameter - Inside RangeSummaryJul 22, 2004 10:21:09Statit Custom QC Evaluation3.903.954.004.054.10Diameter - Inside A verageSummaryStatit Custom QC Evaluation請記錄!如何確定子組如何確定子組正

16、確例子正確例子質(zhì)量特性讓組內(nèi)變化只有普通原因讓組間變化只有特殊原因組內(nèi)變異小組間變異大時間制程的變化如何確定子組如何確定子組錯誤例子錯誤例子 如此的取樣方式會造成無法有效區(qū)別組內(nèi)變異和組間變異，造成控制界限變寬，無法有效偵測制造變異。時間質(zhì)量特性制程的變化如何確定抽樣頻率 抽樣頻率必須考慮以下方面： 過程歷史狀況 經(jīng)常發(fā)生失控，就需要更頻繁的抽樣； 若班別切換會導(dǎo)致變更，則每班必須抽到；發(fā)生失控時，對質(zhì)量的影響程度抽樣的容易程度抽樣和測量樣本的費用確保按照抽樣方案進行抽樣；確保檢驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量；記錄在生產(chǎn)過程中的事件，如停機、更換材料、設(shè)定、調(diào)整、計數(shù)等記錄檢驗數(shù)據(jù)；371.1.沒能找到正確的管

17、制點沒能找到正確的管制點2.2.沒有適宜的測量工具沒有適宜的測量工具3.3.沒有解析生產(chǎn)過程，直沒有解析生產(chǎn)過程，直接進行管制接進行管制4.4.解析與管制脫節(jié)解析與管制脫節(jié)5.5.管制圖沒有記錄重大事管制圖沒有記錄重大事項項6.6. 不能正確理解不能正確理解XbarXbar圖與圖與R R圖的含義圖的含義7.7. 管制界限與規(guī)格界限混管制界限與規(guī)格界限混為一談為一談8.8. 不能正確理解管制圖上不能正確理解管制圖上點變動所代表的意思點變動所代表的意思9.9. 沒有將管制圖用于改善沒有將管制圖用于改善10.10.管制圖是品管的事管制圖是品管的事Caution！控制圖使用十大誤區(qū)控制圖使用十大誤區(qū)3

18、8概念介紹計量型：用各種計量儀器測出、以數(shù)值形式表現(xiàn)計量型：用各種計量儀器測出、以數(shù)值形式表現(xiàn)的測量結(jié)果，包括用量儀和檢測裝置測的零件尺的測量結(jié)果，包括用量儀和檢測裝置測的零件尺寸、長度、形位誤差等寸、長度、形位誤差等, , 如電池之壓片厚度如電池之壓片厚度, , 小小片稱重片稱重, , 卷針直徑等指標卷針直徑等指標. .計數(shù)型：通常是指不用儀器即可測出的數(shù)據(jù)。計計數(shù)型：通常是指不用儀器即可測出的數(shù)據(jù)。計件如不合格品數(shù)件如不合格品數(shù), e.g , e.g 裁大片外觀不良數(shù)，服從裁大片外觀不良數(shù)，服從二項分布；計點如電池激光焊接的氣密性二項分布；計點如電池激光焊接的氣密性, , 短路短路數(shù)等數(shù)等

19、, , 服從泊松分布服從泊松分布. .ONOFF請記錄!39控制圖的分類(按數(shù)據(jù)種類分) 計量值管制圖 (Control Charts for Variables)平均值-極差控制圖(X-R Chart)平均值-標準差控制圖(X-Chart)中位數(shù)-極差控制圖(X-R Chart)單值-移動極差控制圖(X-MR Chart) 計數(shù)值控制圖 (Control Charts for Attribute)不良率控制圖(P Chart)不良數(shù)控制圖(NP Chart)缺陷數(shù)控制圖(C Chart)單位缺陷數(shù)控制圖(U Chart)請記錄!40計數(shù)值控制圖亡羊補牢計數(shù)值控制圖亡羊補牢? ? 愈少愈好愈少

20、愈好計量值控制圖防患未燃計量值控制圖防患未燃? ? 愈多愈好愈多愈好計量值 Vs.計數(shù)值41控制圖的選用流程請記錄!數(shù)據(jù)類別單值或子組計數(shù)類型均值是否方便計算？子組大小一致子組大小一致子組大小 9S是否方便計算MRx sx Rx Rx NP或P圖P圖C或U圖U圖連續(xù)離散不合格品是是是是是是缺陷數(shù)否否否否否否開始42 分析用控制圖分析用控制圖決定過程控制方法用過程解析用過程能力研究用過程管制準備用n控制用控制圖控制用控制圖n追查不正常原因n迅速消除此項原因n研究并采取防止此項原因重復(fù)發(fā)生之措施。分析用穩(wěn)定控制用控制圖的分類(按用途分)請記錄!43制作分析用控制圖之目的 在控制圖的設(shè)計階段使用,主

21、要用以確定合理的控制界限; 每一張控制圖上的控制界限都是由該圖上的數(shù)據(jù)計算出來;44 控制圖的控制界限由分析階段確定; 使用時只需把采集到的樣本數(shù)據(jù)或統(tǒng)計量在圖上打點就行;制作制作控制控制用控制圖之目的用控制圖之目的45- 分析用控制圖 應(yīng)用控制圖時，首先將非穩(wěn)態(tài)的過程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)，用分析控制圖判斷是否達到穩(wěn)態(tài)確定過程參數(shù) 特點： 1、分析過程是否為統(tǒng)計控制狀態(tài) 2、過程能力指數(shù)是否滿足要求？- 控制用控制圖 等過程調(diào)整到穩(wěn)態(tài)后，延長控制圖的控制線作為控制用控制圖應(yīng)用過程參數(shù)判斷分析用控制圖與控制用控制圖分析用控制圖與控制用控制圖46繪制分析用控制圖階段使用控制用控制圖階段收集數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)否否否

22、否是是是是繪制分析用控制圖繪制分析用控制圖過程是否受控過程是否受控過程能力是過程能力是否符合要求否符合要求轉(zhuǎn)為控制用控制圖轉(zhuǎn)為控制用控制圖定期抽樣打點定期抽樣打點過程是否受控過程是否受控查找異因查找異因調(diào)整過程調(diào)整過程過程改進過程改進減小變異減小變異查找異因查找異因調(diào)整過程調(diào)整過程是否需要是否需要調(diào)整控制圖調(diào)整控制圖過程受控與過程穩(wěn)定過程受控與過程穩(wěn)定請記錄!47控制圖繪制流程計算計算CpCp、CpkCpk收集數(shù)據(jù)繪制分析用控制圖繪制控制用控制圖繪制直方圖穩(wěn)定狀態(tài)滿足規(guī)格去除異常原因檢討5M1E各方面提升過程能力(輔助參考變異是否常態(tài)分布)YesNoYesNo計算計算PpPp、PpkPpk請記

23、錄!48第四講第四講 過程變異過程變異過程控制PROCESS原料人機 法環(huán)測量測量結(jié)果好不好4M1E 變異產(chǎn)品特性波動49SPCSPC在過程控制中的作用在過程控制中的作用50怎樣識別出普通和特殊原因？怎樣識別出普通和特殊原因？“”風險說明“”風險說明51 抽樣檢驗時的 風險亦稱為生產(chǎn)者冒險，風險亦稱為消費者冒險。“”及“”風險 判定結(jié)果批/過程判為不良品判為良品良品1-不良品1-第一種錯誤第二種錯誤52兩種錯誤損失分析 第I類錯誤,亦稱為虛發(fā)警報的錯誤。過程正常而點子偶然超出控制限外，根據(jù)點出界就判異的原則，判斷過程處于異常，于是就犯了第I類錯誤碼，通常記為。 第II類錯誤，亦稱為漏發(fā)警報的錯誤。過程已經(jīng)出現(xiàn)了異常，但仍會有部分產(chǎn)品，其質(zhì)量特性的數(shù)值會位于控制限內(nèi)。如果抽取到這樣的產(chǎn)品，點子就會落在控制限內(nèi)，而不能判斷過程出現(xiàn)了異常，從而犯了第II類錯誤，通常記為。53普通原因和特殊原因-1 普通原因：始終影響過程的變差原因；特點： 重復(fù)出現(xiàn) 單個偶然因素對過程的影響非常?。?所有偶然對過程造成穩(wěn)定的分布； 特殊原因：不是始終作用于過程的變差的原因特點： 不穩(wěn)定； 突然出現(xiàn)； 單個偶然因素對過程的影響非常大； 所有偶然對過程造成分布改變；范范圍圍 時間可可預(yù)預(yù)測測范范圍圍 時間不不可可預(yù)預(yù)測測54普