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1、 spc SPC StatisticalProcessControl 统计制程管制 目录 1SPC的产生2SPC的作用3SPC常用术语解释4持续改进及统计过程控制概述a制程控制系统b变差的普通及特殊原因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f控制图5管制图的类型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b使用控制图的准备cX R图dX s图e X R图fX MR图8计数型数据管制图ap图bnp图cc图du图 SPC的产生 工业革命以后 随着生产力的进一步发展 大规模生产的形成 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
2、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 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 CPk图解 gif SPC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 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 制程控制系统有反馈的过程控制系统模型 过程的呼声人设备材料方法产品或环境服务输入过程 系统输出顾客的呼声 我们
3、工作的方式 资源的融合 统计方法 顾客 识别不断变化的需求量和期望 变差的普通原因和特殊原因普通原因 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不改变时 过程的输出才可以预测 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程的变差的原因 即当它们出现时将造成 整个 过程的分布改变 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
4、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 时间范围 局部措施和对系统采取措施 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 的过程问题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 过程控制受控 消除了特殊原因 时间范围不受控 存在特殊原因 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 普通原因造成的变差太
5、大 过程改进循环1 分析过程2 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计划实施3 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 控制图 上控制限中心限下控制限1 收集收集数据并画在图上2 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 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 是 样本
6、容量是否恒定 是 使用np或p图 否 使用p图 样本容量是否恒定 否 使用u图 是 是 使用c或u图 是 性质上是否是均匀或不能按子组取样 例如 化学槽液 批量油漆等 否 子组均值是否能很方便地计算 否 使用中位数图 是 使用单值图X MR 是 接上页 子组容量是否大于或等于9 是 否 是否能方便地计算每个子组的S值 使用X R图 是 否 使用X R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 与过程有关的控制图计量单位 mm kg等 过程 人员 方法 材料 环境 设备 123456 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 准确 不准确
7、 使用控制图的准备 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 接上页 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 1 收集数据以样本容量恒定的子组形式
8、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 应制定一个收集数据的计划 将其作为收集 记录及描图的依据 1 1选择子组大小 频率和数据1 1 1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 数据仅代表单一刀具 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 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 接上页 1 1 3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
9、以便调整 1 2建立控制图及记录原始数据 见下图 1 3 计算每个子组的均值 X 和极差R对每个子组计算 X X1 X2 Xn nR Xmax Xmin式中 X1 X2 为子组内的每个测量值 n表示子组的样本容量1 4 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 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 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 则在极差图上1
10、个刻度代表0 02英寸 1 5 将均值和极差画到控制图上5 1X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 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 字样 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 R 及过程均值 X R R1 R2 Rk k K表示子组数量 X X1 X2 Xk k2 2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
11、 UCLx X A2RUCLR D4RLCLx X A2RLCLR D3R 接上页注 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 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 平均极差和过程均值用画成实线 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 过程控制分析分析控制图的目的在于识别过程变化或过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
12、适当的措施 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 3 1 1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 2零件间的变化性或分布的宽度已增大 即变坏 b 3测量系统变化 如 不同的检验员或量具 c有一点位于控制限之下 说明存在下列情况的一种或多种c 1控制限或描点时描错c 2分布的宽度变小 变好 c 3测量系统已改变 包括数据编辑或
13、变换 不受控制的过程的极差 有超过控制限的点 UCL LCL UCL LCL R R 受控制的过程的极差 3 1 2链 有下列现象之表明过程已改变或出现某种趋势 连续7点在平均值一侧 连续7点连续上升或下降 a高于平均极差的链或上升链说明存在下列情况之一或全部 a 1输出值的分布宽度增加 原因可能是无规律的 例如 设备工作不正常或固定松动 或是由于过程中的某要素变化 如使用新的不一致的原材料 这些问题都是常见的问题 需要纠正 a 2测量系统的改变 如新的检验人或新的量具 b低于平均极差的链或下降链说明存在下列情况之一或全部 b 1输出值的分布宽度减小 好状态 b 2测量系统的改好 注1 当子组
14、数 n 变得更小 5或更小 时 出现低于R的链的可能性增加 则8点或更多点组成的链才能表明过程变差减小 注2 标注这些使人们作出决定的点 并从该点做一条参考线延伸到链的开始点 分析时应考虑开始出现变化趋势或变化的时间 UCL LCL R UCL R LCL 不受控制的过程的极差 存在高于和低于极差均值的两种链 不受控制的过程的极差 存在长的上升链 3 1 3明显的非随机图形 a非随机图形例子 明显的趋势 周期性 数据点的分布在整个控制限内 或子组内数据间有规律的关系等 b一般情况 各点与R的距离 大约2 3的描点应落在控制限的中间1 3的区域内 大约1 3的点落在其外的2 3的区域 C如果显著
15、多余2 3以上的描点落在离R很近之处 对于25子组 如果超过90 的点落在控制限的1 3区域 则应对下列情况的一种或更多进行调查 c 1控制限或描点已计算错描错 c 2过程或取样方法被分层 每个子组系统化包含了从两个或多个具有完全不同的过程均值的过程流的测量值 如 从几组轴中 每组抽一根来测取数据 c 3数据已经过编辑 极差和均值相差太远的几个子组更改删除 d如果显著少余2 3以上的描点落在离R很近之处 对于25子组 如果有40 的点落在控制限的1 3区域 则应对下列情况的一种或更多进行调查 d 1控制限或描点计算错或描错 d 2过程或取样方法造成连续的分组中包含了从两个或多个具有明显不同的变
16、化性的过程流的测量值 如 输入材料批次混淆 注 如果存在几个过程流 应分别识别和追踪 3 2识别并标注所有特殊原因 极差图 a对于极差数据内每一个特殊原因进行标注 作一个过程操作分析 从而确定该原因并改进 防止再发生 b应及时分析问题 例如 出现一个超出控制限的点就立即开始分析过程原因 3 3重新计算控制限 极差图 a在进行首次过程研究或重新评定过程能力时 失控的原因已被识别和消除或制度化 然后应重新计算控制限 以排除失控时期的影响 排除所有已被识别并解决或固定下来的特殊原因影响的子组 然后重新计算新的平均极差R和控制限 并画下来 使所有点均处于受控状态 b由于出现特殊原因而从R图中去掉的子组 也应从X图中去掉 修改后的R和X可用于重新计算均值的试验控制限 X A2R 注 排除代表不稳定条件的子组并不仅是 丢弃坏数据 而是排除受已知的特殊原因影响的点 并且一定要改变过程 以使特殊原因不会作为过程的一部分重现 3 4分析均值图上的数据点 3 4 1超出控制限的点 a一点超出任一控制限通常表明存在下列情况之一或更多 a 1控制限或描点时描错a 2过程已更改 或是在当时的那一点 可能是一件独
