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1、统计过程控制,SPC Statistical Process Control 第二版,目录,一、 SPC的产生及作用 二、 SPC常用术语解释 三、 持续改进及统计过程控制概述 四、 实例,一、SPC的产生及作用,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
2、质量管理奠定了理论和方法基础。,3原理,若质量特性值X服从正态分布,那么,在 3 范围内包含了99.73% 的质量特性值。 正态分布中心与规格中心重合时u3 u6的不合格率(未考虑偏移),规格区域,1350ppm,1350ppm,3,6,0.001ppm,0.001ppm,SPC的产生,*第二次世界大战后期,美国开始将休哈特方法在军工部门推行. *战后经济遭受严重破坏的日本在1950年通过休哈特早期的一个同事戴明(W.Ed-wards Deming)博士,将SPC引入日本.从19501980年,经过30年努力,日本跨居世界质量与生产率的领先地位.美国著名质量管理专家伯格(Roger W.Ber
3、ger)指出,日本成功的基石之一就是SPC,SPC的产生,在生产过程中，产品的加工尺寸的波动是不可避免的。它是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种：正常波动和异常波动。正常波动是系统原因（不可避免因素）造成的。它对产品质量影响较小，在技术上难以消除，在经济上也不值得消除。异常波动是由偶然性原因（异常因素）造成的。它对产品质量影响很大，但能够采取措施避免和消除。过程控制的目的就是消除、避免异常波动，使过程处于正常波动状态。,SPC的产生,SPC即统计过程控制（Statistical Process Control）。SPC主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监
4、控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。,SPC的产生,过程能力原理 统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。 当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当过程中存在偶然因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程
5、特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。,SPC的作用,SPC可以： 对过程作出可靠的评估； 确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力； 为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生； 减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作；,SPC的作用,有了以上的预防和控制，我们的企业当然是可以： 降低成本 降低不良率，减少返工和浪费 提高劳动生产率 提供核心竞争力(产品开发竞争
6、力,品牌竞争力) 赢得广泛客户 更好地理解和实施质量体系,二、SPC常用术语解释,三、统计过程控制概述,检验容忍浪费 预防避免浪费,预防与检验,通过从开始时就不产生无用的输出，从而避免浪费的更有 效的策略就是预防。 但仅有口号是不够的，首先我们需要认识统计过程控制系统的要素,预防与检验,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,过程：所谓过程指的是共同作用，以产生输出的供应商、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境，以及使用输出的客户的
7、集合，如上图。,为了有效地使用过程控制的测量数据，了解变差的概念 是很重要的 变差：过程的单个输出之间不可避免的差别；可以理解 为两个产品之间的差别。 变差的原因可分为两类：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 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定系统的偶然原因。 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。,变差,每件产品的尺寸
8、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（一致性） 分布宽度（离散性） 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 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（由直接相关人员来实施） 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（工业经验建议） 对系统采取措施（管理者实施
9、） 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,过程控制和过程能力,过程控制系统的目的就是对过程当前和将来的状态作出预测，以便对影响过程的措施作出经济合理的决定。 过程控制系统的一个作用是：当出现变差的特殊原因时提供统计信号，和当不存在特殊原因时避免错误信息。从而对这些特殊原因采取适当的措施（或是消除它们，或是如果有用，则永久地保留它们）,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
10、大）,过程改进循环的各个阶段 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,过程控制和改进的工具控制图,上控制限 中心线 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 总结控制图的作用： 1
11、、判稳：初始过程能力研究时 2、预防,控制图类型,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 XR图,是,否,使用 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
12、。,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,1 2 3 4 5 6,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
13、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）（以此图为例详细讲解）,1-1、数据收集 1 子组容量 通常子组容量选择25个。如果预期的过程变化相对小，则应该有较大的子组容量。 2 子组频率 在适当的时间收集足够的子组来反映过程中的变化。 过程的初期研究，很短的时间间隔进行分组，以便发觉短时间的不稳定因子。 当证明过程已处于稳定状态下(或已对过程进行改善)，子组间的时间间隔可以增加。 3 子组数量 子组数越多，可确保变差的主要原因有机会出现。 一般情况为了产品检测的时效性，故抽样较少，通常取25个子组。,4 事件日志 包括子组编号，作业人，检验员，设备号，模具号及事 件的记录。 事件的记录包括诸如过程调整、更换工装、材料变更， 或其它任何可能影响过程变化的详细资料。,1-2、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）/ n R=Xmax-Xmin 式
