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1、SPC基础知识,作 者：杨小莉 日 期：2014-04-28,版本：A,目录,SPC的认识 应用SPC的好处 统计相关术语（概率、分布） 控制图的制作 判异准则 应用SPC的误区,1.SPC的认识,1.1 SPC的概念？,SPC是Statistical process control字首的缩写，即统计过程控制,它主要是应用统计技术如控制图，来分析过程或其产品，以采取适当的行动去达到并保持统计控制状态。,1.SPC的认识,1.2 什么是统计技术,基于事实的决策方法是2000版ISO9000族标准提出的质量管理八项原则之一，要实施必须考虑如下问题：,确保数据或信息充分、准确、可靠； 让需要的人员能
2、够及时获得数据或信息； 采取有效的方法分析数据或信息； 在分析数据的基础上结合以前的经验做出决策并实施,统计技术是指有目的地收集、整理和分析数据的过程所采用的方法，它是以概率论为理论基础发展起来的应用数学的分支。,1.SPC的认识,1.3 SPC与体系的关联,SPC在质量管理中的重要性：,国际标准化组织（ISO）将其作为ISO9000族质量体系认证的一个要素； 美国三大汽车工业集团的QS9000认证将SPC列为一项重要内容； 在企业中大力推行的全面质量管理（TQM）工作中，SPC也由于它特有的功能成为一项必不可少的组成部分。,1.SPC的认识,1.3 SPC与体系的关联,ISO标准条款中对统计
3、技术应用提出的要求：,1.SPC的认识,1.4 SPC的发展史,2.应用SPC的好处,应用SPC的好处主要体现在：,2.应用SPC的好处,多参与 More involved operators,少坏品 Fewer defects,少停机 Less downtime,少报废 Less scrap,改善表现 Improved Performance,少生产影响 Fewer production interruptions,少为下工序带来麻烦 Less trouble at next operation,少投诉 Fewer complaints,少检查 Fewer inspections,3.统计相
4、关术语,3.1随机现象,随机现象的特点：随机性/规律性,随机性：每次试验或观察，结果不确定； 规律性：大量重复试验或观察，结果呈现某种统计规律（分布、概率）,3.统计相关术语,3.1随机现象,概率：度量一随机事件发生可能性大小的实数，其值介于0与1之间,一随机事件的概率可看作在相同条件下重复试验时，这个事件发生的概率的稳定值，也可看作对事件发生的相信程度； 概率是一个量，它反映了某一事件在一定条件下出现的可能性大小，涉及3个要素：条件上、事件、可能性大小； 随机事件A发生的可能性大小为事件A发生的概率，用p(A）表示，0p(A）1。,3.统计相关术语,3.2常见的随机变量及概率分布,计数型（离
5、散型）随机变量：,只能取有限或可列个数，如：人数、不良数等， (yes/no, pass/fail),计数型（离散型）随机变量的概率分布：,二项分布：重复进行n次随机试验，如一枚硬币连抛n次，检查n个产品的质量，对一个目标连续射击n次等； 泊松分布：常用于计数检验中的计点检验,3.统计相关术语,3.2常见的随机变量及概率分布,计量型（连续型）随机变量：,经实际量测或测试而得到的一连续性的定量数据，如身高，体重，除胶速率等,计量型（连续型）随机变量的概率分布：,直方图=分布图=正态分布,3.统计相关术语,3.3抽样试验的几个常见术语,母体：一个统计问题中所涉及个体的全体； 个体：可以单独观测和研
6、究的一个物体、一定量的材料或一次服务，或其定量或定性的特性值； 样本：按一定程序从母体中抽取的一组个体或抽样单位； 随机：每个个体被抽中的机会是均等的； 样本容量：样本中所包含的个体的数量； 估计：根据样本推断总体分布的未知成份,3.统计相关术语,3.4抽样方案的目的,对于通过监测过程性能，为外部顾客提供信息的情况时，必须抽取最终控制点之后的样品；各种过程路线组合的样品； 对于过程调整，抽样必须反映出过程如何变化； 对于查找特殊原因的情况，要使子组的变差尽量小，又最大限度地提供出某一信号的机会。,3.统计相关术语,3.5术语,过程：将输入转化为输出的的相互关联或相互作用的活动。,3.统计相关术
7、语,3.5术语,变差：过程的单个值输出之间不可避免的差别。变差来源于人员、设备、方法、物料、环境等因素作用的结果，变差的原因可 分为普通原因和特殊原因 。,普通原因：造成过程变差的一个原因，影响过程输出的所有单值,3.统计相关术语,3.5术语,特殊（或可查明）原因：通常可追溯几个明显的原因，典型原因包括：设备故障，物料不合格，操作失误，测量误差，计算错误等导致；这种过程称为失控过程。,3.统计相关术语,3.6统计量及指数计算,平均值： 极差：样本中最大值与最小值之差，R=Xmax-Xmin（移动极差） 标准差： 用极差估计标准差：,3.统计相关术语,3.6统计量及指数计算,CP： Precis
8、ion 精密度，表示过程特性的一致性的程度，值越大过程能力越强 Ca或k：Accuracy准确度，表示过程特性中心位置的偏移程度；值等于零即为不偏移，值越小越好； Ca = (平均值 规格中心) / (USL-LSL) / 2) (不可取绝对值) PS：单边规格控制时无Ca值,3.统计相关术语,3.6统计量及指数计算,Cpk：是过程平均值和靠近的规范极限之差的绝对值与3倍的所测量的过程标准偏差的比值，反映过程中心偏移和离散问题 Cpk = Min(CPU or CPL）=Min( ),3.统计相关术语,3.6统计量及指数计算,在6里, 我们首先解决中心偏移问题, 然后解决产生偏差的原因.,4.
9、控制图的制作,4.1控制图的定义,控制图不仅能将数值以曲线表示，观察其变化之趋势，并可透过它即时判定制程是否有发生异常的趋势或已发生异常。,4.控制图的制作,4.1控制图的定义,控制图是用以对过程质量加以测定、记录并进行控制管理的一种统计方法设计的图，由以下组成：,适当的刻度：刻度应使得过程存在的变差能够在控制图上明显分辨出来。刻度不适当将导致控制图太窄，不能分析和控制过程。 上下控制限（UCL：Upper Control Limit，LCL：Lower Control Limit）：为了能够确定特殊原因信号的出界点。用红色虚线绘制。 中心线：为了能够确定特殊原因信号的非随机图表，控制图需要有
10、基于抽样分布的中心线，用蓝色实线绘制。 子组顺序/时间栏：保持数据收集的顺序可以找出特殊原因何时出现，以及特殊原因是否随时间而变化。 失控值的标识： 事件日志：,4.控制图的制作,4.2常规用控制图类别及选用,4.控制图的制作,4.3制作控制图-以Xbar-R为例,收集数据； 画图； 计算试验控制限； 将试验控制限画上； 分析极差图和均值图上； 分析特殊原因，采取措施消除； 修正数据或重新采取数据； 重新画图和计算控制限； 计算过程能力指数和性能指数； 均值极差图中控制上下限计算公式： 分析过程能力； 保持过程、改进过程。,4.控制图的制作,4.3制作控制图-以Xbar-R为例,4.控制图的制
11、作,4.3制作控制图-以Xbar-R为例,计量型控制图用其分布（数据的离散程度）和位置（数据平均值）来解释总体数据（过程输出或工序参数）,平均值的变化 导致总体位置 的偏移,极差值的变化 导致总体分布 宽度的变化,4.控制图的制作,4.4统计过程控制原理,质量波动理论：,控制图上的的控制界限就是区分偶然波动与异常波动的科学界限，常规控制图的实质是区分偶然因素与异常因素的显示图,小概率事件：,判异准则就是基于小概率,5.判异准则,5.1判异准则,a) 判异准则有两类： 点出界就判异 界内点非随机排列,请参照国家标准GB/T 4091-2001,5.判异准则,5.1判异准则,1.一个点远离中心线超
12、过3个标准差,2.连续7点落在中心线同一侧,5.判异准则,5.1判异准则,3.连续6点递增或递减,4.连续14点相邻点上下交替,5.判异准则,5.1判异准则,5.连续3点有2点落在中心线同一侧的B区以外,6.连续5点有4点落在中心线同一侧的C区以外,5.判异准则,5.1判异准则,7.连续15点在C区中心线上下,8.连续8点在中心线两侧，但无一点在C区中,5.判异准则,5.1判异准则,b) 总体分布准则： 大约2/3的描点应落在控制限的中间三分之一的区域内，大约1/3的点落在其外的三分之二的区域。,5.判异准则,5.2异常点的主要原因分析,5.判异准则,5.3过程能力等级评定：,6.应用SPC的
13、误区,误区之一：没能找到正确的控制点,不知道哪些点要用控制图进行控制，花费大量的时间与人力，在不必要的点上进行控制。殊不知，SPC只应用于重点的尺寸（特性的），那么重点尺寸/性能如何确定呢？通常应用FMEA的方法，开发重要控制点，严重度为8或以上的点，都是考虑的对象,误区之二：没有适宜的测量工具,计量型控制图，需要用测量工具取得控制特性的数值，控制图对测量系统有很高的要求。通常，我们要求GR&R不大于10%。而在进行测量系统分析之前，要事先确认测量仪器的分辨力。在进行SPC分析时，要确认测量系统是否Ok。,6.应用SPC的误区,误区之三：没有解析生产过程，直接进行控制,控制图的应用分为两个步骤
14、：解析与控制。在进行制程控制之前，一定要进行解析。解析的目的是确定制程稳定性，进而是可预测的，并且看过程能力是否符合要求。从而了解到过程是否存在特殊原因、普通原因的变差是否过大等至关重要的制程信息。,误区之四：解析与控制脱节,在完成制程解析后，如果我们认为制程是稳定且制程能力可接受的，那么就进入控制状态。控制图中的控制限是解析得来的，也就是说，过程解析成功后，控制限要延用下去，用于控制。,6.应用SPC的误区,误区五：控制图没有记录重大事项。,控制图所反应的是“过程”的变化。生产的过程输入的要项为5M1E（人、机、料、法、环、量），5M1E的任何变化都可能对生产出来的产品造成影响。换句话说，如
15、果产品的变差过大，那是由5M1E其中的一项或多项变动所引起的。如果这些变动会引起产品平均值或产品变差较大的变化，那么，这些变化就会在Xbar或R图上反映出来，我们也就可以从控制图上了解制程的变动。发现有变异就是改善的契机，而改善的第一步就是分析原因，那么，5M1E中的哪些方面发生了变化呢？我们可以查找控制图中记录的重大事项，就可以明了。所以，在使用控制图的时候，5M1E的任何变化如工具更换、机器维修等，我们都要记录在控制图中相应的时段上。即改善行动日记中。,误区六：有控制图就是在推动SPC？,这张控制图是否受到应有的重视？是否已遵照规定，实施追踪与判断？,6.应用SPC的误区,误区之七：不能正
16、确理解Xbar图与R图的含义,这两个图到底先看哪个图？为什么？R反应的是每个子组组内的变差，它反映了在收集数据的这个时间段，制程发生的变差；Xbar图反映的是每个子组的平均值的变化趋势，所以其反映的是组间的变差。所以我们一般先看R图的趋势，再看Xbar图。,误区之八：控制限与规格限混为一谈,规格线是由产品设计决定，而控制限是由过程的变差决定的。控制图上的变动只能用来判断过程是否稳定受控，与产品规格没有任何的联系，它只决定生产过程的变差。,6.应用SPC的误区,误区九：控制图的品管的事情,SPC成功的必要条件，是全员培训。每一个人员，都要了解变差、普通原因、特殊原因的观念，与变差有关的人员，都要能看懂控制图。其实我们知道，过程的变差及产品的平均值并不由品质决定，变差与平均值更多的是由生产过程及调机的技术人员所决定的。如果不了解变差这些观念，大部分人员都会认为：产品只要合符规格就行了！显然，这并不是SPC的意图。,6.应用SPC的误区,误区十：有了Cpk/Ppk等计算就是在推动SPC？,有对Cpk值定期审查吗？,误区十一：没有将控制图用于改善,当控制图的点显示有特殊原因出现时，正是过程改善
