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1、Statistical Process Control,统计制程控制课程,精要,課程大纲,SPC介紹 基础统计知识 控制图原理 控制图 計量型控制图 计数型控制图 分析及解释控制图 制程能力,简单來說，SPC是透过运用统计学上的技巧如控制图分析过程或其輸出，从而作出適适当的行动以达至及保持统计控制狀況及改善过程能力。 SPC解释为 . 运用統計方法于过程控制上,S P C,SPC-控制改善的工具,传统品质和现代品质管理的差别,朮語定义,过程：制造产品或提供服务所需的人，设备，材料，方法和环境的組合。 过程能力：一个稳定过程的固有变差的总范围。 统计控制：描述一个过程的状态，这个过程只存在普通原
2、因的影响，而沒有特殊原因的影响。在控制图上的表现为数据的变化为随机性。 普通原因：造成过程变差一种原因，它影响过程输出的所有单值。 特殊原因：一种间断性的、不穩定的变差根源，有時被称为可查明的原因。存在超过控制限的点或其他非随机性的图形。 变差 过程的单个輸出之间不可避免的差別。,SPC 的历史： 1924：休哈特博士在貝尔试验室发明品质控制图； 1939；休哈特与戴明合作写了一本“品質控制观点的統計方法”； 1940s：二次大战中，英、美兩国將品质控制图的方法引入制造业； (日本科学技术联盟) 1950：日本JUSE邀請戴明到日本演讲，并介绍SQC的观念和技朮 1951：為紀念戴明博士的貢献
3、，JUSE設立品质最高獎-戴明獎； 現在：統計技朮在各行各业广泛使用。,统计知识的层次 (针对一过程),仅有经验 - 没有数据 数据采集 - 看看数据 整合数据 - 图, 表 描述统计 - 平均值, 方差 特征统计 - Cp/Cpk, 曲/直线拟合 控制统计 - SPC控制图 统计推断 - 变量分析,試验设计，方差分析，假設检验，线性或多元回归,描述统计,工具种类,数据种类,計量型数据 - 数据是可量度的 * 連续的 (8.61, 8.88, 8.0 volts, amp, .) 计数型数据 - 数据以类別分类。 分等級的 (1,2,3,4,5,6) Go/No Go ， Pass/Fail
4、，Yes/No，Effective/No Effective 計量型数据可转化为计数型数据,统计的基本术语,总 体 - 一組数据包含某現象中所有构想的观察(或假設可能发生的)的情況。简单而言，这是一組我們有兴趣知道的数据。 样本 - 只包含总体一部分的一組数据。简单而言，这是从总体中选出的数据。,基本統計概念,参数值 - 以数字來描述所測量的总体真值； 统计值 - 从样本数据中計算出來的数值 - 若数据是來自另一個样本，数值會随之而改变,样本容量 N n,平均数 Xbar,方差 * s*s,样本,总体,Descriptive Statistics 描述统计,概率分布,未知 母体,抽样,样本,样
5、本统计值,推定,鉴定母体,x,s (St dev),以小(样本) 看大(母体),N,n,描述统计,目的： 1. 決定数据的趋中程度 2. 以数理表达数据离散的程度 3. 決定样本概率分佈的形狀,趋中的量度,平均 - 所有值总和除以样本容量 中位数 - 順序(由小至大或由大至小)数列中心項的数值 众数 - 在样本中出現次数最多的数值,平均数 =,中位数 =,12334444 555555 6668889,众数 =,离散的量度,标准差(SD) - 过程輸出的分布寬度，距离平均值的偏差,S,(,X,i,-,m,),2,S,(,X,i,- X ),2,N,n - 1,s,=,=,离散的量度,极差 -
6、一个子组、样本或总体中最大值与最小值之差,R = (最高值) - (最低值),概率分佈-正态分佈,正态分布的函数表示,正态分布下的面积,正态分佈是一种用于計量型数据的、连续的、对称的钟形頻率分佈,Sigma是一個量度的统计单位，它能反映过程能力。Sigma的量度制与每单位次品、PPM次品及错误的机会率有相互关系。,基礎統計知識,产品质量的统计观点,1、 产品的质量特性值是波动的，即存在着变差； 2、 产品质量特性值的波动具有统计規律性。 统计規律性是指产品质量特性值的波动幅度有多大，出現这么大幅度的可能性有多大(即服从何分佈)； 計量值服从正态分佈 计数值服从二項分布 计点值服从泊松分佈,以统
7、计的眼光来看世界，而不是非此即彼的眼光！,控制图 区分变差原因的工具,什么是变差？ 过程的单个输出之间不可避免的差別,变差示例：一名操作員操作一部特定的机器去进行切割轴径的过程中，会出現一定程度的产品质量波动，如下图：,为什么？ 原因1 原因2 原因n.,1. Within part/piece variation - 同一样本内的变异 2. Piece-to-piece variation - 在某时间内，制造的不同批次产品样本的变异 3. Time-to-time variation - 不同时间制出产品的变异,Response,t,8:00,13:00,3:00,控制图 区分变差原因的工
8、具,变差的分类,产生变差的原因,1. 随机或(普通)原因引致的过程变差 通常是由一些为数众多但微小的原因造成，這些原因很难探測，辨別或查明，是由机器、材料、基本方法/程序、人員的技能水平、工作环境等共同影响作用的結果； 累积影响会形成一个稳定及可預測的分佈；控制图的表現为图形呈现随机变化；此过程称为受控过程； 減少普通原因需要重新设计过程，新的仪器，高水平的操作員,控制图 - 區分变差原因的工具,=,UCL,CL,LCL,2. 可查明(或特殊)原因引致的过程变差 通常可以追溯几个明显的原因； 典型原因包括：机器参数，加工方法改变，工具过度磨損，操作员操作失誤，材料批次不對； 此过程称为失控过程
9、； 控制图上的表现为图形呈現非随机变化；,产生变差的原因,控制图 区分变差原因的工具,大量之微小原因所引起的变异 原料在一定范围内之微小变异 机械之微小振动 依据作业标准执行作业的变化 实际上，要除去过程上的普通原因，可能是件非常不经济的作法,一个或少数机个较大原因所引起的变异 使用规格外的原料 新手的操作 不完全或过度的机械调整 未依据作业标准进行的作业 非普通原因的变异，不但可以找出其原因，并且除去这些原因的方法，或经济的观点上来说，是必须的,普通原因,特殊原因,控制图 区分变差原因的工具,如何減少变差,受控及不受控的过程,控制图 区分变差原因的工具,控制图 区分变差原因的工具,中心极限定
10、理,不论总体分佈是否正态分佈，在对总体进行抽样时，随着样本容量n的增大，由这些样本算出的平均值將趋向于正态分佈。,X,X,X, = =,UCL= +3,LCL= -3,控制图 - 將平均值分佈图旋转90度，控制限置于离平均值3倍标准差处，便形成控制图。,控制图特点,1. 随着样本容量的增大，控制限会收窄； 2. 在正常情況下，平均值会随机分佈，但是会有0.27%的平均值超出控制限； 3. 分析控制图是根据小概率事件通常在单次试验中是不可能发生的，一旦发生，就认为过程出現异常； 4. 控制图是按时间順序抽取的样本进行统计的，这样可达致实時控制； 5. 計量值控制图需要成对出現，一個用于平均值，另
11、一個用于极差值的控制； 6.控制图可分为分析用控制图和控制用控制图。,1 2 3 4 5,控制图作用,控制图是SPC的主要部份及灵魂，用以： 对过程进行实時控制 / 监察，实现預防控制； 确定问题 (变差來源)，确定是需要现场纠正，还是管理措施； 确定过程能力，达至稳定成本； 提供工序交流的共同語言(班次之间，工序之间，不同人員之间，生产与设计部间之间，客戶与供应商之间)。,在收集数据做控制图前，必须进行MSA以确保量具的能力。,控制图的制作方法,控制图前期准备 数据收集及控制图計算 控制图分析 長期控制,特性值选择原則,客戶关注的关键特性 对后续工序影响大的特性 经常出現质量问题的区域 能量
12、化的特性 从产品特性到工序参数,可以反复测量并符合统计分布的计量特性,過程分析,控制圖前期准备,過程分析,這過程顯示結果高穩定及再現性，透過多個運作的循環。一常見的例子如印刷或 注塑、沖压铁片。這種過程需花很多努力於建立機器控制模具通過，控制及試行。 模具通過 樣本通過 SPC 試运行,机器启动-主导的過程,隨著時間而逐步改變過程，如：易耗品消耗，燃燒及工具磨損。 主要針對改變影響作出的周期性評估及對提供方的調節。 SPC IPQC,时间-主导的過程,過程分析,控制圖前期准備,主要的变异是輸入物料及零件的品質。從短線角度而言，過需要依賴來料檢查。長線而言，必須與供應商共同計劃。以下為可行的方法
13、： 样品评估审批 供应商选择 来料检验 供应商SPC,材料-主导的過程,過程分析,控制圖前期准備,在這些過程中，品質是倚重員工的技術。控制著員工的性向測驗、培訓及資格、員工素質的等評及以沒有差錯為宗旨以淢少員工的錯誤。以下為可行的控制方法： SPC IPQC 培訓,人員 - 主導的過程,過程分析,控制圖前期准備,控制图的选择,控制圖的選擇,控制圖前期准備,計量值控制图的作用,大部分工序和輸出都具有可以測量的特性； 一个量值所包含的信息比简单的“是-否”多； 虽然得到一个測量数据通常比得到一个符合/不符合数据的成本高，但它只需測量少量的样本就可以了不解工序的很多的情況，相对來說，测量成本可能要低
14、些； 由于只需检查少量样本就可以进行可靠的決定，因此可以縮短采取糾正措施的时间； 即使所有单个数据都在規格之內，有了计量数据就可以对工序的运作进行分析和改进程度进行定量，这对于追求持续改进很重要；,計量值控制图,計量值控制图可用其分佈(数据的离散程度)和位置(数据平均值)來解释总体数据(过程输出或工序参数)，所以計量控制图必須是成对的编制和分析。,一張图用于位置 一張图用于分佈,确定抽样方案,抽样间隔(頻率) 取決于实际条件，如工序的难易度，产量的大小，检查成本等。过程尚末稳定时，间隔可短些，稳定后，可以延長 。通常每班至少兩次。 样本大小 計量值数据样本一般以连续生产的产品，每次抽樣少于10
15、个，而且数量相等，一般抽取4或5个，试验昂贵就抽取2個，如果測量困难、浪费時间或不切实际就只抽取1个。,最常用的是 控制图 为样本的平均值 - 位置的量度 为样本的极差值 - 分佈的量度,以 为例,解释控制图,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佈的变化,收集数据,填写測量特性 按照抽样頻率和样本大小记录数据 在数据表中 計算每組平圴值及极差值 选择控制图的刻度 描上平圴值和极差值 总共收集25組以上,工厂： 部門： 工序： 彎曲夾片 計算控制限的日期 工程規范：0.50-0.90mm 零件號： 機器編號： 日期： 特性：間隙尺寸“” 樣本容量/頻率：5個/2小時 零件名稱：,*表示样本数7時极差值控制图沒有下控制线,控制图系数及公式(部分),計算控制限并画图,平均值控制限： 极差值控制限,控制图稳定性分析,对于計量值控制图，只有当兩个控制图的点都呈随机排列的情況下，才认为过程是穩定的，受控的。,确定过程是否处于统计控制狀态：,控制图失控分析16字方针,查出异因 采取措施 不再出現 納入标准,控制图失控分析,3s,2s,1s,-3s,-2s,-1s,0,34.1%,13.6%,34.1%,13.6%,2.15%,2.15%,0.1
