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1、TS16949：2009-SPC统计过程控制培训教材（第二版）1课程内容SPC定义质量管理的发展历程SPC统计理论基础常用分布简介正态分布中心极限定理过程变差SPC控制图计量型控制图计数型控制图成功推行SPC过程能力分析过程能力计算及评价过程能力改进2SPC的定义SPC既统计过程控制，是将一个过程定期收集的样本数据按顺序点绘制而成的一种图示技术。注：SPC的核心是控制图；SPC可以展示过程变异并发现异常变异，并进而成为采取预防措施的重要手段。3质量管理发展历程19世纪末世纪末20世纪30年代质量检验阶段美国以泰勒为首的科学管理工作者首次将质量检验作为一种管理职能从生产中分离出来，建立了专职检验
2、制度。20世纪世纪4050年末统计质量控制阶段美国贝尔实验室学术负责人休哈特博士通过对西方电气公司所制造的产品变异或波动的关注的研究，提出统计过程控制理论（SPC）,并在1924年首创过程控制的工具控制图。4SPC在现代企业质量管理体系中的应用SPC是过程控制的重要手段；SPC已经成为汽车行业质量管理体系的必须要求；SPC也是六西格玛改善项目中的必备工具。日本名古屋大学在1984年调查115家日本企业，发现每个企业平均使用137张控制图。5SPC的统计理论基础常用概率分布简介连续型分布：正态分布：当质量特性（随机变量）由为数众多的因素影响，而又没有一个因素起主导作用的情况下，该质量特性的值的变
3、异分布，一般都服从或近似服从正态分布。离散型分布：二项分布：一个事物只有两种可能的结果，其值的分布一般服从二项分布；泊松分布：稀有事件的概率分布一般服从柏松分布。6SPC的统计理论基础常用统计量介绍总体研究对象的全体称为总体（Population）；样本从总体中抽取一部分个体进行观察，被抽到的个体组成了总体的一个样本（Sample）。7i()SPC的统计理论基础样本样本来自总体，样本中包含了丰富的总体信息，研究样本的主要方法是构造样本函数，不含未知参数的样本函数称为统计量（Statistic），统计量的分布称为抽样分布。(1)描述中心位置的统计量：设X,X,X是来自总体的一个样本，则样本均值（
4、sample mean）:X=1nni=1X样本中位数（sample mean）:X=Xn+12X=1X2(n2)+X(n2+1)8n2iSPC的统计理论基础样本(1)描述波动的统计量:样本极差（sample range）:R=X(n)X(1)样本方差（sample variance）:S=1n1(Xi=1X2)样本标准偏差（standard deviation）:S=S292SPC的统计理论基础正态分布的特性和应用质量管理中最常遇到的连续分布是正态分布，能描述很多质量特性X随机取值的统计规律性，正态分布的图形及概率密度函数为：p(x)=12e(x)2/2,x(,+)10SPC的统计理论基础正
5、态分布的特性和应用过程关键质量特性X常常呈正态分布N(,2),其中为均值，为标准偏差，在与已知时，正态分布的概率特征如下：正态分布的概率特征界限+-k+-0.67+-1+-1.96+-2+-2.58+-3+-4界限内的概率（%）50.0068.2695.0095.4599.0099.7399.99界限外的概率（%）50.0031.745.004.551.000.270.006311eSPC的统计理论基础标准正态分布为了便于使用，我们把=0，=1的分布称为标准正态分布（Standard normal distribution），记为N(0,1),所以，标准正态分布的密度函数为：(x)=12x2/
6、2,x(,+)iiSPC的统计理论基础中心极限定理设X1,X2,.,Xn是n个独立分布的随机量，分布的均值为，方差为2，则在n较大时，有(1)X1+X2+.+Xn=ni=1X近似服从均值为n，方差为n2的正态分布。(2)X=X1+X2+.+Xnn=1nni=1X近似服从均值为，方差为2/n的正态分布。13SPC的统计理论基础问题1：标准正态分布有什么好处？问题2：假设总体的方差为，我们从中抽取五个产品为一组的样本25个，请问样本均值的方差是什么？14SPC的统计理论基础过程：通过使用资源和管理，将输入转化为输出的活动（ISO9001:2000定义）包括么?(物物,机器机器)(三三)包括谁?(能
7、能/技能技能/培训培训)(四四)输入()需优质产品过程(一一)运作过程输出(七七)优质产品怎样?(方法方法/步骤步骤/技巧技巧)(二二)包括么关键准则?(/评估评估)(五五)15SPC的统计理论基础人们对于过程变差有以下认识：一个过程内有许多波动源存在；每个波动源发生是随机的，时隐时现，时大时小，以不可预测之势影响着过程输出；消灭波动是不可能的，但减少是可能的；管理和操作任一过程就是要把波动限制在允许范围内，超出范围就要设法减少和及时报告；为了进一步认识波动源和减少变差，人们把引起过程波动的原因分为两类：第一种为随机变异，由“偶然原因”引起，又称“一般原因”；第二 种为过程中的实际改变，由“特
8、殊原因”引起，又称为“异常原因”。16SPC的统计理论基础问题1：请举例说明在实际工作中出现的随机原因和特殊原因？17SPC控制图SPC控制图 由 休哈特于1924年提出，他认为，在一切制造过程中所呈现的波动有两个分量：第一个分量是过程内部引起的稳定分量（即偶然波动）；第二个分量是可查明原因的间断波动（异常波动）；休哈特建议用界限作为控制限来管理过程，基于限的控制图可以把偶然波动和异常波动区分开来。18SPC控制图为了便于纪录质量随时闲波动状况，休哈特建议将正态分布图逆时针旋转90度，于是就形成了控制图。控制上限AB中心线控制下限ABCC19SPC控制图SPC控制图的要素数据点（按时闲顺序排列
9、）：是连续或离散型数据，每个数据点可以代表样本的单个测量值，也可以是样本的某个统计量；中心线：样本的平均值；控制界限：上控制限（Upper Control Limit）和下控制限（LowerControl Limit）标示出了分布的正负3个的范围；规格界限：质量特性的上限规范限，有上规格界限（UpperSpecification Limit）和下规格限（Lower Specification Limit）。控制界限和规格界线有什么区别？20SPC控制图SPC控制图对发现异常的两种风险控制图是利用从总体中抽取的样本数值进行判断的，既然是抽样，就会产生风险；错判是虚发警报的错误：也称为第I类错误，
10、即在过程正常的情况下，仍然存在由于偶然原因造成数据点超出控制限的情况，从而造成将一个正常的总体错判为不正常,这种错误通常用表示；漏判是漏发警报的错误：也称为第II类错误，在过程存在异常变异时，如被监控的总体的均值或标准偏差发生改变，仍会有一部分数据在上下控制限之内，从而发生漏报的错误,这种错误用表示。21SPC控制图错报SPC控制图对两种风险预防漏报解决方案错报：3控制限漏报：判断准则22SPC控制图SPC控制图对两种错误的预防错判是虚发警报的错误：由于偶然原因造成数据点超出控制限的情况，从而造成将一个正常的总体错判为不正常，在控制限为正负3情况下，这样的概率小于3；漏判是漏发警报的错误，也就
11、是判断当数据点在控制限内的异常，所以，SPC增加了对界内数据点趋势的判断准则。23SPC控制图过程异常判断准则过程典型的判断准则有以下几种：连续3点至少有2点接近控制限；连续7点在中心线的一侧；连续8点落在中心线两侧且无一在C区内；至少有7点连续上升或下降；2423SPC控制图过程异常中各种模式出现的概率连续3点至少有2点接近控制限；P=C3(0.0433)(0.954)+C3(0.0433)0.005连续7点在中心线的一侧；P=2(0.4985)7=0.0153连续8点落在中心线两侧且无一在C区内；P=(0.5872)8=0.000103至少有7点连续上升或下降；P=27!(0.997 )7
12、=0.0003925控制图的分析练习题上控制界限(UCL)区域A区域B区域C区域C区域B区域A中位线(CL)下控制界限(LCL)26控制图的分析答案超出控制界限区域A区域B区域C区域C区域B区域A五个续点中有四个在此区域内八个续点此区域内上控制界限(UCL)七个点续向上中位线(CL)下控制界限(LCL)三个续点中有二个在此区域内27SPC控制图生产现场中常用到的两种不同的数据类型计量型数据:长度，重量，时间，强度，成份计数型数据计件型数据:计点型数据:不合格品数,不合格品率疵点数,灰尘微粒数28SPC控制图的种和选择据缺点计值品计值c-控制图u-控制图p-控制图np-控制图X-R控制图X-s控
13、制图X-R控制图固定的样本可变的样本可变的样本固定的样本样本2 n 7个别值29pcu控制图的用途控制图x-R及x-sx-Rnp用途用作样本平均值转变的制图全距和标准偏差控制图是控制据的散布程用作个别样据转变的制图全距控制图是控制据的散布程用作每一样本组品比的制图样本可以改变用作每一样本组品目的制图样本是固定的用作缺点目的制图，而每次查验的面积是相同的样本是固定的用作单位缺点目的制图，而每次查验的面积都可以改变的代表样本的平均值单个数据品的比或百分比品目疵点目每单位疵点目样本是可变的30 SPC控制图案例假设某生产线的产品为PCB，请用控制图对产品的各个质量特性分别进行控制：PCB（Print
14、 Circle Board）印刷线，按照线路）印刷线，按照线路层多少来分又可分为单层板、二层板、四层板、六层板等不同的板。对不同层数的PCB板，其生产流程都要经过以下工序:31蚀刻电镀SPC控制图案例PCB工序流程图开料（切板）（内层）干菲林排版、压板钻孔绿油（黄油）工序作用及监控参数对进初步加工，按需求成同规格的板，并打上批号。干菲主要是把线图像印在板上，在此需要控制H2SO4浓、酸洗压、磨痕宽、烘干温、膜宽、曝光能等。此工序完成后采用自动光学检查（AOI）或人工目检（100%），看是否有短、开、线缺口、蚀刻清、崩孔等缺陷。此工序是将多个已经印上线的双层板进排序以及热压。钻孔主要是为导通多层
15、板的线主要是对上工序钻的孔镀铜。在此对于孔内、板面的镀层厚、化学反应缸的PH值、化学药品浓等都要进控制。对最终的板面进涂覆，起到保护线板、提高以后的焊接性能的作用。本工序需要控制的有酸洗时H2SO4浓、热风温、显影机药水压和温、烘干温等。白字32SPC控制图案例PCB生 产 线 质 量 特 性 统 计质量特性数据类型控制图类型开硫酸磨烘曝料酸洗痕干光尺浓压宽温能寸度力度度量计量计量计量计量计量计量均值极差单值移动差单值移动差均值极差均值极差均值极差短开路路计计点，计点，计件件C图或P图C图或P图线蚀崩缺刻孔口不清计计计点，计点，计点，计件件件C图或P图C图或P图C图或P图孔版化化酸热显显内面学
16、学洗风影影镀镀反药的炉机机层层应品硫温药药厚厚冈浓酸度水水度度PH值度浓度压力温度计量计量计量计量计量计量计量计量单值移动差单值移动差单值移动差单值移动差单值移动差均值极差单值移动差单值移动差33控制图做成步骤选择质特性选择可的，具有代表制程控制的特性，可以考以下的指引：优先选取经常出现次品的质特性；可以用柏图分析法去决定优先次序别工序的变因素和对成质量的影响，继而决定应用控制图的生产工序。34质量特性选择我们选择PCB如下质量特性或工序为例作控制图开料尺寸硫酸浓度短路成品检查35xi均値Ri计量控制图控制限计算公式均值极差控制图均值控制图控制限上控制限(UCLx)=x+A2R下控制限(LSLx)=xA2R极差控制图控制限上控制限(UCLR)=D4R下控制限(LSLR)=D3R注:x=kx所有抽样组平均値的平xi第i个抽样组的平均値k样本个数(组数)注：R=kRi第i个控制分组的全距R所有样本的平均全距k样本个数(组数)36计量控制图控制限计算公式附表休哈特系数表样本目2345678910A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3730.3370.308样本
