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1、Wistron Information Technology & Services Inc.Abbr.: Wistron ITS or WITS 如何用如何用SPC进进行行统计统计分析分析 PPC Henry Zhang 生生产产力促力促进进中心中心 张张浩珩浩珩 Jan. 2008天马行空官方博客：http:/ ；QQ群：175569632Process Improvement1 ContentlSPC思想介思想介绍绍l统计统计学基学基础础知知识识l统计统计分布分布l控制控制图图基本概念基本概念l计计量型数据控制量型数据控制图图l过过程能力研究程能力研究l控制控制图图分析分析l计计数型数据控
2、制数型数据控制图图天马行空官方博客：http:/ ；QQ群：175569632Process Improvement2 SPC思想介思想介绍绍l什么是什么是SPCSPC（Statistical Process Control）即）即统统计过计过程控制，是一种借助数理程控制，是一种借助数理统计统计方法的方法的过过程控制工具。程控制工具。SPC主要是指主要是指应应用用统计统计分析技分析技术对术对生生产过产过程程进进行行实时监实时监控控，科学的区分出生，科学的区分出生产过产过程中程中产产品品质质量的随机波量的随机波动动与异常波与异常波动动，从而，从而对对生生产产过过程的异常程的异常趋势趋势提出提出预
3、预警警，以便生，以便生产产管理人管理人员员及及时时采取措施，消除异常，恢复采取措施，消除异常，恢复过过程的程的稳稳定，从而达到定，从而达到提高和控制提高和控制质质量量的目的。的目的。 Process Improvement3 SPC思想介思想介绍绍l为为什么要使用什么要使用SPC企企业业并非有意生并非有意生产产低低质质量量产产品，低品，低质质量量产产品品通常是由生通常是由生产产的某个的某个阶阶段的某个段的某个变变差引起的。差引起的。因此，因此，产产品品质质量的好坏取决于量的好坏取决于对对生生产过产过程的程的控制能力。控制能力。SPC利用利用统计统计方法来方法来监测监测生生产过产过程的程的变变差
4、，差，进进而使它受控。而使它受控。 Process Improvement4 l变变差差实际值实际值与与标标准准值值之之间间可容忍的差异称可容忍的差异称为变为变差。差。它提供了一个范它提供了一个范围围，在，在这这个范个范围围里里产产品使可品使可以以变变化的，且都能被客化的，且都能被客户户所接受。所接受。控制控制变变差是差是质质量控制中的最大量控制中的最大问题问题SPC思想介思想介绍绍产品标准值产品标准值变差变差产品质量分布产品质量分布你选择哪个公司的你选择哪个公司的产品？产品？Process Improvement5 SPC思想介思想介绍绍l普通原因和特殊原因普通原因和特殊原因造成随着造成随着
5、时间时间的推移具有的推移具有稳稳定的且可重复的定的且可重复的分布分布过过程中的程中的许许多多变变差原因，称之差原因，称之为为普通原普通原因因。（只有。（只有变变差的普通原因存在且不改差的普通原因存在且不改变时变时，过过程的程的输输出才可以是出才可以是预测预测的）的）造成不是始造成不是始终终作用于作用于过过程的程的变变差的原因，称差的原因，称之之为为特殊原因特殊原因。 （如果（如果变变差是源自特殊原因，差是源自特殊原因，过过程的程的输输出将不出将不稳稳定）定）Process Improvement6 l过过程的定程的定义义如果能如果能够够找出哪些找出哪些输输入量入量对过对过程影响最大的因素更程影
6、响最大的因素更为为有效，有效，控制它控制它们们就可减少其它就可减少其它输输入量的入量的变变化。化。SPC思想介思想介绍绍一个过程是受输入支配的一个过程是受输入支配的输入变化的影响总是反应在输出里面输入变化的影响总是反应在输出里面Process Improvement7 统计统计学基学基础础知知识识l统计统计学学收集、整理、展示、分析、解析收集、整理、展示、分析、解析统计资统计资料料由由样样本本(Sample)推推论论母体母体/群体群体(Population)能在不确定情况下作决策能在不确定情况下作决策是一是一门门科学方法、决策工具科学方法、决策工具 抽样抽样X X 推论推论Process Im
7、provement8 统计统计学基学基础础知知识识l统计统计量量级级差差R (range)R = Xmax Xmin算算术术平均数平均数 （arithmetic mean）中位数中位数Md (median)顺顺序数列中的中心序数列中的中心项项的数的数值值X X( () ) X=-X=- n nn ni=1i=1x xi iProcess Improvement9 统计统计学基学基础础知知识识l统计统计量量众数众数Mo (mode)资资料中出料中出现现最多的数最多的数值值标标准差准差 (standard deviation) = n ni=1i=1(X(Xi i-X) -X) 2 2n nPro
8、cess Improvement10 统计统计学基学基础础知知识识l统计统计量量方差方差2 (variance)2 = 样样本本标标准差准差s = n ni=1i=1(X(Xi i-X) -X) 2 2n nn ni=1i=1(X(Xi i-X) -X) n-12 2Process Improvement11 统计统计分布分布l中心中心趋势趋势的衡量方法的衡量方法级级差中差中值值（把最大（把最大值值和最小和最小值值相加的和除相加的和除以以2就得到就得到级级差中差中值值）众数（去众数（去该样该样本中出本中出现现次数最多的次数最多的值值）Process Improvement12 统计统计分布分布
9、l中心中心趋势趋势的衡量方法的衡量方法中位数（将中位数（将样样本升序本升序或降序排列，从任意或降序排列，从任意一段列一段列举举出一半的数出一半的数值值）均均值值（把（把样样本的所有本的所有观测值观测值相加再除以相加再除以总总数）数）Process Improvement14 统计统计分布分布l过过程的离中程的离中趋势趋势度量度量数据的散布程度称数据的散布程度称为过为过程的程的离中离中趋势趋势。度量离中度量离中趋势趋势的量的量极差极差R标标准差准差方差方差2Process Improvement15 统计统计分布分布l常常见见数据分布数据分布Process Improvement16 统计统计分
10、布分布l正正态态曲曲线线的性的性质质68.26%的数的数值值落在均落在均值值两两侧侧各各1倍倍标标准差准差长长度的区度的区间间里面。里面。95.44%的数的数值值落在均落在均值值两两侧侧各各2倍倍标标准差准差长长度的区度的区间间里面。里面。99.73%的数的数值值落在均落在均值值两两侧侧各各3倍倍标标准差准差长长度的区度的区间间里面。里面。Process Improvement17 控制控制图图基本概念基本概念l控制控制图图及使用及使用过过程程收集收集收集数据并画在收集数据并画在图纸图纸上上控制控制根据根据过过程数据程数据计计算算试验试验控制控制线线识别变识别变差的特殊原因并采取措施差的特殊原
11、因并采取措施分析及改分析及改进进确定普通原因确定普通原因变变差的大小并减小它的措施差的大小并减小它的措施Process Improvement18 控制控制图图基本概念基本概念l过过程的程的变变化模式化模式均均值值控制控制图图：通：通过样过样本均本均值值的的变变化可以反映化可以反映过过程均程均值值的的变变化。也可以化。也可以观测观测离散度的离散度的变变化。化。极差控制极差控制图图：是：是检测检测离中离中趋势趋势的常用方法。的常用方法。样样本的反常行本的反常行为为向我向我们们指出了指出了过过程的可程的可变变性。性。Process Improvement19 控制控制图图基本概念基本概念l预报预报
12、迅速迅速发现变发现变化的关化的关键键在于在于预报预报的准确性。迅的准确性。迅速的概念是指定速的概念是指定义义合理的合理的监监控控时间时间点。点。当我当我们预测们预测了了过过程中的水平和程中的水平和变变异，就能将异，就能将其同其同实际实际的的值值相比相比较较。一。一发现发现与与预测预测是背离，是背离，就需要及就需要及时时更正。更正。Process Improvement20 计计量型数据控制量型数据控制图图l什么是什么是计计量型数据量型数据计计量型数据来源于度量。如：量型数据来源于度量。如：长长度、深度、度、深度、温度、温度、时间时间等。等。它可以是整数也可以是分数。不它可以是整数也可以是分数。
13、不仅仅能告能告诉诉我我们读们读数是太大数是太大还还是太小，更能告是太小，更能告诉诉我我们读们读数数的多少。的多少。Process Improvement21 计计量型数据控制量型数据控制图图l均均值值-级级差控制差控制图图（x-R图图）制作步）制作步骤骤收集和收集和记录记录数据数据制作数据模板供制作数据模板供记录记录数据数据时时使用使用做两做两张图张图，一，一张张是是x图图，另一，另一张张是是R图图两两张图张图的的Y轴轴需要分开画，因需要分开画，因为为刻度不同刻度不同两两张图张图的的X轴轴是相同的是相同的计计算每个算每个样样本的均本的均值值和和级级差差值值Process Improvement
14、22 计计量型数据控制量型数据控制图图l均均值值-级级差控制差控制图图（x-R图图）制作步）制作步骤骤计计算算R图图控制控制线线计计算均算均值级值级差差R：即将所有：即将所有样样本本值值加加总总除以除以样样本数。本数。R够够成中心成中心线线 。计计算上、下控制算上、下控制线线计计算算R图图的刻度的刻度方法一：上控制界限方法一：上控制界限为图总为图总高度的高度的2/3方法二：上控制方法二：上控制线线除以除以2再加上上控制再加上上控制线线Process Improvement23 计计量型数据控制量型数据控制图图l均均值值-级级差控制差控制图图（x-R图图）制作步）制作步骤骤计计算算x图图控制控制
15、线线计计算中心算中心线值线值X：即将所有：即将所有样样本均本均值值加加总总除以除以样样本数。本数。计计算上、下控制算上、下控制线线计计算算x图图的刻度的刻度计计算算 值值最大刻度最大刻度为为最小刻度最小刻度为为Process Improvement24 计计量型数据控制量型数据控制图图l中位数中位数图图制作步制作步骤骤收集和收集和记录记录数据数据制作数据模板供制作数据模板供记录记录数据数据时时使用使用画出画出观测值观测值的点，在其周的点，在其周围围画出小画出小圆圆圈圈上下控制上下控制线为观测值线为观测值的的规规格界限格界限Process Improvement25 计计量型数据控制量型数据控制
16、图图lx-s图图制作步制作步骤骤计计算算样样本本标标准差准差计计算算样样本本标标准差的均准差的均值值s，其，其值为值为中心中心线线计计算算s图图的上下控制的上下控制线线计计算算x图图的上下控制的上下控制线线注：在大注：在大样样本的情况下，用本的情况下，用x-s图图代替代替x-R图图Process Improvement26 过过程能力研究程能力研究l机械容忍度与自然容忍度机械容忍度与自然容忍度机械容忍度机械容忍度已确定的已确定的规规格以容忍范格以容忍范围围的方式来确定客的方式来确定客户户的要求，的要求，它所度量的是机械容忍度。它所度量的是机械容忍度。它能用来最它能用来最终产终产品是否可以被接受
17、，但不能品是否可以被接受，但不能说说明整个明整个过过程的生程的生产产情况。情况。自然容忍度自然容忍度相相对对与使用与使用规规格指格指标标，我，我们们更愿意使用控制更愿意使用控制图图的信息的信息确定确定过过程的自然运作范程的自然运作范围围，我，我们们称它称它为过为过程的容忍度。程的容忍度。自然容忍度就是在均自然容忍度就是在均值值上下各推移三个上下各推移三个标标准差，即准差，即 。Process Improvement27 过过程能力研究程能力研究l不合格百分比的估算步不合格百分比的估算步骤骤估算估算如果使用如果使用级级差，差，则则=如果使用如果使用s，则则=计计算算Z得分得分查查表估算不合格率表
18、估算不合格率Process Improvement28 过过程能力研究程能力研究l不合格百分比的估算案例不合格百分比的估算案例Process Improvement29 过过程能力研究程能力研究l过过程控制和程控制和过过程能力程能力Process Improvement30 过过程能力研究程能力研究l过过程控制和程控制和过过程能力程能力Process Improvement31 过过程能力研究程能力研究l能力和性能指数能力和性能指数 - 指数代表了指数代表了过过程的能力，它表示的是整个程的能力，它表示的是整个过过程符合程符合规规格的程度，其格的程度，其实实就是用自然容忍度来构造的就是用自然容忍
19、度来构造的规规格格范范围围。它不考。它不考虑过虑过程中心化的程度（偏移）。程中心化的程度（偏移）。 计计算方法算方法ET表示机械容忍度，表示机械容忍度， NT表示自然容忍度表示自然容忍度 分析分析 指数指数值值越大，越大，过过程能力越程能力越强强。 =1，自然容忍度和，自然容忍度和规规格范格范围围一致一致 =2，过过程有能力将生程有能力将生产产出的出的产产品限定到品限定到规规格允格允许许范范围围的一半以内。的一半以内。 =0.5，过过程生程生产产出的出的产产品的可品的可变变度将达到度将达到规规格允格允许许范范围围的两倍。的两倍。Process Improvement32 过过程能力研究程能力研
20、究l能力和性能指数能力和性能指数 - 指数用来衡量指数用来衡量过过程中心化的程度。程中心化的程度。这这个指数是个指数是过过程均程均值值与最近与最近规规格界限之格界限之间间的距离和自然度的一半的距离和自然度的一半的比的比值值。 计计算方法算方法 分析分析 给给出了出了过过程的最差程的最差结结果。果。 1，表示所有的，表示所有的产产品都是在品都是在规规格范格范围围之内的。之内的。0 1，表示有一部分，表示有一部分产产品不合格。品不合格。 0，表示，表示过过程的均程的均值值也是不合格的。也是不合格的。Process Improvement33 过过程能力研究程能力研究l能力和性能指数能力和性能指数
21、结结合使用合使用 和和计计算算 和和 的目的的目的全面地了解全面地了解过过程在做什么和能做什么。程在做什么和能做什么。结结合合 和和 进进行分析行分析 指数可以判断我指数可以判断我们们的的过过程是否具有符合容程是否具有符合容忍度要求的能力。忍度要求的能力。 指数指数则则被用来直接判断被用来直接判断实际过实际过程是否符合程是否符合容忍度的要求。容忍度的要求。如果如果这这两个两个值值是一是一样样的，意味着的，意味着过过程是完全程是完全程度中心化的。程度中心化的。Process Improvement34 过过程能力研究程能力研究l能力和性能指数能力和性能指数 和和 表示通常情况的表示通常情况的变变
22、化化过过程的性能指数。程的性能指数。 计计算方法算方法 表示中心表示中心变变化化过过程的性能指数程的性能指数 计计算方法算方法用途用途 和和 只能被用于只能被用于检验检验 和和 的正确性或的正确性或者用来衡量它者用来衡量它们们随随时间时间的改的改进进情况。情况。Process Improvement35 控制控制图图分析分析l图图案模式分析案模式分析Process Improvement36 控制控制图图分析分析l循循环环分析分析控制控制图图中，当中，当总总体体产产生的波生的波动动性增加性增加时时往往会表往往会表现现出循出循环现环现象。象。控制控制图图中的循中的循环环是指随是指随时间变时间变化
23、而影响化而影响过过程的因素。程的因素。行行动动：确定造成循：确定造成循环环的的诱诱因，找出哪部分循因，找出哪部分循环环能能够够生生产产出最好的出最好的产产品，并控制品，并控制诱诱因使因使产产品品稳稳定在某一定在某一水平上。水平上。Process Improvement37 控制控制图图分析分析l趋势趋势分析分析趋势趋势表示的也是一些表示的也是一些经经常常变变化的因素。化的因素。行行动动：某些解决：某些解决办办法在控制法在控制图图中表中表现为趋势现为趋势的形式，我的形式，我们们可以通可以通过趋势过趋势分析来找到控制分析来找到控制趋势趋势或者或者发发展展趋势趋势的方法。的方法。Process Im
24、provement38 控制控制图图分析分析l混合分析和分混合分析和分层层分析分析当两个或更多个当两个或更多个过过程合在一起分析程合在一起分析时时，控制，控制图图中往中往往会表往会表现现出混合形式。出混合形式。混合数据控制混合数据控制图图和分和分层层数据控制数据控制图图中的点都分布在中的点都分布在中心中心线线两两侧侧，前者的点，前者的点远远离中心离中心线线，后者的点更接，后者的点更接近中心近中心线线。行行动动：如果：如果怀怀疑数据是混合的，我疑数据是混合的，我们们可以将一个个可以将一个个点点单单独画下来，但不要独画下来，但不要连线连线，这这可以帮助我可以帮助我们们判断判断是否存在分是否存在分层
25、结层结构。一旦构。一旦发现发现混合数据或者分混合数据或者分层层数数据，据，则则需要需要绘绘制制单单独独过过程的控制程的控制图图。Process Improvement39 控制控制图图分析分析l移位分析移位分析移位是移位是图图案模式的一种突然案模式的一种突然变变化，造成化，造成这这种种现现象的原因往往是由于人象的原因往往是由于人员员的的变换变换或者新技或者新技术术的引入。的引入。行行动动：对对移位移位进进行分析，找到引起移位的原行分析，找到引起移位的原因，改因，改进过进过程。程。Process Improvement40 控制控制图图分析分析l不不稳稳定性分析定性分析控制控制图图中不自然的大中
26、不自然的大规规模波模波动动称称为为不不稳稳定性。定性。行行动动：对对于不于不稳稳定的定的过过程要找到特殊原因，程要找到特殊原因，采取局部措施，采取局部措施，稳稳定定过过程。程。Process Improvement41 控制控制图图分析分析l聚束分析聚束分析聚束聚束变现为变现为当一当一组样组样本中的一些数据点很接近本中的一些数据点很接近时时，它它们们的的读读数也很接近。数也很接近。这样这样的的图图案模式往往代表着引起案模式往往代表着引起变变异的原因有了突异的原因有了突然的然的变变化。化。行行动动：找到引起：找到引起变变异的原因，分析异的原因，分析对过对过程程稳稳定性的定性的影响，找到特殊原因和
27、局部解决影响，找到特殊原因和局部解决办办法，使法，使过过程程稳稳定。定。Process Improvement42 计计数型数据控制数型数据控制图图l概述概述计计量型数据都是可量型数据都是可测测量的数据，但量的数据，但对对于某些部件或于某些部件或者者过过程，并不程，并不总总是可以是可以获获得可得可测测量的数据，量的数据，这样这样会会导导致致计计量型控制量型控制图图失效。失效。计计数型数据只有两个数型数据只有两个值值（合格（合格/不合格，成功不合格，成功/失失败败，通通过过/不通不通过过），但它），但它们们可以被可以被计计数从而用来数从而用来记录记录和和分析。分析。计计数型数据主要包括两种：数型
28、数据主要包括两种：计计件特性的数据和件特性的数据和计计点点特性的数据。特性的数据。通通过过或不通或不通过过是是计计件的数据。（受件的数据。（受样样本限制）本限制）计计点特性的数据表示在一个部件或点特性的数据表示在一个部件或产产品上存在的瑕疵品上存在的瑕疵数量。（不受数量。（不受样样本限制）本限制）Process Improvement43 计计数型数据控制数型数据控制图图l计计数型控制数型控制图选择图选择Process Improvement44 计计数型数据控制数型数据控制图图lp图图制作步制作步骤骤计计算每一个算每一个样样本的不合格率并本的不合格率并记录记录在表格中在表格中计计算平均算平均
29、p值值（p）计计算每一个数据点的上控制算每一个数据点的上控制线线和下控制和下控制线线Process Improvement45 计计数型数据控制数型数据控制图图lp图图制作步制作步骤骤对对每个数据点重复上一步每个数据点重复上一步骤骤在控制在控制图图上画出控制界限上画出控制界限注：注：p图图的分析方法完全的分析方法完全类类似于似于对对均均值值控制控制图进图进行分行分析的方法。析的方法。Process Improvement46 计计数型数据控制数型数据控制图图lnp图图制作步制作步骤骤计计算平均算平均np值值（np）计计算中心算中心线值线值npnp = np计计算数据点的上控制界限和下控制界限算
30、数据点的上控制界限和下控制界限Process Improvement47 计计数型数据控制数型数据控制图图lnp图图制作步制作步骤骤标标注每个注每个样样品的品的实际实际不合品数并且画出控制不合品数并且画出控制界限界限Process Improvement48 计计数型数据控制数型数据控制图图l计计件型控制件型控制图图注意事注意事项项无无论论是使用是使用p图还图还是是np图图，都需要，都需要选选取足取足够够大的大的样样本以确保每个本以确保每个样样本中至少存在一个不本中至少存在一个不合格品，否合格品，否则则就无法就无法检测过检测过程是否得到改程是否得到改进进。为为了达到上述要求，一般普遍的做法是了
31、达到上述要求，一般普遍的做法是选选取取一定的一定的样样本本时时的的np的的值值至少达到至少达到5。Process Improvement49 计计数型数据控制数型数据控制图图lc图图概述概述使用使用c图图研究研究计计点型的数据，往往假点型的数据，往往假设样设样本大本大小是不小是不变变，这这里需要用到泊松分布。里需要用到泊松分布。c图图中的缺陷点必中的缺陷点必须满须满足三个条件足三个条件缺陷点之缺陷点之间间必必须须是独立的。例如：因手工造是独立的。例如：因手工造成的缺陷和以成的缺陷和以铸铸造造成的缺陷是独立的；而造造成的缺陷是独立的；而由同一个毛口造成的缺陷由同一个毛口造成的缺陷则则是不独立的。
32、是不独立的。相相对对来来说说缺陷的个数缺陷的个数应应当是稀少的。当是稀少的。缺陷点的缺陷点的发发生必生必须须是在一个固定的是在一个固定的时间时间范范围围内，或者内，或者发发生于某件特定的生于某件特定的产产品。品。Process Improvement50 计计数型数据控制数型数据控制图图lc图图制作步制作步骤骤定定义检测单义检测单元并收集数据元并收集数据计计算平均算平均c值值计计算上控制界限和下控制界限算上控制界限和下控制界限Process Improvement51 计计数型数据控制数型数据控制图图lc图图制作步制作步骤骤确定刻度，确定刻度，标标注数据，画出控制注数据，画出控制线线确定刻度的
33、确定刻度的时时候候应应当使当使c值值大致位于大致位于纵轴纵轴中心中心下控制界限不一定要画到下控制界限不一定要画到0，但所，但所选选取的刻度取的刻度范范围围要能要能够够包含所有可能出包含所有可能出现现的点的点Process Improvement52 计计数型数据控制数型数据控制图图lu图图概述概述u图图使用的也是泊松分布，因此也要使用的也是泊松分布，因此也要满满足足c图图的前两个条件。的前两个条件。与与c图图不同的是，不同的是，u图图中中样样本大小是可本大小是可变变的，的，所以每个数据点都有各自的上控制界限和下所以每个数据点都有各自的上控制界限和下控制界限。控制界限。Process Impro
34、vement53 计计数型数据控制数型数据控制图图lu制作步制作步骤骤收集数据并收集数据并计计算每一算每一单单元的平均缺陷数元的平均缺陷数计计算算u值值计计算每个算每个样样本的上控制界限和下控制界限本的上控制界限和下控制界限Process Improvement54 计计数型数据控制数型数据控制图图lu图图制作步制作步骤骤确定刻度，确定刻度，标标注数据，画出控制注数据，画出控制线线确定刻度的确定刻度的时时候候应应当使当使u值值大致位于大致位于纵轴纵轴中心中心Process Improvement55 下一步下一步制定制定SPC计计划，划，实实施施SPC。Process Improvement56 Q&AProcess Improvement57 Thanks!
