统计制程管制(教材).ppt

苏州卓一企业管理顾问有限公司,1,2019/8/18,1,统计过程管制 讲师：朱昌国 苏州卓一企业管理顾问有限公司,苏州卓一企业管理顾问有限公司,2,单位：苏州卓一企业管理顾问有限公司 讲师：朱昌国 13915489259 18962657965 Mail:plexus.sz.cn163.com,苏州卓一企业管理顾问有限公司,3,2019/8/18,3,主旨：统计过程控制讲解（SPC） 目的： 1.初步了解控制图原理； 2.能独立制作管制图并能在实际工作中运用； 3.能够计算制程能力指数；,课程简介,苏州卓一企业管理顾问有限公司,4,2019/8/18,4,上课行程,苏州卓一企业管理顾问有限公司,5,2019/8/18,5,质量管理,质量 quality 一组固有特性满足要求的程度. 质量管理 quality management 指导和控制组织的关于质量的相互协调的活动. 质量控制 quality control 质量管理的一部分，致力于满足质量要求 质量保证 quality assurance 质量管理的一部分，致力于提供能满足质量要求的信任 质量改进 quality improvement 质量管理的一部分，致力于增强满足质量要求的能力,苏州卓一企业管理顾问有限公司,6,2019/8/18,6,质量管理循环,苏州卓一企业管理顾问有限公司,7,2019/8/18,7,品质改善,流程: 问题描述原因分析改善对策效果确认 原则: 1.事前预防, 不让异常发生 2.事后立即纠正,异常不能扩大 3.同样问题不发生第二次,苏州卓一企业管理顾问有限公司,8,2019/8/18,8,QC七大手法,特点: 1.以数据分析为主,运用图示直观表示.(文字-数据-图示,鼓励图示报告) 2.简单方便,适用制造现场,查检表 层别法 柏拉图 特性要因图 直方图 散布图 管制图,苏州卓一企业管理顾问有限公司,9,2019/8/18,9,QC七大手法口诀,查检集数据 柏拉抓重点 鱼骨追原因 直方显分布 散布看相关 层别作解析 管制找异常,苏州卓一企业管理顾问有限公司,10,2019/8/18,10,统计量数,集中趋势平均数、中位数、众数 离散趋势全距、标准差、变异数 格规公差 规格上限-规格下限 客户给定或厂内自定、产品规格 自然公差 管制状态下，产品品质在六个标准差之内 厂内自定、监控设定 涵盖的范围为99.73%(机率) 常态分配 六个标准差之内，涵盖的范围为99.73%(机率),苏州卓一企业管理顾问有限公司,11,2019/8/18,11,集中趋势量数,给一组数据3,8,9,10,10,13,8,9,10,6(十点资料) 平均数=(3+8+9+10+10+13+8+9+10+6)/10=7.5 中位数 3,6,8,8,9,9,10,10,10,13 (9+9)/2 众数 3(1个), 6(1个), 8(2个), 9(2个), 10(3个), 13(1个) 10(3个),苏州卓一企业管理顾问有限公司,12,2019/8/18,12,离中趋势量数,给一组数据3,8,9,10,10,13,8,9,10,6(十点资料) 全距 最大值(13)-最小值(3)=10 标准差 已知:平均数=7.5 (7.5-3)2+(7.5-8)2+ (7.5-9)2、+ (7.5-6)2 (10-1) =3.11,苏州卓一企业管理顾问有限公司,13,2019/8/18,13,产品品质变异,产品变异类别 -产品内变异、产品间变异、时间之间变异 产品变异来源 -机器设备、物料、环境、作业人员 -品质报告差异 产品变异归纳 -机遇变异不可避免、不易识别、视为管制状态下 -非机遇变异局部性、可被矫正、非管制状态下,苏州卓一企业管理顾问有限公司,14,2019/8/18,14,正常因素,正常因素： 在生产中大量存在，例如机床的轻微振动、原材料性能成分的微小差异刀具的正常磨损。 不可避免的原因，是属于控制状态下的变异，这种原因对过程影响程度很小，不值得调查、改善，若要改善成本很高 正常波动服从统计规律。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,15,2019/8/18,15,异常因素,异常因素 在生产过程中少量存在，一旦生产过程中存在此类因素，必然使产品质量发生显著变化。如人工违反操作规程、原材料规格不符、定位基准改变、原料混用、测量方法不对、仪器不准。 这类因素对质量特性值波动很大，使生产过程处于不稳定状态； 可以避免的，属于人为因素造成，必须彻底追查原因采取措施 异常波动没有统计规律 注：反映和控制异常因素的质量特性波动，就是控制图主要任务。,16,2019/8/18,16,控制图原理基于正态分布基础上，大量的数据取自生产稳定过程，数据的分布呈正态分布。正态稳定下，产品点子在u±区间内的概率为 u ±0.67 50.00% u ±1 68.26% u ±1.96 95.00% u ±2 95.45% u ±2.58 99.00% u ±3 99.73% u ±4 99.99% u ±5 99.9999% u ±6 99.999999%,控制图原理,U+k ,U+k ,17,2019/8/18,17,控制图原理,休哈特认为对100%的质量数据实施质量控制是不可能的，那么控制多少质量数据才能实现对过程控制呢？ 从以上分析可看出，u ±3 范围包括全部质量数据的99.73%是绝大部分。如果能将这99.73%质量数据控制住，过程基本实现受控 只要群体服从正态分布N（， ²），群体抽样时每1000个当中有3个（0.27%）会跑出±3 之外 1924年休哈特根据这一结论把正态分布图形转化为管制图,18,2019/8/18,18,控制图原理,所以管制图管制界限是将正态分布图转成90º；在平均值处作成管制中心线。而平均值±3个标准差当作成管制上、下界限 +3 -UCL -3 -LCL 在生产稳定正常时，其分布应基本不变，此时点子落在界外的可能性仅为0.27%，是小概率事件，在一次试验中几乎不会发生。反之, 若点子出界根据假设检验原理，就应推翻假设，即认为分布已变，生产出现异常。,样本号,0,CL,苏州卓一企业管理顾问有限公司,19,2019/8/18,19,何谓统计制程管制,SPC Statistical Process Control(统计制程管制) SPC 利用统计抽样数据，对制程状态进行监控，并在制程中产品品质变异处于非管制状态时，设法进行调整行动，以矫正制程中影响产品品质之非机遇变异，其最终目的在使制程中产品品质变异在管制状态下。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,20,2019/8/18,20,统计制程管制特点,与全面质量管理相同，强调全员参与，而不是只依 靠少数质量管理人员 强调应用统计方法来保证预防原则的实现 SPC不是用来解决个别工序采用什么控制图的问 题，SPC强调从整个过程、整个体系出发来解决 问题。SPC的重点就在于 P( Process，过程） 可判断过程的异常，及时告警, 但不能告知此异常是什么因素引起的,苏州卓一企业管理顾问有限公司,21,2019/8/18,21,SPC管制方法,使用工具管制图(Control Chart) 管制项目产品品质特性,製程(某個產品品質特性),抽樣,統計分析,矯正行動,發掘品質變異之 非機遇原因,診斷,苏州卓一企业管理顾问有限公司,22,2019/8/18,22,管制图定义,何谓管制图? “系一种品质之图解纪录.在图上设有两条管制界限,此两管制-红色虚线或断线界限用以帮助判定制造之产品在一般水准之上下变异使当制造期间如有一点落于该界限外则可认为值得去鉴定变异之原因之一种指示.”,苏州卓一企业管理顾问有限公司,23,2019/8/18,23,管制图构成要素,苏州卓一企业管理顾问有限公司,24,2019/8/18,24,管制图构成要素,USL規格上限(Upper Specification Line) UCL管製上限(Upper Control Line) CL中心線(Central Line) LCL管製下限(Lower Control Line) LSL規格下限(Lower Specification Line) Sample Point抽樣值(點),苏州卓一企业管理顾问有限公司,25,2019/8/18,25,管制图历史,1924年由美国品管大师 W.A. Shewhart 博士 发表. 1940年前后，英美两国引入工厂，取得质量改善效果。 1950年后，日本大量使用。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,26,2019/8/18,26,管制图用途,察觉制程中有无产生变异之非机遇原因。 贯彻预防为主的原则。 减少不良品和重工 减少不必要的制程调整。 进行制程诊断。 提供有关制程能力的信息。 解释： 非机遇原因就是引起产品品质大变动之原因.例如生产条件设定错误或使用不合格之物料，使产品品质发生较大异动，此类原因必须彻底消除，并使不再发生。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,27,2019/8/18,27,管制图界限构成,管制图以3个标准差为基础,只要群体是常体分配,从此群体抽样时,每1000个即有3个会跑出此范围外,一般我们认为此三次为机遇原因,并不予计较.,CL,UCL,LSL,+3,-3,+2,-2,苏州卓一企业管理顾问有限公司,28,2019/8/18,28,管制图两种错误,虑发警报的错误，亦称第I型错误。在制程正常的情形下，纯粹出于偶然点出界的机率虽然很小，但总还是可能发生的。因此，在制程正常而点超出管制界限的场合，根据点出界判定制程异常就犯了虑发警报的错误或第I型错误。 漏发警报的错误，亦称第II型错误。在制程过异常的情形下，产品品质的分配偏离了正常情形的典型分配，但总还有一部分产品的品质特性值是在管制上下界限之内的。如果抽到这样的产品进行检测并在管制图中给点，这时由于点未超出管制界恨而判定制程正常就犯了漏发警报错误或第II型错误。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,29,2019/8/18,29,两种错误之经济平衡点,采用+/-4 时,第一种错误减少,第二种错误增加 采用+/-2 时,第一种错误增加,第二种错误减少 采用+/-3 时,能使第一种错误与第二种错误损失 之总合减至最小,而最为经济.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,30,2019/8/18,30,管制图作业流程,确定关键品质因素,設定製程,提出制程管制标准,製程能力分析,管制圖,採取矯正行動,作業標準化,改善製程,不符合要求,管制狀態,符合要求 繼續動作,非管制狀態,培训学习,苏州卓一企业管理顾问有限公司,31,2019/8/18,31,管制图之种类,- 計量值管制圖(Control Charts for Variables) 所謂計量值管制圖係管制圖所依據之數據均屬於由量具實際量測而得.如長度重量成分等特性均為連續的.最為常用之此種管制圖有: 1.平均值與全距管制圖 (X-R chart) 2.平均值與標準差管制圖 (X- chart) 3.中位值與全距管制圖 (X-R chart) 4.個別值與移動全距管制圖 (X-Rm Chart) - 計數值管制圖(Control Charts for Attributes) 所謂計量值管制圖係管制圖所依據之數據均屬於已單位記數者. 最為常用之此種管制圖有: 1.不良率管制圖 (p chart) 2.不良數管制圖 (pn chart) 3.缺點數管制圖 (C Chart) 4.單位缺點數管制圖 (u Chart),苏州卓一企业管理顾问有限公司,32,2019/8/18,32,管制圖之比較,苏州卓一企业管理顾问有限公司,33,2019/8/18,33,X-R Chart,1.用途:用於管 制分組之計量數據即每次同時取到n個數據的地方. 2.取樣方法:必須選取有代表性之樣本.X-R Chart之樣本數大多取用4 or 5,且其原則為組內變異小,組間變異大才有效.且通常所需之樣本組為25組. 3.管制界限之計算:,苏州卓一企业管理顾问有限公司,34,2019/8/18,34,X-R Chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,35,2019/8/18,35,X-R Chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,36,2019/8/18,36,X-R Chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,37,2019/8/18,37,X-R Chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,38,2019/8/18,38,X-R Chart,39,2019/8/18,39,管制图作法,选取控制对象：如长度、重量、寿命、强度等 数据的收集 确定样本容量和组数，一般样本容量以45为宜，组数为2025。（100个数据以上）；按规定的时间间隔连续抽取样本；把数据记入查检表中，依测定时间为顺序排列； 计算每一级数据的平均值X，记入数据表中。 如：X=X1+X2+X3+X4+X5/n 计算每组数据的极差（全距）R R=Xmax-Xmin （各组最大值-最小值） 计算25组数据平均值的总平均值X，记入数据表中 X=X1+X2+X3+XK/K （注：X之值比测定值多2位）,40,2019/8/18,40,管制图作法,6.计算25组数据极差平均值R，记入数据表中R=R1+R2+R3+RK/K 7.计算控制界限 X图 :UCLX=X(平均数)+A2R (平均数) R图:UCLR=R (平均数)D4 CLX =X (平均数) CLR= R (平均数) LCLX=X (平均数) -A2R (平均数) LCLR=R (平均数)D3 注：查表A2、D3、D4 可得 8.作控制图打点 将数据点绘于控制图上，相邻两点直线连接,41,2019/8/18,41,管制图全景,42,2019/8/18,42,9.判断取样过程是否处于稳定受控状态 处于管制状态的条件情况： a。多数的点子集中在中心线附近 b。少数的点子落在管制 界限附近 c。点子分布呈随机状态，无任何规则或规 律性可循 d。没有点子超出管制界限之外,管制图判定,苏州卓一企业管理顾问有限公司,43,2019/8/18,43,管制圖判讀法,連續五點上升或下降-注意動態 連續六點上升或下降-開始調查原因 連續七點上升或下降-立即採取措施,44,2019/8/18,44,1.檢定規則一:有單獨一點出現在三個標準差區域之外,2.檢定規則二:連續三點中有兩點落在A區或甚至A區之外者.,管制图判定,45,2019/8/18,45,管制图判定,3.檢定規則三:連續五點中有四點落在B區或甚至B區之外者,4.檢定規則四:連續八點落在C區或甚至C區之外者,46,2019/8/18,46,管制图判定,5.檢定規則五:連續五點上升或下降-注意動態 連續六點上升或下降-開始調查原因 連續七點上升或下降-立即採取措施,苏州卓一企业管理顾问有限公司,47,2019/8/18,47,管制圖正常判讀法,连绩25个点，全部都在管制图界限内。 连绩35个点，在管制界限外的点不超过1个。 连绩100个点，在管制界限外的点不超过2个。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,48,2019/8/18,48,管制圖异常判讀法,点在管制界限外或恰在管制界限上. 管制界限内的点排列非随机. 连续3个点中，至少有2个点接近管制界限. 连续7个点中，至少有3个点接近管制界限. 连续10个点中，至少有4个点接近管制界限. 连续11个点中，至少有10个点在中心线一则. 连续14个点中，至少有12个点在中心线一则. 连续17个点中，至少有14个点在中心线一则. 连续20个点中，至少有16个点在中心线一则.,49,2019/8/18,49,10.采取对策 提高制程能力方法： （1）减少，注意加工中心-强化工艺纪律 （2）减少标准差S-重大质量改进，成本 较高 （3）得到顾客同意放大公差,管制图作法,50,2019/8/18,50,组号 测定值/x1 x2 x3 x4 x5 X R 75 91 92 97 93 89.6 22 83 84 78 81 88 82.0 10 91 88 88 85 78 86.0 13 83 83 81 83 75 81.0 8 81 86 91 78 84 84.0 13 97 73 71 67 78 77.2 30 85 91 83 76 80 83.0 15 83 91 87 88 88 87.4 8 80 83 83 95 81 84.4 15 91 79 87 81 83 84.2 12 85 79 81 75 77 79.4 10 77 77 84 88 83 81.8 11 88 80 82 85 85 84.0 8 89 83 88 95 96 90.2 13 82 84 85 91 85 85.4 9 76 71 77 80 85 77.8 14 80 84 79 90 86 83.8 11 86 77 73 83 71 78.0 15 82 86 76 80 79 80.6 10 88 86 83 87 83 85.4 5,举 例,51,2019/8/18,51,X=83.26 R=12.6 例举一：利用下表：某零件尺寸（80 ±8）的测量、数据制作-R 控制图。 解： X图： CL=83.26 CL=83.26 UCL= X +A2 R UCL=83.26+0.577×12.6=90.53 LCL= X - A2 R LCL=83.26-0.577×12.6=75.99 R图： CL=12.6 CL=12.6 UCL=RD4=2.115 UCL=2.115×12.6=26.65 LCL=RD3=0 LCL=0×12.6=0,举 例,52,2019/8/18,52,举 例,53,2019/8/18,53,分析用管制图和管理用管制图,从控制图的使用角度，它可分为这两种 分析用管制图主要用来调查工序是否处于控制状态，如果发生了异常能否消除异常，从而改善工序的稳定状态。 在建立管理用控制图之前，必须先作出分析用控制图，进行工序能力研究，找出影响制程质量的异常因素，采取改善措施；再收集数据统计分析，直到制程达到最佳的状态，此时的控制图才可作为管理用控制图。,苏州卓一企业管理顾问有限公司,54,2019/8/18,54,P chart,不良率 = 不良品個數/檢查個數=d/n 1.用途: (1)僅能以不良品表示之品質特性 (2)大量剔選將產品依規格分為合格品或不合格品 (3)產品用 Go 與 No-Go 量規或自動機台分為良品或不良品 (4)不良率管制圖之樣本大小可一定,或不一定 2.不良率管制圖之平均值(p)與標準差(p)分別為 平均不良率 p= d/ n= d1+d2+d3+dk/n1+n2+n3nk 標準差=p=p(1-p)/n (n為每次樣本大小),苏州卓一企业管理顾问有限公司,55,2019/8/18,55,P chart,(2)以不良個數表示時 平均不良數=np=d/k=不良品總數/檢查次數 標準差=np=np(1-p) (3)以百分率表示 標準差=p=p(100-p)/n 3.建立不良率管制圖之步驟 (1)選擇管制項目 (2)收集數據,苏州卓一企业管理顾问有限公司,56,2019/8/18,56,P chart,(3)分組 p管制圖每組樣本大小要比X-R管制圖大的多.如果p管制圖每組樣本太小時可能抽不到不良品.故使每組樣本內含有 15個不良品為佳 = n=1/p5/p (4)計算每組之不良率 (5)計算平均不良率p及平均樣本數n (6)管制界線之計算 中心線 CLp=p=d/ n 上下界限 UCLp= p +3p(1-p)/ni LCLp= p -3p(1-p)/ni (ni表任一組數),苏州卓一企业管理顾问有限公司,57,2019/8/18,57,P chart,(7)繪管制界限 (8)點圖 (9)管制界限之檢討,苏州卓一企业管理顾问有限公司,58,2019/8/18,58,P chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,59,2019/8/18,59,P chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,60,2019/8/18,60,P chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,61,2019/8/18,61,P chart,苏州卓一企业管理顾问有限公司,62,2019/8/18,62,不良率管制圖樣本大小之研究,所取樣之樣本大小,最好能使管制下限(LCL)必須大於或等於0. 故 LCLp= p -3p(1-p)/n0 p 3p(1-p)/n (pp) 9p(1-p)/n n 9(1-p)/P,苏州卓一企业管理顾问有限公司,63,2019/8/18,63,个体间差异,苏州卓一企业管理顾问有限公司,64,2019/8/18,64,个人身体自然分配,maximum,minimum,average,自然分配 Bell Curve,苏州卓一企业管理顾问有限公司,65,2019/8/18,65,何谓制程能力,製程能力是指各種條件均充分標準化,制程在統計的管制狀態下所呈現的質與量的能力.可表示產量,效率,不良率等.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,66,2019/8/18,66,制程能力分析,制程能力分析是利用管制圖,次數分配圖及其它統計方法以決定制程能力的一種系統性工作,步驟簡述如下: 1.決定代表制程能力品質特性 2.抽取樣本測定其性質 3.會制統計形態,計算平均值與標準差 4.解讀形態,發掘異常 5.採取措施,苏州卓一企业管理顾问有限公司,67,2019/8/18,67,制程能力用途,1.提供資料以便產品之設計. 2.驗收一項全新或經過修理之設備. 3.選擇原材料,操作人員或作業方法. 4.對一生產批調整各個生產因素,選擇一最佳組合. 5.當製程能力超過規格許容差時可設定一適當之中心值,使能最經濟之生產.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,68,2019/8/18,68,制程准确度,Ca(Capability of accuracy)製程準確度: 功能:衡量製程平均值與規格中心值的一 致程度.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,69,2019/8/18,69,制程准确度计算,Ca=k=制程平均值-規格中心值 X =制程平均值 M=規格中心值 T=規格容許值=規格上限-規格下限,苏州卓一企业管理顾问有限公司,70,2019/8/18,70,制程准确度评价等级,等級評定: 等級 Ca值 A Ca12.5% B 12.5%Ca25% C 25%Ca50% D 50%Ca Ca值愈小愈好.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,71,2019/8/18,71,处置原则,處置原則: A級:作業員遵守作標準操作並達到規格之要求 需繼續維持. B級:有必要儘可能改進為A級 C級:作業員可能看錯規格不按作業標準操作或 檢討規格及作業標準. D級:應採取緊急措施,全面檢討所有可能影響之 因素,必要時得停止生產.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,72,2019/8/18,72,练习,某公司軸程規格為32+-0.05mm,一月份工作實績求出制程平均數為32.02mm,求出制程準確度等級! Ca=40% C級,需重新調整.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,73,2019/8/18,73,制程精密度,Cp(Capability of process)製程精密度: 功能:衡量製程標準差符合規格公差的程 度.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,74,2019/8/18,74,制程精密度计算,Cp=(規格上限-規格下限)/6個標準差 =(Su-SL)/6,苏州卓一企业管理顾问有限公司,75,2019/8/18,75,制程精密度评价等级,等級評定: 等級 Cp值 A 1.33Cp B 1.00Cp 1.33 C 0.83Cp 1.00 D Cp 0.83 Cp值愈大愈好,苏州卓一企业管理顾问有限公司,76,2019/8/18,76,处置原则,處置原則: A級:製程得穩定,可將規格許容差縮小或勝任更 精密之工作. B級:有發生不良品之危險,必須加以注,並設法維 持不要使其變壞及迅速追查. C級:檢討規格及作業標準,可能本製程不能勝任 如此精密之工作 D級:應採取緊急措施,全面檢討所有可能影響之 因素,必要時得停止生產.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,77,2019/8/18,77,练习,一零件規格為10+-2mm,實際量測數據為8mm,9mm,8mm,9mm,11mm,10mm,求制程精密度等級.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,78,2019/8/18,78,综合指数,Cpk製程能力總合指數 功能:用Ca及Cp對整個製程品質使綜合評會 公式:Cpk=(1-Ca )Cp(雙邊規格) =X-SL/3 (單邊規格),苏州卓一企业管理顾问有限公司,79,2019/8/18,79,综合指数评价,等級 Cp值 A 1.33Cpk B 1.00Cpk 1.33 C 0.83Cpk 1.00 Cpk愈大愈好,苏州卓一企业管理顾问有限公司,80,2019/8/18,80,处置原则,處置原則: A級:製程能力足夠. B級:製程能力尚可,應再努力. C級:製程應加以改善.,苏州卓一企业管理顾问有限公司,81,2019/8/18,81,练习,一零件規格為10±2mm,實際量測數據為8mm,9mm,8mm,9mm,11mm,10mm,求Cpk等級如何.,