控制图的应用.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,L&F SPC培训资料,1,控制图的应用,第一讲,SPC,的概念,第二讲 控制图,第三讲 过程能力分析,L&F SPC培训资料,2,第一讲,SPC,的概念,质量控制,过程控制,统计过程控制（,SPC,）,术语,L&F SPC培训资料,3,质量控制,质量控制包括以下,3,个方面,1,、,过程控制,预防性工作，,2,、,验收检验,鉴定性工作；,3,过程改进,改进型工作。,L&F SPC培训资料,4,过程控制,过程控制,：,确定并识别过程，以做到及时发现和排除产品实现过程中的异常变异，使上工序的问题不带到下一工序去，以保证过程的稳定性和产品质量的一致性。,L&F SPC培训资料,5,统计过程控制,统计过程控制,（,SPC,）,用统计技术对过程进行控制。,*,统计过程控制,(SPC):,为了达到并维持统计性控制状态从而提高工程能力,所应采取的具有针对性的,对工序或生产工序输出品进行分析时所运用的控制图及同样运用统计学技术所进行的一系列控制措施,.,L&F SPC培训资料,6,S,tatistical,P,rocess,C,ontrol,規格,过程,USL,UCL SL,CL,LSL,LCL,s,a,Cp Cpk,总体,样,本,X bar,x,N n,R,计量值,：,均值,-,级差图,计数值,：,P,不良率,图,L&F SPC培训资料,7,术语,统计技术（统计学技术）：,数理统计：是建立在概率论基础上的数学的一门分支，是推断型的统计技术；,图表等：利用数据的特征值或有关图表描述事物，是描述型统计技术。,总体，是研究对象的总体。,L&F SPC培训资料,8,术语,个体，组成总体的每个单位称个体。,样本，从总体中抽取的部分个体称为样本，组成样本的每一个体称为样品，样本中包含样品的数量称样本容量或样本大小。,*样本,(SAMPLE):,从要检查的对象或整个被统计的对象中所抽出的数据或资料,.,L&F SPC培训资料,9,术语,过程能力，过程能力是指当过程处于统计过程控制状态，过程符合容差范围的输出能力。一般用特性值的,6,倍标准差（,6,）衡量。,标准差,，在统计过程控制状态下，反映单个数据偏离数据平均值的数值。,*标准偏差,:,指一种偏差的测量标准,是过程输出物或从过程中抽样所得值的分布范围,(,宽度,),的量度,.,L&F SPC培训资料,10,术语,过程能力指数,Cp,，反映过程处于统计过程控制状态，过程能力是否充足的数值，通常将容差的范围除以,6,的比值，称为过程能力指数。,*工程能力指数,(Cp,或,Cpk):,量产时,对工序在稳定的状态下所生产出的产品的质量所发生的变化量的一个统计值,.,L&F SPC培训资料,11,术语,工序性能指数,Pp,，反映生产状态下，工序能力是否满足的数值，通常将容差的范围除以,6,的比值，称为工序性能指数。,为过程标准差。,*工序性能指数,(Pp,或,Ppk):,是指在正常生产的状态下,对较长的一个周期内所存在的异常因素对产品的质量能产生何种程度影响的一个统计值,运用于在产品的开发初期,对该产品的初期工程能力所进行评价,.,L&F SPC培训资料,12,术语,正态分布，概率论中最常见因而也是最重要的随机变量分布。,*正态分布,:,作为计量型控制图的根据,该计量数据的总体分布趋势应承连续性和对称性频度的分布,测量所得值的波动符合规定的分布规律,约有占所有测量所得数据,68.26%,的数据处在全体数据的平均值,1,的标准偏差范围内,约有,95.44%,的数据处在全体数据的平均值,2,的标准偏差范围内,约有近,99.73%,的数据处在整体数据的平均值,3,的标准偏差范围内,.,L&F SPC培训资料,13,术语,L&F SPC培训资料,14,术语,几个关键的数字,总体数值落在：,1,界限范围内的概率为,68.28%,；,2,界限范围内的概率为,95.46%,；,3,界限范围内的概率为,99.73%,；,1.96,界限范围内的概率为,95.0%.,而数据落在,:,3,界限范围之外的概率应小于,3%,；,1.96,界限范围之外的概率应小于,5%.,L&F SPC培训资料,15,术语,控制图，是将一个过程定期收集的样本数据按顺序点绘而成的一种图示技术。控制图可展示过程变异并发现异常变异，并进而成为预防采取措施的重要手段,*控制图,:,指通过对产品相应的特性值进行收集,以统计出的该特性值中心线的上下一个或两个单位为该特性值控制界限所得出的一种图解方式,.,它是我们用来判断工序是否是在处于统计控制的状态下进行生产的基准,以及运用于维持统计控制的状态,.,L&F SPC培训资料,16,术语,规格界限,(USL:,规格上限,LSL:,规格下限,):,是指按各不同工序所制定的规格上限值及规格下限值,一旦超出所定的规格界限,则可以推断其为不良,.,控制界限,(UCL:,规格上限,LCL:,规格下限,):,为了判断工序的稳定性所使用的由一条或两条线所划定控制界限的图示,如若超出了该控制界限,则可以判断该工序被异常原因影响所引起了波动,.,L&F SPC培训资料,17,术语,计量值资料,:,指为了分析所测量值所使用的例如尺寸,力,浓度等定量资料,.,计数值资料,:,指用于进行记录和分析的,可计数的真实性资料,.,计数值资料收集并记录着着一般不适合品或不适合事项的形态,并用,P,Pn,C,和,U,控制图来进行分析,.,极差,(R):,子组,样本或所有数据中的最大值与最小值的差,.,L&F SPC培训资料,18,术语,控制图的形状,L&F SPC培训资料,19,第二讲 控制图,控制图种类,控制图原理,控制图的使用方法,L&F SPC培训资料,20,控制图种类,控制图，是将一个过程定期收集的样本数据按顺序点绘而成的一种图示技术。控制图可展示过程变异并发现异常变异，并进而成为预防采取措施的重要手段。,控制图分两大类,计量型控制图,计数型控制图,L&F SPC培训资料,21,计量型控制图,均值,-,级差图（,X,bar,-R,图）最常用、最重要的控制图,均值,-,标准差图（,X-S,图）,中位数,-,级差图（,X-R,图）,单值,-,移动差图（,X-Rs,图,),L&F SPC培训资料,22,计数型控制图,不合格品率的,P,图,不合格品数的,np,图,不合格数的,C,图,单位产品不合格数的,U,图,L&F SPC培训资料,23,控制图的原理,产品质量的统计观点,正态分布讨论,正态分布曲线的形状,两个参数的讨论,几个关键的数字,3,原则,两类错误的概率,上下控制限的设计思想,L&F SPC培训资料,24,产品质量的统计观点,产品质量的变异性：,产品质量不是一模一样的，同样的人、同样的设备、同样的原料、同样的工艺、同样的环境生产的产品有细微的差别。,产品质量的变异有统计规律性：,正态分布（计量型数据）,二项分布（计数型，不合格品率）,泊松分布（单位缺陷数）,L&F SPC培训资料,25,正态分布讨论,正态分布是最常见、应用最广泛的一种分布，例如轴径加工尺寸、化工产品的化学成分、测量误差都属正态分布。,正态分布曲线的数学模式：,L&F SPC培训资料,26,正态分布曲线的形状,L&F SPC培训资料,27,两个参数的讨论,总体均值,总体标准差,任何一个正态分布仅由,和,决定，,决定分布的位置，,决定分布的形状。,L&F SPC培训资料,28,L&F SPC培训资料,29,几个关键的数字,总体数值落在：,1,界限范围内的概率为,68.28%,；,2,界限范围内的概率为,95.46%,；,3,界限范围内的概率为,99.73%,；,1.96,界限范围内的概率为,95.0%.,而数据落在,:,3,界限范围之外的概率应小于,3%,；,1.96,界限范围之外的概率应小于,5%.,L&F SPC培训资料,30,L&F SPC培训资料,31,3,原则,一个控制图通常有三条线,1,、中心线（,CL,）：其位置与总体均值,重合,2,、上控制线（,UCL,）：其位置在,+3,处,3,、下控制线（,LCL,）：其位置在,-3,处,控制图实际上就是横过来的正态分布图的具体应用,L&F SPC培训资料,32,L&F SPC培训资料,33,两类错误的概率,第,1,类错误，错判，用,表示,第,2,类错误，漏判，用,表示,L&F SPC培训资料,34,上下控制限的设计思想,调整上下控制限的间距使两种错判的损失达到最小。,当上下控制限定在,3,时，总损失最小。,L&F SPC培训资料,35,控制图的使用方法,控制图的制作,控制图的判稳原则,控制图的判异原则,控制图使用实例,L&F SPC培训资料,36,控制图的制作（以,X,bar,-R,图为例）,1,、收集数据,选择子组大小，频率和子组数量,建立控制图及记录原始数据,计算每个子组的,X,平均值和极差,R,将平均值和极差画到图上。,L&F SPC培训资料,37,控制图的制作（以,X,bar,-R,图为例）,2,、计算控制限,计算极差的平均值和过程平均值,计算控制限,在控制图上画出中心线及控制线,L&F SPC培训资料,38,控制图的制作（以,X-R,图为例）,L&F SPC培训资料,39,控制图的制作（以,X-R,图为例）,n,2,3,4,5,A2,1.88,1.02,0.73,0.58,D4,3.27,2.57,2.28,2.11,D3,0,0,0,0,L&F SPC培训资料,40,控制图的判稳原则,在,点子随机,排列的情況下,符合下列各,点,之一就,认为过程处于稳态,:,(1),连续,25,个点,子都在控制界限內,;,(2),连续,35,个点,子,至多,1,个点,子落在控制界限外,;,(3),连续,100,个点,子,至多,2,个点,子落在控制界限外。,如果过程正常，发生下述情况的概率为：,(1),连续,25,个点,子,有,1,个点子,在控制界限,外,;,0.0654,(2),连续,35,个点,子,有,2,个点子,在控制界限,外,;,0.0041,(,3,),连续,100,个点,子,有,3,个点子,在控制界限,外,;,0.0026,L&F SPC培训资料,41,L&F SPC培训资料,42,控制图的判异原则,1(0.0027),L&F SPC培训资料,43,控制图的判异原则,2(0.0038),L&F SPC培训资料,44,控制图的判异原则,3(0.00273),L&F SPC培训资料,45,控制图的判异原则,4(0.0027),L&F SPC培训资料,46,控制图的判异原则,5(0.00268),L&F SPC培训资料,47,控制图的判异原则,6(0.0027),L&F SPC培训资料,48,控制图的判异原则,7(0.00326),L&F SPC培训资料,49,控制图的判异原则,8(0.0002),L&F SPC培训资料,50,控制图使用实例,某手表厂为了提高手表的质量，应用排列图分析造成手表不合格的各种原因，发现“停摆”占第一位。为了解决停摆问题，再次应用排列图分析造成停摆的原因，结果发现主要是由于螺栓脱落造成的。而后者是由螺栓松动造成的。为此厂方决定应用控制图对装配作业中的螺栓扭矩进行过程控制。,分析：螺栓扭矩是一计量特性值，故可选用基于正态分布的计量控制图。又由于本例是大量生产，不难取得数据，故决定选用灵敏度高的,X-R,图。,L&F SPC培训资料,51,控制图使用实例,解：我们按照下列步骤建立,X,bar,-R,图：,步骤,1,：选取数据,25,组（,根据判稳准则的要求,）,样本量为,5,（一般,45,个）,抽样的时间间隔根据生产情况确定,步骤,2,：计算各组样本的平均值,Xi,步骤,3,：计算各组样本的级差,Ri,步骤,4,：计算样本总均值,X,与平均样本级差,R,X,bar,=163.272 R=14.280,_,=,=,_,L&F SPC培训资料,52,L&F SPC培训资料,53,控制图使用实例,步骤,5,：计算,R,图的参数，当,n=5,时，,D,4,=2.114,，,D,3,=0,代入,R,图的公式，得到,上控制限,UCL,R,=D,4,*R=2.114*14.280=30.118,中线,CL,RR=14.280,下控制限,LCL,R,=D,3,*R=0,做出,R,图,_,_,_,L&F SPC培训资料,54,控制图使用实例,根据判稳原则对,R,图进行判断,（,1),连续,25,个点,子都在控制界限內,;,(2),连续,35,个点,子至多,1,个点,子落在控制界限外,;,(3),连续,100,个点,子至多,2,个点,子落在控制界限外。,本例,R,图判稳,注意只有,R,图判稳才能进行,X,图的制作,思考题：为什么只有,R,图判稳才能进行,X,图的制作？,L&F SPC培训资料,55,控制图使用实例,计算,X,图的参数，当,n=5,时，,A,2,=0.577,代入,X,图的公式，得到,上控制限,UCL,X,=X+A,2,*R=163.272+0.577*14.280=171.572,中线,CL,X,=X=163.272,下控制限,LCL,X,=X-A,2,*R=163.272-0.577*14.280=155.032,做出,X,图,=,=,=,_,_,L&F SPC培训资料,56,第,13,个点子超出下控制限，根据判稳原则，过程均值失控。经调查其原因后，改进夹具，并采取措施防止这种现象在发生。然后去掉第,13,组数据，再重新计算,R,图和,X,图的参数,。,（查出异因，采取措施，加以消除，不再出现，纳入标准）,L&F SPC培训资料,57,控制图使用实例,去掉第,13,组数据，重新计算,R,图和,X,图的参数,。,此时：,R=,（,357-18,）,/24=14.125,X=,（,4081.8-155.0,）,/24=163.617,代入,R,图和,X,图公式：,R,图,上控制限,UCL,R,=D,4,*R=2.114*14.125=29.860,中线,CL,R,=R=14.125,下控制限,LCL,R,=D,3,*R=0,=,L&F SPC培训资料,58,控制图使用实例,X,图,上控制限,UCL,X,=X+A2*R=163.617+0.577*14.125=171.767,中线,CL,X,=X=,163.617,下控制限,LCL,X,=X-A2*R=163.617-0.577*14.125=155.467,=,=,=,L&F SPC培训资料,59,L&F SPC培训资料,60,控制图使用实例,由图中可见，,R,图中第,16,个点出界。于是再次执行,20,字方针后，舍去第,16,组数据，重新计算如下,:,R“=,（,339-30,）,/23=13.435,X“=,（,3926.8.8-162.4,）,/23=163.670,_,=,L&F SPC培训资料,61,控制图使用实例,R,图,上控制限,UCL,R,=D,4,*R”=2.114*13.435=28.402,中线,CL,R,=R”=13.435,下控制限,LCL,R,=D,3,*R”=0,X,图上控制限,UCL,X,=X”+A2*R”=163.670+0.577*13.435=171.422,中线,CL,X,=X”=163.670,下控制限,LCL,X,=X”-A2*R”=163.670-0.577*13.435=155.918,=,=,=,_,_,_,_,_,L&F SPC培训资料,62,控制图使用实例,L&F SPC培训资料,63,控制图使用实例,根据判稳准则，知道此时过程的波动和平均值均处于稳态。,步骤,6,1,、计算过程能力指数,2,、检验过程能力指数是否满足技术要求,如果满足要求，延长控制线，用于日常管理,如果不满足要求，则需要调整过程直至过程能力指数满足要求为止。,L&F SPC培训资料,64,控制图使用实例（注意事项）,此时的控制图为分析用控制图,关键工序一般使用控制图分析,如果在判稳时发现异常点，必须要执行,20,字方针进行处理,（查出异因，采取措施，加以消除，不再出现，纳入标准）。,发现异常后，一般采用舍去异常数据的方法，事实上，若采取的措施影响整个过程，则不能简单地舍去数据，而应该从过程中重新收集数据，从头开始。,测量系统分析应该先进行，特别要注意测量系统的分辨率。,注意数据的准确性。,判稳后，过程能力满足要求的控制图才能用于生产过程的控制。,分析用控制图使用判稳原则判断。,控制用控制图使用判异原则进行判断。,L&F SPC培训资料,65,L&F SPC培训资料,66,分析用控制图与控制用控制图,分析用控制图的主要目的是,:,分析生产过程是否处于稳态。若过程不处于稳态,则须调整过程,使之达到稳态。,分析生产,过程的工序能力是否满足技术要求。若不满足,则需调整工序能力,使之满足。称此状态为技术稳态,而前一状态为统计稳态。,根据统计稳态与技术稳态的是否达到可以分为,如状态分类表所示的四种情况,:,L&F SPC培训资料,67,分析用控制图与控制用控制图,状 态 分 类,统计稳态,是,否,技术,稳态,是,否,L&F SPC培训资料,68,分析用控制图与控制用控制图,状态,:,统计稳态与技术稳态同时达到,这是最理想的状态。,状态,:,统计稳态未达到,技术稳态达到。,状态,:,统计稳态达到,技术稳态未达到。,状态,IV:,统计稳态与技术稳态均未达到。这是最不理想的状态,有时,为了更加经济,宁可保持在状态,也是有的。,L&F SPC培训资料,69,分析用控制图与控制用控制图,当过程达到了我们所确定的状态后,才能将分析用控制图的控制线延长作为控制用控制图。,应用控制用控制图的目的是使生产过程保持在确定的状态。在应用控制用控制图的过程中,若过程又发生异常,则应执行,20,字方针,使过程恢复原来的状态。,（查出异因，采取措施，加以消除，不再出现，纳入标准）,L&F SPC培训资料,70,第三讲 过程能力分析,过程能力,短期过程能力和长期过程能力过程能力指数,过程能力指数和不合格率的关系,过程性能指数,L&F SPC培训资料,71,过程能力,过程能力是指过程的加工质量满足技术标准的能力。,生产能力是指加工数量方面的能力。,影响过程能力的因素是：人、机、料、法、环、测。（,5M1E,）,L&F SPC培训资料,72,偶然因素（偶,因,）和,异,常因素（,异因,）,偶然因素,的变异,大量,的,微小原因所引起,不可避免,。,不管,发,生,哪种,偶然原因，其,个,別之,变异极为微小。,几个有,代表性,的,偶然原因如下：,（）原料,的,微小,差别；,（）,机器的,微小,震动；,（）,仪器测量时,不十分,精确的,作法,。,实际,上要除去,过程中的,偶然原因，是件非常不,经济的处置。,L&F SPC培训资料,73,偶然因素（偶,因,）和,异,常因素（,异因,）,异,常因素,的变异,一,个,或,少时几个较大,原因所引起,可以避免,。,任何一,个异,常原因，都可能,发,生大,的变异。,几个有,代表性,的异,常原因如下：,（）原料群,体,不良,；,（）,设备调整不良；,（）,新员工。,异,常原因不但可以找出其原因，,并,且除去,这,些原因,得处置,，在,经济观点,上,讲往往,是正,确的。,L&F SPC培训资料,74,短期过程能力和长期过程能力,短期过程能力,仅由偶因所引起的这部分变异所形成的过程能力。此差异可由控制图的有关参数估计。,stR/d,2,（必须在稳态下求得）,长期过程能力,由偶因和异因之和所引起的总变异所形成的过程能力。此差异可用,s,估计，,s,即利用控制图或研究过程的所有个别读数的样本标准差。,s=,（,x,i,-x,）,=,L,t,_,1,n-1,i=1,n,2,L&F SPC培训资料,75,过程能力指数,无偏移情况短期过程能力指数,Cp,Cp=,（必须在稳态下进行）,式中：,T,为技术规范，,T,U,、,T,L,分别为上、下规范限。,T,6,T,U,-T,L,6,st,L&F SPC培训资料,76,过程能力指数,过程能力指数,Cp,值得参考评价,L&F SPC培训资料,77,过程能力指数,有偏移情况短期过程能力指数,Cpk,Cpk=,（,1-k,）,Cp=,（,1-k,）,（,1-k,）,K=,=,M,-,T,6,T,6,st,T/2,2,T,L&F SPC培训资料,78,过程能力指数,无偏移情况长期过程能力指数,Pp,P,p,=,有偏移情况长期过程能力指数,Ppk,P,pk,=,（,1-k,）,P,p,（,1-k,）,T,6,6,LT,T,U,-T,L,T,U,-T,L,6,LT,L&F SPC培训资料,79,计算过程能力指数有关公式,L&F SPC培训资料,80,Cp,值和不合格品率的关系,L&F SPC培训资料,81,Ca,準確度,Ca=L1/L2,L1=X SL,L2=(USL LSL)/2,L&F SPC培训资料,82,Ca,等級之解說,等級評定後之處置原則,(Ca,等級之處置,),A,級,:,作業員遵守作業標準操作並達到規格之要求須繼續維持。,B,級,:,有必要可能將其改進為,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，必要時得停止生產。,以上僅是些基本原則，在一般應用上,Ca,如果不良時，,其對策方法是製造單位為主，技術單位副，品管單位為輔。,L&F SPC培训资料,83,计算实例,L&F SPC培训资料,84,计算实例,L&F SPC培训资料,85,计算实例,L&F SPC培训资料,86,计算实例,L&F SPC培训资料,87,Cp,值和不合格品率的关系,过程能力指数,Cp,值得参考评价,L&F SPC培训资料,88,注意事项,过程达到稳态后才能计算,Cp,值（指包括偶因）,Pp,值是过程实绩的指数（包括偶因和异因）,Cp,值越大加工成本越大,