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1 SPC统计制程管制 统计制程管制培训讲义统计制程管制培训讲义 Statistical Process Control 广州市日善广州市日善 管理顾问有限公司管理顾问有限公司 2 SPC统计制程管制 课程大纲 一、 SPC及其起源与背景 1、什么是 SPC 2、 SPC的起源 3、 SPC的发展历程 4、 SPC的作用与特点 二、基本的统计概念 1、主要的统计学名词 2、正态颁布的基本知识 3、中心极限定理 4、主要的统计参数 三、持续改进及 SPC概述 1、制程控制系统 2、变差的普通原因及特殊原因 3、局部措施和对系统采取措施 4、过程控制和过程能力 5、过程改进循环及过程控制 6、控制图 四、管制图的种类 五、管制图的选择方法 六、计数型数据管制图 1、 p 图 2、 np图 3、 c 图 4、 u 图 七、计量型数据管制图 1、与过程相关的管制图 2、使用控制图的准备 3、 X bar-R 图 4、 X bar-s 图 5、 X med-R图 6、 X -Rm图 八、过程能力分析及管制图的判读 3 SPC统计制程管制 一、 SPC的起源与背景 1、什么是 SPC SPC -Statistical Process Control ( 统 计过程控制） 含义 -利用 统计技术 对过程中的各个阶段 进行 监控监控 ，从而达到保证产品质量的目的。 统计技术 -数理统计方法 。 4 SPC统计制程管制 一、 SPC的起源与背景 2、 SPC起源 工业革命以后， 随着生产力的进一步发展，大规 模生产的形成， 如何控制大批量产品质量 成为一个 突出问题，单纯依靠事后检验的质量控制方法已不 能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方 式。于是，英、美等国开始着手研究用统计方法代 替事后检验的质量控制方法。 1924年 ，美国的休哈特博士提出将 3Sigma原理运 用于生产过程当中，并发表了著名的 “控制图法 ”， 对过程变量进行控制，为统计质量管理奠定了理论 和方法基础。 5 SPC统计制程管制 一、 SPC的起源与背景 3、 SPC的发展历程 推 动 品 质 的 活 动 约每 10年就出现一种关键的品质管理方法 1950-1960 SPC 1960-1970 QCC、 SPC + brainstorming(头脑风 暴 ) 1970-1980 TQM、 QCC、 SPC 1980-1990 ISO9000、 TQM、 QCC、 SPC 1990-2000 SIX SIGMA、 ISO9000、 TQM、 QCC、 SPC 6 SPC统计制程管制 一、 SPC的起源与背景 4、 SPC的作用与特点 作用 ： -确保制程持续稳定、可预测。 -提高产品质量、生产能力、降低成本。 -为制程分析提供依据。 -区分变差的特殊原因和普通原因，作为采取局部 措施或对系统 采取措施的指南。 特点 ： -SPC是全 系 统 的，全 过 程的，要求全 员参 加，人人有責。 这点与 TQM的精神完全一致。 -SPC強 调 用 科 学 方法 (主要是 统计技术 ，尤其是控制 图理论来保 证人赛程的预防 。 -SPC不 仅用于生产过程， 而且可 用于服务过程一一切管理过程 。 7 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 1、主要的统计学名词 -1 名称 解 释 平均 值 （ X bar） 一 组测 量 值 的 均 值 ， 群体平均 值 用 表示 极 差 （ Range） 一个子 组 、 样 本或 总 体中 最大与最小 值 之差 （ Sigma） 用于代表 标 准差的希腊字母。 标 准差 (Standard Deviation) 过 程 输 出的 分布 宽 度 或从 过 程中 统计 抽 样值 （例如：子 组 均 值 ）的分布 宽 度的 量度 ，用希腊字母 或字母 s（用于 样 本 标 准差）表示。 样 本 标 准差也可用 P表示 分布 宽 度（ Spread） 一个分布中从 最小 值 到最大 值 之 间 的 间 距 中位数 x 将一 组测 量 值 从小到大排列后， 中 间 的 值 即 为 中位数。如果数 据的个数 为 偶数，一般将中 间 两个数的平均 值 作 为 中位数。 单值 （ Individual） 一个 单 个的 单 位 产 品或一个特性的 一次 测 量 ，通常用符 号 X 表示。 8 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 1、主要的统计学名词 -2 名称 解 释 中心 线 （ Central Line） 控制 图 上的一条 线 ，代表所 给 数据平均 值 。 过 程均 值 （ Process Average） 一个特定 过 程特性的 测 量 值 分布的位置即 为过 程均 值 ， 通常用 X 来表示。 链 （ Run） 控制 图 上一系列 连续 上升或下降，或在中心 线 之上或之 下的 点 。它是分析是否存在造成 变 差的特殊原因的依据 。 变 差（ Variation） 过 程的 单 个 输 出之 间 不可避免的差 别 ； 变 差的原因可分 为 两 类 ：普通原因和特殊原因。 特殊原因 （ Special Cause） 一种 间 断性的，不可 预计 的，不 稳 定的 变 差根源。有 时 被称 为 可 查 明原因，它存在的信号是：存在超 过 控制限 的点或存在在控制限之内的 链 或其它非随机性的 图 形。 9 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 1、主要的统计学名词 -3 名称 解 释 普通原因 （ Common Cause） 造成 变 差的一个原因，它影响被研究 过 程 输 出的所 有 单值 ；在控制 图 分析中，它表 现为 随机 过 程 变 差 的一部分。 过 程能力 (Process Capability) 是指按 标 准偏差 为单 位来描述的 过 程均 值 和 规 格界限的 距离，用 Z来表示。 移 动 极差（ Moving Range) 两个或多个 连续样 本 值 中最大 值 和最小 值 之差。 10 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 2、正态分布的基本知识 -1 在中心 线 或平均值 两侧 呈 现对称 之分 布 常 态 曲 线 左右 两 尾 与横轴渐渐 靠近但不相交 曲 线 下的面 积 和 为 1 如下页例： 11 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 2、正态分布的基本知识 -2 例： 100个螺丝直径直方图 。 图 中的直方高度 与该组的出现频数 成正比 资料越多 ， 分组越 蜜 ,越 趋近 一条光滑 曲线 螺丝直径直方图 直方 图趋近光滑曲线 12 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 2、正态分布的基本知识 -3 将 各 组 的頻 数 用 资料总和 N=100相 除，就得到各 组的频率 ，它表示 螺丝 直径属于各组 的可能性大小。 显然 ，各 组频率之和为 1。若以直方面 积来 表 示 该组的频率 ， 则 所有直方面 积总和 也 为 1。 在 极 限情 况 下得到的光滑曲 线 即 为 分 布曲线 ，它反映了 产品质量的统 计规律 ，如 分布曲线图 所示 . 13 SPC统计制程管制 二、基本的统计概念 2、正态分布的基本知识 -4 正 态 分布中，任一 点出现 在 1 內的概率 为： P(-1收集数据，选择子组容量、频率 和数量： -子组容量：需足够大 (最好能恒定 )，并有包含几个不合格品。 -分组频率：根据实际情况，兼容量大和信息反馈快的要求。 -子组数量：收集的时间需足够长，使得可以找到所有可能影响到过程 变差源，一般为 25组 2计算每个子组的不良率 (P)： P=np /n 3选择控制图的座标刻度并将不良率绘到图上。 4计算管制界限： -计算过程不良率 (P bar): P bar=（ n1p1+n2p2+ nkpk） / (n1+n2+ nk) 49 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 1、 P图 /不良率管制图 -2 -计算控制上、下限 (P bar): 注： 1从上述公式看出，凡是各组容量不一样，控制限随之变化。 2在实际运用中，当各组容量不超过其平均容量 25%时，可用平均样本 容量 n 代替 n来计算控制限 USL； LSL。方法如下 ： A、 确定可能超出其平均值 25% 的样本容量范围。 B、 分别找出样本容量超出该范围的所有子组和没有超出该范围的子组。 C、 按上式分别计算样本容量为 n 和 n 时的点的控制限 . UCL,LCL = P3 P (1P )/n = P 3 p ( 1 p)/n 50 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 1、 P图 /不良率管制图 -3 5划线并标注 : 过程平均（ P）为水平实线，控制限（ USL； LSL）为虚线。 (初始研究时，这些被认为是试验控制限。） 51 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 1、 P图 /不良率管制图 -4 练习：根据以下资料绘制一 P控制图 spc 讲义例 .xls 52 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 2、 nP图 /不合格品数管制图 采用时机： -不合格品的实际数量比不合格品率更有意义或更容易报告。 -各阶段子组的样本容量相同。 53 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 3、 C图 /不良 (缺陷 )数管制图 采用时机： -C图用来测量一个检验批内的不合格（的缺陷）的数量， C图 要求样本的 容量恒定或受检验材料的数量恒定，主要用于以下两类检验： 1不合格分布在连续的产品流上（如：每条尼龙上的瑕疵，玻璃上的气 泡或电线上绝缘层薄的点），以及可以用不合格的平均比率表示的地 方（如 100平方米上的缺陷） 2在单个的产品检验中可能发现不同原因造成的不合格。 54 SPC统计制程管制 六、计数型数据管制图 4、 u图 /单位不良 (缺陷 )数管制图 采用时机： -u图用来测量具有不同的样本（受检材料的量不同）的子组内每检验单 位产品之内的不合格数量（可以用 不良率 表示）。 55 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 1、与过程相关的管制图 -1 过程 人员 方法 材料 环境 设备 1 2 3 4 5 6 计量单位： (mm, kg etc) 结 果 举 例 控制 图举 例 螺 丝 的外径（ mm） 从基准面到孔的距离（ mm） 电 阻（ ） 锡 炉温度（ C） 工程更改 处 理 时间 （ h） X图 R图 56 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 1、与过程相关的管制图 -2 不准确 不精密 测量方法必须保证始终产生准确和精密的结果 准确 精密 57 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 2、控制图的准备 建立适合于实施的环境 -排除阻碍人员公正的因素 -提供相应的资源 -管理者支持 定义过程 根据加工过程和上下使用者之间 的关系，分析每个阶段的影响因 素。 确定待控制的特性。应考虑到： -顾客的需求 -当前及潜在的问题区域 -特性间的相互关系 确定测量系统 -规定检测的人员、环境、方法、 数量、频率、设备或量具。 -确保检测设备或量具本身的准确 性和精密性。 使不必要的变差最小 -确保过程按预定的方式运行。 -确保输入的材料符合要求。 -恒定的控制设定值。 注：应在过程记录表上记录所有的 相关事件，如：刀具更新，新的 材料批次等，有利于下一步的过 程分析。 58 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 3、 X bar-R图 -1 计算各样组的平均数 计算这些组平均数的平均数 59 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 3、 X bar-R图 -2 各常数值如下 : n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D4 3.27 2.57 2.28 2.11 2.0 1.92 1.86 1.82 1.78 D3 * * * * * 0.08 0.14 0.18 0.22 A2 1.88 1.19 0.80 0.69 0.55 0.51 0.43 0.41 0.36 *对 于 样 本容量小于 7时 ，没有全距的控制下限。 60 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 3、 X bar-R图 -3 练习 :根据以下资料绘制一 X bar-R图 spc 讲义例 .xls 61 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 4、 X bar-s图 -1 计算各样组的平均数 计算这些组平均数的平均数 62 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 4、 X bar-s图 -2 各常数值如下 : n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 B4 3.27 2.57 2.27 2.09 1.97 1.88 1.82 1.76 1.72 B3 * * * * 0.03 0.12 0.19 0.24 0.28 A3 2.66 1.95 1.63 1.43 1.29 1.18 1.10 1.03 0.98 63 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 5、 X med-R图 -1 计算各样组的中位数 计算这些组中位数的平均数 64 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 各常数值如下 : n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D4 3.27 2.57 2.28 2.11 2.00 1.92 1.86 1.82 1.78 D3 * * * * * 0.08 0.14 0.18 0.22 m3 A2 1.88 1.19 0.80 0.69 0.55 0.51 0.43 0.41 0.36 5、 X med-R图 -1 65 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 6、 X-Rm图 -1 66 SPC统计制程管制 七、计量型数据管制图 6、 X-Rm图 -2 各常数值如下 : n 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D4 3.27 2.57 2.28 2.11 2.00 1.92 1.86 1.82 1.78 D3 * * * * * 0.08 0.14 0.18 0.22 E2 2.66 1.77 1.46 1.29 1.18 1.11 1.05 1.01 0.98 样 本容量小于 7时 ，没有极差的控制下限。 67 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 1、过程能力分析 -1 过程能力的定义 製造程序潛在精度的測定，以衡量加工的一致性 製程加工品質在一定因素與正常管制狀態下滿足技術標準 的程度 基本精神 將製程能力計量化 將測得的製程能力與品質要求作比較 68 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 1、过程能力分析 -2 过程能力分析的用途 -設計部門可參考目前之製程能力，以設計出可製 造的產品 -評估人員、設備、材料與工作方法的適當性 -根據規格公差設定設備的管制界限 -決定最經濟的作業方式 69 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 1、过程能力分析 -3 70 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 1、过程能力分析 -4 练习： 依下表之數據 , 計算其 Ca、 Cp、 CPK值 區分 規格 製程 Ca Cp CPK 中心值 公差 平均值 標準差 1 10.00 0.06 10.01 0.01 2 10.00 0.02 9.99 0.01 3 10.00 0.03 10.00 0.01 4 10.00 0.02 10.01 0.01 5 10.00 0.03 10.02 0.01 6 14.95 0.05 15.00 0.02 7 8.00 0.10 7.98 0.04 71 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 1、过程能力分析 -5 72 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -1 判斷失控的規則 l 樣本點落在管制界限之外 l 連續 9點在 同側的 C區或 C區之外 A B C C B AUCL LCL CL 73 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -2 l 連續 6點 以上 持續地上升或下降 A B C C B A UCL LCL CL 74 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -3 l 連續 11點交互一升一降 A B C C B A UCL LCL CL 75 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -4 l 相連 3點中有 2點在同側的 A區或 A區之外 A B C C B A UCL LCL CL 76 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -5 l 相連 5點中有 4點在同側的 B區或 B區之外 A B C C B A UCL LCL CL 77 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -6 l 連續 15點在中心線上下兩側的 C區 A B C C B A UCL LCL CL 78 SPC统计制程管制 八、过程能力分析管制图判读 2、管制图判读 -6 l 有 8點在中心線之兩側，但 C區並無點子 A B C C B A UCL LCL CL 79 SPC统计制程管制 补充内容、 6Sigma简介 1. 邁向 SIX SIGMA SIX SIGMA的含意、思路 80 SPC统计制程管制 何謂標準差 () ? 希臘文字里的 sigma小寫符號 - 是統 計學符號。代表母體的 “ 標準偏差 ” （ Standard Deviation） 統計學中，標準偏差意指任何一組 事項 或 流程 所產出的 變異 或 不一致 的度量值。 例 熱漢堡、三件襯衫，超市感覺。 81 SPC统计制程管制 六標準差的意義 “ 六 ” 代表的意義是對 “ 標準差 ” 的期望值。 假設公司只實施一標準差，那就是每一百萬次 的操作機會，就會有 70萬次的誤差次數，即只 有 30%把事情做對的機率。 若 2 - 有 30萬次的瑕疵機會 ,良率 70% 若 3.8 - 有 6000次的瑕疵機會 ,良率 99% 若 6 - 有 3.4次的瑕疵機會 ,良率 99.99966% 82 SPC统计制程管制 何謂六標準差 (six sigma, 6) 六標準差是一項管理哲學 (管理信念 ): 1. 它著重于在 “ 消除錯誤，浪費和工作重疊 ” . 2. 一套評估完成進度的 “ 衡量標準 ” . 3. 一套 “ 解決的策略方案 ” 。 在完整的六標準差中，品質改善只是一種工具，而非目的。最終目標是 增加顧客滿意度和增加企業利潤。 Cost+Six=(CS)2 *CS: Customer Service/ Customer Satisfaction 83 SPC统计制程管制 平均差與標準差 (s= a= 零 PPM品質 ) 客戶期望值 : 8天交期 2 4 8 12 16 17 15天 SPAN 交貨期 改進後 20 17 7 15 2 30 5 10 12 5 4 16 8 平均 USL=16+8=24 LSL=16-8=8 s=(24-8)/12=1.33 a=9.62 84 SPC统计制程管制 85 SPC统计制程管制 99% 品質對六標準差之績效 績效目標 : 你的收獲 每寄出 30萬封信 : 99% 目標 六標準差 錯寄三千 錯寄一封 每 50萬次電腦重新開機 99% 目標 六標準差 失敗 4100次 失敗 2次 月底結帳每 5百年 : 99% 目標 六標準差 60個月帳不平 0.18個月帳不平 電視播出每個星期 (每頻道 ): 99% 目標 六標準差 失敗 4100次 失敗 2次 86 SPC统计制程管制 六標準差可以分三個層面來看 1. 量測 工程師和統計學家們，微調 (Fine-tune)產品與流程時所 使用的高度技術性方法。 -量測與統計是改善的關鍵內容。 2. 目標 符合顧客需求近乎完美的目標 3. 文化 Culture change(文化改造 ) ，以大規模的 “ 文化變異 ” 再定位組織，實現較高的顧客滿意度，更高的獲利率及更 佳的競爭力。 六標準差的層面 87 SPC统计制程管制 什么是 DMAIC模型 界定 Define 量测 Measure 分析 Analyze 改进 Improve 控制 Control 顾客满意 6质量水准 88 SPC统计制程管制 D (Define) 界定 界定 Define 量测 Measure 分析 Analyze 改进 Improve 控制 Control 识别客户要求 : 确定影响客户 满意度的关键 因素 89 SPC统计制程管制 SIX SIGMA五大行動步驟 (DMAIC) 、 界定階段 (Define)主要手法之應用技巧 1. SIX SIGMA管理原理 s= a=零 PPM品質 規格中心值控制原理 實驗計劃 -直交表 EVT. DVT 2. SIX SIGMA管理指標分析 PPM & Cpk 3. SIX SIGMA劣質成本分析 4. SIX SIGMA管理實施步驟 90 SPC统计制程管制 M (Measure) 量测 界定 Define 量测 Measure 分析 Analyze 改进 Improve 控制 Control 校准 Y的测量系 统，收集整理数 据，为量化分析 做好准备 91 SPC统计制程管制 、 量測階段 (Measure)主要手法之應用技巧 1.SIX SIGMA流程圖 2.SIX SIGMA制程能力分析 3.SIX SIGMA量測系統分析 4.SIX SIGMA顧客滿意度分析 92 SPC统计制程管制 A (Analyze)分析 界定 Define 量测 Measure 分析 Analyze 改进 Improve 控制 Control 运用多种统计技术方法找出存在 问题的根本原因 93 SPC统计制程管制 、分析階段 (Analyze)主要手法之應用技巧 1. 失效模式及效應分析 2. SIX SIGMA規格技術分析 3. SIX SIGMA大格局策略選擇 4. SIX SIGMA思考模式 94 SPC统计制程管制 常用统计分析工具 210-1-2 2 1 0 -1 -2 -3 C2 C1