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1、1统计过程控制统计过程控制 SPC SPCStatistical Process ControlStatistical Process Control2SPC的的历史历史 20世纪世纪20年代，美国贝尔电话实验室成立了两个研年代，美国贝尔电话实验室成立了两个研究质量的课题组，其中之一的过程控制组的学术领导究质量的课题组，其中之一的过程控制组的学术领导人为休哈特人为休哈特( Dr. Walter A. Shewhart) ，后来他被世，后来他被世人尊称为人尊称为“统计控制之父统计控制之父”。 休哈特在休哈特在1924年年5月月16日提出了世界上第一张日提出了世界上第一张“不不合格品率合格品率p控
2、制图控制图”，1931年他的代表作年他的代表作加工产品加工产品质量的经济控制质量的经济控制标志着统计过程控制时代的开始。标志着统计过程控制时代的开始。 1940年年SPC正式正式引进制造业。引进制造业。3何何谓统计谓统计先看以下先看以下几个几个例子例子:第一組第一組数据数据: 10.15 10.25 10.35第二組第二組数据数据: 10.10 10.25 10.40第三組第三組数据数据: 10.20 10.25 10.30第四組第四組数据数据: 10.05 10.25 10.45问题问题一一:它它们们的平均值相等的平均值相等吗吗?问题问题二二:若若SPEC定定在在10.250.15,它它们合
3、格吗们合格吗?问题问题三三:哪一組哪一組数据比较好数据比较好?4统计学的定义统计学的定义统计是数学的一个统计是数学的一个分支分支, ,是用是用来讨论来讨论如何如何进行进行资料的收集资料的收集、分析、解析以及大量、分析、解析以及大量数字资料数字资料的系统化的系统化表示表示. .推行推行统计学的意义统计学的意义统计的意义是从本质统计的意义是从本质上了解制程或上了解制程或样样本本, ,避避开开表面現象表面現象, , 更准更准确确、有效、更迅速地、有效、更迅速地进行改善进行改善或调整。或调整。5统计过程控制统计过程控制(Statistical Process Control简称简称SPC) 是应用统计
4、技术对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平，从而保证产品与服务符合规定的要求的一种质量管理技术。 从内容上来说主要有两个方面： 1. 利用控制图分析过程的稳定性，对过程存在的异常因素进行预警； 2. 计算过程能力指数，分析稳定的过程能力满足要求的程度，对过程质量进行评价。SPC定义6预防性预防性 统计过程控制是在生产过程中的各个阶段(工序)对产品质量进行实时的监控与评估，因而是一种预防性方法。全员性全员性 作为全面质量管理的一种重要技术，SPC也强调全员参与加团队精神，而不是只依靠少数质量管理人员。过程性过程性 统计质量控制并不是简单地解决对特定工序用什么样
5、控制图的问题，它强调整个过程，重点就在于 “P (Process)”，即过程。SPC特点7数据的整理和分析，因数据类型的不同有不同的整理与分析方法，单位产品的品质特性及其衡量方式可归纳为：1.计数值数据计数值数据(Attribute Data)计数值又可分为计件值和计点值计件值：如一台电视、一个茶杯、一次航空服务等，指不合格品数计点值：如PCB上的一个不良焊点等，指产品内的不合格数2.计量值数据计量值数据(Variable Data)数据由量具或测量设备测得，如长度、重量、电压、电阻等，改类数据有连续的特性。数据的分类(Classification of Data)8总体与样本(Populat
6、ion ad Sample) 自制程取样检查之目的是籍样本来了解总体, 我们无法直接了解总体是何种状态, 除非把总体整个检查，在很多的情况下，这是不经济且不合理的。 既然是利用样本的情况来推断总体的，那么所取之样本必须合理可靠，否则就失去了抽样的意义。总体、样本数据之间的关系总体、样本数据之间的关系N:N:总体总体n:n:样本样本随机抽样随机抽样检验检验行动行动分析样本数据分析样本数据判定判定数据数据N Nn n9 非非机遇原因机遇原因(Assignable causes)：又称为异常原因、可避免之原因、人为原因、特殊原因、局部原因等 制程中可能有异常变因，如参数调整不当、原料不良、机器故障、
7、车刀磨损等，当发生这些非机遇原因时，制程变异很大，称制程失控(out of control) 非机遇原因非过程固有，有时存在、有时不存在，对质量影响大，但是却不难除去。机遇原因机遇原因(Chance causes)：又称为偶然原因、不可避免原因、非人为原因、共同原因、一般原因等 在生产中变异永远存在，例如：同种原料内的变化、机械的振动等，当这些变化量很小时，制程仍可被接受。這些称为机遇原机遇原因因(chance cause)或一般原因一般原因(common cause)，程其受控(in control) 机遇原因是过程固有的，始终存在、难以除去，但其对质量的影响微小。何谓变异性？10原因分类出
8、現次数影响结论机遇原因频繁微小不值得调查*非机遇原因偶尔显著需彻底调查机遇机遇原因原因与非机遇与非机遇原因之辨別原因之辨別机遇原因之变异非机遇原因之变异(1).大量之微小原因所引起(1).一個或少數幾個較大原因所引起(2).其个別之变异极其微小(2).可能發生大變異(3).几种较有代表性的情况：(3).幾個較為代表性; 1.原料之个别或微小异常 1.原材整体不良 2.机器的微小振动 2.机器参数调试不当 3.仪器测试难达最精确 3.新手测试(4).要除去则非常不经济 (4).不但可以找出原因，且要除去这些 *除非Cp高但Ca低， 原因是十分必要且经济的 导致Cpk不能满足要求的情况(非)机遇原
9、因之辨別11控制图的种类控制图的种类( (按用途分类按用途分类) )1.1.控制用控制图控制用控制图-先有控制限，后数据描点先有控制限，后数据描点 ( (分析用控制图的控制线延长分析用控制图的控制线延长) )2.2.分析分析用用控制图控制图-先有先有数据，计算、分析出控制限数据，计算、分析出控制限 ( (转为控制用控制图的前提是制程达到统计稳态和技术稳态转为控制用控制图的前提是制程达到统计稳态和技术稳态) )12控制图的分类 计量值控制图(Control Charts for Variables) 均值-极差控制图(X-R Chart) 均值-标准差控制图(X-Chart) 中位数-极差控制图
10、(X-R Chart) 单值-移动极差控制图(X-Rm Chart) 计数值控制图(Control Charts for Attribute) 不合格品率控制图(p Chart) (n可以不同) 不合格品数控制图(pn Chart) (要求n相同) 不合格数控制图(c Chart) (要求n相同) 单位不合格数控制图(u Chart) (n可以不同)13正态分布（常态分配） 控制图的种类虽然很多，但是实际都是以同样的统计理论为基础的，那就是“正态分布”和“中心极限定理”。正态分布：图形是对称的钟形曲线，称为正态曲线；有两个参数：平均值 和 标准差，常记为 N (，2)平均值：正态分布的均值，正
11、态分布曲线的中心标准差：正态分布的标准差，越小则分布越集中中心极限定理：多个独立同分布随机变量的平均值，服从或近似服从正态分布。14正态分布概率密度函数正态分布概率密度函数f(x)=21e-(x-u)2/220;-u;x1 xxn = 2 510 n 25 X - 图 X -R 图 X Rm图 一 定不 一 定np 图 p 图 c 图 u 图 不一定一 定X -R 图 计件值计点值 23一.均值-极差控制图(X-R Chart)24X-R控制图的定义 在在计量类控制图计量类控制图中中，X-R控制图是最常用的一种，所谓控制图是最常用的一种，所谓均值均值-极差控制图，是均值控制图极差控制图，是均值
12、控制图(X Chart)和极差控制图和极差控制图(R Chart)二者二者合并合并使用使用。均值控制图控制质量特性平均值的变化，即分布的中心变化均值控制图控制质量特性平均值的变化，即分布的中心变化极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的变化极差控制图则控制质量特性的变差，即分布的离散程度的变化25控制限的计算26X-R Chart绘制步骤 建立建立分析用控制图分析用控制图1.建立控制项目；建立控制项目；2.收集数据收集数据100个个以上以上，适当分组后计入数据记录表；，适当分组后计入数据记录表； 样本样本大小大小(n)=25 (分析用分析用) 组数组数(k)=20253.计算各组平均
13、值计算各组平均值( X ) X= 4.计算各组极差计算各组极差( R ) R=Xmax-Xmin (各各组组最大值最大值-最小值最小值)X1+X2+X3+XKn275.计算总平均值计算总平均值 ( X ) X= 6.计算极差的平均值计算极差的平均值( R ) R= 7.计算并绘出控制限计算并绘出控制限 X控制图控制图 中心中心限限 CLx = X 上上 限限 UCLx = X+A2R 下下 限限 LCLx = X-A2Rx1+x2+x3+xkkR1+R2+R3+RKk28 R控制图控制图 中心中心限限 CLR =R 上上 限限 UCLR=D4R 下下 限限 LCLR=D3R A2, D4, D
14、3由由系数表查得系数表查得8.描点描点 将数据点描到控制图上，然后将相邻的两点直线连接将数据点描到控制图上，然后将相邻的两点直线连接9.对状态判断，对状态判断，R图如未企稳则重新收集数据，转入步骤图如未企稳则重新收集数据，转入步骤2；R图企稳后，再画图企稳后，再画X图，如未企稳也转入步骤图，如未企稳也转入步骤22910.计算过程能力指数，并检验是否满足技术要求计算过程能力指数，并检验是否满足技术要求 如不满足要求，则需要调整过程，直至过程能力指数如不满足要求，则需要调整过程，直至过程能力指数满足要求，然后再转入步骤满足要求，然后再转入步骤211.延长控制限，作为控制用控制图，监控日常生产延长控
15、制限，作为控制用控制图，监控日常生产30GROUP1234567891011121314151617181920X10.64 0.64 0.64 0.68 0.62 0.70 0.65 0.71 0.70 0.66 0.59 0.62 0.61 0.67 0.72 0.65 0.60 0.72 0.69 0.64X20.61 0.63 0.70 0.65 0.67 0.66 0.68 0.70 0.68 0.63 0.67 0.66 0.60 0.66 0.68 0.66 0.64 0.72 0.66 0.61X30.62 0.68 0.68 0.70 0.70 0.65 0.70 0.63
16、0.64 0.62 0.60 0.65 0.68 0.64 0.61 0.72 0.61 0.70 0.68 0.61X40.68 0.66 0.67 0.68 0.68 0.65 0.71 0.64 0.63 0.70 0.62 0.58 0.63 0.64 0.66 0.70 0.70 0.65 0.67 0.62X50.60 0.61 0.69 0.61 0.72 0.73 0.64 0.60 0.67 0.66 0.64 0.60 0.62 0.60 0.70 0.61 0.62 0.66 0.67 0.64 X0.63 0.64 0.68 0.66 0.68 0.68 0.68 0.66 0.66 0.65 0.62 0.62 0.63 0.64 0.67 0.67 0.63 0.69 0.67 0.62 R 0.08 0.07 0.06 0.09 0.10 0.08 0.07 0.11 0.07 0.08 0.08 0.08 0.08 0.07 0.11 0.11 0.10 0.07 0.03 0.03 Min0.60 0.61 0.64 0.61 0.62 0.65 0.
