统计过程控制SPC的基本概念与应用

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直方图制作举例（例1）
*某零件的某特殊特性尺寸规格中心1.40，公差为±0.07； 随机在一批产品中抽样72件： 第一步：数据收集（n=72)
1.35 1.37 1.40 1.38 1.40 1.36 1.39 1.38 1.41 1.37 1.39 1.41 1.42 1.41 1.37 1.43 1.43 1.40 1.38 1.41 1.34 1.44 1.36 1.40 1.45 1.39 1.35 1.40 1.39 1.40 1.36 1.43 1.38 1.43 1.42 1.42 1.43 1.40 1.38 1.41 1.39 1.37 1.38 1.42 1.36 1.40 1.42 1.40 1.39 1.35 1.41 1.37 1.41 1.39
1960 日本
1980 Motorola
1992 TI 1994 Allied Signal
95 GE
98 Sony
5
过程控制系统
1 过程： 过程是指人员、设备、材料、方法及环境的输入，经由一定的整理
程序而得到输出的结果，一般称为成品，成品经观察、测量或测试可 衡量其绩效，SPC所控制的过程必须符合连续性原则； 2 绩效报告
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二 直方图等统计工具的应用
*统计技术的范围很广，内容很多，经常使用的有： 老七种工具：
直方图、排列图、控制图、因果图、检查表、层别法、散布图
新七种工具： 关联图、亲和图、系统图、矩阵图、箭头表、 过程决策法、矩阵数据分析
其他： 概率、抽样检验、方差分析、回归分析、试验设计等
*QS9000 SPC要求使用的主要有直方图、控制图、过程能力分析等。
中心值 1.349 1.367 1.385 1.403 1.421 1.439
频数 5 10 18 19 12 8
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第四步：按频数画纵、横坐标及直方图
频数 LSL
SL
USL
20
15
10
5
1.34 1.358 1.376 1.394 1.412 1.43 1.45
*SL为规格中心，LSL为下公差线，USL为上公差线
这些变差有什么区别和特点，如何发现和研究变差 的趋势，进而通过改进或纠正措施减少或控制变差， 是我们的工作，也是统计过程控制SPC的任务。
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过程变差
---人为因素，包括质量意识、工序熟练程度、遵守工艺纪律和疲劳的 情况等；
---机器方面，包括机器的制造精确度、维修和保养状态等因素； ---材料方面，包括材料的均匀程度、切削性能、加工工艺等因素；有不
过程分类
受控
不受控
符合要求（合格）
1类
3类
不符合要求（不合格）
2类
4类
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1类（符合要求，受控）： ----是理想状态，为持续改进可能需要进一步减小变差；
2类（不符合要求，受控）： ----虽然受控，但存在过大的普通原因变差； ----短期内应进行100%检测以保护客户不受影响； ----必须进行持续改进，找出并消除或减小普通原因的影响。
次数划记 XX XXX XXXX XXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXXXX XXXXXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXX XXXXXX XXXXX XXX
次数 2 3 4 6 8 10 11 8 6 6 5 3
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第二步：计算、分组
---计算极差R：（R又叫全距） Xmax=1.45 Xmin=1.34 R= Xmax- Xmin=1.45-1.34=0.11
1.43 1.39 1.40 1.40 1.38 1.44 1.44 1.38 1.39 1.37 1.42 1.44 1.45 1.45 1.39 1.34 1.41 1.44
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并将数据分类填表
数值 1.34 1.35 1.36 1.37 1.38 1.39 1.40 1.41 1.42 1.43 1.44 1.45
本讲目录 一 统计过程控制 SPC的基本概念
二 直方图等统计工具的应用 三 过程变差与统计
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一 统计过程控制 SPC的基本概念
SPC全称是“Statistical Process Control”，即统计过程控制， 是1924年美国休哈特博士发明控制图后产生的，通过各种工具来区分 普通原因变差和特殊原因变差，以便对特殊原因变差采取措施。
---机器：零件的磨损和老化；
---测量：视觉误差，心理障碍，量具差异；
---工具：强度不同、磨损率差异；
---维护：润滑程度，替换部件；
---材料：硬度、成分、产地不同；
---环境：温度、湿度、光线、电源电压波动。
---操作者：对准精度不同，情绪影响等；
*不同的变差应采取不同的行动去排除或减少：
局部行动
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第五步：根据直方图画分布曲线
频数 LSL
SL
USL
20
15
10
5
1.34 1.358 1.376 1.394 1.412 1.43 1.45
*本例的分布曲线是正态分布，服从统计规律，说明过程正常
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直方图分析
30 25 20 15 10
5 0
25 20 15 10
5
缺齿型：可能是测量器具精度 不够或分组不当造成。
行动
对系统采取行动
--可排除特殊波动源 --可由操作者或接近过程的人完成 --可排除过程中发生问题的15%
--可用来减弱正常波动源 --几乎都由管理者完成，固称管理行动 --可排除过程中发生问题的85%
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过程控制
*如果只存在变差的普通原因，随着时间的推移，过程 的输出形成一个稳定的分布，并可预测； *如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的 输出会不稳定；
人 培訓不足
(中原因)
差
量具不穩
某
情緒不穩定
產
量具標准
品
質
量
厚度變差
成分變化 作業指導
書不完善
過程無控
噪聲
問
制方法 灰塵
題
材料
方法
環境
*在因果图的基础上，通过直方图分析各因素变换条件时产品特性分 布，可以得出那些因素对该特性起关键影响的结论。
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利用排列图分析各种缺陷影响程度
• 某產品過錫爐后QC檢查發現的缺陷如下：
从衡量产品得到有关制程绩效的资料，由此提供过程的控制对策或 改善成品； 3 过程中对策
是防患于未然的一种措施，用于预防制造出不合规格的成品； 4 成品改善
对已经制造出来的不良品加以选别，进行全数检查并修理或报废。
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过程中对策
绩效报告
过程中对策
人员 设备 材料 成品
方法 环境
成品改善
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SPC导入流程
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普通原因与特殊原因之变异
普通原因变差： ---过程中变异因素是在统计的控制状态下，其产品特性有固定的分配； ---影响过程中的每个单位； ---在控制图上表现为随机性，无明确的图案，但遵循一个分布； ---是由所有不可分派的小变差组成，通常需采取系统措施来减小。
特殊原因变差： ---过程中变异因素不在统计的控制状态下，其产品特性没有固定的分配； ---间断的，偶然的，通常是不可预测的和不稳定的变差； ---非随机性的； ---是由可分派的变差源造成的，该变差源可以被纠正。
工业经验说明： ---只有过程变差的15%是特殊的，可以通过与操作直接有关的人员纠正； ---大部分的85%，是管理人员通过对系统采取措施可减小的。
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波动与波动源
没有两个产品是完全一样的，产品间的差异就是波动； 波动是通过适当的特殊特（过程和产品特性）表现出来的。
*过程中有许多产生波动的波动源，如加工机械轴的直径可能有的波动源：
同批次之间的差异，也有批次内的差异，还有时间、环境造成的； ---制造方法，包括加工工艺方法、操作规程、工装夹具等因素； ---环境方面，包括制造现场环境对人体及物料的影响等； ---测量方面，包括测量量具的精确度（偏倚）、重复性（一个操作人采
用一种测量器具，多次测量同一尺寸的变差）、再现性（不同的操作 人，采用同一测量器具，分别测量同一尺寸的变差）、稳定性（同一 测量系统在不同时间测量同一尺寸时的至少两组测量值的总变差）和 线性（在量具规定的量程内，不同测量点的偏差值的差值）。
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孤岛型：可能是测量不当或变 换加工条件造成的。
0
20
30
25
20
双峰型：可能是两种条件下生产的，
15
或过程有变异产生。
10
5
0
30
25
20
偏向型：可能是设备偏差或加工习惯
15
造成的，如孔的加工往往偏小。
10
5
0
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直方图与因果图结合使用寻找关键控制变量
因ห้องสมุดไป่ตู้圖
机器
(大原因) 量
年久失修
具 偏
(小原因)
建立可解决问题之系统
确认关键过程及特性
导入SPC进行关键过程 及特性之控制
检讨过程能力符合规格程序
提报及执行过程改善计划
不足
持续进行过程改善计划
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SPC的基础--数据处理
*数字数据的处理步骤：
---原始资料审核，保证资料的真实性；
---分类的决定，分成几类，避免重复及遗漏；
---分类后整理，进行归类；
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直方图
直方图也叫质量分布图、矩阵图、柱形图、频数图； 直方图是将测量所得的一批数据按大小顺序排列，并将它 划分为若干区间，统计各区间的数据频数（或频率），以 这些频数（或频率）的分布状态用直方形表示的图表。
频数 LSL
SL
USL
质量特征值 12