统计过程控制教材文档格式.docx

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统计方法

人△

设备△

材料△

方法△

环境△

△

输入

顾客

识别不断变化的需求和期望

输出

过程/系统

顾客的呼声

过程控制系统

第2节过程控制系统

一个过程控制系统可以称为一个反馈系统。

统计过程控制（SPC）是一类反馈系统，但也存在不足统计性的反馈系统。

下面讨论这个系统的四个重要的基本原理。

1、过程

所谓过程指的是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备，输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合。

过程控制系统的其它部分只有它们在帮助整个系统保持良好的水平或提高整个过程的性能是否有用。

2、有关性能的信息

3、对过程采取措施

4、对输出采取措施

如果以限于对输出检测并纠正不符合规范的产品，而没有分析过程的根本原因，常常是最不经济的。

不幸的是如果目前的输出不能满足顾客的要求，可能有必要将所有的产品进行分类报废不合格品或者返工，这种状态必然持续到对过程采取必要的校正措施并验证，或持续到产品规范更改为止。

很显然，仅对输出进行检验并随之采取措施不是一种有效的过程管理方法。

仅对输出采取措施只可作为不稳定或没有能力的过程的临时措施。

第3节变差的普通及特殊原因

普通原因是指造成随着时间的推移，具有稳定的、可重复的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：

“处于统计控制状态”“受统计控制”或有时简称“受控”的输出才是可以预测的。

特殊原因（正常也可查明原因）指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们的出现时将造成（整个）过程的分布改变，除非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。

如果系统内存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出将不稳定。

第4节局部措施和对系统条取措施

局部措施：

*正常用来清除变差的特殊原因；

*通常由与过程直接相关的人员实施；

*通常可纠正大约15%的过程问题；

对系统采取措施：

*通常用来消除变差的普遍原因；

*几乎总是要求管理措施，以便纠正；

*大约可纠正85%的过程问题；

第5节过程控制和过程能力

过程控制系统的目标是对影响过程的措施作出经济合理的决定。

也就是说，平衡不需控制时采取了措施和需要控制时未采取措施的后果。

必须在前面提到的变差的两种原因——特殊原因和普通原因的关系下处理好这些风险。

过程在统计控制下运行指的是仅存在造成变差的普通原因，这样过程控制系统的一个作用是当出现变差的特殊原因时提供统计信号，并且当不存在特殊原因时避免提供出错误信息，从而对这些特殊原因采取正当的措施。

过程能力由造成变差的普通原因来确定，通常代表过程本身的最佳性能，在处于统计控制状态下的运行过程，数据收集到后就能证明过程能力，而不考虑规范相对于过程分析的位置和/或宽度的状况如何；

简而言之，首先应通过检查并消除变差的特殊原因，使过程处于受统计控制状态，那么其性能是可预测的，就可评定其满足服客期望的能力，这是持续改进的基础。

每个过程可以根据其能力和是否受控进行分类，过程可分成4类，如下表所示：

控制

满足要求

受控

不受接控

可接受

1类

3类

不可接受

2类

4类

一个可接受的过程必须处于可受统计控制状态的且固有变差（能力）必须小于图纸公差。

理想的情况是具有1类过程，该过程受统计控制且有能力满足要求，是可接受的。

2类过程是受控过程但存在因普通原因造成的过大的必须减少的变差。

3类过程符合要求，可接受，但不是受控过程，需要识别变差的特殊原因并消除它。

4类过程即不是受控过程又不可接受，必须减少变差的特殊原因和普通原因。

能力指数可分成两类：

长期的和短期的。

短期能力的研究是以从一个操作循环中获取的测量为基础。

长期能力研究包括通过很长一段时间内所进行的测量应在足够长的时间内收集数据，同时这些数据应能包括所有能预计到的变差的原因，很多变差原因可能在短期研究进还没有观察到。

第6节过程改进循环及过程控制

1、分析过程

本过程应做什么？

会出现什么问题？

本过程正在做些什么？

2、维护（控制）过程

必须监控过程的性能，因此要采取有效的措施来防止过程发生不希望的变化，同时必须了解所希望的变化并使之保持稳定。

3、改进过程

通过减少变差来改进过程主要包括有目的过程中引入变化并测量其效果，目的是更好地理解过程，使变差的普遍原因可以进一步减小，其意图是更低的成本改进质量。

第7节控制图——过程控制的工具

1、收集；

2、控制；

3、分析及改进；

第8节控制图的益处

1、控制图是为了解过程变差并帮助达到统计控制状态的有效工具；

2、当过程处于统计控制状态，其性能是可预测的，这样生产者和顾客都可以依赖一致的质量水平，以及达到该质量水平的稳定的成本；

3、处于统计控制状态的过程可以通过减少普通原因变差和改进过程的中心线来进一步改进；

4、控制图为各环节人员之间就有关过程性能的信息交流提供了通用语言；

5、控制图通过区分变差的特殊原因和普通原因，为人们就任何问题采取适当的局部改进措施还是要求采取管理措施提供依据。

第Ⅱ章计量型数据控制图

第1节均值和极差图（X—R图）

在使用X—R图之前，必须作几点适当的准备：

（1）建立适合于实施的环境；

（2）定义过程

（3）确定作图的特性

顾客的需求，当前的潜在问题区域，特殊特性之间的相互关系；

注意：

统计上的相关性不意味着变量之间存在因果关系。

在缺乏现存过程的知识时，可能要设计一个试验来验证这些关系和其重要性。

（4）定义测量系统；

（5）使不必要的变差最小化；

A.1选择子组大小、频率和数据

a、子组大小—计量型控制图的第一个关键步骤就是“合理子组”的确定—这一点将决定控制图的效果及效率。

b、子组频率—其目的是检查经过一段时间后过程中的变化。

c、子组数的大小—子组数的大小应满足两个原则，从过程的角度来看，收集越多的子组可以确保变差的主要原因有机会出现。

A．2建立控制图及记录原始数据

X—R图通常是将X图画在R图之上方，下面再接一个数据栏，X和R的值为纵坐标，按时间先后的子组为横坐标。

数据值以及极差和均值点应纵向对齐。

A．3计算每一个子组的均值（X）和极差（R）

X=

（X1+X2+X3+…+Xn）

n

A．4选择控制图的刻度；

A．5将均值和极差画在控制图上；

R=Xmax-Xmin

B、计算控制限

B．1计算平均极差（R）及过程均值（X）

R=

R1+R2+R3+…+Rk

K

X1+X2+X3+…+Xk

K为子组数量

B.2计算控制限：

UCLR=D4*R

LCLR=D3*R

UCLX=X+A2*R

LCLX=X-A2*R

式中：

D4、D3、A2为常数，它们随样本容量的不同而不同，下表是从附录E摘录的样本容量从2到10的一个表：

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

A2

1.88

1.02

0.73

0.58

0.48

0.42

0.37

0.34

0.31

B．3在控制图上作出平均值和极差控制限的控制线/将平均极差（R）过程均值（X）画成小平实线，各控制限（UCLR、LCLR、CLCLX、LCLX）画成水平虚线；

把线标上记号，在初始研究阶段，这些被称为试验控制限。

C、过程解释；

C．1分析极差图上的数据点

a超出控制限的点；

b链

c明显非随机图形

C．2识别并标注特殊原因（极差图）

C．3重新计算控制限（极差图）

C．4分析均值图上的数据点

a、超出控制限的点，出现一点或多点超出任一控制限就证明这点出现了特殊原因，这是立即对操作进行分析的信号，在控制图上标注这样的数据点；

*控制限或指点错误；

*过程已改变，或是在当时的那一点，或是一种趋势的一部分；

*测量系统发生变化；

b、链（下列每下种情况都表明过程已开始变化或有变化的趋势）

*连续7点在平均值的一侧;

*7点连续上升或下降;

过程均值已改变——也许还在变化;

*测量系统已改变；

c、明显的非随机图形；

C．5识别和标注特殊原因（均值图）

C．6重新计算控制限（均值图）

C．7为了继续进行控制延长控制限；

a、估计过程的标准偏差（用σ表示），用现备的子组定量计算，

R新=σ/d2LCLR=D3R新LCLX=X-A2R新

UCLR=D4R新UCLX=X+A2R新

b、按照新的子组容量查表得到系统数d2、D3、D4和A2，计算新的极差和控制限：

C．8有关“控制”的最后概念——用于进步的考虑，

D过程能力解释

*过程处于统计稳定状态；

*过程的各测量值服从正态分布；

*工程及其它规范准确地代表顾客的需求；

*设计目标值位规范的中心；

*测量变差相对较小；

注：

任何能力分析技术，不管它看起来多么精确，也只能得到大概的结果，这是因为：

（1）总是存在一些抽样变差；

（2）没有完全受统计控制的过程；

（3）没有一个实际的输出“准确”服从正态分布（或其他任何简单分布）；

使用最后结果时一定要小心，解释应有保留

D．1计算过程的标准偏差：

σ=R/d2=σE/d2/式中R是子组极差的平均值（对极差受控的时期），d2是随样本容量变化的常数，见下表，从附录E摘录的表：

d2

1.13

1.69

2.06

2.33

2.53

2.70

2.85

2.97

3.08

只要过程的极差和均值两者都处于统计控制状态,则可用估计的过程标准偏差（R/d2）来评价过程的能力.

D.2计算过程能力

过程能力是按标准偏差为单位来描述的过程均值与规范界限的距离,用Z表示.画一张显示分布曲线,X、σR/d2，规范界限度Z值的图是有帮助的，对于单边变差，计算：

Z=

USL-X

或

Zcsc=

X-LSL

σR/d2

（选/择合适的一个）

SL=规范界限，X=测量的过程均值，σ/d2=估计的过程标准偏差。

对于双向变差，计算：

ZUSL=

ZLSL=

Zmin=ZUSL或ZLSL的最小值；

USL、LSL=规范的上限和下限；

Z值为负值