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统计过程控制程控制(SPC)SPC)第二版第二版汽车行业质量管理汽车行业质量管理核心工具培训教材核心工具培训教材w一、统计过程控制概述一、统计过程控制概述w二、控制图基础二、控制图基础w三、计量型三、计量型控制控制图应用图应用w四、过程能力和性能研究四、过程能力和性能研究w五、设备能力研究五、设备能力研究w六、其他类型计量型六、其他类型计量型控制控制图应用图应用w七、计数型控制图应用七、计数型控制图应用w八、控制图应用风险八、控制图应用风险课程大纲课程大纲2统计过程控制统计过程控制(SPC)SPC)一、统计过程控制概述统计过程控制的起源的目的的作用的常用术语解释过程控制系统波动的定义、原因w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。
w1924年,美国的休哈特博士提出将3Sigma3Sigma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。
统计过程控制的起源4制造过程原辅料人机法环测量测量测量测量结果合格不合格测量测量不要等不要等产产品品制造制造出出来后来后再去再去检验合格与否,检验合格与否,而是在而是在制制造的時造的時候就要候就要制制造造出合格产品。
出合格产品。
应用统计过程控制的方法实现预防不合格的原则。
应用统计过程控制的方法实现预防不合格的原则。
SPC的目的5w1、确保制程持续稳定、可预测。
w2、提高产品质量、生产能力、降低成本。
w3、为制程分析提供依据。
w4、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。
SPC的作用的作用6名称解释平均值(Xbar)一组测量值的均值均值极差(Range)一个子组、样本或总体中最大与最小值之差最大与最小值之差(Sigma)用于代表标准差的希腊字母标准差(StandardDeviation)过程输出的分布宽度分布宽度或从过程中统计抽样值(例如:
子组均值)的分布宽度的量度量度,用希腊字母或字母s(用于样本标准差)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,中间的值中间的值即为中位数。
如果数据的个数为偶数,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一次测量,通常用符号X表示。
SPC常用术语解释常用术语解释7名称解释中心线(CentralLine)控制图上的一条线,代表所给数据平均值数据平均值。
过程均值(过程均值(ProcessProcessAverageAverage)一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均一个特定过程特性的测量值分布的位置即为过程均值,通常用值,通常用XX来表示。
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(SpecialCause)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。
SPC常用术语解释常用术语解释8名称解释普通原因(CommonCause)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(ProcessCapability)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(MovingRange)两个或多个连续样本值中最大值和最小值之差。
SPC常用术语解释常用术语解释9如果仅存在变差的普通原因,目标值线随着时间的推移,过程的输出形成一个稳定的分布并可预测。
预测时间范围目标值线如果存在变差的特殊原因,随着时间的推预测移,过程的输出不稳定。
时间范围10过程能力过程能力受控且有能力符合规范(普通原因造成的变差已减少)规范下限规范上限时间范围受控但没有能力符合规范(普通原因造成的变差太大)11波动的概念是指在现实生活中没有两件东西是完全一样的。
生产实践证明,无论用多么精密的设备和工具,多么高超的操作技术,甚至由同一操作工,在同一设备上,用相同的工具,生产相同材料的同种产品,其加工后的产品质量特性(如:
重量、尺寸等重量、尺寸等)总是有差异,这种差异称为波动波动。
消除波动不是统计过程控制的目的,但通过统计过程消除波动不是统计过程控制的目的,但通过统计过程控制可以对过程的波动进行控制可以对过程的波动进行预测和控制预测和控制。
波动(变差)的概念波动(变差)的概念12波动原因人员机器材料测量环境方法正常波动正常波动:
是由普通原因造成的。
如操作方法的微小变动、机床的微小振动、刀具的正常磨损、夹具的微小松动、材质上的微量差异等。
正常波动引起工序质量微小变化,难以查明或难以消除。
它不能被操作工人控制,只能由技术、管理人员控制在公差范围内。
异常波动异常波动:
是由特殊原因造成的。
如原材料不合格、设备出现故障、工夹具不良、操作者不熟练等。
异常波动造成的波动较大,容易发现,应该由操作人员发现并纠正。
波波动动的原因的原因13存在性方向影响大小消除的难易程度普通原因(例:
设备震动)始终或大或小小难特殊原因(例:
车刀磨断)有时偏向大易普通原因和特殊原因的区别14概念形成概念形成和批准和批准设计确认设计确认样件样件量产量产策划策划产品开发和设计产品开发和设计过程开发和设计过程开发和设计产品和过程确认产品和过程确认策划策划生产生产Production评估反馈和改善评估反馈和改善统计过程控制统计过程控制策划策划试产试产项目批准项目批准初始统计过程初始统计过程研究研究如何进行统计过程控制策划量产过程中,实量产过程中,实施统计过程控制施统计过程控制15如何进行统计过程控制策划1、在新产品策划过程中,APQP小组根据试生产控制计划制定初始过程能力研究计划。
2、批量生产过程中,责任部门根据批量生产控制计划实施统计过程控制。
16统计过程控制统计过程控制(SPC)SPC)二、控制图基础控制图定义控制图的设计控制图的分类控制图的选用程序控制图是用于分析和控制过程质量的一种方法。
控制图是一种带有控制限的反映过程质量的记录图形。
控制图的纵轴代表产品质量特性值(或由质量特性值获得的某种统计量);横轴代表按时间顺序(自左至右)抽取的各个样本子组顺序号。
图内有三条线:
图内有三条线:
中心线中心线(CL)CL);上控制界限上控制界限(UCL)UCL);下控制界限下控制界限(LCL)LCL)。
控制图的定义18上上控控制限制限(UCL)UCL)中心中心线线(CL)CL)下控制限下控制限(LCL)LCL)控制图的定义1、收集收集数据并描点在图上2、控制从过程数据计算试运行控制限识别变差的特殊原因并采取措施3、分析及改进量化普通原因变差,采取措施将它减小重复这三个阶段从而持续地改进过程19w工序处于稳定状态下,其分布通常符合正态分布。
由工序处于稳定状态下,其分布通常符合正态分布。
由正态分布的性质可知:
产品质量特性数据出现在平均正态分布的性质可知:
产品质量特性数据出现在平均值的正负三个标准偏差值的正负三个标准偏差(33)之外的概率仅为之外的概率仅为0.27%0.27%。
这是一个很小的概率,根据概率论这是一个很小的概率,根据概率论“视小概率事件为视小概率事件为实际上不可能事件实际上不可能事件”的原理,可以判定:
出现在的原理,可以判定:
出现在33区间外的事件是异常波动,它的发生是由于特殊原因区间外的事件是异常波动,它的发生是由于特殊原因使总体的分布偏离了正常位置。
使总体的分布偏离了正常位置。
w根据这一原理,将控制限的宽度设定为根据这一原理,将控制限的宽度设定为33。
控制图的设计2068.26%95.45%99.73%+1+2+3-1-2-3控制图的设计210.27%0.27%99.73%99.73%331.00%99.00%2.584.55%95.45%25.00%95.00%1.9631.74%68.26%150.00%50.00%0.67在外的概率在內的概率k控制图的设计22逆时针旋转90控制图的设计中心线分析的统计量的均值中心线分析的统计量的均值上控制限均值的标准差上控制限均值的标准差下控制限均值的标准差下控制限均值的标准差中心线下控制限线上控制限线23计量型数据X-R均值和极差图计数型数据pchart不合格品率控制图X-S均值和标准差图npchart不合格品数控制图X-R中位值极差图cchart不合格数控制图X-MR单值移动极差图uchart单位产品不合格数控制图控制图的类型24确定要使用控制图的特性否否是是使用np或p图否使用p图否使用u图是是使用c或u图是是使用单值图X-MR是计量型数据吗?
关心的是不合格产品的百分比吗?
关心的是不合格数吗?
样本容量是否恒定?
样本容量是否恒定?
性质上是否均匀或不能按子组取样例如:
化学槽液、批量油漆等?
接下页控制图的选用程序是否使用XR图是否使用XR图使用Xs图注:
本图假设测量系统已经过评价,并且是适用的。
否使用中位数图是子组均值是否能很方便地计算?
接上页子组容量是否大于或等于9?
是否能方便地计算每个子组的S值?
控制图的选用程序26统计过程控制统计过程控制(SPC)SPC)三、计量型控制图应用控制图控制图SS控制图控制图MM控制图控制图控制图控制图收集数据并制作分析用控制图过程是否稳定?
计算过程能力能力是否足够?
控制用控制图寻找并消除特殊原因采取改进措施提高过程能力确定应用控制图的过程及特性应用流程应用流程28AA、收集收集数据数据BB、建立建立控制限控制限CC、统计上是否统计上是否受控的解释受控的解释DD、为了持续控制为了持续控制延长控制限延长控制限使用Xbar-R控制图的四步骤29步步骤骤AA收收集集数数据据A1、建立抽样计划;A2、设置控制图;A3、记录原始数据;A4、计算每一个子组的样本的控制统计量;A5、将控制统计量画到控制图上。
使用Xbar-R控制图的步骤A30建建立立抽抽样样计计划划定义子组容量,较大的子组更容易发现微小的过程变化;规定子组频率,通常按时间顺序来取子组,如15分钟一次或每班一次;子组数量应满足如下原则:
应该收集足够的子组以确保影响过程变差的主要原因有机会出现,通常在25或更多个子组内包括100或更多的单值读数可以很好地用来检验稳定性。
使用Xbar-R控制图的步骤A31抽样频率参考表每小时产量每小时产量抽样间隔抽样间隔不稳定不稳定稳定稳定10以下8小时8小时10-194小时8小时20-492小时8小时50-991小时4小时100以上1小时2小时32设设置置控控制制图图包括过程和抽样方法描述的表头信息;记录/显示所收集数据的实际值的部分(日期/时间/子组编号);对用于分析的每一个控制统计量描点的部分;使用Xbar-R控制图的步骤A将观察记入日志的部分。
控制图格式见控制图格式见SPCSPC手册手册51-5251-52页。
页。
33记记录录原原始始数数据据测量并记录每一个子组及每一个单值的数据;记录/任何有关的观察事项。
使用Xbar-R控制图的步骤A34计计算算控控制制统统计计量量从子组的测量数据中计算用于描点的控制统计量;控制统计量:
样本均值、中位数、极差、标准差等;使用Xbar-R控制图的步骤A按照控制图的类型选择适当的公式计算控制统计量。
35均值的计算:
极差的计算:
如何计算bar控制图每个子组的控制统计量?
nn21xxxX+=minmaxxxR-=36将将控控制制统统计计量量画画到到控控制制图图上上将控
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