【质量管理精品文档】SPC：制程品质衡量方式的演进.docx

制程品质衡量方式的演进常態分佈1850高斯管制圖(%)1924W.A Shewhart美國1960日本CaCpCpk (ppm)61980Motorola1992TI1994Allied Signal95GE98Song概述统计方法的定义：资料的收集、整理与解释，并导出结论或加以推广。资料种类：计数值（间断资料，Discrete Data）计量值（连续资料，Continuous Data）资料来源：原材料制程（制程参考）检验（产品特性）群体与样本s数字数据处理的步骤1.原始资料审核：保存资料的真实性。2.分类的决定：分成几类，避免重复及遗漏。3.分类后整理：进行归类。4.列表：根据结果编成适用的表式。5.绘图：绘成统计图。统计技术之应用1. 市场分析2. 产品设计3. 相依性规格、寿命及耐用性预测4. 制程管制及制程能力研究5. 制程改善6. 安全评估风险分析7. 验收抽样8. 数据分析，绩效评估及不良分析SPC使用之统计技术1. 柏拉图（决定管制重点）2. 管制图3. 制程能力分析4. ANOVA 方差分析5. 假设检验6. 变异数分析回归分析7. MSA 测量系统保证8. DOE (试验设计)制程管制系统製程中對策績效報告成品改善製程中對策人員設備材料方法環境成品制程管制系统1. 制程：制程乃指人员、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，一般称之成品。成品经观察、量测或测试可衡量其绩效。SPC所管制的制程必须符合连续性原则。2. 绩效报告：从衡量成品得到有关制程绩效的资料，由此提供制程的管制对策或改善成品。3. 制程中对策：是防患于未然的一种措施，用以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。常态分配±K在内之或然率在外之或然率±0.6750.00%50.00%±168.26%31.74%±1.9695.00%5.00%±295.45%4.55%±2.5899.00%1.00%±399.73%0.27% 正态分布函数及概率分布1. 密度函数 f(x)= (1/Ö2Õ) *e-x2/22. 分布函数 F(U)=ò-µU(1/Ö2Õ) *e-x2/2 dx3. 概率计算 P(a<x<b)= F(b-U/d)-F(a-U/d)常态分配管制界限的构成共同原因与特殊原因之变异¤ 共同原因：制程中变异因素是在统计的管制状态下，其产品之特性有固定的分配。¤ 特殊原因：制程中变异因素不在统计的管制状态下，其产品之特性没有固定的分配。制程中只有共同原因的变异制程中有特殊原因的变异第一种错误与第二种错误( risk ; risk)第一种错误与第二种错误( risk ; risk)1. 第一种错误是将正常判为异常2. 第二种错误是将异常判正常第一种错误与第二种错误( risk ; risk)管制界限值平均值移动值1-值±131.74%±197.72%2.28%±24.56%±284.13%15.87%±30.27%±350.00%50.00%±4%±415.87%84.13%共同原因与特殊原因之对策1. 特殊原因之对策（局部面）l 通常会牵涉到消除产生变异的特殊原因l 可以由制程人员直接加以改善l 大约能够解决15%之制程上之问题2. 共同原因之对策（系统面）l 通常必须改善造成变异的共同问题l 经常需要管理阶层的努力与对策l 大约85%的问题是属于此类系统SPC导入流程建立可解決問題之系統確認關鍵製程及特性導入進行關鍵製程及特性之管制檢討製程能力符合規格程序持續進行製程改善計劃提報及執行製程改善計劃不足足夠決定管制項目決定管制標準決定抽樣方法選用管制圖的格式記入管制界限繪點、實施重新檢討管制圖管制圖判讀處置措施OKOKNG管制图的应用管制图的选择計數值計量值n=1管制圖的選擇數據性質？樣本大小n=？數據係不良數或缺點數CL性質?n是否相等？單位大小是否相關n=？管制圖管制圖管制圖 管制圖 管制圖 管制圖 管制圖 管制圖n2n=25n=3或5n10不是是不是是缺點數不良數计量值计数值管制图公式汇总管制图CLUCLLCL附注计量值-R，未知n=25最适当n<10以下R-，未知10n25S-RN=3 or 5较佳R与之R图相同X-RmXk：组数n：样本大小Rm计数值pP使用小数P使用%pnn=C样本大小相同时使用，n=20 25U样本大小不同时使用(为阶梯界限)n=2025 PARETO CHART1. 2-8 原则2. 风险优先 pareto chart R管制图（平均值与全距）1.公式：(1) 管制图CL=UCL=A2LCL=A2(2) R管制图CL= UCL=D4LCL=D32.实例：某工厂制造一批紫铜管，应用-R管制图来控制其内径，尺寸单位为m/m，利用下页数据表之资料，求得其管制界限并绘图。（n=5）R管制图用数据表制品名称：紫铜管机械号码：XXX品质特性：内径操 作 者：XXX测定单位：m/m测 定 者：XXX制造场所：XXX抽样期限：自年月日至年月日样组测定值R样组测定值RX1X2X3X4X5X1X2X3X4X51505049525150.4314534847525150.262475353455049.6815534849515250.653464549484947.4416465053515350.674504849495249.6417505249494949.835464850545049.6818504950495149.826504952515451.2519524952535051.247474950485249.2520504750535250.468485046495148.8521524951535051.049505049515349.0422555451515052.2510495151464849.2523505452504951.0511515049465049.2524475151525250.6512505049525150.4325535151505151.2313494949505550.461,250120 R绘图步骤1.将每样组之与算出记入数据表内。2.求与50.164.83.查系数A2，D4，D3A20.58，D42.11，D3负值（以0代表） R绘图步骤4.求管制界限。(1) 管制图CL50.16UCLA2 50.16(0.58) (4.8)52.93LCLA2 50.16(0.58) (4.8)47.39(2) R管制图：CL4.8UCLD4 (0.11) (4.8)10.13LCLD3 (0) (4.8)0 R绘图步骤5.将管制界限绘入管制图6.点图7.检讨管制界限 R管制图P管制图(不良率)1.公式(1) 公组样本大小n相等时：CLUCL3LCL3(2) n不等，且相差小于20%时：CLUCL3LCL3P管制图(不良率)(3) n不等，且相差大于20%时：CLUCL3LCL3P管制图(不良率)2.实例組別ndp組別ndp組別ndp110030.031110030.032110050.05210040.041210060.062210080.08310030.031310080.082310040.04410080.081410050.052410050.05510050.051510020.022510040.04610050.051610030.03合計2,500125710070.071710060.06平均1000.05810050.051810020.02910050.051910070.071010060.062010050.05某工厂制造外销产品，每2小时抽取100件来检查，将检查所得之不良品数据，列于下表，利用此项数据，绘制不良率(p)管制图，控制其品质。P管制图绘图步骤1.求管制界限CL0.055%UCL3=11.54%LCL3（为负值，视为0）P管制图绘图步骤2.点绘管制图 U Chart使用与样本大小不一样时判断生产过程的单位缺陷数是否处于稳定或保持所在的受控的要求.EXAMPLE:计量值管制图常用之系数表n234567891011121314151617181920A21.8801.0230.7290.5770.4830.4190.3730.3370.3080.2850.2660.2490.2350.2230.2120.2030.1940.1870.180A32.6591.9541.6281.4271.2871.1821.0991.0320.9750.9270.8860.8500.8170.7890.7630.7390.7180.6980.680B3-0.3030.1180.1850.2390.2840.3210.3540.3820.4060.4280.4480.4660.4820.4970.510B43.2672.5682.2662.0891.9701.8821.8151.7611.7161.6791.6461.6181.5941.5721.5521.5341.5181.5031.490D3-0.0760.1360.1840.2230.2560.2830.3070.3280.3470.3630.3780.3910.4030.415D43.2672.5742.2822.1142.0041.9241.8641.8161.7771.7441.7171.6931.6721.6531.6371.6221.6081.5971.585E22.6601.7721.4571.2901.1841.1091.0541.0100.9750.9450.9210.8990.8800.8640.8490.9360.8240.8130.803常态分配统计量抽样分配常数表n234567891011121314151617181920m31.0001.1601.0901.1981.1351.2141.1601.2231.1761.2281.1881.2321.1961.2351.2031.2371.2081.2391.212d21.1281.6932.0592.3262.5342.7042.8472.9703.0783.1733.2583.3363.4073.4723.5233.5883.6403.6893.735d30.8530.8880.8800.8640.8480.8330.8200.8080.7970.7870.7780.7700.7630.7560.7500.7440.7390.7330.729c20.5640.7240.7980.8410.8680.8880.9030.9140.9230.9300.9360.9410.9450.9490.9520.9550.9580.9600.962c30.4260.3780.3370.3050.2810.2610.2450.2320.2200.2100.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1650.1610.157c40.7980.8860.9210.9400.9520.9590.9650.9690.9730.9750.9780.9790.9810.9820.9840.9850.9850.9860.987c50.6030.4630.3890.3410.3080.2820.2620.2460.2320.2210.2110.2020.1940.1870.1810.1750.1700.1660.161管制图的判定方法l 正常点子之动态之管制图，如图一。1. 多数的点子，集中在中心线附近，且两边对称。2. 少数的点子，落在管制界限附近。3. 点子之分布呈随机状态，无任何规则可寻。4. 没有点子超出管制界限外(就是有也很少)。管制图的判定方法l 不正常点子之动态之管制图1. 在中心线附近无点子。此种型态吾人称之为”混合型”，因样本中可能包括两种群体，其中一种偏大，另一种偏小，如图二。2. 在管制界限附近无点子。此种型态吾人称之为”层别型”，因为原群体可能已经加以检剔过，如图三。3. 有点子逸出管制界限之现象。此种称之为”不稳定型”如图四。A、管制图的判读法管制图之不正常型态之鉴别是根据或然率之理论而加以判定的，出现下述之一项者，即为不正常之型态，应调查可能原因。检定规则1：3点中有2点在A区或A区以外者(口诀:3分之2A)检定规则2：5点中有4点在B区或B区以外者。(口诀：5分之B)检定规则3：有8点在中心线之两侧，但C区并无点子者。（口诀：8缺C）检定规则4：(1)连续五点继续上升(或下降)注意以后动态。（如图a）(2)连续六点继续上升(或下降)开始调查原因。(如图b )(3)连续七点继续上升(或下降)必有原因，应立即采取措施。(如图c )检定规则5：点子出现在中心线的单侧较多时，有下列状况者a. 连续11点中至少有10点b. 连续14点中至少有12点c. 连续17点中至少有14点d. 连续20点中至少有16点检定规则6：点出现在管制图界限的近旁时一般以超出2管制界限的点为调整基准，出现下列情形时，可判定制程发生异常a. 连续 3点中有2点以上时b. 连续 7点中有3点以上时c. 连续10点中有4点以上时B、数据分配之连串理论判定法管制图上诸点，以中心线(CL)为主，划分两部份，(一在上方，一在下方)，若一点或连续数点在管制图中心线之一方，该点或连续数点为一串(run)，加总中心线上方的串数及中心线下方的串数，便可判定此管制图是否呈随机性。UCLCLLCC例如有一管制图如下：首先计算此管制图之总串数如下：在管制中心线上方者：单独点为一串者串点构成一串者串计点点构成一串者串串在管制中心线下方者：单独点为一串者串点构成一串者串点构成一串者串计点点构成一串者串串在此管制图之总串数为串由S.Swed和C.Eisenhart所作成的表，r=11，s=13（管制图中心线上方共点，下方共点，取大者为s，小者为r，令sr），得界限值在0.005时为6(表p=0.005)，在0.05时为8(表p=0.05)，因为此管制图总串数12分别大于6或8，故判定此管制图数据之分配具随机性。表p=0.005 当机率p=0.005时，成串之最低总数表rs6789101112131415161718192062723833393334103344511344555123445566133455566714445566777154456677788164556677889917455677888991018456677889910101119456678899101010111120456778899101011111212表p=0.05 当机率p=0.05时，成串之最低总数表rs6789101112131415161718192063744844594556105566611556677125667788135667889914567788991015667889910101116667889101011111117677899101011111212186788910101111121213131967889101011121213131414206788910111112121313141415C、管制系数 (Cf) 判定法一般在制程管制(IPQC)时，要判断制程是否在管制状态，可用管制图来显示。而管制状态的程度，如用数字，则可以管制系数Cf来表示。Cf 其中k：组数K：管制图之组数n：样本大小Cf值判断0.7 Cf 1.3在管制状态（Under Control）Cf > 1.3不在管制状态（Out of control）Cf < 0.7有不同的异质群体混在一起(建议再用层别分析)WORK SHOP请使用管制图的判读法及管制系数（Cf）判定法，来决定前面及P管制图中提到的范例是属于正常或异常？SPC应用之困难1. 少量多样之生产型态，不胜管制。2. 管制计画不实际，无法落实。3. 使用SPC前未作充分准备。例如：制程及管制特性之确定，决定量测方法，数据如何收集等。4. 欠缺统计技术。5. 统计计算太过繁琐费时。6. 量测数据之有效数字位数未标准化。7. 管理阶层不支持。SPC能解决之问题1. 经济性：有效的抽样管制，不用全数检验，不良率，得以控制成本。使制程稳定，能掌握品质、成本与交期。2. 预警性：制程的异常趋势可实时对策，预防整批不良，以减少浪费。3. 分辨特殊原因：作为局部问题对策或管理阶层系统改进之参考。4. 善用机器设备：估计机器能力，可妥善安排适当机器生产适当零件。5. 改善的评估：制程能力可作为改善前后比较之指针。制程能力分析1.Ca（准确度，Accuracy）Ca Sc /（T/2）2.CP（精密度，Precision）CP T/6（双边规格）CP （Su）/3或 （SL）/ 3（单边规格）3.Cpk（制程能力，Process Capability Index）Cpk （1Ca）Cp；（Su）/ 3 or（SL）/ 3(取小的)制程能力分析4.不良率P（综合评价）(1) ZU 3Cp（1Ca）超出下限PU%ZL 3Cp（1Ca）超出上限PL%P% PUPL%总不良率(2)ZU（SU）/，ZL（SL）/5.定义(1) ：制程平均值(3) T：公差(2) ：制程标准差(4)Sc：规格中心 EXAMPLE 制程能力等级判断及处置建议Ca等级Ca制程准确度Capability of accuracy处置建议ACa12.5%（1/8）作业员遵守作业标准操作，并达到规格之要求须继续维持。B12.5%Ca25%（1/4）有必要尽可能将其改进为级。C25%Ca50%（1/2）作业员可能看错规格，不按作业标准操作或检讨规格及作业标准。D50%Ca应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响之因素，必要时停止生产。制程能力等级判断及处置建议Cp等级Cp制程精密度Capability of precision处置建议A1.33Cp(T=8)此一制程甚为稳定，可以将规格许容差缩小或胜任更精密之工作。B1.00Cp1.33(T=6)有发生不良品之危险，必须加以注意，并设法维持不要使其变坏及迅速追查原因。C0.83Cp1.00(T=5)检讨规格及作业标准，可能本制程不能胜任如此精密之工作。DCp0.83应采取紧急措施，全面检讨所有可能影响之因素，必要时应停止生产。制程能力等级判断及处置建议Cpk等级Cpk制程能力指数Process Capability Index处置建议A1.33Cpk制程能力足够B1.0Cpk1.33制程能力尚可，应再努力。CCpk1.0制程应加以改善。ANOVA 方差分析方差分析的基本思想是将式样数据的总波动分解为可控因素引起的波动和试验误差引起的波动,然后比较它们的平均波动,构造方差比,建立F检验统计量,判定因素的是否显着. EXAMPLE:1.总波动平方和ST=SUM(yij-y.)2 Ft =N-12.因素A 引起的平方和SA 及自由度faSA=SUM(AVyi Avy. )2Fa =k-14. 误差引起的波动平方和SE 及自由度 SE=SUM(SUM (yij- AVyi)2 Fe=N-KSE=ST-SAFe=ft-faVa=SA/fa Ve=SE/feF=Va/Ve 根据F 检验表.由第一自由度f1=fa 和第二自由度 f2=fe 查出临界值Ff1f2 (1-alpha).若F>临界值,则因素显着,否则不显着. Alpha 是小概率显着水平. EXAMPLE:回归分析法其思想是找出指标与因素之间的线性关系.Y=A+B*YIA=AV(Y)-B*AV(X)B=Lxy/Lxx公式由来:Q=SUM(Yi-(A+B*Xi)2 =MIN求导:DQ/DA=0DQ/DB=0EXAMPLE:制程能力等级判断及处置建议P%等级P%（综合评价）处置建议AP0.44%稳定B0.44%P1.22%同Ca及CpC1.22%P6.68%同Ca及CpD6.68%P同Ca及Cp制程能力分析之用途1.提供资料给设计部门，使其能尽量利用目前之制程能力，以设计新产品。2.决定一项新设备或翻修之设备能否满足要求。3.利用机械之能力安排适当工作，使其得到最佳之应用。4.选择适当之作业员、材料与工作方法。5.制程能力较公差为窄时，用于建立经济管制界限。6.制程能力较公差为宽时，可设定一适当的中心值，以获得最经济之生产。7.用于建立机器之调整界限。8.是一项最具价值之技术情报资料。制程能力分析之应用1.对设计单位提供基本资料。2.分派工作到机器上。3.用来验收全新或翻新调整过的设备。4.选用合格的作业员。5.设定生产线的机器。6.根据规格公差设定设备的管制界限。7.当制程能力超越公差时，决定最经济的作业水准。8.找出最好的作业方法。利用管制图管制制程之程序1.绘制制造流程图，并用特性要因图找出每一工作道次的制造因素（条件）及品质特性质。2.制订操作标准。3.实施标准的教育与训练。4.进行制程能力解析，确定管制界限。5.制订品质管制方案，包括抽样间隔、样本大小及管制界限。6.制订管制图的研判、界限的确定与修订等程序。7.绘制制程管制用管制图。利用管制图管制制程之程序8.判定制程是否在管制状态（正常）。9.如有异常现象则找出不正常原因并加以消除。10.必要时修改操作标准（甚至于规格或公差）。制程能力评价之时期分定期与不定期两种：1.定期评价：每周、每月、每季。2.不定期评价：由技术单位规定，当有下列变动时，须实施之：(1)买入新设备时。(2)机器设备修理完成时。(3)工作方法变更时。(4)其它制程条件（因素）变更时。制程能力评价之时期(5)某种制程发生不良时，对前道制程做系列之评价。(6)客户订单有特别要求时。(7)企划开发某一特殊新产品时。掌握制程管制之主要因素1.人员方面(1)人人有足够之品质意识。泝了解品质之重要性。沴了解自己工作之品质重要性。沊有责任意识，愿意将品质做好，进行自我检查等工作。（对品质负责之意识；我做之工作，由我保证）。(2)人人有品管之能力（指作业者）。泝给予完整之检验说明。掌握制程管制之主要因素沴给予适当之仪器、设备、工具。沊施予检验训练：测定值读取方法、测定器正确使用法.。沝给予清楚之品质判断基准。沀新进人员训练应重视。(3)提高检查精度泝检查治具化、物理化（感官检查）、（限度样本）。沴自动检查之采用。沊防呆措施（fool proof）之采用。掌握制程管制之主要因素沝多能工训练（人员请假时，不良增加之防止）。沀品管人员要有充份之训练。(4)提高人员能力或技能泝教育、训练、再教育。沴激发问题意识，改善意识。沊不断地改善使工作更好作，而不会错，检查精度愈高。掌握制程管制之主要因素2.材料方面：(1)要有优良之协力厂商。泝选择品质意识高，有信用，有完整品管制度之厂商承制。沴有适当之厂商奖励办法（激励、考核）。沊适价政策。沝整合协力厂商，使依存度提高。掌握制程管制之主要因素(2)交货品质之确保泝要求新材料、部品认定办法。沴要有清楚、明确之品质要求。沊有采购契约时，要有品质要求条款。如构造、尺寸、试验项目、方法、规格、不合格处理、品保证期间处理、包装方法、运送方法.。沀厂商应自我品质保证，交货时应缴附检查成绩表。泞进料时作检查或稽核。泀定时、不定时进行信赖性监查。洰适切之厂商辅导办法（培育）。掌握制程管制之主要因素 (3)交货后品质之确保泝良好之储运管理。先进先出整理整顿ABC分类管理。沴作业者自我检查，品质再确保。掌握制程管制之主要因素3.机具设备方法(1)适当的设备（机械、治工具、计测器）泝精度要足够。沴性能要稳定。(2)良好之保养使性能稳定泝要有完善之设备管理规定，订定年度保养计划，有计划之保养。日常保养：作业者负责（日常检查、保养记录表）。定期保养：周保养、月保养、季保养、年保养等（定期检查报告书）。掌握制程管制之主要因素保养基准、作业标准。备品管理。异常处理。沴保养人员要有足够之教育训练以提升保养技能（高度自动化、无人化保全更为重要）。沊设备之精度管理保养、制程资料应活用。掌握制程管制之主要因素 (3)正确之操作泝有完整之操作说明。沴操作员之训练。(4)设备之改善泝保全人员、技术人员改善。沴项目改善。沊作业者改善（QCC）。沝不断检讨改善，使设备更精良，不使有第二次之类似故障（再发防止）。掌握制程管制之主要因素4.工作方法方面(1)具备完整之作业标准书（指导书）泝和现实作业完全相符。沴每月一回，全员确认是否需要修订（适时修订）。沊鼓励找出更佳方法（问题、品质、改善意识），使成为目前所知最佳合理的方法。掌握制程管制之主要因素(2)作业员充份了解作业标准书之内容泝要彻底地指导。沴使完全了解且熟记在心里，能够自己书写、修订是最理想的。沊激励、考试、询问。(3)严格遵守作业标准书的内容泝要让作业者知道遵守作业标准书之重要性。沴主管要有决心，严格地指导。沊干部应做检核与确认之工作。(4)工程层别与职能分类6概念1. 何谓六个制程? 制程精密度(Cp)=2.0 制程能力指数(Cpk)1.5。2. 以六个订为品质缺点的基准理由。 在无制程变异情况下(Cp=Cpk=2)，产生之缺点率仅为0.