SPC教材-精进.docx

S P C

精 進 教 育 教 材

製作:
日期:2001/3/27
頁數:共29頁

一、SPC的源起
SPC: Statistical Process Control

年代
人名
貢獻
1910
費雪 Fisher
敘述統計轉變為推論統計
1930
修華特 Shewhart
發明管制圖
1950
戴明 Deming
統計與品管結合
(S Q C)
1980
三大汽車廠
推行SPC

日本品質的演進

品質是檢驗出來的 5%
品質是製造出來的 20%
品質是設計出來的 75%
二、美、日推行SPC
美國推動SPC的原因
1.SPC可發現製程中的變異,並加以解決,不僅可提昇品質,更可降低成本。
2.作業者利用它,可使工作有效率。
3.管理者透過它,可掌握製程的品質。

日本推動SPC的效果
1. 可顯示製程中的變異。
2. 可反映製程調整的效果。
3. 可指出製程最須改善之處。

SPC讓傳統兩大理論同時實現
1. 確保高品質與高生產力
品質是製造出來,不是檢查出來的。
檢修人員可解決問題,但不能消除問題。
2. 確保作業者的尊嚴
SPC是將製程品管的責任,交由現場作業者負責的方法,此即謂工作的人性化。

三、SPC的理論
SPC觀念的來源
1. 沒有兩件的事情、產品、人是完全一樣的。
2. 製程中的變異是可以衡量的。
3. 宇宙的事物與工業產品其都呈常態分配的。
4.變異的原因可以分為機遇原因與非機遇原因。
變異
變異可分為機遇原因與非機遇原因
機遇原因：原就存在於製程中的原因，是屬於製程的一部份。大概有85%製程的品質問題是屬於此類，其改善須『管理階層』的努力方可解決。
非機遇原因：原不存在於製程中的原因。大概有15%製程的品質問題屬於此類，其改善係經由『基層作業者』的努力方可解決。

常態分配
99.73%
95.45%
68.27%

-3σ -2σ -1σ μ +1σ +2σ +3σ

.※在隨機抽樣條件下
＊ 68.27%表在±1σ範圍內,抽到的機率
＊95.45%表在±2σ範圍內,抽到的機率
＊99.73%表在±3σ範圍內,抽到的機率
符號認識
母體(群體) 樣本
平均值 μ X

標準差 σ S

公式

X1+X2+…… ΣX
X = n = n

(X1-X)2+(X2-X)2+….. Σ(Xi-X)2
S= n-1 = n-1

n-1中的1為自由度,因母體分配比抽樣範圍大.(為讓分母小一點). 若為母體則不減1.

常態分配的特性
1. 群體平均值(μ)之次數最多.
2. 兩邊對稱.
3. 曲線與橫線不相交.
4. 曲線之反曲點在±1σ處.
5. 曲線與橫軸所為之面積為1.
反曲點

μ

四、SPC的定義及實施步驟
定義
經由製程中去收集資料,而加以統計分析,從分析中得以發覺製程的異常,並經由問題分析以找出異常原因,立即採取改善措施,使製程恢復正常。並透過製程能力解析與標準化,以不斷提昇製程能力。

推行三要項
1.統計的方法可以應用在任何改善及追求進步的場合。
2.只是理論上的知識推演是無法融會貫通的,必須實際去瞭解製程管制及演練方可致效。
3.持續的改善、不斷的進步,沒有終止。

※不良查檢—容忍浪費
※預先防止—避免浪費
※管理兩面性—維持&改善

建立SPC的步驟

1.確立製造流程 ·繪製製造流程圖 ·訂定品質工程表
2.決定管制項目 ·顧客之需求為何?
3.實施標準化 ·標準之建立、修正與營運
4.製程能力解析 ·是否符合規格或顧客的要求?
5.管制圖的運用 ·如何正確的使用適當之管制圖
6.問題分析解決 ·原因為何? ·如何避免問題再次發生?
7.製程之繼續管制·延長管制界限作為製程之繼續管制

SPC的應用步驟(圖解)
一.確立製造流程
二.決定管制項目
六.問題分析解決
三.實施標準化
五.管制圖的運用
六.問題分析解決
七.製造之繼續管制流程
四.製程能力調查
Ca、Cp、Cpk
Cpk<1
Cpk≧1
管制條件變動時

五、製程能力調查
製程能力定義
使製程標準化，除去異常因素，當製程維持在穩定狀態時，所實現的品質程度。

製程能力評價
定期評價：防止製程能力衰退(包括工具損耗、材料變異、人為變異及其它因素)。
不定期評價：防止製程能力錯誤,凡生產條件有所變更時,須實施評價。(買入新設備、新產品開發、工具更換、機器設備修理完成、規格或作業方式變更時、其它生產因素變更時、某種工程發生不良時)。

調查步驟
明確的目的
原因不明,且無法採取技術性的措施
l 調節製程管制
l 檢討規格公差
l 修正檢驗等等
標準化活動
先掌握機械能力,並追究原因
能力不足
能力足夠
標準化活動及再發防止
找出非機遇原因
製程處於非管制狀態時
製程能力的把握
製程處於管制狀態時
數據收集.分析
標準作業的實施
4M的標準化明確的目的
標準作業的教育確的目的
選定調查對象
Cpk≧1.0
Cpk<1.0

六、數值法製程能力分析
製程準確度Ca(Capability of Accuracy)

衡量製程之實際平均值與規格平均值之一致性。

計算：
×100%

Ca=
X - μ
T/2
×100%

=
實際中心值-規格中心值

規格容許差

(T= Su-SL = 規格上限-規格下限)
l 單邊規格無規格中心值,故不能算Ca
等級判定：
l Ca愈小,品質愈佳。
依Ca大小分四級
等級
Ca值
A
|Ca| ≦ 12.5%
B
12.5% < |Ca| ≦ 25.0%
C
25.0% < |Ca| ≦ 50.0%
D
50.0% < |Ca|
處置原則
l A級：維持現狀
l B級：改進為A級
l C級：立即檢討改善
l D級：採取緊急措施,全面檢討,必要時停止生產

習題：
某鋼管之切削規格為750±10mm，五月之切削實績為
X±3σ=748±8mm；六月份為749±8mm，求Ca值及等級。

製程精密度 Cp(Capability of Precision)

衡量製程之變異寬度與規格公差範圍相差之情形。

計算：

雙邊規格

=
Cp=
T 規格公差
6σ 6個標準差

單邊規格

^
^
或Cp=
Cp=
Su – X X - SL
^
3σ 3σ
＊σ表估計的標準差
等級判定：
l Cp愈大,品質愈佳。
依Cp大小分五級
等級
Cp值
A+
1.67 ≦ Cp
A
1.33 ≦ Cp < 1.67
B
1.00 ≦ Cp < 1.33
C
0.67 ≦ Cp < 1.00
D
Cp < 0.67

處置原則
^
l A+級：考慮管理簡單化或成本降低
l A級：維持現狀
l B級：改進為A級
l C級：需全數選別,並管理、改善工程
l D級：進行品質的改善,探求原因,需要採取緊急對策,並重新檢討規格
習題：
某電鍍品其鍍金厚度規格為50±2.0mm
1.昨日之生產實績為X±3σ=53±1.5 mm
2.今日之生產實績為51±2.3 mm
求Cp值及等級？

製程能力指數Cpk
綜合Ca與Cp兩值之指數
1. Cpk = (1-|Ca|) × Cp
當Ca=0 時 Cpk = Cp
單邊規格時,Cpk即以Cp值計算

ZLSL=
ZUSL=
2. USL-X X-LSL
^
^
σ σ

Cpk=
Z min
3
Z值用於計算Cpk(Cp、Ca)、面積、查表知不良率

等級判定：
l Cpk愈大,品質愈佳。
依Cpk大小分五級
等級
Cpk值
A+
1.67 ≦ Cpk
A
1.33 ≦ Cpk < 1.67
B
1.00 ≦ Cpk < 1.33
C
0.67 ≦ Cpk < 1.00
D
Cpk < 0.67

處置原則
l A+級：考慮管理簡單化或成本降低
l A級：維持現狀
l B級：改進為A級
l C級：需全數選別,並管理、改善製程
l D級：進行品質的改善,探求原因,需要採取緊急對策,並重新檢討規格
習題：
^
某電鍍品其鍍金厚度規格為0.70±0.20mm
生產實績為X±3σ=0.738±0.2175 mm
求Cpk值及等級？

製程精密度(Cp值)與不良率之關係
Cp值
規格公差
(T)
不良率(規格以外比率)
單邊規格
雙邊規格
0.67
4σ(±2σ)
2.27%
4.55%
1.00
6σ(±3σ)
0.14%
0.27%
1.33
8σ(±4σ)
31.8 PPM
63.6 PPM
1.60
9.6σ(±4.8σ)
0.81 PPM
1.62 PPM
1.76
10.4σ(±5.3σ)
0.06 PPM
0.12 PPM
2.00
12.0σ(±6σ)
1 PPB
2 PPB
七、管制圖
由來
管制圖是1924年由修華特博士(Dr.Shewhart),在研究產品品質特性之次數分配時所發現。
正常的工程所生產出來的產品知品質特性,其分配大都呈現常態分配,會超出三個標準差(±3σ)的產品只有0.27%。
依據此原理,將常態曲線圖旋轉90度,在三個標準差的地方加上兩條界線,並將抽樣之數據順序點會而成管制圖。

定義
一種用於調查製造程序是否在穩定狀態下(解析用)，或者維持製造程序在穩定狀態上所使用之圖(管制用)。

2.14% 2.14%
0.135% 0.135%
13.59% 13.59%

34.135% 34.135%
μ-3σ μ-2σ μ-σ μ μ+σ μ+2σ μ+3σ
68.27%
95.45%
99.73%

CL
LCL UCL

規格範圍
數據

計量值:一種品質特性之數值，可用連
續量計量者
數值數據
計數值:一種品質特性之數值，可用以
計數者

管制圖的種類
l 計量值管制圖
X-R Chart (平均值與全距管制圖)
X-R Chart (中位數與全距管制圖)
X-Rm Chart (個別值與移動全距管制圖)
X-S Chart (平均值與標準差管制圖)

l 計數值管制圖
p-Chart (不良率管制圖)
nP-Chart (不良數管制圖)
C-Chart (缺點數管制圖)
U-Chart (單位缺點數管制圖)

X-R Chart
適用製程：
l 可用以管制分組之計量數據,即每次同時取得幾個數據之工程。
l 是把握工程狀態最有效的一種管制圖。

公式：

X管制圖：
中心線 (CL)=X
管制上限(UCL)=X+A2R
管制下限(LCL)=X-A2R

R管制圖：
中心線 (CL)=R
管制上限(UCL)=D4R
管制下限(LCL)=D3R
R
d2

σ=

建立『解析用』管制圖(X-R Chart)步驟

1. 收集數據—依測定時間順序排列.
2. 數據分組—以3~5個數據為一組最佳.
3. 記入管制圖的數據欄內.
4. 計算平均值X—求各組平均值X.
5. 計算全距R—求各組的全距.
6. 計算總平均值X—求各組平均值X的總平均值X.
7. 計算全距的平均值R—求各組全距的平均值R.
8. 查係數A2,D4,D3並帶入公式計算管制界限.
9. 繪製管制界線及中心線—X管制圖在上,R管制圖在下.
10.點繪—點在其數值之位置並以直線連接之.
11.管制界限檢討見下頁—流程圖.

計量值管制圖分析流程
全距均在管制界限內嗎?
找出亦修正非機遇原因
重新收集資料
計算平均值的管制圖.
全距值均在控制中.
其餘的全距值均在管制界限內嗎?
重新計算X、R的全距管制界限.
剔除這一或二個全距值的樣本.
只有一或二個點在管制界限外?
3個以上的點在管制界限外
全距失控
停止計算平均值的管制界限
計算平均值的管制界限
是
是
是
否是
否是
否

建立『製程管制用』管制圖步驟

1.記上必要事項
2.繪入管制界限
3.繪點
4.狀態判斷
5.改正措施
6.管制界限的延續使用.

X-R Chart

適用製程：
l 與X-R Chart,但檢出力較差,故多以X-R Chart取代之。
公式：

X管制圖：
中心線 (CL)=X
管制上限(UCL)=X+m3A2R
管制下限(LCL)=X-m3A2R

R管制圖：
中心線 (CL)=R
管制上限(UCL)=D4R
管制下限(LCL)=D3R

X-Rm Chart

適用製程：
l 耗用時間很多方能完成測試者。
l 屬極為均勻一致之產品。
l 破壞性試驗或是測量不易。
l 產品係非常貴重之物品。
l 產量不大,批量很小。
l 爭取時效性。

公式：

X管制圖：
中心線 (CL)=X
管制上限(UCL)=X+E2Rm
管制下限(LCL)=X-E2Rm

Rm管制圖：
中心線 (CL)=Rm
管制上限(UCL)=D4Rm
管制下限(LCL)=D3Rm

建立『解析用』管制圖(X-Rm Chart)步驟

1.收集數據—依測定時間順序排列.
2.數據分組—一般以n=2計算的情形較多.
3.記入管制圖的數據欄內.
4.計算全距Rm—求分組的全距.
5.計算平均值X及Rm.
6.查係數E2,D4,D3並帶入公式計算管制界限.
7.繪製管制界線及中心線—X管制圖在上,Rm管制圖在下.
8.點繪—點在其數值之位置並以直線連接之.
9.管制界限檢討-如X-R管制圖一樣.

建立『製程管制用』管制圖(X-Rm Chart)步驟

同X-R管制圖

X-S Chart

適用製程：
l 同X-R管制圖,但當n>10,則使用X-S

公式：

X管制圖：
中心線 (CL)=X
管制上限(UCL)=X+A3S
^
管制下限(LCL)=X-A3S

R管制圖：
中心線 (CL)=S
管制上限(UCL)=B4S
管制下限(LCL)=B3S

S
C4

σ=

p Chart
適用製程：
l 產品依規格分合格/不合格、可以/不可以、通過/不通過
公式：
中心線 (CL)=P
l 當樣組樣本n相等或不超過±25%
P(1-P)
管制上限(UCL)=P+3 n

P(1-P)
管制下限(LCL)=P-3 n

l 當樣組樣本n超過±25%

P(1-P)
管制上限(UCL)=P+3 n

P(1-P)
管制下限(LCL)=P-3 n

建立『解析用』管制圖(p Chart)步驟
1.收集數據—依測定時間順序排列.
2.數據分組—每組樣本內含有1~5個不良品為佳.
3.記入管制圖的數據欄內.
4.計算每組之不良率.
5.計算平均值不良率P及平均樣本數n.
6.計算管制界限.
7.繪製管制界線及中心線.
8.點繪—點在其數值之位置並以直線連接之.
9.管制界限檢討-如X-R管制圖一樣.

建立『製程管制用』管制圖(p Chart)步驟
同X-R管制圖
nP Chart
適用製程：
l 基本上與P Chart,惟每組樣本數須相同.

公式：
中心線 (CL)=nP

管制上限(UCL)= nP+3 nP(1-P)

管制下限(LCL)=nP-3 nP(1-P)
建立『解析用』管制圖(nP Chart)步驟
1.收集數據—依測定時間順序排列.
2.數據分組—每組樣本內含有1~5個不良品為佳.
3.記入管制圖的數據欄內.
4.計算每組之不良率P.
5.計算平均值不良率P.
6.計算管制界限.
7.繪製管制界線及中心線.
8.點繪—點在其數值之位置並以直線連接之.
9.管制界限檢討-如X-R管制圖一樣.

建立『製程管制用』管制圖(nP Chart)步驟

同X-R管制圖
C Chart
適用製程：
l 以單位數量內缺點數發生之次數者.

公式：
中心線 (CL)=C
管制上限(UCL)= C+3 C
管制下限(LCL)= C-3 C

U Chart
適用製程：
l 同C管制圖,但其檢查單位(樣本大小)不同.
公式：
中心線 (CL)=μ

管制上限(UCL)=μ+3 μ/n

管制下限(LCL)=μ-3 μ/n

管制圖的判讀

1.任何一點超出管制上、下限。
2.連續三點中,任何二點在2σ~3σ間。
3.連續七點(不含)以上在單側。
4.連續七點上升或下降。
5.連續11點中,至少10點出現在同一側。
6. 點子的分佈不呈隨機分佈。

管制圖之選定原則
管制圖之選定
資料性質?
計量值
計數值
樣本大小
n≧2 ?
資料是不良數或缺點數?
中心線CL之性質?
n是否較大?
X-σ
管
制
圖
n≧10
n=2~5
X-R
管
制
圖
X
X
X-R
管
制
圖
n≧2
n=1
X-Rm
管
制
圖
不良數
缺點數
單位大小是否一定?
n是否一定?
一定
不一定
一定
不一定
pn
管
制
圖
p
管
制
圖
C
管
制
圖
U
管
制
圖