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  • 统计过程控制SPC(StatisticalProcessControl)指使用控制图和过程能力指数

    统计过程控制(Statistical Process Control,SPC)是指利用控制图、过程能力指标等统计方法对过程或过程的输出进行分析,并利用统计计算结果来帮助确定过程的状态,以便及时采取措施调整系统状态,使工艺能力水平能够长期满足质量要求,而不会出现过大的质量波动。

    1 统计基础

    统计过程控制从统计的角度衡量系统能力的水平,所以首先回顾一下书中的几个概念。

    随机事件,现实生活中存在这样一种现象,整个系统不变,输入不变,但得到的结果并不确定,这种现象称为“随机事件”。但这种现象也不是完全没有规律可循的,多次重复同样的输入和系统功能,发现得到的结果大体符合特定规律。所以,这种桂林村叫这种随机事件的统计规律,研究这种现象和规律的叫统计。也就是说,统计学是一门研究单次不可预知的结果,而多次的结果是可以预测的学科。这是一门研究人口的学科。

    正态分布是上述随机事件所遵循的较为普遍的规律之一,也是日常生产过程中连续产品的参数分布所遵循的规律,如下图所示。也是小山丘的形状,山丘是平坦的还是陡峭的,表明参数的分布是更分散还是更集中。最常用来表示参数离散程度的指标是方差,它表示样本中每个测量值与样本均值的距离平方和是大还是小。方差的平方根,也就是标准差,也可以起到这个作用。值越大,样本值分布越分散。反之,如果约束了方差或标准差,则相当于约束了系统生产参数的离散程度。产品参数的集中度越高,生产系统对产品质量的控制能力越强。

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    与我们经常听到的一类术语有关,“六西格码”来自产品参数的分布规律。用多少标准差sigma来衡量生产系统的质量管理水平已经形成一门学科,没有深入研究,只谈大致了解。如上图所示,我们可以看到,从图的对称轴向两侧延伸,延伸范围包含的sigma越多,范围内包含的样本就越多。如果一个参数可以改变的范围保持不变,那么这个范围内能覆盖的sigma越多,落入这个范围的样本参数就越多。如果这个范围是合格品的公差范围,那么该范围内的sigma越多,合格品越多,即系统生产合格品的能力越高。下表显示了通过率与sigma数的对应关系。我们可以计算出有多少产品可以在六西格码中生产出不合格的产品,这很了不起。

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    2 产品参数变化的常见和特殊原因

    回到生产过程,总而言之,所有的质量度量都是为了追求高度集中的正态分布曲线。

    变异,在TS 16949中,一个过程的各个输出之间不可避免的差异称为“变异”,即产品参数的变异范围。影响正态分布浓度的实际过程因素分为常见原因和特殊原因两类。

    共同原因是变异的稳定原因,或系统原因,可以减少但不能消除;各种共同原因叠加在一起构成系统变异。

    特殊原因,是一种不稳定的、不可预测的、零星的,也称为可识别的原因。一般是异常因素引起的,可以排除。

    下图比较了常见原因和特殊原因引起的变化。随着时间的推移,只有普通原因的系统,产品参数的集中度才能逐渐提高,而特殊原因的系统无法获得时间带来的红利,产品质量处于不可控状态。在过程控制中,需要排除特殊原因,减少常见原因对产品参数的影响。

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    3 过程能力指数如何计算?

    这里的能力是指处理能力,过程能力是指系统在稳定、标准状态下所能达到的处理能力,反映系统的正常水平,即系统排除的水平特殊原因。过程能力是通过该过程得到的产品性能波动范围的大小来衡量的,也就是上面所说的变化量。在实际生产中,有一个参考书目给出了变异的计算方法:

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    系统的过程能力,自定义为±3σ的水平。因此,可以用标准样本偏差S代替σ值,

    并用系统范围的平均值估计 S。定义几个符号,标准差估计B,极差系数dn,极差均值(样本中每个采样参数多次测量的极差平均值)R。计算R值,查表得到极差系数dn。

    B=6R/dn

    σ=B/6

    过程能力指数Cpk,公式如下:

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    过程能力指标相当于表示过程能力的变异值与技术要求公差的变异范围之比,表示系统能力与客户要求之间的关系。

    过程能力与过程能力指数的区别

    过程能力反映系统的内在能力,过程能力反映系统满足客户需求的能力;

    使用产品总体参数计算工艺能力,使用采集的样本参数计算工艺能力指标;

    过程能力是过程达到稳定状态后易于计算的值。如果有特殊原因造成的不稳定,则无意义;过程能力指标无需考虑稳定性问题,只要客观反映当前能力即可。 .

    4 什么是控制图?

    控制图是一种在过程中测量和记录产品参数,从而控制和管理生产稳定性的方法,以图表的形式实现。

    控制图的应用对象是过程。什么是过程?在企业的生产活动中标准差符号怎么有s有σ,过程是指将投入转化为产出的一系列活动。为了获得合格的产品和客户满意的产品标准差符号怎么有s有σ,必须对过程进行管理和控制。这些管理控制的总和称为“过程控制”。实现过程评价的方法是过程能力系数;实现过程控制的方法是控制图。控制图和过程能力指标,控制图用来判断生产过程状态的稳定性,过程能力指标用来判断生产过程在稳定状态下对客户质量要求的满意程度。一个典型的控制图如下所示:

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    控制图的理解和应用主要有两种。

    第一,一般认为,当一个具有稳定生产能力的系统在生产时,它的变化应该是稳定在给定的范围内的。产品参数严重偏离正常值,即超出稳定的变化范围,是系统中的小概率事件。一旦发生,就说明出现了异常情况。

    第二种情况,如前所述,系统中产品参数的波动是由两种原因引起的,常见原因和特殊原因。当出现超出变异范围的情况时,一般认为有特殊原因影响了产品的精度。为了系统的稳定性,必须排除特殊原因。观察到超差现象,需要排查特殊原因,这是提高系统稳定性的机会。

    参考文献

    1林春梅,SPC在工业铝型材拉伸性能质量控制中的应用;

    2张娟,基于SPC的压铸件质量监控技术研究;

    3 季国光,TS16949 五核工具应用手册;

    4 质量管理体系——汽车生产零部件及相关服务零部件组织应用ISO9001:2015的特殊要求;

    5 唐宏,基于SPC的质量控制系统研究及其在_公司的应用;

    (图片来源于网络公开资料)

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