质量统计应用基础 - JMP

质 量 统 计 应 用 基 础
之
统 计 过 程 控 制
JMP 中 国 区
电 话 : 86 21 61633088
上 海 市 浦 东 南 路 256 号 华 夏 银 行 大 厦 801 室
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内 容 摘 要
为 什 么 要 应 用 统 计 过 程 控 制 SPC
公 司 简 介 及 JMP 入 门 ( 略 )
控 制 图 的 基 础 知 识
常 规 控 制 图 的 制 作 原 理
高 级 控 制 图 的 应 用 简 介
过 程 能 力 分 析 的 原 理 和 应 用
实 际 案 例 演 示
问 题 与 交 流
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从 一 次 网 络 调 查 说 起 …
• 2009 年 5 月 初 , 我 们 曾 组 织 开 展 了 一 项 关 于 企 业 使 用 统
计 过 程 控 制 SPC 情 况 的 网 络 调 查 :
A. 我 们 公 司 不 知 道 或 者 没 有 做 SPC
B. 我 们 公 司 的 SPC 是 真 的
C. 我 们 公 司 的 SPC 部 分 是 真 的 , 部 分 是 假 的
D. 我 们 公 司 的 SPC 是 假 的
• 截 至 2009 年 7 月 末 , 共 有 1034 人 参 与 了 调 查 。
800
700
600
500
784
Y
人 数
合 计 %( 人 数 )
Y
400
300
200
100
0
132
71
84.48
47
4.85 3.45 7.22
A B C D
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选 项

推 行 SPC 的 动 因
• 参 与 调 查 的 1034 人 中 有 881 人 进 一 步 说 明 了 他 们 推 行
SPC 的 动 因 , 归 纳 起 来 可 分 为 四 类 :
A. 客 户 要 求
B. 领 导 规 定
C. 第 三 方 认 证
D. 技 术 与 管 理 改 进
21.5%
7.6%
人 数
60.4%
10.6%
选 项
选 项 A B C D
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如 何 鉴 定 质 量 的 优 劣 ?
Target
LSL
USL
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影 响 质 量 的 波 动 无 处 不 在
设 备
如 设 备 精 度 的 稳 定 性 , 性 能 的 可 靠 性 , 定 位 装 置 和 传 动 装 置 的 准
确 性 , 设 备 的 冷 却 润 滑 的 保 护 情 况 , 动 力 供 应 的 稳 定 程 度 等 。
人 员 如 操 作 人 员 的 技 术 水 平 熟 练 程 度 , 质 量 意 识 , 责 任 心 , 管 理 程 度 等 。
材 料
工 艺
环 境
如 材 料 的 成 分 , 物 理 性 能 , 化 学 性 能 处 理 方 法 , 配 套 件 元 器 件 的 质
量 等 。
如 工 艺 流 程 的 安 排 , 工 序 之 间 的 衔 接 , 工 艺 方 法 、 工 艺 装 备 、 工
艺 参 数 、 测 量 方 法 的 选 择 , 工 序 加 工 的 指 导 文 件 , 工 艺 卡 、 操 作
规 范 、 作 业 指 导 书 、 工 序 质 量 分 析 表 等 。
如 生 产 现 场 的 温 度 、 湿 度 、 噪 音 干 扰 、 振 动 、 照 明 、 室 内 净 化 、
现 场 污 染 程 度 等 。
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SPC 是 什 么 ?
• S (Statistical): 建 立 在 数 据 资 料 和 数 理 统 计 方 法 的 基 础 之 上
• P (Process): 分 析 引 起 过 程 变 化 的 原 因 和 过 程 能 力 的 现 状
• C (Control): 运 用 PDCA 循 环 , 持 续 不 断 地 进 行 质 量 改 进 的 管
理 活 动
• SPC: 应 用 统 计 技 术 对 生 产 过 程 中 的 必 要 阶 段 进 行 评 价 与 管
理 , 以 起 到 预 防 和 保 证 产 品 质 量 的 效 用 。
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SPC 的 起 源 与 发 展
• 休 哈 特 博 士 在 贝 尔 实 验 室 首 次 提 出 控 制 图 的 概 念 , 并 被 用 于 美
国 军 工 产 品 的 生 产 过 程 中
• 大 量 的 日 本 企 业 成 功 地 把 控 制 图 应 用 在 各 种 过 程 控 制 场 合 , 将
其 作 为 QC 七 工 具 中 的 重 要 一 环
• 汽 车 行 业 全 面 推 广 SPC, 美 国 三 大 汽 车 制 造 商 通 用 、 福 特 、 克
莱 斯 勒 都 非 常 重 视 这 种 统 计 分 析 技 术
• 正 式 纳 入 ISO9000、TS16949 等 质 量 体 系 , 成 为 其 中 不 可 或 缺 的
一 部 分
• 与 企 业 信 息 化 建 设 的 结 合 日 益 紧 密 , 自 动 化 程 度 不 断 提 高
• 与 六 西 格 玛 管 理 、 精 益 生 产 等 最 前 沿 的 质 量 管 理 活 动 完 美 结 合
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SPC 为 企 业 带 来 的 好 处
• 更 好 地 理 解 和 实 施 质 量 体 系
• 赢 得 广 泛 客 户 的 信 任
• 体 现 了 质 量 管 理 中 “ 防 患 于 未 燃 ” 的 核 心 理 念
• 降 低 波 动 和 不 良 率 , 减 少 返 工 和 浪 费 , 提 高 劳 动 生 产 率
• 协 助 评 判 过 程 稳 定 状 况 , 掌 握 和 预 测 过 程 能 力
• 为 新 产 品 的 工 艺 规 划 、 质 量 改 善 目 标 的 制 定 等 提 供 操 作 依 据
• 操 作 简 单 , 通 俗 易 懂 , 便 于 各 层 次 员 工 的 现 场 沟 通 和 管 理
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JMP 是 什 么 ?
• 是 全 球 最 顶 尖 的 统 计 软 件 集 团 SAS 公 司 的 重 要 产 品
• 专 门 面 向 质 量 管 理 统 计 分 析 、 质 量 改 进 及 控 制 、 六
西 格 玛 而 设 计
• 名 字 源 于 John’s Mackintosh Program,John 是
SAS 公 司 创 始 人 之 一
• 今 天 ,JMP 软 件 已 经 是 全 球 各 行 业 领 袖 在 质 量 改 进 、
流 程 优 化 、 产 品 研 发 提 升 以 及 精 益 六 西 格 玛 管 理 等 方
面 的 高 端 统 计 分 析 软 件
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2008 全 球 绩 效
-30 余 年 持 续 增 长 ,08 年 营 业 收 入 达 到 22.6 亿 美 金

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全 球 行 业 领 袖 信 赖 JMP

为 什 么 众 多 企 业 用 户 选 择 JMP?
1. 全 面 而 强 大 的 方 法 集
2. 卓 越 的 可 视 化 效 果
3. 易 学 易 用
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基 本 统 计
描 述 性 统 计
单 样 本 、 双 样 本 t 检 验
配 对 t 检 验
相 关 和 协 方 差
单 样 本 方 差 、 等 方 差 检
验
正 态 分 布 的 拟 合 与 检 验
其 他 主 要 分 布 的 拟 合 与
检 验
时 间 序 列 分 析
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回 归 分 析
线 性 回 归
多 项 式 回 归
多 元 回 归
全 面 的 统 计 分 析 工 具 集 架 构
逐 步 和 最 佳 子 集 回 归
Logistic 回 归
偏 最 小 二 乘 法
非 线 性 回 归
响 应 面 回 归
正 交 回 归
置 信 区 间 和 预 测 区 间
多 元 分 析
自 相 关 、 偏 自 相 关 、 交 主 成 分 分 析
叉 相 关
因 子 分 析
ARIMA 分 析
密 度 椭 圆
季 节 性 ARIMA 分 析
聚 类 分 析
平 滑 模 型
判 别 分 析
Winter 法
项 目 分 析
谱 密 度 分 析
对 应 分 析
预 测
联 合 分 析
注 : 蓝 色 为 其 他 统 计 软 件 所 不 具 备 的 功 能
方 差 分 析
一 般 方 差 分 析
Welch 方 差 分 析
协 方 差 分 析
广 义 线 性 模 型
多 元 方 差 分 析
非 平 衡 方 差 分 析
嵌 套 方 差 分 析
平 均 值 分 析
环 图 多 重 比 较
模 拟
随 机 数 据 生 成 器
随 机 噪 声
多 元 随 机 变 量
随 机 抽 样
与 建 模 密 切 整 合
缺 陷 刻 画 器
列 联 表
卡 方 分 析
对 应 分 析
Cochran Mantel
Haenszel 检 验
非 参 数 分 析
Wilcoxon 检 验
中 位 数 检 验
Van Der Waerden 检 验
Kruskal-Wallis 检 验
统 计 量 Spearman Rho
统 计 量 Kendall Tau
统 计 量 Hoeffding D
模 型 拟 合
分 段 拟 合
样 条 拟 合
随 机 效 应 模 型
混 合 模 型
统 一 尺 度 估 计
对 数 方 差
反 向 预 测
Box Cox 转 换
参 数 功 效
定 制 检 验
样 本 数 量 和 功 效
单 样 本 、 双 样 本 和 多 样 本
的 均 值
单 样 本 的 方 差
单 样 本 、 双 样 本 的 比 例
泊 松 分 布

丰 富 的 统 计 质 量 管 理 工 具 集
统 计 过 程 控 制
测 量 系 统 分 析
试 验 设 计
生 存 / 可 靠 性 分 析
运 行 图
变 异 源 分 析
完 全 因 子 设 计
分 布 拟 合
变 量 控 制 图
量 具 的 重 复 性 和 再 现 性
筛 选 设 计
WeiBayes 分 析
属 性 控 制 图
量 具 的 偏 倚 和 线 性
响 应 面 设 计
竞 争 原 因 估 计
特 殊 原 因 检 验
嵌 套 型 量 具 分 析
混 料 设 计
参 数 生 存 模 型
操 作 特 性 曲 线
交 叉 嵌 套 混 合 的 量 具 分 析
田 口 设 计
非 线 性 参 数 生 存 模 型
时 间 加 权 控 制 图
属 性 一 致 性 分 析
扩 充 设 计
比 例 危 险 模 型
多 变 量 控 制 图
Kappa
空 间 填 充 设 计
加 速 失 效 模 型
Levey Jennings 控 制 图
判 别 比 率
非 线 性 设 计
可 修 复 系 统 的 再 现 分 析
实 时 控 制 图
可 区 分 类 别 数
定 制 设 计
过 程 能 力 分 析
数 据 挖 掘 : 决 策 树 , 神 经 网 络
注 : 蓝 色 为 其 他 统 计 软 件 所 不 具 备 的 功 能
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图 形 : 令 分 析 栩 栩 如 生 , 易 于 理 解
图 形 制 作
饼 图 、 线 图 、 条 形 图 ;
直 方 图 、 箱 型 图 ;
散 点 图 、3D 散 点 图 、 散 点 图 矩 阵 ;
时 间 序 列 图
分 位 数 图 、 茎 叶 图 、CDF 图 ;
Pareto 图 、 鱼 骨 图 ;
贝 叶 斯 图 ;
立 方 图 ;
等 高 线 图 、 曲 面 图 、 三 元 图 ;
刻 画 器 、 定 制 刻 画 器 ;
平 行 图 、 方 格 图 、 树 图 ;
拼 花 图 ;
ROC 曲 线 ;
泡 泡 图 ;
•Seeing is believing!
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专 业 图 形
JMP 中 的 可 视 化 方 式
动 画 演 示
• JMP 提 供 最 专 业 的 统 计 分 析 图 形 : 种 类 、 效 果 、 可 读 性
数 据 与 图 形 的 交 互
• 拒 绝 枯 燥 , 生 动 演 绎 统 计 学 原 理
项 目 管 理
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• 真 正 实 现 动 态 链 接 , 瞬 间 揭 示 事 实 真 相
• 融 项 目 管 理 和 数 据 分 析 为 一 体 , 提 高 工 作 效 率

易 学 易 用 —— 工 作 平 台
• JMP 的 “ 工 作 平 台 ” 是 层 进 式 的 分 析 输 出 窗 口
• 按 照 循 序 渐 进 的 学 习 进 程 , 使 不 同 水 平 、 不 同 需 要 的 用 户 都 可
以 根 据 目 前 对 统 计 学 的 理 解 程 度 实 施 适 当 的 分 析
• 以 “ 解 决 实 际 问 题 ”, 而 非 “ 罗 列 统 计 工 具 ” 为 导 向 的 菜 单 设 计
• 极 大 地 增 加 了 理 解 抽 象 的 统 计 学 概 念 的 可 能 性
Problem Centric Approach
选 择 菜 单 项 选 择 数 据 列 分 析 起 始 点
层 层 推 进
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丰 富 的 数 据 交 换 方 式
易 学 易 用 —— 辅 助 功 能
海 量 数 据 的 高 速 处 理
• 英 语
• 简 体 中 文
中 英 文 双 语 切 换
• 一 份 软 件 , 双 倍 享 受
• 数 据 源 : JMP,
SAS,XLS, TXT,
CSV, DAT, HTML,
Access, dBase,
Data Flux
• 通 过 开 放 式 数 据 库 连
接 (ODBC) 访 问 的 结
构 化 查 询 语 言 (SQL)
构 建 器
• SAS 数 据 整 合 服 务 器
数 据 记 录 ( 行 ) 读 取 数 据 制 作 直 方 图
1M 4 sec 2 sec
5M 22 sec 3 sec
15M 72 sec 8 sec
60M …… ……
*PC used was running Windows XP,
3.6 GHZ Mobile Pentium, 1GB RAM
支 持 三 大 操 作 系 统
• Windows
Vista Windows XP Windows 2000
Windows NT 4.x with Service Pack 6
• Macintosh
Mac OS X 10.3 or higher
• Linux
Red Hat 9.0, Fedora Core 1 or higher
Red Hat Advanced Server 3.0 or higher
• 不 同 的 环 境 , 一 致 的 服 务
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SPC 的 基 本 原 理
Special Cause Variation
Average
+3σ
-3σ
Common Cause Variation
UCL
LCL
Special Cause Variation
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正 态 分 布
Total area under
the curve = 100 %
μ
N(μ,σ 2 )
1σ
- ∞ + ∞
-3σ -2σ
-1σ
+1σ
68.26%
95.45%
99.73%
+2σ +3σ
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波 动 的 对 策
过 程 波 动
正 常 波 动
异 常 波 动
运 用
技 术 革 新
等 方 法 降
低 再 降 低
运 用
现 场 管 理
等 方 法 及 时
发 现 并 纠 正
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消 除 异 常 波 动 的 过 程
正 常 波 动 与 异 常 波 动 共 存
仅 有 正 常 波 动
可 预 测 的 波 动 ,
并 逐 步 减 少 正 常 波 动
测 量 结 果
时 间
过 程 改 进 I
过 程 改 进 II
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常 见 控 制 图 的 类 型
开 始
计 数
数 据
类 型
计 量
计 件
计 数
数 据
类 型
计 点
是
按 子 组
取 样
否
样 本 容
量 恒 定
No
样 本 容
量 恒 定
子 组 容 量
小 于 9
否
是
否
是
否
是
p chart
np chart
u chart
c chart
Xbar, s chart
Xbar, R chart
I MR chart
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SL 与 CL 的 区 别
Specification Limits
• 由 顾 客 或 管 理 层 确 定
• 表 述 过 程 的 理 想 状 态
120
110
100
90
80
70
UCL
LCL
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
USL
LSL
Control Limits
• 由 抽 样 数 据 计 算 确 定
• 表 述 过 程 的 实 际 状 态
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UCL
LCL
UCL
LCL
A
B
C
C
B
A
A
B
C
C
B
A
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准 则 #1
1 点 落 在 A 区 之 外 。
x
准 则 #3
连 续 6 点 递 增 或 递 减 。
x
过 程 受 控 的 判 别
x
x
UCL
LCL
UCL
LCL
A
B
C
C
B
A
A
B
C
C
B
A
准 则 #2
连 续 9 点 落 在 中 心 线 同 一 侧 。
准 则 #4
连 续 14 点 相 邻 点 上 下 交 替 。
x
x

准 则 #5
连 续 3 点 中 有 2 点 落 在 中 心 线 同 一 侧 的 B 区 之 外 。
UCL
x x
A
B
x
C
C
B
A
LCL
过 程 受 控 的 判 别
连 续 5 点 中 有 4 点 落 在 中 心 线 同 一 侧 的 C 区 之 外 。
UCL
LCL
A
B
C
C
B
A
准 则 #6
UCL
LCL
A
B
C
C
B
A
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准 则 #7
连 续 15 点 落 在 C 区 之 内 。
x
UCL
LCL
准 则 #8
连 续 8 点 落 在 中 心 线 两 侧 , 但 无 1 点 在 C 区 之 内 。
A
B
C
C
B
A
x

均 值 - 极 差 图 (Xbar R Chart)
Process data plotted in
time ordered series
Special Cause Variation
Upper Control Limit
(UCL)
Common Cause Variation
Sample
Mean
Process Average
Lower Control Limit (LCL)
Range data plotted in time
ordered series.
Upper Control Limit (UCL)
Sample
Range
Range Average
Lower Control Limit (LCL)
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分 析 用 Xbar R Chart 制 作 步 骤
Step Action
1 收 集 数 据 , 合 理 分 组 。
2 计 算 每 个 子 组 的 均 值 和 极 差 。
3 描 绘 每 个 子 组 均 值 的 运 行 图 (X chart)。
4 描 绘 每 个 子 组 极 差 的 运 行 图 (R chart)。
5 按 公 式 确 定 下 列 中 心 线 和 上 下 控 制 线 :
• Average of all Ranges (R); • LCL and UCL for the Range Chart
• Average of all the X (X); • LCL and UCL for the X Chart
6 在 均 值 和 极 差 的 运 行 图 上 添 加 中 心 线 和 上 下 控 制 线 。
7 分 析 过 程 的 受 控 水 平 。
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R =
UCL
LCL
( R
R
R
1
+
R
2
计 算 公 式
+ ... +
d
= (1 + 3
d
d
= (1 − 3
d
3
2
3
2
R
k
) R =
) R =
) / k
D
D
4
3
R
R
X
=
( X
1
+
X
2
+
...
+
X
k
)
/
k
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UCL
LCL
X
X
=
=
X
X
+
−
d
d
2
2
3
3
n
n
R
R
=
=
X
X
+
−
A
A
2
2
R
R

计 数 型 数 据 控 制 图
图 形 控 制 限 计 算 分 布
p chart
p ± 3
p(1-
n
p)
Binomial
np chart n p ± 3 np(1- p)
Binomial
c chart
c ± 3
c
Poisson
u chart
u ± 3
u
n
Poisson
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高 级 控 制 图 简 介
• 实 时 监 控 的 控 制 图
• 时 间 加 权 控 制 图
• 多 元 控 制 图
• 预 控 制 图 ( 彩 虹 图 )
• 标 准 化 控 制 图
•……
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过 程 能 力 指 数
LSL
USL
-4 σ -2 σ μ 2 σ 4 σ
C P
⎛ USL − μ μ − LSL ⎞
= C PK
= MIN ⎜ , ⎟
⎝ 3σ
3σ
⎠
USL − LSL
6σ
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过 程 能 力 等 级 划 分 ( 参 考 )
等 级 C p
值 对 策
特 级 1.67≤ C p 过 程 能 力 过 高 , 放 宽 检 查
一 级 1.33≤C p

案 例 分 享
1. 钢 珠 直 径 的 抽 样 检 验
2. 酒 店 客 房 的 及 时 打 扫 状 况
3. 半 导 体 芯 片 的 瑕 疵 点 记 录
4. 药 液 PH 值 的 控 制 水 平
5. 现 场 生 产 数 据 的 实 时 监 控
6. 烟 草 水 分 的 可 视 化 管 理
7. 多 条 生 产 线 的 同 步 监 控
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SPC 的 十 大 误 区
• 没 有 找 到 正 确 的 管 理 点
• 没 有 分 析 生 产 / 服 务 过 程 , 直 接 进 入 控 制
• 没 有 达 到 基 本 的 测 量 系 统 要 求
• 不 合 理 的 抽 样 频 率 和 数 据 分 组
• 没 有 记 录 重 大 更 改 事 项
• 控 制 限 与 规 格 限 混 为 一 谈
• 找 不 到 合 适 的 图 形 来 表 达 过 程
• 不 能 正 确 理 解 控 制 图 上 点 的 变 动 所 代 表 的 含 意
• 没 有 将 统 计 技 术 与 实 际 业 务 结 合 起 来
• 没 有 改 善 的 行 动
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了 解 更 多 案 例 及 精 彩 内 容 , 敬 请 参
加 JMP 中 国 区 的 网 络 培 训 及 研 讨 会
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Q & A
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Tel: 86 21 61633088
Mail: jmpchina@sas.com
Web: www.jmp.com/china
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