SPC教程#

本文档将指导读者设置和使用统计过程控制(SPC)功能。

概述#

统计过程控制是一套用于监视过程的统计方法。SPC工具有助于跟踪过程行为，以便识别趋势和失控情况。当发现SPC违规时，可以触发和跟踪处理流程和纠正措施。

概念#

下表介绍了与SPC模块相关的主要概念。

Table: SPC主要概念

SPC对象模型是围绕着图表对象进行的，如下所示：

图表#

图表是表示SPC图表的对象。根据要控制的内容和样本大小，系统当前支持下表中列出的八种不同的图表类型。变量图表和属性图表之间的区别在于变量图表监视连续变量，通常图表会跟踪两个指标（例如：平均值和范围），而属性图表使用单个指标监视离散变量，通常与次品数有关。

Table: 凯睿德MES SPC图表类型

接下来的小节将更详细地介绍每张图表。

平均值和范围#

下表介绍了平均值和范围图表。

Table: 平均值和范围图表属性

平均值和标准偏差#

下表介绍了平均值和标准偏差图表。

Table: 平均值和标准偏差图表属性

中值和范围#

下表介绍了中值和范围图Table:

Table: 中值和范围图表属性

个体和移动范围#

下表介绍了个体和移动范围图Table:

Table: 个人和移动范围图表属性

次品分数#

下表介绍了次品分数图Table:

Table: 次品率图表属性

次品数量#

下表介绍了次品数量图Table:

Table: 次品数量图表属性

每单位次品数量#

下表介绍了每单位次品数量图Table:

Table: 每单位次品数量图表属性

次品数#

下表介绍了次品数图Table:

Table: 次品数量图表属性

逻辑控制图#

图表由许多逻辑控制图组成。系统会自动为图表上下文键的每个唯一组合创建逻辑控制图。例如，如果要在十个设备（资源）上监视一个参数，则不必创建十个不同的图表；只需创建一个图表并将资源定义为图表上下文键。这种机制允许在步骤、设备（资源）、产品等之间重用相同的图表。图表可以有许多上下文键。除上下文键外，图表还可以定义其他强制性上下文信息。始终可以提供非强制性上下文。

当逻辑控制图首次创建时（通过将数据发布到特定上下文键组合或显式创建），系统将自动创建逻辑控制图，继承在图表级别定义的所有属性。但是，每个逻辑控制图都将保留一组自己的属性，如下表所示：

Table: 逻辑控制图属性

图表统计信息#

下面介绍的图表统计信息是根据在逻辑控制图GUI中可见的所有数据点进行计算的，计算时不包括已删除和已排除的数据点。所有公式仅适用于指标1。

某些图表统计信息对规格限制和控制限值使用单一值。由于规格限制（下限、目标、上限）以及中心线和控制限值（控制下限和控制上限）可能会因数据点而异，因此将根据配置条目Cmf/System/Configuration/SPC/MultipleDataPointsStatistics/CalculationMode/中定义的值处理这些值的变化，该条目可以有两个值：

• 平均值（默认值，没有值时使用）- 使用所考虑数据点的平均值（默认值）。所考虑数据点仅包含所需值（规格下限、规格目标值、规格上限、控制下限、中线和控制上限）。
• 最后 - 如果为数据点定义了值，则使用最后一个数据点的值（规格下限、规格目标值、规格上限、控制下限、中心线和控制上限）。

Table: 图表统计信息

数据点#

每次向SPC发布数据时，都会创建数据点。数据点存储了许多属性，包括作为数据点一部分的读数。下表显示了最重要的属性。

Table: 数据点属性

数据点的状态会产生不同的图形表示，它对如何考虑统计数据和SPC规则有影响，如下表所示：

Table: 数据点状态影响

点统计信息#

下表介绍了GUI中显示的点统计数据。统计数据是基于单个数据点计算的，考虑到所有数据点读数，仅适用于变量图表。

Table: 点统计信息

步骤和资源图表上下文#

图表可以分别通过步骤图表上下文和资源图表上下文附加到步骤或资源。这些上下文的目的是：

1. 根据物料或资源上下文解析SPC图表的使用权利
2. 启用自动EDC数据馈送至SPC

步骤图表上下文可以按照下表中所述进行定义：

Table: 步骤图表上下文

为资源的状态转换定义的资源图表上下文，如下表所述：

Table: 资源图表上下文

SPC规则#

SPC规则用于检测SPC违规。图表可以有许多SPC规则。SPC规则测试特定模式的特定指标。还可以为每个图表SPC规则指定要打开的异常流程，以及在检测到该SPC规则模式时自动执行的操作。

SPC规则可以是系统规则或用户定义的规则。系统规则基于规格限制以及Nelson和Western Electric规则，下表中介绍了这些规则。

Table: 系统SPC规则

SPC规则对指标以及特定图表或图表类型的适用性由通用表ChartRuleScope提供。默认情况下，系统附带的配置如下所示。

Table: 用于范围解析的默认通用表ChartRuleScope配置

点选择#

在计算SPC规则时，只应考虑尚未删除或排除的点。此外，如果/Cmf/System/Configuration/SPC/ChartRules/FilterByControlLimits的配置值设置为True，则在选择可计入规则计算的点时必须，考虑以下事项：

对于所有图Table:

• 只考虑中心线1的值与最后一个点相同的点。

对于变量图Table:

• 如果最后一个点的标准偏差值不为空，则仅考虑标准偏差值与最后一个点相同的点；
• 如果最后一个点的标准偏差值不为空，则仅考虑中心线2的值与最后一个点相同的点；

区域#

SPC规则中提到的西格玛区域始终基于中心线和控制限值，无论这些限值是手动定义还是自动定义，如下图所示。上西格玛区域的计算方法是将控制上限和中心线之间的差除以三。相反，下西格玛区域的计算方法是将中心线和控制下限之间的差除以三。

SPC操作#

可以定义违反SPC规则时要触发的SPC操作。例如，可以扣留物料，释放设备，请求维保，发送警报或发送电子邮件。系统自带三个SPC操作，如下表所示，但可以创建任何所需的SPC操作。有关如何创建SPC操作的信息，请参阅《开发人员指南》。

Table: 系统SPC操作

控制限值#

控制限值 - 控制上限(UCL)和控制下限(LCL) - 是过程的呼声(VOP)，通常在SPC术语中称为UAL（操作上限）和LAL（操作下限）。控制限值因图表类型而异。在某些情况下，它们在一段时间内是固定的，而在其他情况下，它们是可变的（以考虑到样本大小的差异）。

自动和手动控制限值#

理想情况下，控制限值是根据历史数据定义的。在凯睿德MES中，当使用自动控制限值时，需要定义中心线，在变量图表中还需要定义标准偏差。使用特定于图表的统计公式，系统会根据图表类型、样本大小以及附录A - 控制图表常量中所述的控制图表常量表自动计算控制上限和下限。

也可以（但不建议）将图表配置为使用手动控制限值，在这种情况下，用户必须手动定义它们。手动定义控制限值时，可以定义指标1和指标2（用于变量图表）的控制上限、中心线和控制下限。

自动控制限值重新计算#

使用自动控制限值时，可以在图表级别配置每次数据点达到一定数量后必须重新计算控制限值（实际上是中心线），方法是在图表中启用自动计算选项。影响此重新计算的有两个参数：“自动计算窗口大小”（何时重新计算）和“自动计算数据点大小”（在重新计算中要考虑多少数据点），如下图所示。

系统还可以配置为只收集数据点，然后在配置了一定数量的数据点后，计算并设置中心线（以及标准偏差，如果是变量图表的话）。这可以通过在图表或逻辑控制图表中激活学习模式来实现。当激活学习模式时，还可以配置系统在一定数量的数据点后停止重新计算中心线（对于变量图表，还有标准偏差）。

规格限制#

规格限制 - 规格上限(USL)、目标规格值(TSV)和规格下限(LSL)是顾客的呼声(VOC)。规格限制是可选的，可以为图表和每个逻辑控制图定义。

使用产品或产品组规格限制#

规格限制通常按产品或产品组定义。这种方法的优点是保持其所属的规格限制，并提供与版本控制和变更控制相关的好处。要启用产品或产品组规格限制，图表需要将产品或产品组作为上下文键。如果满足该要求，则需要将规格限制模式设置为产品。当在创建逻辑控制图时将规格限制模式设置为产品后，系统将查找与图表参数相匹配的规格类型的产品（或产品组）参数以及图表产品（或产品组）值，以自动设置规格限制。此外，如果图表将步骤定义为键，产品参数步骤也必须与图表步骤键值相匹配。

设置SPC图表#

为了设置SPC图表，有必要按照本简表中所述的步骤操作：

Table: SPC设置步骤

第二步创建图表是特定于SPC的，下面将详细介绍。

创建图表#

要创建图表，有必要选择适当的控制图表，下图提供了一些有关如何选择的指导。然而，最终的决定是由过程专家根据打算应用SPC控制的特定场景做出。

• 当样本大小小于4时，最好使用X̄ R图表，而不是X̄ s图表[Stapenhurst 2005]。
• 尽管当子组大小不恒定时可以使用X̄ R图表，但这并不是一个好的做法。在这些情况下，应改用X̄ s图表[Montgomery 2009]。
• 对于c图表，如果平均值较大(>5)，则可以使用I-MR图表[Stapenhurst 2005]。
• 对于p图表，如果p接近0.5且n>10，则可以使用变量图表[Stapenhurst 2005]。

下表描述了不同图表创建步骤常规数据中最重要的属性：

Table: SPC创建向导常规数据步骤重要属性

在下面，您可以从不同的图表创建步骤显示中看到最重要属性的描述：

Table: SPC创建向导显示步骤重要属性

接下来是对不同图表创建步骤限值中最重要属性的描述：

Table: SPC创建向导限值步骤重要属性

在SPC创建向导的上下文步骤中，有必要指定定义每个逻辑控制图的上下文键。请记住，上下文关键值的每个唯一组合都会生成一个新的逻辑控制图。除了上下文键外，为图表定义但未标记为键的任何上下文都将被视为必要的上下文值（除了上下文键之外），在向图表发布数据时需要提供。

创建图表后，可以使用规则部分中提供的管理规则事务来管理规则。在管理规则事务中，如下图所示，可以添加许多SPC规则，对于每个规则，可以定义自动打开的异常处理流程，以及定义SPC操作，以便在SPC规则检测到违规时自动执行。

选项允许用户触发的处理流程指定用户是否可以手动打开与图表关联的处理流程。

创建逻辑控制图#

如前所述，每次将数据点发布到唯一的图表上下文键组合时，都会自动创建一个逻辑控制图。数据可以使用发布图表数据点或发布图表数据点汇总事务手动发布（请参阅将数据点发布到逻辑控制图），也可以通过配置数据采集以自动向SPC发送数据来自动发布数据（请参阅将数据采集与SPC集成部分）。

还可以使用管理逻辑控制图事务显式创建逻辑控制图。

设置图表限值#

使用设置图表限值事务，可以修改图表和相应逻辑控制图表的规格和控制限值。设置图表限值事务还允许修改控制限值模式，如果图表上下文键包括产品或产品组，则也可以更改规格限制模式。

• 只有在规格限制模式为图表时，才能修改规格上限、目标规格限制和规格下限
• 只有当控制限值模式设置为手动时，才能修改控制上限和控制下限。
• 还可以启用学习模式，允许用户决定是否在重新计算中心线时自动设置和使用限值。

启用或禁用图表#

可以使用启用图表和禁用图表事务启用或禁用图表。禁用图表后，无法将数据发布到其任何逻辑控制图表中。

使用SPC图表#

图表可视化#

打开逻辑控制图时，系统将使用图表默认显示选项以图形方式显示该图表（有关详细信息，请参阅创建图表）。下图显示了标准图表可视化：

每个数据点的颜色和形状提供了有意义的信息，如下所示：

形状和颜色	Symbol	备注	排除	违反
	蓝色圆圈
	灰色圆圈		x
	红色圆圈			x
	蓝色方形	x
	灰色方形	x	x
	红色方形	x		x

Table: 数据点形状和颜色信息

右侧有不同的详细信息面板，详见下Table:

Table: SPC详细信息面板

• 按下重置视图按钮可以恢复为默认视图。
• 可以通过按导出按钮将图表导出为图像或Excel表格。

下表显示了不同的图表可视化选项：

Table: 图表可视化选项

图表操作#

对于逻辑控制图，可以执行下表中描述的操作：

Table: 图表操作

将数据点发布到逻辑控制图中#

要将数据点发布到图表，有必要使用发布图表数据点事务，如下所示。发布图表数据点汇总事务可用于变量图表，它允许用户仅发布数据的摘要（样本大小、指标1值、指标2值），而不是单个的读数值，如下所示：

• 从图表调用“发布图表数据点”事务时，需要指定逻辑控制图表键。从逻辑控制图调用“发布图表数据点”事务时，上下文键会自动提供给该事务。
• 必须始终填写强制性上下文。还可以通过按“上下文”选项卡中的“添加”按钮来提供其他补充性上下文。
• 首次将数据发布到逻辑控制图时，逻辑控制图将使用该图表的默认设置自动创建。
• 如果在发布数据时输入了评论，则评论将自动与数据点关联。
• 根据为图表配置的SPC规则，如果检测到SPC违规，则可能会打开一个处理流程和/或自动执行一项SPC操作。
• 必须提供读数的值，并且必须符合图表的最小和最大读数样本大小定义。默认情况下，显示最大读数数量，强制性读数的开头标有(*)。读数的名称可以更改。
• 标准偏差值从数据点发布时的逻辑控制图标准偏差中读取。此值可能与与图表数据点统计关联的值不同。

数据点操作#

对于数据点，可以执行下表中描述的操作：

Table: 数据点操作

将数据采集与SPC集成#

可以配置数据采集以自动将数据馈送至SPC。在物料跟踪和资源跟踪的情况下，可以通过匹配数据采集中的参数和为上下文解析的图表中的参数来实现这一点。对于物料跟踪和资源跟踪，数据采集和图表使用相同的上下文信息进行解析。对于数据采集中所有与图表参数相匹配的参数，数据将自动馈送至SPC。对于维保管理，集成是根据维保活动直接配置的。下表提供了有关如何将数据采集与SPC集成的摘要，图中提供了这种集成的说明。

Table: 数据采集和SPC集成

当将数据从EDC馈送至SPC时，系统将自动为物料和资源提供尽可能多的上下文。下表列出了系统在自动从EDC向SPC发送数据时自动提供的上下文。请注意，系统上下文和图表上下文之间的上下文匹配仅由[名称]完成。

Table: 提供给SPC的数据采集系统上下文

从数据采集自动向SPC发送数据时，有三种可能的模式，如下表所示。模式在数据采集级别定义，并应用于所有数据采集参数。

Table: 提供给SPC的EDC系统上下文

文档参考#

以下是本文档中使用的文档参考：

Table: 文档参考

附录A - 控制图表常量#

\(c_4\)、\(c_5\)、\(d_2\)、\(d_3\)和\(e_1\)和控制图表常量列表（[Cano et al.2015]、[Montgomery 2009]、[Walker et al.2012]、[Statsoft 2009]、[Milivojevich 2015]）。

Table: 以下各项的常量：\(c_4\)、\(c_5\)、\(d_2\)、\(d_3\)和 \(e_1\)