SPC的技術(shù)原理和應用步驟

1、SPCSPC即統(tǒng)計過程控制（StatisticalStatistical ProcessProcess ControlControl）。SPCSPC是美國美國貝爾實驗室休哈特（ShewhartShewhart）博士首先應用正態(tài)分布特性于生產(chǎn)過程中的管理，目前已成為生產(chǎn)過程中控制穩(wěn)定產(chǎn)出的主要工具之一，在生產(chǎn) 型企業(yè)中應用的非常廣泛。SPCSPC主要是指應用統(tǒng)計分析技術(shù)對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與 異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的 穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的質(zhì)量特征值

2、的波動是不可避免的。它是由4M1E4M1E即人、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動綜合影響所致。波動分為兩種：正常波動和異常波動，或稱為偶然誤差和系統(tǒng)誤差。正常波動 是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，在技術(shù)上難以消除，在經(jīng)濟上也不值得消 除。異常波動是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的，它對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，但能夠采取措施避免和消除。過 程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)。一、SPCSPC技術(shù)原理統(tǒng)計過程控制（SPQSPQ是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進行分析評價，根據(jù)反饋信息 及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響

3、，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)， 以達到控制質(zhì)量的目的。當過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當過程中 存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，隨機誤差具有一定的分布規(guī)律，當過程受控時沒有系統(tǒng)誤差，根據(jù)中心極限 定理，這些隨機誤差的總和，即總體質(zhì)量特性服從正態(tài)分布N N （卩，b 2 2）。正態(tài)分布的特征直觀看就是大多數(shù)值集中在以 卩為中心位置，越往邊緣個體數(shù)越少。在正態(tài)分布正負3 3 b范圍內(nèi)，即樣品特征值出現(xiàn)在（卩-3-3 b ,卩+3+3b ）中的概率為99.73%99.73%，即超出正負3 3 b范圍

4、發(fā)生概率僅為 0.27%0.27%。而失控時，過程分布將發(fā)生改變，數(shù)據(jù)的中心位置或離散程度發(fā)生很大變化。當數(shù)據(jù)出現(xiàn)正負3 3 b范圍以外，根據(jù)小概率事件實際不可能發(fā)生原理，即認為已出現(xiàn)失控。如果加工處于受控狀態(tài)，則認為樣品特征值一定落正負3 3 d范圍內(nèi)，即存在 3 3 b原理。SPCSPC正是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律性對過程進行分析控制的。在世界上大多數(shù)國家均以正負 3 3b范圍為控制界限。因而，它強調(diào)過程在受控和有能力的狀態(tài)下運行，從而使產(chǎn)品和服務穩(wěn)定地滿足顧客的要求。下圖是控制圖的基本形式?？刂茍D有兩個坐標，縱坐標代表質(zhì)量特性值，橫坐標表示樣本號。中心線CL=CL=y,上控制限UCL=iU

5、CL=i +3+3 b，下控制限LCLLCL茯-3-3 b。生產(chǎn)中，定期抽取樣本，測出其質(zhì)量特性值數(shù)據(jù)，計算后標在圖上，觀察點是否越限，判斷生產(chǎn)過程是否處于穩(wěn)定狀況。二、控制圖類型控制圖是畫有控制界限，對生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量進行控制的一種圖。用它來判斷產(chǎn)品質(zhì)量波動的原因（系統(tǒng)原因或偶然原因），進而判斷生產(chǎn)過程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。按不同用途，控制圖可分為用于預防不合格品產(chǎn) 生的管理用控制圖和主要用于分析用的控制圖兩類。根據(jù)不同的質(zhì)量特性值，控制圖可分為計量型控制圖和計數(shù)型控制圖。名稱名稱1符號符號特點特點適用場合適用場合均值一極差 控制圖xBax-RfflxBax-Rffl最常用，使用范甌廠；提 供

6、信息多匸判斷工序是否 正常的敷果好，計算艮值的 工作壘小適用于產(chǎn)品批量大且生產(chǎn) 正常、穩(wěn)定時工序.均值一標準 差控制圖xBarxBar- -S S圖常用，劃斷工序是否正常 的效果最好，但計算的工 作量尢適用于產(chǎn)品批囂大且生產(chǎn) 正常、穩(wěn)定的工序.中位數(shù)一極 差控制圖計算簡便，宜在現(xiàn)場采 提供信息少；但檢出 能力差口適用于產(chǎn)品批量大且生產(chǎn) 正常、穩(wěn)定的工序.計量型控 制團單值一移動 極差控制圖x-MEx-ME簡便省事，能及時判別工 序是否處于穩(wěn)宦狀態(tài)B缺 點是不易發(fā)現(xiàn)工序分布中 心的變化。因各種庾因（時間或費 用）每次只能得到一個數(shù) 據(jù)或盡快發(fā)現(xiàn)并消除異常 因素“不合格品數(shù) 控制圖較常用，計算簡潔

7、，作業(yè) 人員易于拿握口樣本含壘 較大.樣本含囂相等.不合格品率 控制圖pSpS樣朮取樣量夭，且計尊量 大F F控制線凹凸不平；檢 出能力與樣車容壘臉有關.樣本含矍可1 1次不等。缺陷數(shù)控制 圖C C圖較常用，算簡潔，作業(yè) 人員易于拿握，娶求樣本 廿.樣本含量相等計教型樁單位魏陷圖 控制圖uffluffl計算量大，控制曲線凹凸 不平；拎出能力與樣本容 量n n有關.樣本含量可以不等.三、三、SPCSPC應用步驟實施SPCSPC分為兩個階段，一是分析階段，二是監(jiān)控階段。在這兩個階段所使用的控制圖分別被稱為分析用控制圖和控制用控制圖。分析階段的主要目的在于：一是使過程處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)；二是使過程能力足夠

8、。分析階段首先要進行的工作是生產(chǎn)準備，即把生產(chǎn)過程所需的原料、勞動力、設備、測量系統(tǒng)等按照標準要求進行準備。生產(chǎn)準備完成后就可以進行，注意一定要確保生產(chǎn)是在影響生產(chǎn)的各要素無異常的情況下進行； 然后就可以用生產(chǎn)過程收集的數(shù)據(jù)計算控制界限，作成分析用控制圖、直方圖、或進行過程能力分析，檢驗生產(chǎn)過程是否處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)、以及過程能力是否足夠。如果任何一個不能滿足，則必須尋找原因，進行改進，并重新準備生產(chǎn)及分析。直到達到了分析階段的兩個目的，則分析階段可以宣告結(jié)束，進入SPCSPC監(jiān)控階段。監(jiān)控階段的主要工作是使用控制用控制圖進行監(jiān)控。 此時控制圖的控制界限已經(jīng)根據(jù)分析階段的結(jié)果而確定， 生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)

9、及時繪制到控制上， 并密切觀察控制圖， 控制圖中點的波動情況可以顯示出過程受控或失控， 如果發(fā)現(xiàn)失控，必須尋找原因并盡快消除其影響。監(jiān)控可以充分體現(xiàn)出SPCSPC預防控制的作用。在工廠的實際應用中，對于每個控制項目，都必須經(jīng)過以上兩個階段，并且在必要時會重復進行這樣從分析 到監(jiān)控的過程。分析用控制圖作圖步驟1 1）選取控制圖要控制的質(zhì)量特性；2 2）根據(jù)質(zhì)量特性及適用的場合選取控制圖類型；3 3）確定合適樣本組、樣本大小和抽取間隔，并假定在樣本組內(nèi)波動為系統(tǒng)因素引起；4 4） 收集并記錄20202525個樣本組的數(shù)據(jù)，或使用以前所記錄的數(shù)據(jù)，通常每組樣本量n=4-5n=4-5個，這樣保證控 制

10、過程的檢出率為 8484%9090%;5 5）計算各組樣本的統(tǒng)計量（均值、標準差，極差等）；6 6）計算中心線和控制限；7 7）繪制控制圖（畫坐標軸，畫中心線和上下控制限，根據(jù)樣本值打點，記入相關事項）；8 8）分析樣本點的排列形狀，判斷過程是否受控?？刂朴每刂茍D作圖步驟當分析用控制圖中點子均在控制限之內(nèi)或排列無缺陷時，能表明生產(chǎn)過程穩(wěn)定、無系統(tǒng)因素影響生產(chǎn)過程，尚不能說明不合格率小于允許值。因此，在分析用控制圖基礎上需要繪制控制用控制圖。相關步驟如下：1 1）消除系統(tǒng)因素。依據(jù)分析用控制圖提供的信息判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，即是否有系統(tǒng)因素在起作用。如果 存在系統(tǒng)因素，應設法消除。2 2）重新計

11、算控制限。剔除分析用控制圖中無代表性的數(shù)據(jù)（如落在界限外點子的數(shù)據(jù)）后，重新計算中心線 和控制限。3 3）確認分布范圍位于公差界限之內(nèi)。只有當生產(chǎn)過程穩(wěn)定且產(chǎn)品質(zhì)量特性值分布范圍位于公差界限之內(nèi)時，才能保證不出現(xiàn)大量不合格品。因此應該利用分析用控制圖的數(shù)據(jù)繪制直方圖，并與公差界限比較，或直接 計算工序能力指標，進而采取相應措施。4 4）控制用控制圖的使用。在確認和平過程穩(wěn)定并具備足夠的工序能力后，便可開始批量生產(chǎn)，并用控制圖控 制生產(chǎn)過程，即根據(jù)控制圖類型抽取樣本進行計算、繪圖和分析。四、SPCSPC應用的好處和不足SPCSPC利用控制圖，強調(diào)全過程監(jiān)控、全系統(tǒng)參與，并且強調(diào)用科學方法（主要是

12、統(tǒng)計技術(shù)）來保證全過程的 預防。SPCSPC不僅適用于質(zhì)量控制，更可應用于一切管理過程（如產(chǎn)品設計、市場分析等）。正是它的這種全 員參與管理質(zhì)量的思想，實施 SPCSPC可以幫助企業(yè)在質(zhì)量控制上真正作到”事前 預防和控制，SPCSPC可以:I I對過程作出可靠的評估；I I確定過程的統(tǒng)計控制界限，判斷過程是否失控和過程是否有能力；I I為過程提供一個早期報警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生；I I減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗證工作；I I區(qū)分散布的正常原因和異常原因，作為采取局部措施和對系統(tǒng)采取措施的指南。有了以上的預防和控制，應用 SPCS

13、PC還可以促進企業(yè)：I I降低成本；I I降低不良率，減少返工和浪費；I I提高勞動生產(chǎn)率；I I提供核心競爭力；I I贏得廣泛客戶；I I更好地理解和實施質(zhì)量體系。應用SPCSPC對生產(chǎn)進行工序質(zhì)量控制時，可能會出現(xiàn)兩類錯誤。如圖所示：沁園春雪第I I類錯誤：把處于統(tǒng)計控制狀態(tài)下的生產(chǎn)工序誤判為處于非統(tǒng)計控制狀態(tài)，稱為第I I類錯誤。把犯第I I類錯誤的概率稱為第I I類風險，記為 a。第IIII類錯誤：把處于非統(tǒng)計控制狀態(tài)下的生產(chǎn)工序誤叛為處于統(tǒng)計控制狀態(tài)，稱為第IIII類錯誤。把犯第IIII類錯誤的概率稱為第IIII類風險，記作 3。一般情況下，要同時避免兩類錯誤是不可能的。當樣本大小一

14、定時，a越小，則3越大，反之，a越大，則3越小。實踐證明，3 3 c范圍可使兩類錯誤造成的總損失最小，較為經(jīng)濟合理。五、SPCSPC的最新發(fā)展經(jīng)過近7070年在全世界范圍的實踐，SPCSPC理論已經(jīng)發(fā)展得非常完善，其與計算機技術(shù)的結(jié)合日益緊密，其在企業(yè)內(nèi)的應用范圍、程度也已經(jīng)非常廣泛、深入。概括來講，SPCSPC的發(fā)展呈現(xiàn)如下特點：1 1、 分析功能強大，輔助決策作用明顯。在眾多企業(yè)的實踐基礎上發(fā)展出繁多的統(tǒng)計方法和分析工具，應用這些方法和工具可根據(jù)不同目的、從不同角度對數(shù)據(jù)進行深入的研究與分析，在這一過程中SPCSPC的輔助決策功能越來越得到強化。2 2、 體現(xiàn)全面質(zhì)量管理思想。隨著全面質(zhì)量

15、管理思想的普及，SPCSPC在企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量管理上的應用也逐漸從生產(chǎn) 制造過程質(zhì)量控制擴展到產(chǎn)品設計、輔助生產(chǎn)過程、售后服務及產(chǎn)品使用等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，強調(diào)全過程的預防與控制。3 3、與計算機網(wǎng)絡技術(shù)緊密結(jié)合?，F(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量管理要求將企業(yè)內(nèi)外更多的因素納入考察監(jiān)控范圍、企業(yè)內(nèi)部不同部門管理職能同時呈現(xiàn)出分工越來越細與合作越來越緊密兩個特點，這都要求可快速處理不同來源的數(shù) 據(jù)并做到最大程度的資源共享。適應這種需要，SPCSPC與計算機技術(shù)尤其是網(wǎng)絡技術(shù)的結(jié)合越來越緊密。4 4、系統(tǒng)自動化程度不斷加強。傳統(tǒng)的SPCSPC系統(tǒng)中，原始數(shù)據(jù)是手工抄錄，然后人工計算、打點描圖，或者采用人工輸入計算機，然后再利用計算機進行統(tǒng)計分析。隨著生產(chǎn)率的提高，在高速度、大規(guī)模、重復性生產(chǎn) 的制造型企業(yè)里，SPCSPC系統(tǒng)已更多采取利用數(shù)據(jù)采集設備自動進行數(shù)據(jù)采集，實時傳輸?shù)劫|(zhì)量控制中心進行 分析的方式。5 5、系統(tǒng)可擴展性和靈活性要求越來越高。企業(yè)外部和