【正文】 統(tǒng)計過程控制講義目 錄一、前言二、數(shù)據(jù)的收集、整理與分析三、控制圖的基本概念四、計量值控制圖五、計數(shù)值控制圖六、控制圖的分析與判斷七、過程能力分析八、關(guān)于Cpk值的計算與分析企業(yè)無不是以盈利為目的的，因此產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)的生命。因為以最低的成本取得最多的合格品，必然會給企業(yè)帶來豐厚的利潤；反之，成本高，合格品率低，就會降低企業(yè)的利潤，甚至導致企業(yè)虧損、破產(chǎn)倒閉。八十年代以前，處于計劃經(jīng)濟體制的我國企業(yè)大批虧損，其原因之一就是沒有一套科學的控制產(chǎn)品質(zhì)量形成過程的辦法。七十年代末、八十年代初我國的經(jīng)濟轉(zhuǎn)為市場經(jīng)濟，各種科學的企業(yè)管理方法引進國內(nèi)，逐步推廣并產(chǎn)生經(jīng)濟效益。此后，大量外資、合資企業(yè)的出現(xiàn)，也使科學的、先進的管理方法引入國內(nèi)。統(tǒng)計過程控制（SPC）就是其中一種。統(tǒng)計過程控制（SPC）就是讓企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量以盡可能低的成本，產(chǎn)出合格率高的產(chǎn)品，盈得豐厚利潤的科學方法之一。本講義僅介紹并討論八個方面的內(nèi)容：一、在前言中概要介紹有關(guān)SPC的基本內(nèi)容；二、數(shù)據(jù)的收集、整理與分析；三、控制圖的基本概念；四、五、六、七介紹計量值控制圖、計量值控制圖、控制圖的分析與判斷，并介紹過程能力分析；八、專門探討Cpk的近似精度，應用范圍，當量過程能力指數(shù)Cpk的概念與使用。 檢驗、控制與預防 社會化大生產(chǎn)產(chǎn)生之前，基本上處于手工業(yè)生產(chǎn)，手工業(yè)生產(chǎn)不可能出現(xiàn)管理。進入社會化大生產(chǎn)后，由于勞動力的專業(yè)化分工和社會化結(jié)合的形成與發(fā)展，管理和管理科學就隨之產(chǎn)生了。l 檢驗 二十世紀初到四十年代出現(xiàn)的社會化大生產(chǎn)，使產(chǎn)品的質(zhì)量檢驗作為一道獨立的工序從制造中分離出來，出現(xiàn)了固定的檢驗機構(gòu)和專職檢驗人員。他們的工作主要內(nèi)容是進行產(chǎn)品的事后檢驗，控制結(jié)果，一旦出現(xiàn)不良品判定其返修或報廢。l 控制與預防應用數(shù)理統(tǒng)計方法進行生產(chǎn)過程的控制。基本思想是根據(jù)過程的情況，預測將來的趨勢與變化，從而進行過程控制，使過程在受控中進行，預防不良品的發(fā)生。所以說SPC的特征是控制過程，防患于未然。 傳統(tǒng)的生產(chǎn)模型檢驗用戶過程輸入報廢返工這個模型反映出了傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，特征是控制結(jié)果。l 檢驗的基本要求：（1） 檢驗要由專職人員組成的檢驗部門進行，專職人員必須訓練有素；（2） 要有相關(guān)的檢驗作業(yè)指導書；（3） 要有判定標準；（4） 要有保留一定期限的檢驗記錄。 檢驗與控制l 檢驗的缺陷（1） 投入高、成本高、經(jīng)濟效益低操作人員心理上形成對檢驗的依賴。檢驗投入的人力、物力越高，則成本越高，必然導致經(jīng)濟效益低下。（2） 實效性差檢驗不可能在產(chǎn)品形成過程中起到預控的作用，它只能控制結(jié)果，往往是在轉(zhuǎn)入下一工序或出貨前做檢驗或測試。當檢出或測試出質(zhì)量問題時，產(chǎn)品已被判為不合格品。（3） 檢驗的可靠性差據(jù)統(tǒng)計，70%的不良品沒有被檢出，而且不同的檢驗人員檢出的不合格品率也不同。（4） 檢驗無法反映規(guī)格標準的缺陷，不能提供給設計部門、設計人員提高或降低規(guī)格標準的意見。（5） 最重要的是忽略了大部分質(zhì)量問題來自高層人員（決策層、管理層）的管理和技術(shù)。l 預防的概念 事物不是一成不變的，生產(chǎn)過程中各種條件都在不斷地變化，這就會導致產(chǎn)品質(zhì)量不斷的波動。為了控制產(chǎn)品質(zhì)量，在生產(chǎn)過程中，定時抽取部分產(chǎn)品（樣本）進行測量，用測量得到的數(shù)據(jù)對過程進行判斷，如有問題，分析原因及時采取措施，保證過程正常，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。這種統(tǒng)計過程控制的特征是控制過程。過程預防模型樣本總體輸入輸出判斷過程是否正常數(shù)據(jù) 抽樣 檢測 是 及時處理:分析原因、制定改進措施 否預控要求（1）按規(guī)定時間間隔抽取樣本，認真測量，準確記錄。（2）如果判定過程不正常，則需認真分析原因并制定解決問題的有效改進措施。 這里需要強調(diào)的是：嚴格定時抽樣、認真測量準確記錄。假數(shù)據(jù)，不準確的數(shù)據(jù)比沒有數(shù)據(jù)更壞！ SPC的發(fā)展歷程 SPC發(fā)展歷程1924 美國貝爾實驗室休哈特博士開始使用控制圖。 1940 二次世界大戰(zhàn)期間，美國軍工產(chǎn)品使用抽樣方案和控制圖以保證軍工產(chǎn)品的質(zhì)量。 1950 質(zhì)量管理大師戴明博士在日本工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中全面推推行SPC。 日本JUSE（科學家協(xié)會）設置“戴明”獎，獎勵那些有效實施統(tǒng)計技術(shù)的企業(yè)。 石川磬提出“QC七道具”，幫助生產(chǎn)現(xiàn)場人員分析和改進質(zhì)量問題，并推動廣泛應用。 1970有效地推行 “QC圈”和應用統(tǒng)計技術(shù)使日本經(jīng)濟的快速發(fā)展，成為高品質(zhì)產(chǎn)品的代名詞。 1980美國等其他國家緊隨日本的步伐，開始推行“QC小組”和統(tǒng)計技術(shù)的應用。 MOTOROLA 公司頒布“QC挑戰(zhàn)”，通過SPC的實施改進過程能力，并提出追求“6σ”目標。1987 ISO9000標準建立并頒布實施，明確要求實施統(tǒng)計技術(shù)。l 日本產(chǎn)品質(zhì)量的崛起 日本貨在3040年代就是“劣等貨”的代名詞，在戰(zhàn)后開始從美國引進了質(zhì)量管理的理論和實戰(zhàn)。46年 創(chuàng)建了日本科學技術(shù)聯(lián)盟（JUSE）；49年 組成質(zhì)量管理小組并開始制定工業(yè)標準JIS；50年 聘請美國質(zhì)量管理專家戴明（）博士到日本講學八天，內(nèi)容包括SPC和抽樣檢驗法；5154年 重點開展SPC；5560年 普及SPC，從56年利用電臺、電視向中小企業(yè)領(lǐng)導和班組長進行普及SPC教育；6170年 電子計算機應用于SPC，大學中設置了質(zhì)量管理課程，專門培養(yǎng)質(zhì)量管理人才；62年 開展QC小組活動應該說日本引入了美國的質(zhì)量管理又加上了自己的觀念，更豐富了QC內(nèi)容，60年代后日本成為僅次于美國的第二經(jīng)濟大國。l 日本強調(diào)：(1) 質(zhì)量科學必須不斷改進；(2) 現(xiàn)場人員（包括工人）熟悉和掌握SPC技術(shù)；(3) 對使用的統(tǒng)計技術(shù)必須不斷的加以改進。 產(chǎn)品的變異和兩種變異l 產(chǎn)品的變異性休哈特博士對產(chǎn)品變異的觀點：（1）相同的原材料、設備、加工方法所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量特性在整個過程中存在著一定程度的差異。（2）差異的波動存在著穩(wěn)定與否、正常與否的問題。如何判定過程中波動是否穩(wěn)定、正常就要通過SPC來判定。l 兩種變異（1）普通性（特定性）原因引起的變異。屬于不易避免的原因，如操作人員的熟練程度的差別、設備精度與保養(yǎng)好壞的差別、同批原材料本身的差別等。（2）特殊性（偶然性）原因引起的變異。屬于可以避免的，也必須避免的變異，如不同批原料之間的差異、未經(jīng)培訓的不熟練的操作人員、設備的故障等。1．6業(yè)建立統(tǒng)計過程的實施步驟l 實施步驟（1）繪制作業(yè)過程的流程圖，最好為QC工程圖（2）生產(chǎn)條件和產(chǎn)品特性，決定應使用的質(zhì)量控制方案。（3）制定各項標準。（4）實施控制方案的教育訓練。（5）設計控制圖。（6）過程（制程）能力的分析。（7）異常原因的追查與糾正活動。（8）過程改善的標準化。l 統(tǒng)計過程控制使用的工具1. 控制圖：為主要使用工具，特別適用于大批量生產(chǎn)過程。2. 相關(guān)分析、抽樣檢驗、統(tǒng)計鑒定：適用于少量多品種的生產(chǎn)過程。3. 實驗計劃：專案分析，突破現(xiàn)狀。4. QC七手法：基本通用或互補使用。5. 實驗設計DOE。 SPC中有關(guān)質(zhì)量特性的理解l 能夠表明過程的質(zhì)量的過程參數(shù)l 能夠表達為計數(shù)和計量型數(shù)據(jù)l 可以取之于過程的輸入、過程中或過程的輸出 例：（烤制一批蛋糕）過程階段計數(shù)型數(shù)據(jù)計量型數(shù)據(jù)輸入雞蛋外觀雞蛋的重量過程中混合物的光潔度爐溫輸出1. 蛋糕的質(zhì)地2. 表面的空洞蛋糕的重量本章小結(jié)：通過本章的討論必須掌握： （1）檢驗、控制和預防在過程中的作用；檢驗——容忍浪費（提高成本）控制——避免浪費（降低成本） （2）采用SPC的目的——對過程進行控制； （3）過程變異的兩種類型以及含義； （4）如何尋找控制的質(zhì)量特性； （5）建立統(tǒng)計過程控制的實施步驟。2. 數(shù)據(jù)的收集、整理和分析 基本概念l 單位產(chǎn)品：為實施檢驗的需要而劃分的基本單元，一般也稱個體。l 群體： 單位產(chǎn)品的總合，又稱總體。l 樣本： 自群體中選取一部分個體所構(gòu)成的集合體。l 隨機抽樣：沒有任何主觀意愿和特點要求從群體中抽取樣本。 l 計量值：依產(chǎn)品本身的特性來表示，如長度、溫度、重量、時間等。l 計數(shù)值：只以缺陷數(shù)和個數(shù)表示。l 數(shù)據(jù)收集：應注意依照分層原則，按照原料、設備、班次、作業(yè)員等分別歸類，防止不同層別數(shù)據(jù)混在一個群體之中。l 數(shù)據(jù)整理：用次數(shù)分配表繪制直方圖，判定過程是否穩(wěn)定、正常。 次數(shù)分配表、直方圖的作法l 次數(shù)分配表 獲得一組數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)存在的區(qū)間分成若干小區(qū)間，統(tǒng)計數(shù)據(jù)落在各個小區(qū)間內(nèi)的數(shù)目排列成的表，稱為次數(shù)分配表。l 直方圖 以數(shù)據(jù)的測量值為橫軸，以各區(qū)間的測量值為底邊，以該區(qū)間數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)為高度作出直方柱，這些直方柱組成的圖形稱為直方圖。l 直方圖作圖方法：（1） 收集數(shù)據(jù)，要求至少要收集50個以上數(shù)據(jù)，記為N。（2） 將數(shù)據(jù)分組，如果以K表示組數(shù)，則組數(shù)K=1+一般常采用以下經(jīng)驗分組數(shù)表：數(shù)據(jù)數(shù)N組數(shù)K501001002502506778810（3） 找出數(shù)據(jù)的最大值L和最小值S，計算出全距R。(R=LS)（4） 定出組距H：H=R/K (H建議采用5或10的倍數(shù))（5） 定出組界： 最小一組的下組界值為最小值S； 最小一組的上組界=最小組的下組界值+組距H 最小二組的下組界值=最小一組的上組界值 余類推（6） 組的中心點=（上組界值+下組界值）/2（7） 作次數(shù)分配表：將數(shù)據(jù)出現(xiàn)在各組內(nèi)的次數(shù)記入表內(nèi)，（與下組界相同數(shù)據(jù)計入本組次數(shù)）。（8） 繪直方圖：以橫軸表示數(shù)據(jù)測量值，縱軸表示數(shù)據(jù)出現(xiàn)的次數(shù)。（9） 對繪出的直方圖進行分析。我們可以在課堂上作一個小游戲“家有幾口”，通過這個游戲可以定性的演示直方圖的形狀。 直方圖實例練習實例：某罐頭廠生產(chǎn)罐頭，罐頭容量規(guī)格為310177。8g，今抽驗50罐數(shù)據(jù)如下：308317306314308315306302311307305310309305304310316307303318309312307305317312315305316309313307317315320311308310311314304311309309310309312316312318l 計算 （1） 確定基本內(nèi)容：N=50（2） 組數(shù)：K=7（參考經(jīng)驗數(shù)值）（3） 最大值L=320 最小值S=302 全距 R=320302=18（4） 計算組距H H=R/K 即 18247。7= 取H為3（為測定值最小單位的整數(shù)倍） （5） 第一組下限值為302，上限值為第一組下限值+組距320+3=305（6） 各組中心值=（上組界+下組界）/2l 作次數(shù)分配表（與下組界相同數(shù)據(jù)計入本組）組號組 界中心值標記F(次數(shù))1302305正42305308正正103308311正正正134311314正正95314317正正86317320正57320313—1l 作直方圖 直方圖形態(tài)分析l 外觀形態(tài)分析 正常狀態(tài)直方圖（理想型） 偏峰狀直方圖有兩種情況： 數(shù)據(jù)本身就遵從這種分布，如百分率； 加工習慣造成，如車外園易貼近上差。 雙峰狀直方圖