【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 (Statistical Process Contro1)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，簡(jiǎn)稱 SPC，是美國(guó)休哈特博士在 20 世紀(jì) 20 年代所創(chuàng)造的理論。它是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程控制工具。在企業(yè)的質(zhì)量控制中，可應(yīng)用 SPC 對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從而區(qū)分出生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的正常波動(dòng)與異常波動(dòng)，以便對(duì)過(guò)程的異常及時(shí)提出預(yù)警，提醒管理人員采取措施消除異常，恢復(fù)過(guò)程的穩(wěn)定性，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。而傳統(tǒng)的質(zhì)量控制有賴于檢驗(yàn)最終產(chǎn)品并篩選出不符合規(guī)范的產(chǎn)品，這種檢驗(yàn)策略通常是浪費(fèi)和不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)樗钱?dāng)不合格品產(chǎn)生以后的事后檢驗(yàn)。SPC 技術(shù)的出現(xiàn)，讓質(zhì)量管理從這種被動(dòng)的事后把關(guān)發(fā)展到過(guò)程中積極的事前預(yù)防為主，通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，運(yùn)用 SPC 理論將數(shù)據(jù)分析計(jì)算后表現(xiàn)為圖形，在圖形的運(yùn)行有不合格趨勢(shì)時(shí)自動(dòng)預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)人員可及時(shí)調(diào)整，避免不合格品的產(chǎn)生，從而大大降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，同時(shí)也提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力 [2]。加入 WTO 后，中國(guó)的制造業(yè)發(fā)展迅速、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力不斷增強(qiáng)。伴隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈，顧客對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量提出了更高的要求，特別是企業(yè)面臨著全球化的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)，要想加入全球產(chǎn)業(yè)鏈之中，就必須達(dá)到或超過(guò)顧客的質(zhì)量要求。要保障這一要求就必須有穩(wěn)定的、高水平的生產(chǎn)能力，除了設(shè)備、人員、原材料等重要因素，是否實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制也已經(jīng)被越來(lái)越多的企業(yè)所認(rèn)可，成為企業(yè)自身發(fā)展的重要需求 [3]。國(guó)際先進(jìn)國(guó)家于二次世界大戰(zhàn)以后普遍采用“預(yù)防缺陷” 的概念和數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，這些國(guó)家的許多行業(yè)尤其是電子、電器、汽車等行業(yè)，SPC 的使用率已超過(guò) 60％。1950～ 1980 年，由于美國(guó)在國(guó)際貿(mào)易中領(lǐng)先，對(duì)于先進(jìn)科學(xué)管理的需要不迫切，故 SPC 在美國(guó)逐漸消失。反之， 日本由于加工質(zhì)量的需要，引進(jìn)并大力推行 SPC。1980 年美國(guó)與日本間的貿(mào)易發(fā)生逆轉(zhuǎn)，令美國(guó)大為震驚。故從 1980 年起，以美國(guó)為首的西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)起了一場(chǎng)復(fù)興 SPC 的運(yùn)動(dòng)。20 世紀(jì) 80 年代初， 日本已達(dá)到 4 西格瑪，而美國(guó)為 3 西格瑪；到 80 年代中日本達(dá)到 5 西格瑪，而美國(guó)僅達(dá)到 4 西格瑪；故美國(guó)摩托羅拉從 1987 年起提出6 西格瑪以趕超日本。美國(guó)推行 SPC 一直到 1995 年才拉平了與日本民用產(chǎn)品的質(zhì)量差距( 見(jiàn)《 中國(guó)質(zhì)量》2022 年 12 期第 46 頁(yè)文)。由此可見(jiàn)，二戰(zhàn)后日本工業(yè)界積極推廣應(yīng)用 SPC，對(duì)日本在產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率方面躍居世界領(lǐng)先地位起4 / 49到了至關(guān)重要的作用。SPC 是 ISO9000 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的重要內(nèi)容。過(guò)去企業(yè)開(kāi)展 ISO9000 質(zhì)量認(rèn)證中，由于實(shí)施 SPC 的硬、軟件條件不夠具備而經(jīng)常被忽略，顯然這種不正常的情況不可能永遠(yuǎn)下去。特別值得注意的是，2022 年版的 IS09000 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，增加了“過(guò)程的監(jiān)視與測(cè)量” 新條款，特別強(qiáng)調(diào)了實(shí)行統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的意義。（1994 年版本沒(méi)有明確要求運(yùn)用過(guò)程方法來(lái)管理質(zhì)量體系） 。在汽車 QC9000質(zhì)量體系新標(biāo)準(zhǔn)中，SPC 是其中的重要內(nèi)容。美國(guó)汽車制造商對(duì)其一級(jí)供貨商聯(lián)手推行 QC9000 標(biāo)準(zhǔn)，被納入“制造技術(shù)發(fā)展 50 年大事記”，國(guó)內(nèi)翻譯出版了美國(guó)通用、福特、克萊斯勒汽車公司聯(lián)合實(shí)施 SPC 的“SPC 指導(dǎo)手冊(cè)”等。都意味著對(duì)于大中規(guī)模批量生產(chǎn)企業(yè)，今后不論從推行生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制，或者通過(guò) IS09000、QC9000 質(zhì)量認(rèn)證的評(píng)審，開(kāi)展 SPC 都是不可缺少的。隨著企業(yè)信息化的快速發(fā)展，借助于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)技術(shù)和高性能網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的建設(shè)，使得 SPC 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)能夠突破傳統(tǒng) SPC 的實(shí)施模式，由離線的、分散的開(kāi)環(huán)控制發(fā)展為在線式、系統(tǒng)的閉環(huán)控制，所需要對(duì)大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收集、計(jì)算和分析可以借助于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來(lái)輕松地實(shí)現(xiàn)。 課題研究?jī)?nèi)容本課題集體研究以下幾方面的內(nèi)容1 闡述本文的研究背景，國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，研究的意義等。2 了解統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的基本概念，認(rèn)識(shí)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的目的和意義； 3 了解 SPC 系統(tǒng)對(duì)質(zhì)量進(jìn)行分析的相關(guān)理論與工具，包括控制圖，過(guò)程能力指數(shù)等；4 以某企業(yè)的實(shí)際分析該企業(yè)的需求以及說(shuō)要研究的 SPC 系統(tǒng)進(jìn)行可行性分析和功能設(shè)計(jì)。5 對(duì)該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)。6 了解該 SPC 系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)以及開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。7 根據(jù)前面對(duì)系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)以及數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，對(duì) SPC 系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，并對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行介紹。5 / 49 課題研究意義隨著社會(huì)的發(fā)展，質(zhì)量已經(jīng)越來(lái)越成為衡量一個(gè)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要指標(biāo)，但是根據(jù)調(diào)查顯示，國(guó)內(nèi)企業(yè)中統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制方法的應(yīng)用還比較少，而質(zhì)量控制與檢測(cè)的方法基本上還停留在手工輸入數(shù)據(jù)的階段，數(shù)字化程度低不僅作業(yè)效率低下還容易出錯(cuò)。因此掌握 SPC 方法，利用數(shù)字化檢測(cè)儀器進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，采用電腦進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)提高我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有十分現(xiàn)實(shí)和重要的意義。 本章小結(jié)本章主要介紹了研究本課題的背景，國(guó)內(nèi)外對(duì) SPC 的研究現(xiàn)狀以及 SPC 的研究意義，通過(guò)對(duì)國(guó)外對(duì) SPC 的應(yīng)用所取得的巨大成就以及 SPC 應(yīng)用的重大意義的闡述表明國(guó)內(nèi)對(duì)于 SPC 研究的必要性與緊迫性，從而引出本文說(shuō)研究的主要內(nèi)容。6 / 492 SPC 相 關(guān) 理 論 與 應(yīng) 用 工 具SPC 意為統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，“ 統(tǒng)計(jì)”即在運(yùn)用 SPC 過(guò)程中要對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到我們所需的指標(biāo)；“過(guò)程” 即在運(yùn)用中我們是對(duì)生產(chǎn)線上的產(chǎn)品在其生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)其質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為了達(dá)到將質(zhì)量結(jié)果簡(jiǎn)潔直觀的反映出來(lái)，我們需要各種分析或控制圖表，包括控制圖，直方圖，正態(tài)圖等等。這其中我們還要用到一個(gè)非常重要的指標(biāo)，即過(guò)程能力指數(shù) [4]。下文主要將對(duì)SPC，過(guò)程能力指數(shù)，控制圖進(jìn)行詳細(xì)闡述。 SPC 概述 SPC 的概念SPC 即英文 “Statistical Process Control”之縮寫,意為 “統(tǒng)計(jì)制程控制” SPC或稱統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制。SPC 主要是指應(yīng)用統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，科學(xué)的區(qū)分出生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動(dòng)與異常波動(dòng)，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的異常趨勢(shì)提出預(yù)警，以便生產(chǎn)管理人員及時(shí)采取措施，消除異常，恢復(fù)過(guò)程的穩(wěn)定，從而達(dá)到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)品的加工尺寸的波動(dòng)是不可避免的。它是由人、機(jī)器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動(dòng)影響所致。波動(dòng)分為兩種：正常波動(dòng)和異常波動(dòng)。正常波動(dòng)是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響較小，在技術(shù)上難以消除，在經(jīng)濟(jì)上也不值得消除。異常波動(dòng)是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的。它對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，但能夠采取措施避免和消除。過(guò)程控制的目的就是消除、避免異常波動(dòng)，使過(guò)程處于正常波動(dòng)狀態(tài)。 SPC 的發(fā)展特點(diǎn)70 年在全世界范圍的實(shí)踐，SPC 理論已經(jīng)發(fā)展得非常完善，其與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合日益緊密，其在企業(yè)內(nèi)的應(yīng)用范圍、程度也已經(jīng)非常廣泛、深入。概括來(lái)講，SPC 的發(fā)展呈現(xiàn)如下特點(diǎn)： （1）分析功能強(qiáng)大，輔助決策作用明顯 在眾多企業(yè)的實(shí)踐基礎(chǔ)上發(fā)展出繁多的統(tǒng)計(jì)方法和分析工具，應(yīng)用這些方法和工具可根據(jù)不同目的、從不同角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的研究與分析，在這一過(guò)程中 SPC 的輔助決策功能越來(lái)越得7 / 49到強(qiáng)化； （2）體現(xiàn)全面質(zhì)量管理思想 隨著全面質(zhì)量管理思想的普及，SPC 在企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量管理上的應(yīng)用也逐漸從生產(chǎn)制造過(guò)程質(zhì)量控制擴(kuò)展到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、輔助生產(chǎn)過(guò)程、售后服務(wù)及產(chǎn)品使用等各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，強(qiáng)調(diào)全過(guò)程的預(yù)防與控制； （3） 與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合現(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(shí)呈現(xiàn)出分工越來(lái)越細(xì)與合作越來(lái)越緊密兩個(gè)特點(diǎn)，這都要求可快速處理不同來(lái)源的數(shù)據(jù)并做到最大程度的資源共享。適應(yīng)這種需要，SPC 與計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密。 （4）系統(tǒng)自動(dòng)化程度不斷加強(qiáng)傳統(tǒng)的 SPC 系統(tǒng)中，原始數(shù)據(jù)是手工抄錄，然后人工計(jì)算、打點(diǎn)描圖，或者采用人工輸入計(jì)算機(jī)，然后再利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。隨著生產(chǎn)率的提高，在高速度、大規(guī)模、重復(fù)性生產(chǎn)的制造型企業(yè)里，SPC 系統(tǒng)已更多采取利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)時(shí)傳輸?shù)劫|(zhì)量控制中心進(jìn)行分析的方式。 （5）系統(tǒng)可擴(kuò)展性和靈活性要求越來(lái)越高 企業(yè)外部和內(nèi)部環(huán)境的發(fā)展變化速度呈現(xiàn)出加速度的趨勢(shì)，成功運(yùn)用的系統(tǒng)不僅要適合現(xiàn)時(shí)的需要，更要符合未來(lái)發(fā)展的要求，在系統(tǒng)平臺(tái)的多樣性、軟件技術(shù)的先進(jìn)性、功能適應(yīng)性和靈活性以及系統(tǒng)開(kāi)放性等方面提出越來(lái)越高的要求。 應(yīng)用 SPC 的意義應(yīng)用 SPC 進(jìn)行質(zhì)量控制可使企業(yè)獲得以下幾方面的意義：①提高產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)效益；②降低產(chǎn)品售后服務(wù)費(fèi)用，包括因質(zhì)量原因引發(fā)的退貨、換貨、修理；③ 實(shí)時(shí)監(jiān)控企業(yè)質(zhì)量管理過(guò)程，全面掌握質(zhì)量動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變異；④多種控制圖提供質(zhì)量變異分析方法，提供質(zhì)量管理決策支持，使質(zhì)量管理者能找出真改善質(zhì)量；⑤獲得采購(gòu)商對(duì)質(zhì)量管理的認(rèn)可，從而獲得更多客戶；⑥提升現(xiàn)代管理及信息化建設(shè)水平，改善企業(yè)形象?！癝PC 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)” 是通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，防止不合格品的出現(xiàn)，達(dá)到降低質(zhì)量成本目的；也可防止不合格產(chǎn)品流向用戶，降低了用戶抱怨和賠償。對(duì)社會(huì)而言，降低企業(yè)生產(chǎn)能耗，節(jié)約能源和環(huán)保。8 / 49 控制圖 控制圖概念控制圖是根據(jù)假設(shè)檢驗(yàn)的原理構(gòu)造一種圖，用于監(jiān)測(cè)生產(chǎn)過(guò)程是否處于控制狀態(tài)。它是統(tǒng)計(jì)質(zhì)量管理的一種重要手段和工具。 控制圖的統(tǒng)計(jì)原理（1）正態(tài)性假設(shè)：任何生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，其質(zhì)量特性值總會(huì)存在一定程度的波動(dòng)，當(dāng)過(guò)程穩(wěn)定或者說(shuō)受控時(shí)，這些波動(dòng)主要是由 5MIE 的微小變化造成的隨機(jī)誤差。此時(shí)，絕大多數(shù)質(zhì)量特性值均服從或近似服從正態(tài)分布。這一假定，稱之為正態(tài)性假定。（2） σ 原理：設(shè)當(dāng)工序不存在系統(tǒng)性原因時(shí)，x～N(μ, ) ,則 P（μ3? 2?3σxμ+3σ） =,如圖 所示，x 落在兩條虛線外的概率之和只有，即 1000 個(gè)樣本中，平均約有三個(gè)數(shù)據(jù)超出分布范圍，如果從處于統(tǒng)計(jì)狀態(tài)的工序中任取一個(gè)樣本 x，我們可以認(rèn)為 x 一定落在分布范圍 μ 3σ 之中，?而出現(xiàn)在分布之外是不可能的，這就是 σ 原理。3?圖 控制圖 σ 原理3?（3）小概率事件：所謂小概率原理，即認(rèn)為小概率事件一般是不會(huì)發(fā)生的，由準(zhǔn)則可知，若Ｘ服從正態(tài)分布，則Ｘ的可能值超出控制界限的可能性只有 %。因此，一般認(rèn)為不會(huì)超出控制界限。?。?）反證法思想：一旦控制圖上點(diǎn)子越出界限線或其他小概率事件發(fā)生，則懷疑原生產(chǎn)過(guò)程失控，也即不穩(wěn)定，此時(shí)要從 5MIE 去找原因，看是否發(fā)生9 / 49了顯著性變化。 控制圖種類1）計(jì)量型控制圖：均值極差圖（ R）；單值移動(dòng)極差控制圖（XRs）。X2）計(jì)數(shù)型控制圖：不合格品數(shù)控制圖（Pn）；不合格率控制圖（P ）。 工序能力指數(shù) 工序能力指數(shù)概念過(guò)程能力指數(shù)也稱工序能力指數(shù)，是指工序在一定時(shí)間里，處于控制狀態(tài)(穩(wěn)定狀態(tài) )下的實(shí)際加工能力。它是工序固有的能力，或者說(shuō)它是工序保證質(zhì)量的能力。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（T）與工序能力（B）之比值，稱為過(guò)程能力指數(shù)，即為 Cp，其表達(dá)式為： （2?6TBCp?1）過(guò)程能力指數(shù) Cp 值,是衡量工序能力大小的數(shù)值。對(duì)于技術(shù)要求滿足程度的指標(biāo),過(guò)程能力指數(shù)越大,.說(shuō)明工序能力越能滿足技術(shù)要求,甚至有一定的能力貯備。但是不能認(rèn)為過(guò)程能力指數(shù)越大,加工精度就越高或者說(shuō)技術(shù)要求越低。 過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算過(guò)程能力指數(shù)的計(jì)算按情況可分為以下幾種：（1） 計(jì)算值為雙側(cè)公差且分布和中心與標(biāo)準(zhǔn)中心重合的情況下，計(jì)算公式如下： （2?6lTCpu?2）其中 TU: 規(guī)格上限 TL: 規(guī)格下限 σ :短期過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)差 （2） 計(jì)算值為雙側(cè)公差且分布和中心與標(biāo)準(zhǔn)中心不重合的情況下，計(jì)算公式如下：10 / 49ε=|Mμ| (23) K=2ε/T （24） （2)1(KCpPK??5）其中 M：標(biāo)準(zhǔn)中心 μ：質(zhì)量特征分布中心ε：絕對(duì)偏移量（3） 計(jì)算值為單側(cè)公差情況下的計(jì)算公式如下：1） 只規(guī)定上限標(biāo)準(zhǔn)時(shí)： （2SXTCp3uu上 ????6）2） 只規(guī)定下限時(shí)： （2STXCLLp3下 ?????7） 過(guò)程能力和指數(shù)的判定當(dāng)過(guò)程能力指數(shù)求出后，就可以對(duì)工序能力是否充分進(jìn)行判定，即判斷Cp 在多少時(shí)才能滿足設(shè)計(jì)要求過(guò)程能力指數(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)列于表 ，可做參考。表 工序能力的判斷標(biāo)準(zhǔn) 項(xiàng)目級(jí)別 工序能力指數(shù)Cp 或 Cpk對(duì)應(yīng)關(guān)系 T 與 ?不合格品率 P 工序能力分析特級(jí) ?PC10?%06.?工序能力很充分一級(jí) .??P?80??T06.?P工序能力充分11 / 49二級(jí) 13.??PC?68??T%?P工序能力尚可三級(jí) ?P4?.. 工序能力不足四級(jí) .?PC ??T45.?P工序能力嚴(yán)重不足 提高過(guò)程能力指數(shù)的措施在實(shí)際的工序能力調(diào)查中，工序能力分布中心與