工业工程毕业设计--统计过程控制(SPC)技术在马鞍山方圆公司质量管理中的应用

安徽工业大学
毕业设计(论文)任务书
课题名称统计过程控制（SPC）技术在马鞍山方圆公司质量管理中的应用
学院管理科学与工程学院
专业班级工业工程051
姓名李锋
学号049094010
毕业设计（论文）的工作内容:
1．通过实地考察、调研，发现方圆公司生产过程中质量管理存在的问题。

2．掌握SPC方面的知识，并通过查找文献资料、数据采集、计算、分析等方式，提出解决问题的方案。

3．针对方圆公司生产过程中关键参数进行过程稳定性的分析，并针对公司的扭转轴和进口导位提出相应分析方案。

4．在生产线上进行数据采集，用直方图对主要生产过程中的关键参数进行分析。

5．计算出各个方案的数据，得到可行的最佳方案。

起止时间：
2009 年02 月16 日至2009 年 6 月14 日共17 周
指导教师签字系主任
签字
院长
签字
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摘要
本文运用SPC对扭转轴及进口导位生产过程中的关键工艺参数进行控制，并结合生产线实际情况，给出可行性方案。

首先详细介绍了质量管理中关于SPC，SPD，控制图的基础概念。

其次研究SPC在小型企业中的实施。

由于公司规模不大，在面向多品种、小批量的生产方式下通过计数、计量和计点三种控制图研究方法来对生产过程进行控制，以保证生产过程的稳定性和和产品质量的一致性，提高产品质量。

最后应用各种控制图来对不同的生产工艺过程进行数据分析，做了大量数据统计分析，对方圆材料有限公司的生产过程进行过程控制和过程诊断。

关键词：统计过程控制（SPC）、SPD、控制图
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Abstract
In this paper, through controlling the key technical indices of the reverse shaft and imported lead-bit production process by SPC, it gives a feasible method to SPC and SPD, according to the actual situation of production line, given the feasibility of the program. First of all, it introduces basic concepts of SPC, SPD and control chart in detail. Secondly, it works on the execution of SPC in small corporations. Placements, through the study of SPC in the implementation of small business in small scale as a result of the company, for more variety in small quantities under the mode of production through the count, three points of measurement and control chart methods to control the production process, the production process to ensure the stability and consistency and product quality, improve product quality. Done a great deal of training data after statistical analysis, application of control charts for production processes of different data analysis process.
Key Words: Statistical Process Control(SPC), Statistical Process Diagnosticate (SPD) 、Control Chart
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目录
引言 (1)
1 前言 (2)
1.1 课题背景 (2)
1.2 研究思路 (3)
1.3 目的和意义 (4)
2 课题研究的相关知识 (5)
2.1 SPC (7)
2.1.1 什么是SPC (7)
2.1.2 SPC的发展简史 (7)
2.1.3 SPC的技术原理 (8)
2.1.4 SPC的特点 (8)
2.1.5 实施SPC的两个阶段 (8)
2.1.6 SPC的主要作用 (8)
2.1.7 SPC的技术流程 (9)
2.1.8 SPC运行成功的条件 (9)
2.1.9 实施SPC的效果 (10)
2.1.10 关键过程节点和关键工艺参数 (10)
2.2 控制图 (11)
2.2.1 什么是控制图 (11)
2.2.2 控制图的设计原理 (12)
2.2.3 控制图的用途 (13)
2.2.4 控制图的分类 (14)
2.2.5 合理选择SPC控制图 (16)
2.2.6 SPC控制图实施的八个步骤 (16)
2.2.7 过程控制实施步骤流程 (17)
2.2.8 控制图的重要性 (18)
2.2.9 控制图判别准则 (18)
2.3 SPD (20)
2.3.1 两种质量 (20)
2.3.2 两种控制图诊断 (21)
2.4 过程能力 (22)
2.4.1 过程能力的分类 (23)
2.4.2 过程能力的测定 (24)
2.4.3 过程能力指数 (24)
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2.4.4 Cp .Cpk和不合格率P的关系 (27)
2.4.5 数据收集的意义与原则 (28)
2.4.6 计数值数据收集 (29)
2.4.7 计量值数据收集 (29)
3 安徽马鞍山方圆材料有限公司概括 (31)
3.1 安徽马鞍山方圆材料有限公司简介 (31)
3.2 马鞍山方圆材料有限公司组织机构： (32)
4 马鞍山方圆材料有限公司SPC应用分析 (33)
4.1 公司质量方针和质量目标 (33)
4.2 进口导卫内径及扭转轴内径数据分析 (33)
4.2.1 直方图分析 (33)
4.2.2 X R
-控制图分析 (35)
4.2.3 计算P C和PK
C (38)
4.2.4 扭转轴内径数据X R
-控制图 (38)
4.2.5 扭转轴的改进分析 (40)
4.2.6 鱼骨图分析 (42)
4.3 不合格产品的不合格数的研究分析 (43)
4.3.1 对不合格品进行质量仲裁 (43)
4.3.2 不合格品控制程序 (43)
4.3.3 质量持续改进 (43)
4.3.4 不合格产品（进口导卫砂眼）不合格数的获取及分析 (44)
4.3.5 不合格产品（扭转轴轴面砂眼）不合格数的获取 (46)
4.4 U-Chart 单位缺点数控制图 (48)
结束语 (51)
致谢 (52)
主要参考文献 (53)
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引言
质量是一个国家科学技术水平的表征，是一个民族数字的反映，是一个企业生命的体现，因此质量管理已受到各国政府与企业的高度重视。

无论是工业发达国家或是发展中国家，都把质量作为国民经济发展的战略因素来对待。

质量是人类永恒的主题，是企业的生命。

在产品的整个生命周期(从概念形成到产品报废)中，一般都经历了从产品需要到产品定义、产品设计、工艺设计制造装配及使用服务等几个基本阶段。

所谓的质量管理就是在确定质量方针、目标和职责的前提下，通过质量评价、质量控制、质量保证和质量改进等活动来组织实施，确保满足客户需求。

改革开放以后，大量的外资企业或外商以各种形式在中国办厂或办公司，也将国外先进管理经验和制度带进来。

ISO9000质量管理体系也是最早在外资企业应用的，然后在国内大公司应用，并逐渐被人们认识、接受，现在企业是否运行ISO9000质量管理体系，是否获得第三方评审、认证，已经成为衡量一个企业管理是否规范的标志。

从企业外部来看，其好处在于：赢得客户信任，增强市场竞争力。

ISO9000是一套严格的质量控制标准体系，通过建立完整的以顾客中心的质量服务体系，规范服务过程以及严格的质量控制流程，从而增强客户的信心。

获得认证表明公司对客户的承诺是有保障的，而且是有监督的。

特别是在我国加入WTO后，跟国外贸易往来更加频繁，并成为世界产品加工的重要区域，所有国外企业包括部分国内企业在考察合作伙伴时，第一要考察的不是自己能从对方哪里赚多少钱，而是考察该企业是否运行ISO9000质量管理体系；从企业内部来看，其好处在于：
1．质量管理规范化；
2．提高人员的质量意识，改进服务质量；
3．减少工作差错，提高工作效率；
4．改善内部沟通和协调部门间的接口和相互关系；
5．建立一整套科学、系统并具可操作的企业内部管理运作制度，包括管理和工作程序，服务和操作标准，以实现对业务活动整个过程进行控制，从而减少各类问题出现。

在我国除制造业运行ISO9000质量管理体系外，现在越来越多的事业单位、政府机构也已运行ISO9000质量管理体系进行管理。

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1 前言
1.1 课题背景
质量是一个国家文化、经济、教育、科技和管理水平的综合反映，是一个民族物质文明的象征，是一个企业综合实力的具体体现，也是衡量一个国家经济实力和左右一个国家政治地位的重要因素。

产品质量低劣会严重制约一个国家国民经济的健康发展，削弱产品在国际市场上的竞争力，导致资源的浪费与经济效益的低下。

当今，质量己成为全世界的共同语言，是现代工业社会和各国经济建设中一个受到普遍关注的突出问题。

法国质量协会主席雷麦特认为，法国每年的质量损失约占企业增值的13%-20%，世界质量管理研究院副主席哈林顿认为，西方国家的工业企业不良品质量成本约占制造成本的20%-30%。

美国的统计资料表明，该国的不良成本通常占售价的30%左右，由于质量问题而导致的质量损失也是巨大的。

这种质量损失由于其损失的界定范围和计算依据不同而有不同的结论，据国外学者估计，全世界每年因质量问题造成的损失占社会总收入的1/5-1/4。

当前我国产品质量水平能达到国际先进水平的只有13%左右，有65%的产品落后于世界先进水平20年左右。

从企业的角度来看，质量是企业竞争力的关键因素之一。

从当今的市场发展现状来看，无论是国内市场还是国际市场，买方市场的总体格局已经形成，产品和服务的市场竞争十分激烈，质量管理与控制日益显示出它的重要性，人们对产品质量的要求日益提高，质量己经成为竞争中成败的关键因素。

客户对质量的要求越来越高。

事实上，随着我国加入WTO和经济的发展趋势，中国企业和企业管理者所面临的最具挑战性的问题已不是“如何成功”，而是“如何持续成功”。

企业持续成功的关键是要求获得客户的持续满意和忠诚，其前提是要理解客户，必须满足客户的需求。

现代产品以规格多样化、个性化、技术尖端化和结构复杂化为主要特征。

个性化的产品就要求现代制造模式必须从大批量的生产模式逐步过渡到多品种、小批量的生产模式，结果使影响质量的因素更加复杂，增加了质量控制的难度。

技术尖端的产品意味着对产品的加工和检测以及过程质量的控制提出了更高的要求。

IS09001认证和质量管理的多年推广以及政府的重视都使得开展深层次的质量管理有一定的基础；国际上先进质量管理理论和方法逐步引入中国并正在蓬勃发展和应用之中。

同时，信息化技术在我国企业的应用推广也越来越普遍，结合计算机技术、网络技术和信息技术的质量管理方法也获得了很好的发展良机。

在市场经济的条件下，企业的经营活动的本质是以经济效益为中心，而质量是经济效益的基础。

在以质量为核心的贸易壁垒与市场占有率难题面前，如何制定企业的质量发展战略、提升质量管理水平与整体素质，增强企业的核心竞争力与快速适应市场变化的能力，都对我国新时期的质量管理提出了新的要求，同时也提供了良好的发展机遇。

中国要想由“制造大国”变为“制造强国”，缩小与发达国家的水平，一个重要的条件是整个国家工业的质量竞争力必须提高到一个新的水平。

在动态多变的市场环境下，导致产品全生命周期中的质量信息种类和信息量激增，且信息之间关系错综复杂，制造企业的质量管理难度增大，高层管理人员很难快速做出决策，进而使
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面对顾客需求驱动的全球市场，企业要想取得成功，以顾客满意的产品占领市场，就必须以现代质量管理理念为基础，应用系统工程的观点和方法，以现代科学与管理技术为手段，综合产品全生命周期的质量因素，将企业运作模式与质量管理作为一个有机的整体来研究，建立适应21世纪企业发展的质量管理系统。

SPC对我们并不陌生，只是没有引起重视。

说到过程管理，就得说到早在20世纪中期就广泛应用于发达国家的SPC(统计过程控制)。

SPC于20世纪20年代首先由美国休哈特(W.A.Shewhart)提出，今天的SPC与当年的休哈特的过程控制方法并无根本的区别。

SPC就是应用统计方法对过程中的各个阶段进行监控，从而达到改进与保证质量的目的。

它强调通过过程的预防来减少或避免出现废品、次品，就像医生给人们注射防疫针使其不得病一样。

它着眼于全系统、全过程，要求全员参加，人人有责；它要求用科学方法(主要是统计技术，尤其是控制图理论)来保证全过程的预防，不仅用于生产过程，而且可用于服务过程和一切管理过程。

今天所说的六西格玛与SPC、SPD一脉相承并且是SPC、SPD的全面深化。

休哈特的SPC理论开始并没有得到他的同胞的重视，相反，二战后经济遭受严重破坏的日本在1950年刚接触SPC便十分敏感，立刻引进并大力推广。

经过30年的努力，日本终于跃居世界质量的领先地位。

美国著名质量管理专家伯格(RogerW.Berger)教授指出，日本成功的基石之一就是SPC。

在日本强有力竞争的威胁下，从80年代起，西方工业国家纷纷开展“SPC复兴”运动，美国从1980年开始大力推行SPC，经过15年的努力，才于1995年在民用品的质量方面和日本扯平。

我国从60年代起就开始引进了SPC，当时由于生产发展的水平以及政治环境的制约，未能在企业中打下基础。

但学术界一直没有停止沿着SPC探索的脚步。

SPC虽然能对过程的异常进行告警，但对于诊断出造成异常的原因和发生的地点却无能为力。

1982年张公绪教授提出了两种质量诊断理论，解决了SPC只能控制而不能诊断的问题，将SPC上升为SPD(统计过程诊断)，受到国内外同行的赞誉。

此后张教授和他的学生继续耕耘，向诊断理论多元化、小批量化、模糊化以及接近零不合格过程的方向发展，取得了一系列国际水平的成果。

目前，SPD已经进入实用性阶段，我国居于领先地位。

1.2 研究思路
从统计质量控制的理论入手，运用过程控制的模式和统计过程控制（SPC）的方法，主要是控制图方法（针对公司的产品导卫进行质量控制的研究，并通过计算机软件来实施）。

实现途径：查阅文献、收集资料、深入实际调查研究、采集数据、统计分析和推断。

运用现代质量工程、管理标准化等知识，以质量管理、SPC理论为主要指导思想，进一步学习质量管理方面和SPC方面的知识，使自己更加完善：1、了解并掌握过程分析原理和控制图原理方法。

2、了解控制图的适用范围和制定原理，掌握控制图的实际应用。

3、学会应用控制图对生产过程关键参数进行过程稳定性的分析，并针对公司产品如导卫提出一些QC有效途径。

4、在检验室进行数据采集，用直方图对主要
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5、计算
P
C，
PK
C。

1.3 目的和意义
SPC是企业提高质量管理水准的有效方法，它通过检测数据的收集和分析，可以达到“事前预防”的效果，从而有效控制生产过程，不断提高质量。

未采用SPC技术之前，质量管理就是检验，这样单纯的检验只能发现和剔除不合格品，而不合格品被发现时，其损失已经造成。

既便是采取措施，也只能是“亡羊补牢”。

SPC技术的采用，使质量管理从被动的事后把关发展到生产过程中积极的事前预防，从而大大降低了企业的生产成本，同时也为企业赢得了更多的定单和更好的商誉。

当前，质量已经成为核心竞争力的关键因素，国内铸造、机械加工行业都在不断加强质量管理，提高质量水平。

统计过程控制（简称SPC）作为一种加强过程控制、提高质量水平的有效方法，在质量管理工作中发挥了非常重要的作用。

日本和欧美等企业在企业全面质量管理中就是大力推行SPC,使产品质量和生产效率等方面处于世界领先地位。

特别是金融危机带来影响的时期，中国企业太需要SPC了。

张公绪教授更是语出惊人：“我们的过程管理与国外的先进水平(六西格玛)的差距是多少？对于国内的三西格玛企业而言是差2万倍，而对于国内的二西格玛企业而言则是差9万倍！如不迅速赶上，差距可能还会拉大。

”
水平相差2万倍至9万倍并非危言耸听，两万倍乃至九万倍的差距是怎样算出来的？张教授说，这是经过严格地科学比较得出的结论。

他介绍说，世界著名的质量管理奖有三个：美国的波得里奇奖、日本的戴明奖和欧洲质量管理奖，这三个奖可以代表质量管理的国际先进水平。

前不久中国质量协会借鉴上述奖项的评审办法也设立了全国质量管理奖。

可以以此作为我国质量管理总体现状的一个体现。

而比较的指标则是四个奖项中涵盖的内容项：领导和经营策略、资源管理、过程管理、信息、经营结果。

把每个奖中的内容项放在天平上一一比较，这个天平就是六西格玛。

经过比较，领导和经营策略、资源管理、信息、经营结果这四项，我国企业和国际水平虽有差距但相去不远，而过程管理却是造成国际水平和我国企业之间天壤之别局面的重要因素。

如说国际水平是六西格玛的话，我国企业的管理大致只处于三西格玛的水平，而六西格玛企业的质量水平较之三西格玛企业要高两万倍，较之二西格玛水平则要高九万倍！这主要是由我国企业过程管理缺乏科学方法、统计技术造成的。

那么，是我国在这方面的研究水平落后于人吗？张教授说，非也，相反，我们在这方面的部分研究，例如SPD(统计过程诊断)，还处于国际领先地位。

但是，SPC与SPD在我国企业中的实践却和在学术界取得的成就大相径庭。

张教授说，SPC这个好东西在国外使用得很广泛，在我们这儿却很难推广。

即使走在全国前列的广东，其SPC普及率大概也还不到5%。

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2 课题研究的相关知识
任何一门科学的发展都有其内在的规律性，质量管理学科的发展就是以社会对质量的不断要求为驱动力。

按照质量管理在工业发达国家实践中的特点，质量管理的发展一般可以划分为以下几个阶段：
1.质量检验阶段
20世纪前，产品质量主要依靠操作者本人的技艺水平和经验来保证，属于“操作者的质量管理”。

20世纪初，以F.W.泰勒为代表的科学管理理论的产生，促使产品的质量检验从加工制造中分离出来，质量管理的职能由操作者转移给工长，是“工长的质量管理”。

随着企业生产规模的扩大和产品复杂程度的提高，产品有了技术标准（技术条件），公差制度（见公差制）也日趋完善，各种检验工具和检验技术也随之发展，大多数企业开始设置检验部门，有的直属于厂长领导，这时是“检验员的质量管理”。

上述几种做法都属于事后检验的质量管理方式。

2.统计质量控制阶段
1924年，美国数理统计学家W.A.休哈特提出控制和预防缺陷的概念。

他运用数理统计的原理提出在生产过程中控制产品质量的“6σ”法，绘制出第一张控制图并建立了一套统计卡片。

与此同时，美国贝尔研究所提出关于抽样检验的概念及其实施方案，成为运用数理统计理论解决质量问题的先驱，但当时并未被普遍接受。

以数理统计理论为基础的统计质量控制的推广应用始自第二次世界大战。

由于事后检验无法控制武器弹药的质量，美国国防部决定把数理统计法用于质量管理，并由标准协会制定有关数理统计方法应用于质量管理方面的规划，成立了专门委员会，并于1941～1942年先后公布一批美国战时的质量管理标准。

3.全面质量管理阶段
20世纪50年代以来,随着生产力的迅速发展和科学技术的日新月异，人们对产品的质量从注重产品的一般性能发展为注重产品的耐用性、可靠性、安全性、维修性和经济性等。

在生产技术和企业管理中要求运用系统的观点来研究质量问题。

在管理理论上也有新的发展,突出重视人的因素,强调依靠企业全体人员的努力来保证质量，此外,还有“保护消费者利益”运动的兴起，企业之间市场竞争越来越激烈。

在这种情况下，美国A.V.费根鲍姆于60年代初提出全面质量管理的概念。

他提出，全面质量管理是“为了能够在最经济的水平上、并考虑到充分满足顾客要求的条件下进行生产和提供服务，并把企业各部门在研制质量、维持质量和提高质量方面的活动构成为一体的一种有效体系”。

所谓的全面质量管理就是“三全管理”：
（1）全面的质量管理。

质量管理的对象不仅是狭义的产品质量，而且扩展到工作质量和服务质量等等，即广义的质量；
（2）全过程的质量管理。

对产品的质量管理不限于制造过程而且扩展到市场研究、产品开发设计、生产技术准备、采购、制造、检验、销售和售后服务等全过程。

（3）全员的质量管理。

企业把“质量第一、人人有责”作为经营管理的基本指
┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊导思想，将质量责任落实到全体职工，人人都为保证和提高质量而努力。

事实上，上述的“三全管理”就是系统科学中的全局观点的反映。

全面质量管理理论虽然发源于美国，但真正取得成效的却是在日本。

我国近20年来，结合国情和经济改革的实践，在推行全面质量管理方面取得了巨大的成就。

但是整个工业产品的质量水平仍严重落后于世界先进水平，这些都必须要用实事求是的科学态度加以总结和改进。

中国自1978年开始推行全面质量管理，并取得了一定成效。

管理的发展与工业生产技术和管理科学的发展密切相关。

现代关于质量的概念包括对社会性、经济性和、系统性和计算机辅助质量管理阶段四方面的认识。

1.质量的社会性：质量的好坏不仅从直接的用户,而是从整个社会的角度来评价,尤其关系到生产安全、环境污染、生态平衡等问题时更是如此。

2.质量的经济性：质量不仅从某些技术指标来考虑，还从制造成本、价格、使用价值和消耗等几方面来综合评价。

在确定质量水平或目标时，不能脱离社会的条件和需要,不能单纯追求技术上的先进性，还应考虑使用上的经济合理性，使质量和价格达到合理的平衡。

3.质量的系统性：质量是一个受到设计、制造、使用等因素影响的复杂系统。

例如，汽车是一个复杂的机械系统，同时又是涉及道路、司机、乘客、货物、交通制度等特点的使用系统。

产品的质量应该达到多维评价的目标。

费根堡姆认为，质量系统是指具有确定质量标准的产品和为交付使用所必须的管理上和技术上
的步骤的网络。

质量管理发展到全面质量管理，是质量管理工作的又一个大的进步,烽火猎聘总经理说，统计质量管理着重于应用统计方法控制生产过程质量，发挥预防性管理作用，从而保证产品质量。

然而，产品质量的形成过程不仅与生产过程有关，还与其他许多过程、许多环节和因素相关联，这不是单纯依靠统计质量管理所能解决的。

全面质量管理相对更加适应现代化大生产对质量管理整体性、综合性的客观要求，从过去限于局部性的管理进一步走向全面性、系统性的管理。

四、质量体系保证及计算机辅助质量管理阶段：80年代以后，科学技术水平又有了新的大发展，社会生产力提高，人们认识到用“全面质量管理”来概括质量管理问题己远远不够，于是又出现了各种概念，如美国的质量经营管理QM，欧洲一些国家提出的全面质量保证TQA等等。

国际标准化组织ISO将QM和QA纳入建立了标准体系——质量体系QS标准。

国际标准化组织(ISO)为适应国际间贸易发展的需要，在总结各国质量保证制度经验的基础上，经过多年的工作，于1987年3月发布了IS09000《质量管理和质量保证》标准，这套标准于1994年修改后形成了IS09000: 1994族《质量管理和质量保证》标准，在许多国家和地区广泛采用。

基于IS09000质量管理体系，陆续又有一些行业结合自身特点，创立新的质量管理体系标准，如美国三大汽车公司(福特、通用汽车、克莱斯勒)联合推出的OS9000体系、通信领域的TL9000体系等。

在此阶段，各种质量控制、质量改善手段被空前充分利用，如6Sigma质量系统，引发了一场质量革命。

随着计算机技术以及网络技术在质量管理和控制中的广泛应用，计算机辅助质量(CAQ: Computer Aided Quality )的概念应运而生。

随后，经济全球化进程的加快。