统计过程控制的几种常用方法

统计过程控制

1、统计过程控制的基本知识

1.1统计过程控制的基本概念

统计过程控制（Stastistical Process Control简称SPC）是为了贯彻预防原则，应用统计方法对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平，从而保证产品与服务符合规定要求的一种技术。

SPC中的主要工具是控制图。因此，要想推行SPC必须对控制图有一定深入的了解，否则就不可能通过SPC取得真正的实效。

对于来自现场的助理质量工程师而言，主要要求他们当好质量工程师的助手：（1）在现场能够较熟练地建立控制图；

（2）在生产过程中对于控制图能够初步加以使用和判断；

（3）能够针对出现的问题提出初步的解决措施。

大量实践证明，为了达到上述目的，单纯了解控制图理论公式的推导是行不通的，主要是需要掌握控制图的基本思路与基本概念，懂得各项操作的作用及其物理意义，并伴随以必要的练习与实践方能奏效。

1.2统计过程控制的作用

（1）要想搞好质量管理首先应该明确下列两点：

①贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓。

②质量管理学科有一个十分重要的特点，即对于质量管理所提出的原则、方针、目标都要科学措施与科学方法来保证他们的实现。这体现了质量管理学科的科学性。

为了保证预防原则的实现，20世纪20年代美国贝尔电话实验室成立了两个研究质量的课题组，一为过程控制组，学术领导人为休哈特；另一为产品控制组，学术领导人为道奇。其后，休哈特提出了过程控制理论以及控制过程的具体工具——控制图。道奇与罗米格则提出了抽样检验理论和抽样检验表。这两个研究组的研究成果影响深远，在他们之后，虽然有数以千记的论文出现，但至今仍未能脱其左右。休哈特与道奇是统计质量控制（SQC）奠基人。1931年休哈特出版了他的代表作《加工产品质量的经济控制》这标志着统计过程控制时代的开始。

（2）“21世纪是质量的世纪”。美国著名质量管理专家朱兰早在1994年的美国质量管理年会上即提出此论断，若干年来得到越来越多的人的认同。朱兰提出这样的论断是有其科学背景的。

要想在市场上立于不败之地，就要生产出世界级质量的产品，这就需要采用先进的技术科学与先进的管理科学。一般说来，先进的技术科学可以改进与提高产品质量指标的绝对值，而先进的质量科学则可以在现有条件下将其波动调整到最小。这就好比一辆摩拖车的两个轮子，两者缺一不可，推行SPC等质量科学就是贯彻先进的科学管理。

（3）西方工业发达国家来华加工定货，一般都要求加工企业在生产线推行SPC，如未推行就认为该企业的产品质量没有保证，拒绝定货。现在，此风愈演愈烈，甚至一些发展中国家也提出上述要求。我国加入世贸组织（WTO）后，可以预计在国际市场中的竞争将更加激烈，从而各个企业对质量科学的需求将会更加迫切。

1.3统计过程控制的特点

（1）与全面质量管理相同，强调全员参加，而不是依靠少数质量管理人员；

（2）强调应用统计方法来保证预防原则的实现，而不是只停留在口头上或书面上的空头保证；

（3）SPC不是用来解决个别工序采用什么控制图的问题，SPC强调从整个过程、整个体系出发来解决问题。SPC的重点就在于“P（Process，过程）”。

1.4统计过程诊断

SPC可以判断过程的异常，及时警告。但早期的SPC不能判断此异常是什么因素引起的，发生于何处，即不能进行诊断。而在现场迫切需要解决诊断问题，否则即使要想纠正异常也无从下手。故现场与理论都迫切需要将SPC加以发展，现代SPC 已包含了此部分内容，也即统计过程诊断（Statistical Process Diagnosis,简称SPD）。

SPD不但具有早期SPC告警进行控制的功能，而且具有诊断功能，故SPD是现代SPC理论的发展和重要组成部分。SPD就是利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断，从而达到缩短诊断异常的时间、以便迅速采取纠正措施、减少损失、保证产品质量的目的。SPD是20世纪80年代发展起来的。

2、常规控制图

2.1常规控制图的构造

控制图是对过程质量特性值进行测定、记录、评估和监察过程是否处于统计控制

状态的一种用统计方法设计的图。图上有用实线绘制的中心线（CL，Central Line）、用虚线绘制的上控制限（UCL,Upper control Limit）和下控制线（LCL,Lower Control Limit），图中并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列，各点之间用直线段相连，以便看出点子的变化趋势。UCL、CL与LCL统称为控制线（Control Lines），它们是互相平行的。若控制图中的描点落在UCL与LCL之外或描点在UCL 与LCL之间的排列不随机，则表明过程异常。世界上第一张控制图是美国休哈特在1924年5月16日提出的不合格品率（p）控制图。

本章将主要讨论常规控制图，也称休哈特控制图。（见下图）

2.2控制图的重要特性

控制图的重要特性体现在下列各点：

（1）控制图是贯彻预防原则的SPC的重要工具，控制图可用以直接控制与诊断过程，故为质量管理七个工具的重要组成部分。

（2）1984年日本名古屋工业大学调查了200家日本各行各业的中小型工厂，结果发现平均每家工厂采用137张控制图。这个数字对于推行SPC与SPD有一定的参考意义。

（3）当然，有些大型企业应用控制图的张数是很多的，例如美国柯达彩色胶卷公司有5000职工，一共应用了35000张控制图。

（4）我们不追求控制图张数的多少，但可以说，工厂中使用控制图的张数在某种意义上反映了管理现代化的程度。

2.3控制图的形成及控制图原理解释

2.3.1控制图的形成

将通常的正态分布图转个方向，使自变量增加的方向垂直向上，并将u、u﹢3σ和u－3σ分别标为CL、UCL和LCL，这样就得到一张控制图。UCL为上控制线，CL 为中心线，LCL为下控制线。

2.3.2控制图原理的第一种解释