工业工程毕业论文-基于SPSS的佳讯公司二极管产品质量改进.doc

山 东 工 商 学 院 shandong institute of business and t technology 毕业论文(设计) graduation thesis （design） 论文（设计）题目 title of thesis（design） 基于 spss 的佳讯公司二极管产品质量改进 分院（系别） department 管理科学与工程学院 专 业 speciality 工业工程 班级 class 工业 051 论文（设计）作者 author of thesis（design ） 论文完成日期 date 2009 年 05 月 20 日 论文（设计）指导教师 advisor 指导教师职称 the title of advisor 基于 spss 的佳讯公司二极管产品质量改进 摘要 本设计综合运用数理统计和数据分析、统计过程控制等方法，对佳讯公司二极管生 产工艺进行了质量数据分析，设计了不良品的基本统计分析、一贯机产品方差分析、相关与 回归分析和过程质量控制四个方面的数据分析方案。通过初步的数据分析，发现了制约二极 管生产工艺质量问题的瓶颈因素，运用正交试验对工艺参数进行了优化设计。借助 spss 等 统计质量工具，使过程能力指数 cpk 由原来的 0.683 提高到 1.029，不良品率大大降低，达 到了设计的目标。 本设计秉承工业工程优化和改善系统的基本思想，以对我国中小制造型企业的产品质量 管理作出一点思考和启示。 关键词 质量改进 数据分析 spss 软件 二极管 工业工程 quality improvement of diode products based on spss for giantion co.,ltd abstract the design conducts the quality analysis of the diode production for giantion company using the method of mathematical statistics, data analysis, statistical process control and so on. it designed a data analysis program from four aspects which are the basic statistical analysis, non- performing products, variance analysis, correlation and regression analysis and process quality control. from preliminary analysis, it has found out the bottlenecks hidden in the diode products which affect the quality of production in the factory. then, optimize the process parameters using an orthogonal test(taguchi methods) to find out the best combination of these quality problems. finally, the cpk is improved from 0.683 to 1.029 and the fraction defective is decreased apparently with the help of spss software. so it has achieved the target. the design gives some thinking and inspiration for quality management of the small and medium- sized manufacturing enterprises in china in accordance with the basic idea of industrial engineering optimization and the system improvement. keywords quality improvement data analysis spss diode industrial engineering 山东工商学院 2009 届毕业设计 1 目 录 1 绪论1 1.1 选题背景.1 1.2 设计意义.2 1.3 设计目标和技术线路.2 2 相关原理和技术简介4 2.1 质量管理发展概述.4 2.2 基于 spss 等质量统计软件的质量数据分析4 2.3 数理统计发展现状.5 2.4 佳讯电子公司简介.6 2.4.1 佳讯公司质量管理介绍.6 2.4.2 二极管相关制造工艺简介.6 3 抽样方案的设计8 4 佳讯电子公司质量数据分析方案设计10 4.1 不良品基本统计分析.10 4.1.1 二极管产品的不良率分析.10 4.1.2 二极管不良类型频数统计.11 4.1.3 探索性分析.13 4.2 一贯机生产线的方差分析 15 4.3 相关分析与回归分析 17 4.3.1 反向击穿电压与受污染程度的相关分析.17 4.3.2 反向击穿电压与受污染程度的回归分析.19 4.4 过程质量控制 21 4.4.1 一贯机产出二极管不良品控制图.22 4.4.2 反向击穿电压的 xbar-s 控制图 .25 5 二极管生产的工艺参数优化设计27 5.1 反向击穿电压 vbr 的正交试验设计.28 5.2 正交试验结果分析.30 6 优化方案设计及绩效评价33 6.1 二极管生产工艺优化方案设计.33 6.1.1 重点工艺的优化.33 6.1.2 其他工艺的优化.34 6.2 优化后质量数据整理和采集.36 6.3 过程能力的优化结果分析.38 7 结论40 致谢语41 参考文献42 附件 1 开题报告 附件 2 英文文献翻译-原文 附件 3 英文文献翻译-译文 山东工商学院 2009 届毕业设计 1 1 绪论 1.1 选题背景 人类的步伐跨进了 21 世纪，市场竞争越来越激烈，世界经济也正向着全球一体化的方 向发展。在市场竞争的五大要素中，质量是决定竞争胜负的关键要素。目前1，席卷全球的 金融危机对世界经济增长方式提出了严峻的挑战，而要应对这一挑战，需要各行各业的领导 者和广大员工切实树立质量为先的观念。为此，先进的质量管理理论与方法就显得尤为重要。 众所周知，日本企业的成功经验就是从理念与实物质量的“管理突破”开始的。20 世 纪 50 年代，日本从美国引进了质量管理，1951 年设立了戴明奖，1960 年开展“质量月”活 动，创建了日本式的全面质量管理。美国著名的质量管理专家朱兰曾经在考察了日本经济以 后说：“日本的经济振兴，是一次成功的质量革命。”事实上，日本的质量管理给了全世界 一个极好的启示。 与此形成对比的是我国的质量管理，尤其是中小企业的质量管理现状。 改革开放三十年以来，我国的企业尤其是制造型的企业迅猛发展，其中大量的民营中小 企业也如雨后春笋般崛起。然而，形如佳讯电子公司这样的中小型企业确很难在质量管理上 有所突破，尽管他们也深知质量管理的重要性，更明白要借鉴先进的质量管理模式，只有这 样，才能根本性地摆脱屡屡发生的产品质量问题的困扰。 通过初步调查可以发现，我国很多的中小企业的质量管理可以说还有很大一部分停留在 质量管理的低级时代，控制质量的方法也较多的使用人为的辨别和控制，很难做到科学化和 系统化。本设计正是基于这样一个背景而选题的。 spss3同 sas、minitab 等都是世界知名的质量统计软件，其中 sas 需要编写程序，适 用于专业统计人员；而 spss、minitab 由于简单明了的可视化操作界面，受到了广大非专业 统计人员的青睐。这对于中小型制造企业来说显得实用且必要。 随着企业规模的扩大，使得质量信息、数据的数量越来越多，管理者要想从这些数量不 断增加的数据中挖掘出最有价值的内容，如果只是简单的依靠人力进行统计、计算、分析， 必将错过控制质量的最好机会，甚至会因为工作量大，导致最终结果的误差增大或发生计算 过程错误，从而误导管理者的决策，给企业的质量控制造成较大的损失。 如今，“made in china”现象已经引起全球关注，中国要成为全世界的制造中心，除了 低廉的劳动力，关键还是产品的质量。而要做到这一点，除了要有很强的质量意识之外，还 要采用科学合理、方面可行的质量控制方法和体系。 本设计正是基于这样的背景，从佳讯质量数据的挖掘方案入手，进而找出瓶颈缺陷问题， 然后设计正交试验找出最佳的工艺组合，帮助其提高二极管产品的质量等级。通过对该个案 的分析，得出结论，期望通过这些能给我国企业尤其是中小型制造类企业的科学质量管理提 供一个参考和借鉴。 山东工商学院 2009 届毕业设计 2 1.2 设计意义 本文致力于企业产品的质量数据挖掘方案的设计，从而发现生产中的质量问题，并设计 正交试验找出最佳的工艺组合，全方位科学、合理地制定质量措施。其意义在于以下几个方 面： 1、指导企业统计有用的质量数据 企业每天都要产生大量的数据，然而并不是所有的数据都是有用的，针对质量问题来说， 能从其中挖掘出有用的质量信息的数据才是有较大的利用价值的；除此以外，如何记录连续 型的数据，是按月份还是按日或年记录数据，记录和统计哪些数据，都是企业在质量数据挖 掘过程中要考虑的问题。本设计通过设计佳讯公司的个案方案，为企业提出一套行之有效的 质量数据统计方法，为质量数据信息的挖掘打下基础。 2、设计质量数据挖掘方案 质量数据挖掘有很多的计算方法和模型，本设计针对我国中小企业的现状，设计了一系 列实用简单的数据挖掘方案，为企业制定质量决策提供参考依据，同时为其施行质量管理的 体系建设提出切实可行的方法和依据。 3、找出生产工艺最佳组合 通过对质量数据一定程度的挖掘，可以发现一些质量问题，并能从中找出产品的生产过 程中的质量瓶颈问题。本设计针对找出的质量问题，分析出造成这些问题的原因，然后设计 正交试验找出最佳的生产工艺组合，从而使企业有的放矢，运用恰当的技术和生产手段及时 地控制瓶颈工序，得到预期的质量满意的产品。本设计通过设计正交试验发现影响二极管反 向击穿电压 vbr 大小的原因是管子的受污染程度等因素，从而指导企业采取保证生产过程 中保持管子清洁度等措施来提高和保证管子的反向击穿电压值符合规定的大小。 4、配合企业更好地开展 ie 工作 ie 的使命笼统地可以概括为保证质量，降低成本和缩短交货期，可见，质量工作其实 也是 ie 工作的一种。从本设计引入的佳讯公司的个案可以看到，二极管的反向击穿电压受 到管子污染程度的影响，这也就要求企业的 5s 工作要得到保证。由此，本设计期望能给企 业的 ie 工作作出一点启示。 1.3设计目标和技术线路 本设计的目标是：通过对佳讯电子公司相关质量数据的挖掘，从不良品的基本统计分析、 方差分析、相关与回归分析和过程质量控制四个方面的挖掘方案和结果中，找出质量问题的 瓶颈因素，然后利用基本的分析方法找出导致该质量问题的生产工艺，通过设计正交试验找 出最佳的工艺组合，并将优化之后的结果同优化前的结果进行对比，得出结论。 本设计所采用的方法可以用图 1-1 所示的技术线路图加以表示： 山东工商学院 2009 届毕业设计 3 基于spss的佳讯公司 二极管产品质量改进 研究意义 公司及产品 生产工艺介绍 理论及技术依据 质量数据分析方案 不良品基本 统计分析 方差分析 相关与回归分析过程质量控制 找出质量问题瓶颈因素 设计正交试验寻找 最优工艺参数组合 优化结果评价 得出结论 设计优化方案 图 1-1 设计技术线路图 本设计根据佳讯公司二极管产品不良率较高的情况，从不良品基本统计分析、方差分析、 相关与回归分析和过程质量控制四个方面设计了质量数据分析方案，主要是统计过程控制的 分析。通过数据分析，发现二极管产品的瓶颈不良环节，然后设计正交试验，重点针对某型 号的二极管进行工艺参数的优化设计。 山东工商学院 2009 届毕业设计 4 2 相关原理和技术简介 2.1 质量管理发展概述 质量管理是指在质量方面的指挥和控制活动，通常包括制定质量方针和质量目标以及质 量策划、质量控制、质量保证和质量改进。 管理的发展大致经历了 3 个阶段。即质量检验阶段，统计质量控制阶段和全面质量管理 阶段。中国自 1978 年开始推行全面质量管理，并取得了一定成效。 质量保证：质量保证活动涉及企业内部各个部门和各个环节。从产品设计开始到销售服 务后的质量信息反馈为止，企业内形成一个以保证产品质量为目标的职责和方法的管理体系， 称为质量保证体系,是现代质量管理的一个发展。建立这种体系的目的在于确保用户对质量 的要求和消费者的利益，保证产品本身性能的可靠性、耐用性、可维修性和外观式样等。 质量控制：为保证产品的生产过程和出厂质量达到质量标准而采取的一系列作业技术检 查和有关活动，是质量保证的基础。美国 j.m.朱兰认为，质量控制是将测量的实际质量结果 与标准进行对比，并对其差异采取措施的调节管理过程。这个调节管理过程由以下一系列步 骤组成：选择控制对象；选择计量单位；确定评定标准；创造一种能用度量单位来测量质量 特性的仪器仪表；进行实际的测量；分析并说明实际与标准差异的原因；根据这种差异作出 改进的决定并加以落实。 质量改进：iso9000:2000 标准关于质量改进作出的定义是，质量改进是质量管理的一部 分，致力于增强满足质量要求的能力。这里的满足质量要求的能力即过程能力，所以，质量 改进的目的在于提高过程能力。质量改进的目标是持续质量改进，持续改进指的是增强满足 要求能力的循环活动，显然 iso9000 标准要求通过 pdca 循环进行持续质量改进，以持续 不断地提高过程能力，以保证建立质量管理体系的目标。质量目标没有极限，要实现近乎于 完美的的质量水平，保证长期、稳定地向顾客提供优质的产品和服务，必须实现持续质量改 进。为实现持续质量改进必须坚持对员工实行系统的、有计划的分层培训教育，不断学习应 用新技术、新工艺、新材料、新设备和各种现代科学方法如数理统计方法，不断提高质量改 进水平。质量改进没有终点，将是一个永远的、持续的进取过程。 上世纪朱兰博士就曾提出：“即将到来的世纪是质量的世纪”。可见，企业要提高其核 心竞争力，就必须重视质量管理。这对我国正处在重要发展时期的中小企业更为重要，也是 一个巨大的挑战。 2.2 基于 spss 等质量统计软件的质量数据分析 spss（statistical package for the social science）即社会科学统计软件包，是世界著名的 统计分析软件之一。 20 世纪 60 年代末，美国斯坦福大学的三位研究生研制开发了最早的统计分析软件 spss，同时成立了 spss 公司，并于 1975 年在芝加哥组建了 spss 总部。它使用 windows 山东工商学院 2009 届毕业设计 5 的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能，使用对话框展示出各种功能选择项，只要 掌握一定的 windows 操作技能，粗通统计分析原理，就可以使用该软件为特定的科研工作 服务。 spss for windows 是一个组合式软件包，它集数据整理、分析功能于一身，用户可以根 据实际需要和计算机的功能选择模块。spss 的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分 析、输出管理等等。spss 统计分析过程包括描述性统计、均值比较、一般线性模型、相关 分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析、多重响 应等几大类，每类中又分好几个统计过程，比如回归分析中又分线性回归分析、曲线估计、 logistic 回归、probit 回归、加权估计、两阶段最小二乘法、非线性回归等多个统计过程， 而且每个过程中又允许用户选择不同的方法及参数。spss 也有专门的绘图系统，可以根据 数据绘制各种图形。 spss for windows 的分析结果清晰、直观、易学易用，而且可以直接读取 excel 及 dbf 数据文件，现已推广到多种各种操作系统的计算机上，它和 sas、bmdp 并称为国际 上最有影响的三大统计软件。和国际上几种统计分析软件比较，它的优越性更加突出。在众 多用户对国际常用统计软件 sas、bmdp、glim、genstat、epilog、minitab 的总体 印象分的统计中，其诸项功能均获得最高分 。在国际学术界有条不成文的规定，即在国际 学术交流中，凡是用 spss 软件完成的计算和统计分析，可以不必说明算法，由此可见其影 响之大和信誉之高。但是 spss 作为三大综合性统计软件之一，其统计分析功能与另外两个 软件即 sas 和 bmdp 相比仍有一定欠缺。 虽然如此，spss for windows 由于其操作简单，已经在我国的社会科学、自然科学的各 个领域发挥了巨大作用。该软件还可以应用于经济学、生物学、心理学、医疗卫生、体育、 农业、林业、商业、金融等各个领域。 2.3 数理统计发展现状 数理统计就是通过对随机现象有限次的观测或试验所得数据进行归纳，找出这有限数据 的内在数量规律性，并据此对整体相应现象的数量规律性做出推断或判断的一门学科。概括 起来有如下几方面的特点：一是随机性，就是说数理统计的研究对象应当具有随机性，确定 性现象不是数理统计所要研究的内容。二是有限性，就是说数理统计据以研究的随机现象数 量表现的次数是有限的。三是数量性，即数理统计以研究随机现象的数量规律性为主，而对 随机现象质的研究为次。四是采用的研究方法主要为归纳法。最后，数理统计通过对小样本 的研究以达到对整体的推断都具有一定的概率可靠性。用样本推断总体误差的存在是客观的， 但是数理统计不仅重在研究误差的大小，还指出误差发生的可能性的大小。 从数理统计的学科特征来看，数理统计是应用数学中最重要、最活跃的学科之一。由此 可见，数理统计从学科划分来说，应属于数学学科，但是其重在应用，而不是纯数学理论或 方法的研究，故其采用的方法也就重在归纳法，而不是数学的演绎法。 山东工商学院 2009 届毕业设计 6 综上所述，数理统计的主要特点可以用一句话概括为：数理统计是一门对随机现象进行 有限次的观测或试验的结果进行数量研究，并依之对总体的数量规律性做出具有一定可靠性 推断的应用数学学科。 2.4 佳讯电子公司简介 常州新区佳讯电子器材有限公司，系专业生产半导体分立器件的股份制企业。公司已有 十余年专业生产半导体器件的经验，有较强的技术开发能力，有先进的自动化流水线生产设 备和制造技术，有完善的检验设备、检测手段和质量保证体系。 公司主要产品有各类硅塑封二极管、开关二极管、高效率二极管、触发二极管、肖特基 二极管、硅整流桥、贴片二极管、节能灯专用二极管、开关电源专用二极管、黑白、彩色电 视机、显示器专用二极管及其他半导体器件，年产量达一百亿只以上。 2.4.1 佳讯公司质量管理介绍 佳讯电子公司虽然有很好的质量意识，也逐渐形成了比较完整的质量管理体系，但是实 际操作中仍然会遇到各种质量问题，这些问题迫切需要科学的方法加以解决。与此形成鲜明 对比的是，现行的质量控制办法还不是十分的科学化、合理化，没有先进的理论和实践方案 给予指导，无法形成缺陷的根源上杜绝，无法得到本质上的质量管理的提高。 半导体产品由于其原材料成本较高，因此杜绝浪费、防止不合格品的较多出现显得尤为 重要，公司目前较多采用的是对后道工序的质量控制，且主要实行以人工方式进行产品缺陷 辨别，这种方法起到了一定的作用，但是由于不能深入地了解产生质量问题的根本原因，无 法将质量数据进行挖掘和提纯，从种找出有用的质量信息，因此就无法将质量问题反馈至前 道和中道的生产甚至设计部门。 综上所述，佳讯电子公司的质量管理要实现质的突破，必须打破现有的单纯依靠人工进 行质量管制的体系。佳讯电子公司的问题也暴露出我国中小企业的质量管理问题和值得思考 的改良途径。 2.4.2二极管相关制造工艺简介 佳讯公司生产线分为前道、中道和后道三个总区。其中前道包括制造一部，中道包括制 造二部、工艺部和电镀外协，后道包括制造三部和品保部。公司生产各种半导体器材，以生 产二极管为主。图 2-1 是 in40001 二极管的生产工艺流程图： 本体原料铜线 拉丝 测直径 切引线 外协电镀 模压 排向 精沥 焊接 酸洗 上胶 梳条 打印 烘烤 机包 拣管 测试 包装、贴标签 纯水+混合酸 胶 编带 前道 中 道 后道 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 2 1 图 2-1 in4001 型半导体加工工艺程序图 山东工商学院 2009 届毕业设计 7 3 抽样方案的设计 在进行具体数据分析之前，首先应该确定一个适当的样本容量，也就是应该抽取一个多 大的样本来估计总体参数。在进行数据分析时，总是希望提高分析结果的可靠程度。但在一 定的样本容量之下，要提高分析结果的可靠程度（置信水平），就应扩大置信区间，而过宽 的置信区间在世纪估计中往往是没有意义的。例如，本设计假设某一天生产的二极管产品不 会出现不合格产品，置信区间并不宽，但可靠性相对较低，如果说某一分钟内不会出现不合 格二极管产品，尽管很可靠，但准确性又太差，也就是置信区间太宽了，这样的估计是没有 意义的。如果既想缩小置信区间，又不像降低置信程度，就需要增加样本容量，但样本容量 的增加也会受到许多限制。比如，会增加调查的费用和工作量，针对佳讯公司的二极管产品 来说，过大的样本容量操作起来有时是不现实的。通常说来，样本容量的确定与可以容忍的 置信区间的宽度以及对此区间设置的置信水平有一定的关系。因此，如何确定一个适当的样 本容量，也是抽样估计中需要考虑的问题。 1、分析总体均值相关问题时样本容量的确定 总体均值的置信区间是由样本均值和边际误差两部分组成的。确定样本容量的公式是：x (公式 3-1) 22 /2 2 ()z n e 其中，e 值是使用者在给定的置信水平下可以接受的边际误差；的值可直接由区/2 z 间估计中所用到的置信水平确定。如果能求出的具体值，就可以用上面的公式计算所需 的样容量。在实际应用中，如果不知道的值，可以用以前类似样本的标准差来代替；也 可以通过试验调查的方法，选择一个初始样本，并以该样本的样本标准差作为的估计值。 由公式可以看出，样本容量与置信水平成正比，在其他条件不变的情况下，置信水平越 大，所需的样本容量也就越大；样本容量与总体方差成正比，总体的差异越大，所要求的样 本容量也越大；样本容量与边际误差的平方成反比，即可以接受的边际误差的平方越大，所 需的样本容量就越小。 佳讯公司 in4001 型二极管的反向击穿电压 vbr 的标准差大约为 15 伏特，要估计反向击 穿电压 95%的置信区间，并希望边际误差为 3.0 伏特，则应该抽取的样本容量大小为： 2222 /2 22 ()(1.96)15 96.0497 3 z n e 因此，在进行 in4001 型二极管反向击穿电压 vbr 的数据分析时，至少抽取 97 只二极 管作分析样本。 2、分析总体比例相关问题时样本容量的确定 估计总体比例置信区间的边际误差为,的值、总体比例和样本容量 /2 (1) /zn /2 z 山东工商学院 2009 届毕业设计 8 n 共同确定了边际误差的大小。也就是说，一旦确定了置信水平 1-,那么的值就确定了。 /2 z 由于总体比例的值是固定的，所以边际误差可以由样本容量来确定，样本容量越大，边际误 差就越小，估计的精度就越好。因此，根据给定的的值，就可以确定任一希望的边际误 /2 z 差所需的样本容量。 重复抽样或无限总体抽样条件下确定样本容量的公式如下： (公式 3-2) 2 /2 2 ()(1)z n e 式中的边际误差 e 必须是使用者事先确定的，在大多数情况下，一般取 e 的值小于 0.10。的值可直接由区间估计中所用到的置信水平确定。如果能够求出的具体值，可 /2 z 以用上述公式直接计算所需要的样本容量。不知道的值时，可以通过类似样本的比例还代 替，也可以通过试验调查的办法，选择一个初始样本，并以该样本的比例作为的估计值。 当的值无法知道时，通常取(1-)的最大值。 根据以往的佳讯公司制造三部的生产统计，二极管产品的合格率约为 97.5%，现要求边 际误差为 5%，在求 95%的置信区间时，应抽取的二极管产品样本个数为： 22 /2 22 ()(1)(1.96)0.97(10.97) 37.4638 0.05 z n e 即应抽取至少 38 个二极管样品。 综上所述，本设计在进行二极管产品的质量数据分析时，采取的抽样方案如下： 1、不良品基本统计分析属于通过样本估计总体比例类型的情况，为了增大准确性，抽 样 in4001 型二极管 100 个数据作为分析对象； 2、方差分析研究的是 a、b、c、d 四条一贯机生产线生产的二极管不良数数否有差异， 属于比例型问题，抽样方案是每次抽取 2000 个样本，每条一贯机生产线取 20 个样本，共 80 个样本值进行分析； 3、相关与回归分析抽取 2008 年 7 月份和 8 月份的 100 个样本数据，研究反向击穿电压 的值与二极管受污染程度的相关关系； 4、过程质量控制抽取 25 组样本，每组 5 个数据，共 225 个数据进行质量数据的分析。 通过以上的抽样方案，可以保证 95%的置信区间下，5%的边际误差时，对二极管产品 的数据分析保证一定的准确性，实际操作起来也切实可行。在此基础上，进行二极管产品的 质量数据分析方案的设计以及工艺参数的优化设计。 对大多数工业用的分析来说，50 个数据具备足够的可靠性。但单个测量值的费用较低 时，或是当需要准确的分析时，可以采用 100 个或者更多的数据。 山东工商学院 2009 届毕业设计 9 4 佳讯电子公司质量数据分析方案设计 本部分主要针对佳讯公司制造三部实际情况，解决下列几个问题： 1、二极管不良率有多大？有哪些不良类型？比例是多少？ 2、制造三部的几条一贯机生产线所生产出的二极管质量是否均衡，是否有显著差异？ 3、二极管的反向击穿电压 vbr 与管子受污染程度有无关系？如果有关系，是否为线性 关系？具体的关系式是怎样的？ 4、一贯机生产二极管的过程是否有异常？过程能力是否能够得到满足？ 回答了这几个问题，就能大致了解制造三部所生产的二极管质量状况，且能深入知道具 体细节因素和相关关系，为制定质量决策提供依据。前三个问题将分别通过基本统计分析、 方差分析、相关和回归分析加以解决，第四个问题利用过程质量控制分析。 4.1 不良品基本统计分析 不良品基本统计分析要回答的问题是：佳讯公司制造三部生产的二极管产品不良率有多 大？有哪些不良类型？比例分别是多少？数据特征是怎样的？ 下面将使用 spss、excel 等软件对佳讯电子公司的二极管产品进行质量数据的分析。 为了在 spss 中方便进行数值的计算，将每种类型都编以一个对应的数字。编码设计结 果如表 4-1 所示： 4.1.1 二极管产品的不良率分析 根据佳讯公司制造三部的以往统计情况，二极管产品的不良率约在 5%左右，现抽样检 验一批二极管，按照前面介绍的 20 种不良类型的判断标准，计算二极管产品的不良率大小。 收集 08 年 7 月份和 8 月份的不良数据，每天从制造三部生产的二极管产品中抽取 2000k 管子，记录其中的不良数目。相关结果如表 4-2 所示： 表 4-1 二极管不良品类型编码和统计表 不良品类型编码不良品类型编码不良品类型编码不良品类型编码 镀层不良1残胶露铜6导电不良11印糊16 引线割伤2露铜7引线绞脚12引线玷污17 编带空位3引线烙伤8白管13引线氧化18 死弯4组件外露9色环宽窄不一14本体偏离19 露黑头5本体缺角10露白胶15引线混料20 山东工商学院 2009 届毕业设计 10 通过简单的 spss 分析可知，制造三部的二极管不良率均值约为 5.05%，对二极管产品 而言属于较高不良率，需要采取质量措施加以改善。不良分析结果如表 4-3 所示： 4.1.2 二极管不良类型频数统计 在 spss 系统中，以“deftype”代表不良品类型，在 value labels 窗口中依次输入 20 种不良品类型。相关字段设置如图 4-1 所示： 表 4-2 7 月份和 8 月份不良二极管数目及百分比 单位：k 2000k 中 def 管 89908788998587113110114 7811210510711098112989598 104116103941031039411397104 90100981149710610687115105 117961031011189810610310489 95101115100104959710295100 4.45%4.50%4.35%4.40%4.95%4.25%4.35%5.65%5.50%5.70% 3.90%5.60%5.25%5.35%5.50%4.90%5.60%4.90%4.75%4.90% 5.20%5.80%5.15%4.70%5.15%5.15%4.70%5.65%4.85%5.20% 4.50%5.00%4.90%5.70%4.85%5.30%5.30%4.35%5.75%5.25% 5.85%4.80%5.15%5.05%5.90%4.90%5.30%5.15%5.20%4.45% 4.75%5.05%5.75%5.00%5.20%4.75%4.85%5.10%4.75%5.00% 表 4-3 二极管不良率百分比统计结果 statistics 不良率百分比 n valid60 missing0 mean.050525 mode.0490a minimum.0390 maximum.0590 a. multiple modes exist. the smallest value is shown 山东工商学院 2009 届毕业设计 11 图 4-1 二极管不良品类型的自变量字段设置 统计分析的目的在于研究总体特征，但是，由于各种原因，只能从能够得到的随机抽取 的样本中分析出结论，再以此对总体的实际情况作出可能的推断。通过描述性统计分析可以 大致了解数据的分布类型和特点、数据分布的集中趋势和离散程度，或对数据进行初步的探 索性分析（包括检查数据是否有错误，对数据分布特征和规律进行初步观察） 。 spss 对质量信息的统计分析功能主要集中在“analyze”“descriptive statistics”菜 单中，主要包括频数统计、描述性统计、探索性分析、交叉表分析、比例统计、p-p 图、q- q 图等七种分析工具。 本设计的基本统计分析的目的是为了探寻佳讯电子公司二极管不良品的类型分布情况， 进而为后面的进一步分析以及制定质量对策提供依据。 对佳讯电子公司手测车间降料箱中的降料进行不良品检查，随机抽取 100 根型号为 bufan in4001 的二极管检查其不良类型，并记录下来。不良品类型记录结果如表 4-4 所示： 二极管不良类型频数统计结果如表 4-5 所示： 表 4-5 不良二极管频数统计 不良类 型 镀层 不良 引线 割伤 编带 空位 死弯 露 黑头 残胶 露铜 露铜 引线 烙伤 组件 外露 本体 缺角 频数364113321712 不良类 型 导电 不良 引线 绞脚 白管 色环 不一 露 白胶 印糊 引线玷 污 引线 氧化 本体 偏离 引线 混料 频数23238411141 帕累托图是将出现的质量问题和质量改进项目按照重要程度依次排列而采用的一种图表。 通常把累计百分数划分为 3 个观察区：0%80%为 a 类区，其相关问题为主要问题； 80%90%为 b 类区，其相关问题为次要问题；90%100%为 c 类区，其相关问题为更次要 表 4-4 二极管不良品类型统计表 观测值 53123471818120 14621262120715 39814331641714 11179104172019412 419653973314 320722321881 85111513152021611 1011559201841610 143613438310 101013161191931319 山东工商学院 2009 届毕业设计 12 的一般问题。 图 4-2 二极管不良类型帕累托图 图 4-2 所示的帕累托图显示：导电不良和引线烙伤、死弯问题这几种缺陷是该二极管产 品的主要问题，必须集中力量加以改进；引线割伤、露白胶等问题是次要问题；引线绞脚、 本体缺角等问题属于一般问题。只要解决了主要缺陷，就可以将二极管不合格率减少 80%以 上。排列图指出了质量控制的努力方向。 4.1.3 探索性分析 数据的探索性分析就是从未知的总体或样本中分析出数据的特点和分布模式等，也就是 揭示数据的数字特征、分布特征、散布形式及其他不可预知偏离的数据信息。 随机采集佳讯电子公司一贯机班组 50 只型号为 bufan in4001 的二极管反向击穿电压的 数据，记录结果如表 4-7 所示： 表 4-7 bufan in4001 二极管反向击穿电压 序号vbr序号vbr序号vbr序号vbr序号vbr 149.81150.22145.63148.84143.8 248.21250.72247.63251.14251.7 353.21349.62347.03350.94349.4 454.21448.62448.63447.64446.8 546.91545.82545.33548.44545.7 651.21651.22651.23644.44642.5 山东工商学院 2009 届毕业设计 13 展开层级菜单，直至选择“explore”项，将变量“二极管反向击穿电压vbr”选入 “dependent list”框，将“序号number”选入“label cases by”框。本文“statistics”项 选择“descriptive” ，表示基本统计量；“plots”项选择箱图和直方图；“display”栏选择 输出内容为“both” ，即统计量和图形。 得到的二极管反向击穿电压描述性结果及直方图和箱图如表 4-8、图 4-3 所示： 直方图又称柱状图或质量分布图，是用来描述质量数据分布状况，分析并判断过程质量 的常用工具。它描述的是质量特性数据的分析状态，即质量特性数据所呈现的具有一定规律 性的分散形态。 在实际生产过程中，产品质量总是存在一些差异的，不可能整齐划一完全相同，总是会 在一定的范围内出现波动。这种波动是由于受到偶然性原因和系统性原因的影响所造成的。 如果要控制波动，使波动处于正常状态或符合要求的范围内，就必须查明并消除造成波动的 主要因素。这就要求首先找出波动（即数据分散性）的规律。直方图就是用图形体现其波动 表 4-8 描述性结果 descriptives statisticstd. error 反向击穿电压 mean51.0580.33468 95% confidence interval for mean lower bound50.3854 upper bound51.7306 5% trimmed mean50.9711 median51.1500 variance5.600 std. deviation2.36653 minimum45.70 maximum59.60 range13.90 interquartile range2.52 skewness.770.337 kurtosis2.511.662 (续表) 序号vbr序号vbr序号vbr序号vbr序号vbr 750.31751.32753.83746.54750.0 847.81850.92843.23854.24853.4 945.31948.62944.53943.54942.1 1050.62048.53044.64042.95043.3 山东工商学院 2009 届毕业设计 14 规律的有效工具之一。 图 4-3 探索性分析-直方图 图 4-4 探索性分析-箱图 箱图显示了在均值 51.058 上下的分布情况，基本处于对半形势，这说明该一贯机班组 所生产的 in4001 型二极管的反向击穿电压 vbr 值总体不是趋于 50 伏特以上，进一步分析 之后，应该考虑采取措施提高其总体指标值。 4.2 一贯机生产线的方差分析 方差分析要回答的问题是：制造三部的几条一贯机生产线所生产出的二极管质量是否均 山东工商学院 2009 届毕业设计 15 衡，是否有显著差异？ 方差分析是用于检验多个样本之间均值有无差异的一种方法。本设计进行单因素方差分 析，对两组以上的均值加以比较，检验由单一因素影响的一个或几个相互独立的分析变量由 因素各水平分组的均值之间的差异是否有统计意义。这里主要采用 one-way anova 过程。 采用 one-way anova 过程要求：因（分析）变量属于正态分布总体，若因（分析） 变量的分布明显是非正态，应该用非参数分析过程。对被观测对象的试验不是随机分组的， 而是进行的重复测量形成几个彼此不独立的变量，应该用 repeated measure 菜单项，进行重 复测试方差分析，条件满足时，还要进行趋势分析。 在 a、b、c、d 四条一贯机生产线所生产的 bufan in4001 二极管中随机抽取各 2000k，统计其不良管子数。现运用方差分析探讨四条一贯机生产线所生产的二极管质量是 否有显著不同。不合格品的记录结果如表 4-9 所示： 以一贯机生产线（type）为自变量（单因子） ，不良管子数（def）为因变量，建立一 个数量关系式，进行单因素方差分析。选择 analyzecompare meansone way anova， 将 type 选入 factor，def 选入 dependent list，其余默认，得到结果如表 4-10 所示： 该结果解释如下：总离开差 sst=17581.357，组间平方和 ssr=10269.675，组内平方和 表 4-9 四条一贯机生产线不良品统计表 单位：k 只 一贯机 a一贯机 b一贯机 c一贯机 d 156166150210 186153158189 179148186167 165139153184 143124154169 193138149190 162157147201 159143155199 163136152185 187122154164 表 4-10 方差分析结果 anova 不良品数 sum of squaresdfmean squarefsig. between groups10269.67533423.22516.855.000 within groups7311.70036203.103 total17581.37539 山东工商学院 2009 届毕业设计 16 或残差平方和 sse=7311.700，相应的自由度分别为 39，3，36；组间均方差 msr=3423.225，组内均方差 mse=203.103，f=16.855。查 f 统计分布表，知道 f（3，36） 在=0.01 显著性水平下的临界值 f0.01（3，36）f=16.855，说明在=0.01 的显著性水平 下，f 检验是显著的。即 abcd 四条一贯机生产线所生产的二极管产品不良率是有显著差异 的。这可以大致判断一贯机生产线是不平衡的。 4.3 相关分析与回归分析 相关与回归分析要回答的问题是：二极管的反向击穿电压 vbr 与管子受污染程度有无关 系？如果有关系，是否为线性关系？具体的关系式是怎样的？ 变量间的关系分为确定性关系和非确定性关系两类，确定性关系即为函数关系，非确定 性关系即相关关系。相关分析的目的是研究变量之间关系的密切程度。相关系数常常是根据 样本的数据计算的，确定样本空间中变量是否相关与样本的大小有一定的关系，样本太小时 可能出现较大的误差，所以相关分析的重要任务是根据样本相关系数，来推论样本空间的相 关情况。 回归分析则是揭示一个变量如何与其他变量相联系，前者叫做被解释变量，后者叫做解 释变量。回归分子主要运用最小二乘法原理对参数进行估计，用参数估计值建立回归方程。 如果回归方程确实是正确的，并且能够对解释进行预测和控制的话，就可以通过回归方程对 被解释变量进行预测和控制。 分析二极管制造工艺过程可以发现，佳讯电子公司的二极管电性可能与其受污染程度有 关。管子一旦掺进杂质，将会影响到其单向导电性能，有的甚至在加很小的电压时候就反向 击穿。因此，本设计在对佳讯电子公司的二极管产品做质量数据分析的时候，相关分析与回 归分析主要研究的是二极管反向击穿电压与受污染程度的相关性。在确定了相关关系之后， 再进行进一步的线性回归分析。 4.3.1 反向击穿电压与受污染程度的相关分析 进行相关分析关键就是要计算相关系数。计算相关系数有不同的方法，其中，pearson 积矩相关系数适用等间隔测度，而 spearman 相关系数和 kendall 相关系数都是非参测度。 本文针对佳讯电子的实际情况，采用皮尔逊积矩相关系数方法。其计算公式如下： (公式 4-1)( , ) p xv cov x y r 采集 7 月和 8 月份 100 个待编带的 in4001 二极管样本数据，其反向击穿电压与受污染 程度数据如表 4-11 所示。现通过对这种 in4001 管子的电性和污染情况进行相关分析，来观 察反向击穿电压与受污染程度是否相关。 山东工商学院 2009 届毕业设计 17 在 spss 系统中依次进行操作 analyzecorrelatebivariate，variables 框中选入 vbr、pol，点击 ok 即可得到表 4-12 的描述统计表、表 4-13 的相关性分析结果表。 描述统计表显示了样本数据的平均值和标准差。其中反向击穿电压的平均值是 52.2120 伏特，受污染程度的均值为 0.4460，污染程度趋中。 表 4-12 描述统计 descriptive statistics meanstd. deviationn 反向击穿电压52.21205.19482100 受污染程度.4460.21102100 表 4-11 电性与受污染程度数据表 序 号 反向击穿 电压 受污染 程度 序 号 反向击穿 电压 受污染 程度 序 号 反向击穿 电压 受污染 程度 序 号 反向击穿 电压 受污染 程度 151.50.42657.40.25149.50.57645.60.8 248.70.52747.90.75251.30.47745