（工商管理专业论文）JJ厂货车端侧墙油漆厚度质量控制的研究.pdf

中文摘要 本文以“j j 厂端侧墙油漆厚度质量控制的研究”为案例，试图对目前国内 许多企业技术改造后质量管理控制滞后现状提供借鉴和参考。 通过对统计过程控制s p c 理论中控制图原理、作用的深入分析，阐述了统计 过程控制理论在企业生产工序中的应用，说明了利用s p c 理论对货车车体油漆厚 度控制的科学性与准确性。 通过对喷涂工序生产线上的在线车辆随机取样，绘制控制图，观察平均值、 极差的变化，监测、分析生产工序，判断工序是否存在异常因素。根据取样数据， 计算工序过程性能指数，判定工序当前所处状态。结合工序状态调整需求，落实 “查找异因，采取措施，保证消除，纳入标准，杜绝重现”的方针，保持工序 稳态，提高工序的产品质量保证能力，使车体端墙、侧墙外侧油漆厚度得到改善 与稳定，增强了产品市场竞争力。 本文对j j 厂货车油漆厚度问题，运用统计过程控制理论，进行了严谨的理 论分析及深入的调查研究，用控制图和过程性能指数为工具，寻找影响货车车体 油漆厚度的根源，并采取措施，对生产线加以改造，使生产工序的过程性能指数 得到提高，油漆厚度的控制水平迅速提升。油漆厚度控制系统的成功研究，为企 业技术改造后建立科学地控制系统提供了一个范例。 关键词：过程统计控制 厚度控制控制图 工序能 力指数稳态 a b s t r a c t b a s e do nt h ec a s eo fs t u d yo ft h ee n dw a l l s a n dt h es i d ew a l l s o u t s i d e sp a i n t t h i c k n e s sq u a l i t yc o n t r o lo fj jp l a n t ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r ds o m ev i e w sa n d s u g g e s t i o n st oq u a l i t yc o n t r o ll a ga f t e rm a n ys t a t ee n t e r p r i s e s t e c h n i c a lr e v a m p i n g t h r o u g hi n t e n s i v ea n a l y z i n gt h ec o n t r o lc a r t o g r a p h y sp r i n c i p l ea n de f f e c to ft h e s t a t p r o c e s sc o n t r o l ss p ct h e o r y , t h i sp a p e re x p o u n d st h es t a t p r o c e s sc o n t r o l s s p ct h e o r y sa p p l i c a t i o ni nm a n u f a c t u r e rp r o d u c t i o np r o c e d u r e ，a n dc o n f i r m ss p c t h e o r i e s s c i e n t i f i c i t ya n da c c u r a c yt oc o n t r o lt h el o r r yb o d y w o r k sp a i n tt h i c k n e s s t h r o u g hs a m p l i n gr a n d o m l yo n l i n e v e h i c l e si np a i n tp r o d u c t i o nl i n e ，m a k i n g c o n t r o ld i a g r a m s ，o b s e r v i n ga v e r a g ev a l u e sa n dr a n g ec h a n g e ，a n dm o n i t o r i n g ， a n a l y z i n gp r o d u c t i o np r o c e d u r e ，a l lt h e s ea r ei no r d e rt oe v a l u a t et h e r ee x i s t s a b n o r m a lf a c t o r so r n o t a c c o r d i n gt o t h es a m p l i n g d a t a ，c a l c u l a t ew o r k i n g p r o c e d u r e sp e r f o r m a n c ei n d e x ，a n de v a l u a t ei t sa c t u a ls t a t e m a k 6s u r et oa d j u s t p r o d u c t i o nr e q u i r e m e n ta st h es t a t eo fw o r k i n gp r o c e d u r ea c c o r d i n g l y , i m p l e m e n tt h e g u i d e l i n eo f “f i n d i n go u td i s c r e p a n c y , t a k i n gm e a s u r e s ，p l e d g i n ge l i m i n a t i o n ，b e i n gi n a c c o r d a n c ew i t hc r i t e r i a ，e r a d i c a t i n gi t sr e c u r r i n g ，m a i n t a i nt h es t a b l es t a t eo f w o r k i n gp r o c e d u r e ，a n di m p r o v ep r o c e d u r ec a p a b i l i t yo np r o d u c tq u a l i t ys oa st o m a k et h ep a i n tt h i c k n e s so fl o r r yb o d i e s e n d w a l l sa n ds i d e w a l l s o u t s i d e ss t e a d y a n da m e l i o r a t i v e ，a n dt ob o o s tu pc o m p e t i t i o no f p r o d u c ti nm a r k e t a i m i n ga tl o r r yp a i n tt h i c k n e s so fj jp l a n t ，t h i sp a p e ri ss t r i c t l yd e d u c e db ys t a t p r o c e s sc o n t r o lt h e o r y , f i n d so u tt h er e a s o nw h i c hc a u s e st h et r o u b l e so ft h el o r r y b o d yp a i n tt h i c k n e s so nc o n t r o lc a r t o g r a p h ya n dp e r f o r m a n c ei n d e x ，a n dt a k e s m e a s u r e st or e c o n s t r u c tp r o d u c t i o nl i n e ，a n df i n a l l yi m p r o v e sp e r f o r m a n c ei n d e xo f p r o d u c t i o np r o c e d u r e ，e n h a n c e sc o n t r o ll e v e lo fp a i n tt h i c k n e s sr a p i d l y t h ec o n t r o l s y s t e m ss u c c e s s f u ls t u d yo fp a i n tt h i c k n e s sp r o v i d e se n t e r p r i s ee s t a b l i s h i n gs c i e n t i f i c c o n t r o ls y s t e ma f t e ri t st e c h n i c a lr e v a m p i n gw i t ha ne x a m p l e k e yw o r d ： s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r o l p r o c e d u r ec a p a c i t y i n d e x t h i c k n e s sc o n t r o lc o n t r o l c a r t o g r a p h y s t e a d y s t a t e 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得叁凄盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：温毒州签字同期：彬年月2 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解基鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特 授权墨洼盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名 谩连利 导师签名： 貉召卫 签字日期：上d d 土年6 月j z 同签字r 期：- d d 岁年月2 f 日 第一章历史介绍 1 1历史背景 第一章历史介绍 j j 厂是中央直属特大型企业集团中国北方机车车辆工业集团下辖企业之一。企业由 德犀人创建，始建于 9 1 0 年，有着悠久历史，在纷乱的旧社会，工厂长期处于德、目 帝国主义的统治之下，员工备受凌辱，没有自由、权利、地位。但是工人思想 觉悟较高，积极反抗压迫、争取自由与解放。1 9 2 2 年，工厂成立了山东省第一 个产业工会；1 9 2 5 年，成立了山东省第一个企业党支部。为党和国家培养了许 多英雄儿女和杰出领导人，王尽美同志就是曾在工厂工作过的山东党组织早期 组织者和领导者之一。1 9 4 8 年，工厂回到了人民手中，积极响应毛主席的号召， 抢修蒸汽机车，支援南下解放战争。成为企业主人的劳动者表现出前所未有的 激情与干劲，医治战争对工厂的创伤，恢复和发展生产。作为全国修理蒸汽机 车的企业之一，工厂积极开展“死车复活”等形式多样的生产活动，克服了零 部件和原材料匮乏、待修车辆破损严重等种种困难，抢修出大批蒸汽机车支援 解放、抗美援朝战争。在光荣的革命传统熏陶下，员工养成了不怕苦、不怕累、 乐于奉献的精神，积淀了丰厚的企业文化。在多年蒸汽机车修理中，涌现出许 多可歌可泣的动人事迹，创立了“火车头”精神。截止1 9 9 2 年8 月1 5 日，企 业完成蒸汽机车修理最后一辆指令性计划，以“累计修理1 4 4 0 2 台蒸汽机车， 居全国蒸汽机车修理企业之首”的业绩，圆满结束了蒸汽机车修理时代。工厂 修理的蒸汽机车伴随中国经济的发展，跑遍了祖国大江南北的铁路线。j j 厂在 祖国蒸汽机车修理历史上，发挥着龙头企业的作用，写下了辉煌的篇章。 由于长期以来中国铁路运输能力的增长落后于国民经济的增长，“八五”期 间，铁路运输能力不足成为突出问题，而当时机车车辆工业状况注定机车车辆 是扩展运能的薄弱环节。铁道部根据国民经济发展形式，做出“机车更新换代， 进入电力、内燃为主”的战略部署。随着新部署逐步落实，运营中的蒸汽机车 逐步被内燃机车、电力机车所取代，j j 厂赖以生存的主产品蒸汽机车被淘汰。 企业修理业务逐步萎缩，经营形式越来越严峻，干部职工焦急万分。企业领导 审时度势，发现国内铁路货车制造能力不足是造成运能与运量矛盾的原因之一， 货车制造面临急需大幅度扩能的历史性机遇。1 9 9 2 年初，企业向铁道部提出“转 产制造货车”请求。1 9 9 2 年7 月，j j 厂获准主业由蒸汽机车修理转产货车制造， 年设计货车制造能力4 0 0 0 辆，并获得铁道部在资金、技术等多方面支持。企业 迅速进行工装设备更新改造、生产布局工艺调整，创立了当年立项、当年转产、 第一章历史介绍 当年出车的制造业新记录。截止1 9 9 2 年末，顺利完成了敞车生产计划，实现了 新老产品平稳过渡，创造了大型铁路企业主产品转产不停产的调整记录一济南 速度。企业在蒸汽机车修理转产铁路货车制造的近十年时州逐步成长为中国 铁路货车制造的大型骨干企业之一为中国机车车辆工业的发展做出了巨大贡 献。 1 2 产品介绍 工厂转产初期，产品单一，主要生产c 。型通用敞车。随着中国铁路货车制 造业由计划体制向市场体制转变，铁道部不再行使计划经济体制下的管理职能， 企业逐步成为市场条件下的自由竞争者。必须以产品赢得市场。在货车制造业 运做模式转轨过程中，企业逐步认识到产品单一，是企业缺乏竞争力的根源。 因此近年来致力于扩展产品种类、开发系列产品。目前已经形成敝车、平车、 罐车三大产品体系，敝车系列有c e ：、c 。n 、c 。：。、c 。c c 。c ，。等七种产品： 罐车系列有g mg 、g mg 1 t 、g m 、g 一、g - o 、g ? mg t o k 、g l 。g h 。等十余种产 品：平车系列有n ，。多功能平车等两种产品。随着新产品的开发，工厂货车新 造能力逐渐得到拓展，具备了数十种货车生产资格，提升了企业竞争力。 1 3质量发展 转产初期，在当时行业历史背景下。企业货车制造工艺比较合理、装备配 备到位综合实力较强。货车制造改变了蒸汽机车修理时的恶劣环境，改善了 员工心情，多数员工珍惜来之不易的工作调动起主人翁的责任感，大量修理 蒸汽机车的老工人，经验丰富、技能水平较高。经过短期的货车知识培训，就 能满足货车生产需要。产品单一生产任务量少，员工操作比较认真，产品质 量稳定，在铁道部组织的新造货车质量抽查中，连续多年取得前几名的好成绩， 在铁道部、铁路运营部门讨立了产品质最的良好形象得到了普遍认同、赞许。 工厂在9 0 年代初| 丌始推广全面质量管理建立起专门的质管队伍，引入质量 管理理念和零敝的质量管理技术。1 9 9 8 年。引进了i s 0 9 0 0 0 体系标准。使质量 管理更规范化、体系化并于9 8 年5 月通过了i s 0 9 0 0 2 质量体系认证。为了将 产品设计纳入体系管理。增强设计对产品质量的保证作用2 0 0 0 年1 0 月又通过 了i s 0 9 0 0 1 质量体系认证国际i s o 组织对9 4 版标准修改换版后，工厂立即组 织对企业质量体系依据新版标准修改完普。于2 0 0 3 年6 月通过了i s 0 9 0 01 ：2 0 0 0 版质量体系认证，此后继续接受中质协常规监督审核保持体系正常运行 第二章现状介绍 2 ，1 需求状况 第二章现状介绍 随着中国经济的蓬勃发展，货物运输需求逐步增加。自2 0 0 0 年以来，铁路 货物运输形势进一步好转，铁路货运虽然由公路运输进行分流，但煤炭、钢材、 木材等大宗货物的运输仍然主要依靠铁路。统计0 2 年末中国货物运输市场的分 布，铁路货物运输市场所占份额比重相当大，占运输市场的5 4 6 。铁路货运 关系到国家经济命脉，尤其电煤等物资运输，与经济发展、百姓生活息息相关。 由于中国铁路客货共线的路情，提高载重和速度是改变铁路运能紧张现状的主 要手段。仅以大秦线重载运输状况为例，万吨列车试验成功后，截止2 0 0 3 年末 重载列数占大秦线总列数的3 7 9 5 ，发运量占大秦线运量的4 7 1 2 ，0 5 年计 划6 0 的运煤专用车开行重载专列；铁道部刘志军部长表示，货运重载取得了 显著成效。随着对提高线路效率的需求。尤其客车提速后，铁道部对货车运行 速度也提出了新的要求，新造车辆商业运行速度由8 0 公里d , 时提到1 2 0 公里 小时。提速、重载增加了对高性能货车的需求，提高了对货车产品的质量要求。 “十五”期间，铁道部不断加快铁路建设，到2 0 0 5 年，全国铁路的营运里程将 超过7 5 0 0 0 公里，铁路货运线路增加带来了货运车辆需求的增长。据工厂销售 部门预测，2 0 0 5 年中国铁路新造货车需求大约4 0 0 0 0 辆，工厂面临良好的发展 机遇。 2 2行业环境 我国铁道都原有4o 余家机车车辆生产及产品配套企业，这些企业归中国 机车车辆总公司管辖，总公司直属铁道部领导，实行垄断封闭式经营。众多“大 而全”、“小而全”的企业重复生产，能力富裕，资源浪费，产品质量低，经济 效益差，抵御风险能力弱。机车车辆产品结构、产业结构不适应中国经济发展 的矛盾日益突出。根据0 2 、0 3 、0 4 年货车需求市场统计，全国年货车需求量约 3 万辆，目前国内铁路货车整车制造厂为1 7 家，年货车制造生产能力达4 万辆 左右，货车生产出现供大于求的严峻形式。2 0 0 0 年末，中国机车车辆集团总公 司重组为南、北两大公司，并与铁道部脱钩。脱钩重组后，集团头上没有了保 护伞，直接感受到市场竞争的压力和挑战。企业与铁道部脱钩，失去了部属企 业的政治背景优势，降低了国内外企业进入铁路市场的门栏。国内军工企业( 如 内蒙古第一机械制造厂、重庆重型铸锻厂等) 依仗雄厚的技术力量和资金优势 第二章现状介绍 进入机车车辆制造业，加剧了竞争；入世打破了国外企业进入壁垒，国外机车 车辆跨国集团正有步骤、有策略地进入我国机车车辆市场。跨国集团掌握了一 些核心技术，拥有世界一流的企业，设计试验手段完善，制造工艺成熟可靠， 质量保证体系健全，还可以在全球采购最好的原材料和部件，给国内企业带来 极大威胁。中国新造铁路货车车辆市场，风起云涌，市场份额将被重新洗牌。 j j 厂作为原铁道部直属单位，同其他铁路货车制造工厂一样，曾经在“铗 老大”的荫护下过着令人羡慕的日子。但是，体制改革后带来的“断奶后遗症” 以及国际化竞争所带来的“领地保卫战”，使竞争成为货车制造业的主旋律。国 内敞、平、罐等货车产品，品种少，通用性强，各生产厂家产品类同性高。由 于产品的高度趋同化、缺乏差异性，企业间竞争尤其激烈。货车制造业的市场 竞争主要有两个层次：第一个层次是价格竞争，招投标价格低容易占领市场， 取得定单；第二个层次是质量竞争，目前货车行业占领市场的主要手段已从价 格竞争上升为质量竞争。自去年以来的钢材、煤炭、电能购买价格的上涨，致 使货车制造成本上升，削弱了价格竞争的作用，各企业普遍采用质量战略追求 顾客满意，获得顾客忠诚。美国人指出“现在全世界正在进行一场第三次世界 大战，这不是一场使用枪炮的流血战争，而是一场商战，这场战争的主要武器 就是质量”，这句话准确地揭示了目前我国的货车市场形式。货车制造业的质量 竞争已成为一项永远没有终点的长跑运动，各企业都在你追我赶，谁赢得了高 质量，谁就拥有了主动权。 铁路运营部门对货车质量的要求越来越高、标准越来越严细，不仅在提速、 重载方面提出新的要求，在产品的外观、防腐性能也给予高度关注。铁道部推 进货车维护制度改革，自2 0 0 5 年3 月l 号，新造货车取消辅修，新造货车无故 障运行保证期延长三倍，货车质量面i 晦严峻的运用考验。提高产品质量，改善 产品可靠性，是铁路货车制造业面临的艰巨任务。 货车制造业环境变化向企业提出了挑战，同时也提供了“海阔凭鱼跃”的 发展机遇。目前，国内铁路货车制造业，总体生产能力过剩，但通用性铁路货 车需求量大，市场需求符合j j 厂生产能力特长。质量是企业的生命，是企业拓 展市场的锐矛，坚持质量第一的原则，是企业求生存、求发展的永恒主题。企 业发展，不仅表现为量的增长，更重要表现为质的成长，只有有了“质”的保 证，才能为“量”的增长奠定基础。在加入世贸组织的今天，企业只有加强内 部质量管理，生产出高质量的产品，才能适应行业变化要求，在激烈的国内、 国际货车新造行业中占有一席之地。 第二章现状介绍 2 3 质量现状 国内铁路货车制造业日趋市场化，铁路政策、市场需求对产品质量提出更 高、更新的要求，企业质量工作面临新挑战。企业高层领导已经认识到加强质 量管理，提高产品质量的重要意义，连续数年在全厂范围内开展质量宣传活动， 质量意识教育、技术技能培训等基础工作，职工的质量观念、质量行为有了显 著变化。多年修理蒸汽机车养成的“修修补补、破破烂烂、凑凑和和”的习惯 得到纠正；没有图纸、没有工艺，单纯依靠经验主义的工作作风得到改善，“按 图纸、按标准、按工艺文件”，基本成为大部分员工的工作行为指导准则：工艺 管理人员能够将工作过程中的丰富经验，及时凝炼并用文件形式固定下来，指 导生产。员工责任心得到加强，生产过程中，基本能够落实标准与要求，产品 质量得到改善，货车落成一次交检合格率逐年攀升。但仍有部分职工缺乏对产 品负责的态度，没有主人翁的责任感，发现质量问题，不指出、不上报，导致 部分产品带缺陷流转，问题被掩盖，原因得不到及时准确的分析、纠正，有的 产品带有不同程度的质量隐患。工厂质量管理制度存在“不严、不细、不到位” 现象，已有的制度得不到严格执行，部分工序工艺方法落后，缺乏高精装备， 不能适应产品质量的高标准、严要求。已有新装各的工序，管理跟不上，成为 引发质量问题的新原因。企业质量管理中存在的种种薄弱环节，酿成质量滑坡， 致使2 0 0 3 、2 0 0 4 连续两年在铁道部组织的春季运用车质量评比中，落入中游企 业行列。分析铁道部抽查车失分项点，车体端墙、侧墙油漆厚度不足是主要失 分原因，油漆厚度控制成为制约货车整体产品成绩的主要因素之一。严酷的竞 争现实，使迅速解决货车端、侧墙油漆厚度质量闯题成为质量管理工作的重点。 第三章质量控制理论依据 第三章质量控制理论依据 3 1质量管理发展概况 质量管理是当今企业生产经营活动中的重要内容之，贯穿于企业整个生 存过程。企业的生存、发展与工作质量、产品质量息息相关。民营企业代表一 三株口服液公司，在数年前经营形式如火如荼，但一场产品质量纠纷案，导致 了公司经营形式恶化。质量是企业的生命，已得到人们普遍认同：以质量求生 存，走质量效益型道路是成功企业的经验总结，已在企业界达成共识。什么是 质量? 产品质量指什么? 质量：美国著名的质量管理学者克劳斯比将质量定义为“质量就是合乎标 准”，是否合乎技术标准体现了质量状况。 产品质量：是指产品满足规定或潜在要求( 需要) 的特征和特性的总和。 其中产品指成品、半成品，其质量形成于产品的所有生成过程，包括设计、制 作、检验、包装等一系列企业活动。规定要求指有关的法令、法规、合同、设 计任务书、技术协议等：潜在要求指用户的需求，产品必须具有满足用户使用 要求的质量特性一可用性、安全性、可靠性、维修性、经济性。产品质量特性 用技术参数明确规定下来，作为衡量产品质量的尺度，形成产品的技术标准。 纵观质量管理发展史，质量管理可分为三个阶段：质量检查阶段、统计质 量控制阶段、全面质量管理阶段。 l 、质量检查阶段 2 0 世纪2 0 年代到4 0 年代，质量管理脱离了操作者自发质量管理阶段，把 检查作为质量管理的职能，把产品的质量检查列为专门的一道工序，由检验人 员负责对产品逐一检查，这一阶段的检查仅仅是为了把关，是一种事后检验； 检验不能防止不合格品的产生，缺乏预防和控制职能。 2 、统计质量控制阶段 二次世界大战初期，美国军工企业军火生产中首先采用统计质量控制法。 在加强质量检验的同时，运用数理统计方法，找出影响产品质量优劣的各种因 素，以防止不合格品的出现。统计质量控制实现了由“事后检验”向“预防为 主”的转变，但是该阶段仅依靠制造部门和检验部门提高产品质量，忽视了其 他部门对产品质量的影响：强调了数理统计方法作用，忽略了组织管理作用。 3 、全面质量管理阶段 6 0 年代初，美国通用电气公司工程师菲肯鲍提出全面质量管理( t 0 t a i q u a t i t sc o n t r o l 简称t q ) ，除利用统计方法控制制造过程外，还需在组织管理 第三章质量控制理论依据 ：【作中，对生产全过程进行质量管理。提高产品质量单纯依靠质量检验部门和 专职质量管理人员是不够的，全面质量管理要求企业全体人员共同参加质量管 理，树立强烈的“质量第一”观念。质量管理内容的扩展，不仅要对产品质量 进行管理，同时也对相应工作质量：如生产工作、技术工作和组织工作，进行 全面管理，离开工作质量的改善，提高产品质量是不可能的。全砸质量管理从 “事后检验”转向“事前控制”，做到预防为主，防检结合，解决了前两阶段管 理理论存在的缺陷，更加成熟、完善。 质量管理发展在我国起步较晚，但改革开放以来，国家非常重视加强和提 高我国企业的质量管理水平，通过立法和发布相关文件推动质量管理事业的发 展。其中除了中华人民共和国产品质量法和质量振兴纲要外，全面质 量管理暂行办法、等级等同采用i s 0 9 0 0 0 的国家标准、卓越绩效评价准则 3 个文件，成为我国质量管理事业发展的里程碑。 j j 厂用体系保证模式，推动产品质量的提高与稳定。自9 8 年引入i s 0 9 0 0 0 系列标准，建立并不断完善质量体系，推行全面质量管理，对影响产品质量的 各项因素进行控制，以减少、消除、和预防质量缺陷。但企业质量管理发展跨 越了统计质量管理阶段，在推行全面质量管理中又未能抓住补好统计一课的时 机，统计技术应用一直是企业质量管理的薄弱环节。 3 2统计过程控制介绍 1 9 2 4 年美国贝尔电话实验室分别成立了以休哈特和以道奇为学术带头人的 过程控制( p r o c e s sc o n t r 0 1 ) 研究组和产品控制( p r o d u c tc o n t r 0 1 ) 研究组。 在深入研究的基础上，休哈特提出了统计过程控制理论，简称s p c ( s t a t i s t i c a l p r o c e s sc o n t r 0 1 ) 。s p c 的重要控制手段是控制图( 休哈特控制图) ，依据控制图 区分生产过程中质量变异的性质，发现异常变异，及时“报警”，以便人们采取纠 正、预防措施，使过程恢复稳定。休哈特创建了过程控制理论后，于1 9 3 1 年出 版了划时代名著：工业产品质量的经济控制，( e c o n o m i cc o n t r o lo fq u a l i t y o fm a n u f a c t u r e dp r o d u c t s ，d v a n ，n o s t r a n d c o ，i n c ，1 9 3 1 ) 。这部不朽名 著的出版，标志着统计质量管理时代开始。 1 9 8 0 年开始，我国著名的质量管理专家张公绪教授，在休哈特控制理论基 础上，将传统的s p c 发展到s p d ( s t a t i s t i c a lp r o c e s sc o n t r o ld i a g n o s i s ) ， 首创了选控图、两种质量诊断理论，使统计质量控制与质量诊断相结合，为生 产实践中更好地发现问题、解决问题提供技术支撑。 第三章质量控制理论依据 3 3 控制图原理 控制图也称s p c 图，是监视和控制过程的工具。控制图将过程收集的样本 数据按顺序点绘成图形，展示过程变异并发现异常变异，用于分析和判断工序 是否处于稳定状态，并进而成为采取纠正、预防措施的重要依据。控制图在许 多国家得到广泛应用，日本名古屋大学早在1 9 8 4 年调查了日本1 1 5 家中小企业， 平均每企业使用1 3 7 张控制图。现在控制图已经成为我国许多工业企业生产过 程控制的重要工具。 控制图基本由5 条线构成，分别为公差上限r 、上控制界限u c l ( u pc o n t r o l l i m i t ) 、控制中心线c l ( c o n t r o ll i n e ) 、下控制界限l c l ( l o v e rc o n t r o l l i m i t ) 、公差下限t l 。五条线将平面分隔成控制区域、警戒区域、不合格区域。 控制图的般构成如下： 质 量 特 性 值 图3 - 1控制图示例 ( 时间) 控制图的控制限界用于判断工序是否发生变异及变异的尺度，它是工序过 程质量控制的管理标准。公差限界是用于判定产品是否合格的尺度，是产品执 行的技术标准。按时间顺序抽取的样本质量特性值在控制图中描点，根据点子 分布的位置与排列情况可以判定工序正常与否。 一、产品质量波动观 产品质量水平是多种因素共同作用的结果，每一因素变动都会导致产品质 量波动。我们收集的各种质量特性值，尽管含义不同、种类各异，但都有一个 基本的特征：波动性。辨证唯物主义的观点认为：不变是相对的，变化是绝对 第三章质量控制理论依据 的，产品质量波动是必然存在的。生产过程中环境温度、湿度、光照等变化， 不以人的意志转移；能源供应如风源风压值、电源电压值也会在一定范围内波 动；操作者的疲劳程度、加工产品使用的设备、工装保证精度、刀具磨损等等 客观条件都不是一成不变的，这些变化有随机原因，也有系统原因。随机原因 引起随机误差，系统原因引起系统误差。随机误差是由一些经常起作用、微小 的，在一定条件下又是不可避免的因素所引起，随机误差本身的数值不大，发 生方向随机变化，且围绕控制中心线两侧，其累积影响不会引起超差，是服从 正态分布的随机变量。系统误差随着时间的推移，按一定方向和一定规律变化， 尽管在初级阶段数值不大，但随着生产操作长时间重复进行，必将发生和发展， 必定引起超差，不是随机变量。 承认产品质量波动的普遍性，正确识别引起波动的原因，将波动控制在合 理范围内，是质量控制的命题。仅仅存在随机误差，控制图呈现典型的正态分 布；而若存在系统误差，控制图必将偏离原来的典型分布。控制图能够及时揭 示工序质量波动的异常现象，促使分析异常因素，采取措施，进而消除其影响， 稳定产品质量。 二、控制图的构成 生产过程的变异性普遍存在，无论采取什么措施，都无法获得质量特性值 完全相同的产品。反映产品质量的特性值波动普遍存在，但这种波动并非是杂 乱无章的，具有一定的规律性。恩格斯指出：在表面上偶然性起作用的地方， 这种偶然性始终是受内部的隐蔽着的规律支配的，而闯题在于发现这些规律。 控制图的产生，提供了揭示产品质量特性值波动规律的工具。 1 、直方图作法 以一生产电发火管工厂的电发火管抽样检验的爆破压力数据为例，说明直 方图的产生过程。为了了解电发火管爆破压力质量特性，抽查1 0 0 个电发火管 做压力爆破试验，记录爆破压力数据，如表3 1 所示。直观来看，看不出任何 规律，需要应用统计方法来加以处理，即分组、统计、作直方图。 表3 1电发火管爆破压力试验数据 1234567891 0 也劫 9 0 89 2 48 7 48 5 98 8 78 4 98 3 4 9 0 3 8 4 39 0 78 3 49 2 4 9 5 18 8 38 9 87 8 59 3 09 2 58 6 28 l - 98 7 79 0 87 8 59 5 1 9 4 79 3 58 4 68 9 98 4 98 9 58 6 28 7 58 8 49 4 48 4 59 4 7 9 0 49 4 7 8 8 6 1 0 1 78 7 67 6 78 6 58 7 98 7 49 4 67 6 71 0 1 7 8 8 5 8 8 88 1 3 8 9 38 9 48 7 68 2 69 2 79 5 99 6 。38 l ，39 6 3 第三章质量控制理论依据 9 179 3 79 2 58 6 98 7 69 2 38 5 78 8 ，47 9 69 2 67 9 69 3 7 9 3 9 8 6 7 8 7 6 8 6 18 9 99 1 48 5 49 0 58 8 89 87 8 549 8 7 9 2 78 7 89 3 88 3 78 2 79 0 78 2 87 5 28 6 79 2 77 5 29 3 ，8 8 7 99 4 09 2 68 0 4 8 7 59 1 3 8 5 9 8 5 69 1 6 9 0 88 0 49 4 0 9 8 7 9 4 59 0 38 7 08 6 78 8 48 9 08 4 o8 8 48 838 4 09 8 7 具体步骤如下： 步骤1 ：计算数据的变化范围( 极差) 。 在1 0 0 个数据中找出最大值x 。和最小值x 。，其中最大值为1 0 1 7 、最小值 为7 5 2 。故极差r = ( 最大值一最小值) = 1 0 1 7 7 5 2 = 2 6 5 步骤2 ：确定组数。 根据样本n 的大小，选定数组个数k ，k 应当根据经验表3 - 2 合理选择，以便 保持直方图图形不要太粗糙或直方之间不出现缺口。在本例中n = 1 0 0 ，试取组数 k = 9 。 表3 - 2 数据组数的选取 数据个数组数 5 0 以内 5 7 5 0 1 0 06 1 0 1 0 0 2 5 07 1 2 2 5 0 以上 l o 2 0 步骤3 ：计算组距。 h = r k = 2 6 5 9 = 2 9 4 。依据最小测量单位的整倍数将组距进行四舍五 入，取h ：3 0 。 步骤4 ：确定边界值。 为避免数据落在边界上，可取最小测量单位的1 2 为组界，组界为7 5 0 5 、 7 8 0 5 1 0 2 0 5 。 步骤5 ：确定各组频数。 为统计方便，可采用唱票法，以5 个数为一个“正”字，从表3 一l 得出频 数分布表3 3 。 表3 - 3频数分布表 第三章质量控制理论依据 17 5 ，0 5 7 8 0 57 6 5 5t2o 0 2o 0 2 27 8 0 5 8 l _ 0 57 9 5 5下3o 0 3o 0 5 38 l _ 0 5 8 4 0 5 8 2 5 5 正下 80 0 80 1 3 48 4 0 5 8 7 0 58 5 5 5正正正 1 80 1 80 3 1 58 7 0 5 9 0 0 58 8 5 5正正正正正正 3 00 3 00 6 l 6 9 0 0 5 9 3 0 5 9 1 5 5 正正正正下 2 30 2 30 8 4 79 3 0 5 9 6 0 59 4 5 5正正t1 2o ，1 20 9 6 89 6 0 5 9 9 0 59 7 5 5下30 0 3o 9 9 99 9 0 5 1 0 2 0 51 0 0 5 5 10 o l1 0 0 步骤6 ：作频数直方图。 在频数分布表基础上，为更加直观反映质量特性值数据特征，以各组边界 值画横轴，以各组频数值画纵轴，描绘出以组距h 为底、以每组频数为高的一 个一个直方。9 个矩形组成电发火管爆破频数直方图，如图3 - 2 。 1 0 7 5 0 58 l0 58 7 0 59 3 0 59 9 0 5 7 8 0 58 4 0 59 0 0 59 6 0 51 0 2 0 5 图3 - 21 0 0 个电发火管爆破实测值频数直方图 步骤7 ：直方图分析。 直方图作法简单，而且形象、直观。本例直方图，中间高、两头低、左右 基本对称，反映了电发火管爆破数据服从正态分布的特征规律，这也是大多数 产品质量特性值所具有的分布规律。事实上，如果将上述例子重复数次抽样试 第三章质量控制理论依据 验，记录数据并作直方图，就会发现几次画出来的直方图图形大致相同。直方 图使我们清楚地看到产品的质量频数分布状况，形象反映产品质量。目前国外 一些企业在采购产品时，不仅要求提供产品合格证明，而且要求提供反映质量 变异情况的直方图。 2 、构造控制图 频数直方图虽然能够反映出产品质量特性的基本分布规律，但不能显现数 据落在某个区域段( 某个直方组) 可能性大小。用频率直方图取代频数直方图， 可以明确揭示出质量特征数据在每一组中所占比例变化情况。将落在每个直方 组的频数除以总频数n ，即得到每组频率，它反映了电发火管爆破数据落在该 直方组的可能性大小，如表3 3 所示。在频数直方图制作方法中，纵轴用频率 ( f ，) 取代频数( n 。) ，图中直方仍以组距为宽，但以每组的频率为高，就可 画出频率直方图。若将频率直方图的级坐标改为频率与组距之比( f 。h ) ，则 反映产品质量特性的数据落在某区问的频率，为此区间所含直方的面积之和， 而且所有直方的面积的总和为1 。 可以设想，若样本数据越多，组分的更细更密，样本的质量特性分布越接 近总体真实的质量特性分布，直方图的轮廓线的阶跃也就越小。当n 一一，h 一0 时，则直方图( 图3 - 2 ) 趋于条光滑的曲线，如图3 3 所示。该曲线不再 代表样本的质量特性值分布，而是代表总体的质量特性值分布规律，称为分布 密度曲线，该曲线与横坐标所夹的面积等于l 。密度分布曲线( 概率分布) 是 将变量总体的取值与其发生的概率二者相联系的数学模型，概率分布有两种类 型：连续概率分布和离散概率分布。对于连续型概率分布最典型分布曲线为正 态分布，其特点为中间高、两头低、左右对称并延伸到无穷远。 么 旷 r 蒯 x 图3 - 3当n a 。，h o 时直方图趋于光滑曲线一分布曲线 讨论正态分布特点，服从正态分布的变量，分布密度曲线形如草帽状( 图 3 4 ) ，正态分布曲线仅由两个参数唯一决定，即总体均值“与总体标准差d 。 第三章质量控制理论依据 ， 一、u c“， 图3 4 正态分布曲线 曲线最高点的横坐标称为正态分布的均值( “) ，随机变量x 在“附近出现的 概率最大，当x 向左、右远离时，x 出现的概率随分布曲线的降低而迅速下降。 均值哜称为概率分布的位置参数，若均值( 弘) 增大为( 肛7 ) ，则曲线向右移 动，分布中心发生变化，如图3 - 5 。0 称为概率分布的形状参数，0 值越小， 曲线越陡，数据( 变量) 离散也越小；0 越大，曲线越扁平，数据的离散也越 大，如图3 书。可见，若标准差( o ) 越大，则产品质量特性值越分散，标准 差( o ) 与质量有着密切的关系，反映了质量的波动情况。正态分布的均值( 扯) 与标准差( o ) 是相互独立的。事实上，不论均值( t o 如何变化都不会改变曲 线的形状，即不会改变标准差( o ) ；反之，不论正态分布的形状，即标准差( o ) 如何变化，也不会影响数据的分布中心，即均值，两参数共同揭示着产品的质 量特性。 x 图3 - 5曲线随均值( 肛) 变化图 1 3 第三章质量控制理论依据 ， ，l 卜 一：兰兰三三三二二二： 图3 - 6曲线随标准差。变化图 在正态分布图上，曲线对横轴是渐近的，如图3 7 所示。通过理论计算， 可得出质量管理中常用的几个结论，质量特性总体数值落在： 肛la 界限范围内的概率为6 8 2 6 1 9 6o 界限范围内的概率为9 5 0 2o 界限范围内的概率为9 5 4 6 “3o 界限范围内的概率为9 9 7 3 f ( 1o、j l ，7 _1 、| 、j 图3 7以。为基准分布的曲线下不同面积所包含的概率 第三章质量控制理论依据 总体数值落在 卜3o ，叶3o 范围外的概率为l 一9 9 7 3 = 0 2 7 ，而落在大 于叶3o 一侧的概率或小于p 3o 一例的概率为0 2 7 2 = 0 1 3 5 * 1 ，如 图3 - 8 所示。正态分布曲线的这一性质构造了休哈特控制图，亦称为常规控制 图的理论依据。 0 1 f 图3 _ 8 正态分布曲线3o 为基准的概率 3 、控制图的形成。 将正态分布曲线( 图3 - 8 ) ，按顺时针方向旋转9 0 。，构成图3 9 a 所示图 形。图中数值u 30 位于上方，u + 3a 位于下方，不符合常规习惯，将曲线( 图 3 9 a 所示) 绕均值线蝴l 转1 8 0 。，构成图3 9 b 所示图形，这样就得到了一张 控制图。上控制界限u c l ( u pc o n t r o ll i m i t ) ：u c l = 卅30 ；控制中心线c l ( c o n t r o ll i n e ) ：c l = “；下控制界限l c l ( l o w e rc o n t r o ll i m i t ) ：l c l = p 3 图3 9 a 和3 - 9 b控制图的演变 三、控制图原理的两种解释 1 、为了控制上述电发火管的爆破压力质量特性，设计每隔一小时取一次样， o托 u u0o u 斗 第三章 质量控制理论依据 进行试验，记录试验结论数据。在控制图中描点，并用直线段将点子连接起来， 如图3 1 0 所示。 ，_ _ 。 i 心 。 i v ； l234 时间( h ) 图3 1 0控制图 观察图3 1 0 中点子变化趋势，可以看出，前3 个点都在控制界限内，但第 四个点却超出了u c l ，为了便于识别，将它用圆圈画出来。如何判断超界样本 点性质? 超界样本点的质量特性有两种可能： a 、若产品质量过程正常，即正态分布曲线不变，则该点超过u c l 的概率只 有i 3 5 。 b 、若产品质量过程异常，譬如有系统原因存在，位鼍参数u 变化( 增大、 减少) ，于是分布曲线移动( 上移、下移) ，点子超过u c l 、l c l 的概率将大大 增大，可能是1 3 5 的几十、几百倍。 图3 一1