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.doc

装订线安徽工业大学管理科学与工程学院 淮北市水泥厂仓库物料搬运系统设计 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 名学 号毕业设计（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 字共 58 页 第 2 页 装订线安徽工业大学管理科学与工程学院 spc在方圆公司质量管理中的应用摘 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AbstractIn 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目 录引 言11 前言21.1 课题背景21.2 研究思路31.3 目的和意义42 课题研究的相关知识52.1 SPC72.1.1 什么是SPC72.1.2 SPC的发展简史72.1.3 SPC的技术原理82.1.4 SPC的特点82.1.5 实施SPC的两个阶段82.1.6 SPC的主要作用82.1.7 SPC的技术流程92.1.8 SPC运行成功的条件92.1.9 实施SPC的效果102.1.10 关键过程节点和关键工艺参数102.2 控制图112.2.1 什么是控制图112.2.2 控制图的设计原理122.2.3 控制图的用途132.2.4 控制图的分类142.2.5 合理选择SPC控制图162.2.6 SPC控制图实施的八个步骤162.2.7 过程控制实施步骤流程172.2.8 控制图的重要性182.2.9 控制图判别准则182.3 SPD202.3.1 两种质量202.3.2 两种控制图诊断212.4 过程能力222.4.1 过程能力的分类232.4.2 过程能力的测定242.4.3 过程能力指数242.4.4 Cp .Cpk和不合格率P的关系272.4.5 数据收集的意义与原则282.4.6 计数值数据收集292.4.7 计量值数据收集293 安徽马鞍山方圆材料有限公司概括313.1 安徽马鞍山方圆材料有限公司简介313.2 马鞍山方圆材料有限公司组织机构：324 马鞍山方圆材料有限公司SPC应用分析324.1 公司质量方针和质量目标324.2 进口导卫内径及扭转轴内径数据分析334.2.1 直方图分析334.2.2 控制图分析354.2.3 计算和374.2.4 扭转轴内径数据控制图384.2.5 扭转轴的改进分析404.2.6 鱼骨图分析424.3 不合格产品的不合格数的研究分析434.3.1 对不合格品进行质量仲裁434.3.2 不合格品控制程序434.3.3 质量持续改进434.3.4 不合格产品（进口导卫砂眼）不合格数的获取及分析444.3.5 不合格产品（扭转轴轴面砂眼）不合格数的获取464.4 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 第 IV 页引 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。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，进而使得质量管理的有关决策滞后，最终影响产品的市场响应速度，这显然和市场的需求相矛盾。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，用直方图对主要生产过程中的关键参数进行控制。5、计算，。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%。 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“6”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19411942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和计算机集成制造技术的完善使得CAQ管理正逐步向计算机集成质量管理(IQM: Integrated Quality Management)方向发展。质量管理的发展也从制造过程延伸到开发过程，覆盖了产品整个生命周期，从企业内部局域网扩展为远程计算机网络，使得跨地区、国际化的企业集团内各部门间的质量管理能够形成一个整体，在制造商和供应商之间实现直接的质量监控。在这个阶段，借助于计算机系统实现产品质量信息的标识、收集、存储、传递、检索、查询，以及对质量信息进行分类、汇总、统计、分析、评价、决策和预测，有效支持企业实施全面质量管理，实现对急剧增长的大量质量数据的有效管理，能够及时地、高质量地提供国际生产合作所需要的各类报告和文件，提供先进的质量控制手段，缩短故障响应时间，减少故障损失。回顾质量管理的发展历史，可以清楚的看到，人们在解决质量问题中所运用的方法、手段是在不断发展和完善之中，后一个阶段不是前一个的替换，而是一个交融的过程，而这一过程又是同科学技术的进步和社会生产力水平的不断提高是密切关联的。同样可以预料，随着新技术革命的兴起，人们解决质量问题的方法和手段必然会更加丰富和完善，质量管理也必然进行到一个新的发展阶段。2.1 SPC2.1.1 什么是SPC统计过程控制（Statistic Process Control, 即SPC）, 是指应用数理统计的方法，分析过程的样本统计数据，以此判断生产过程的波动是否处于接受状态，在必要时，调整过程参数，以降低产品质量特性值过多地偏离目标，使整个过程维持在仅受偶然因素影响的温度受控状态，以提高过程的效能，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。GIB3014把它定义为：利用统计技术将数据转换成信息，并编成文件，采取纠正措施和改进过程效能。2.1.2 SPC的发展简史 SPC是三个英文单词的缩写(Statistical Process Conrto1)，即统计制程管制(台湾称法)，也叫统计过程控制(大陆称法)简单地说，就是利用统计学的原理，对制造企业在制品的品质进行管制，以达到尽可能第一次就把品质做好。(其实它是可以应用到任何个有大量数据产生的地方，如营销分析、财务分析、人员分析等等) SPC是1924午美国休哈特(又译休怀特)博士发明了管制图(采用3)之后才产生的，当时在美国并不流行，自二战期间美国军方提出了一套抽样计划MILSTD105E和MILSTD414等之后，SPC才应用到军工企业，但政府用还是不太广泛。 二战结束后，日本作为战败国，百废待兴，加上日本本身是一个小岛国，资源缺少，相对比较适合做加工业，日本就提出以品质为根本来提升竞争力，所以就到美国请了戴明等人到日本指导品质。SPC在戴明的指导下，功能发挥得很不错，在日本产生了很大的影响日本人为了牢记戴明的功劳，就在日本设立了一年度的品管界最高奖项戴明品质奖，后来美国和台湾等地也采用了日本的方式，设立一个年度的戴明奖。2.1.3 SPC的技术原理SPC是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统异常因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。当过程受控时没有系统误差，随机误差具有一定的分布规律，即总体质量特性服从正态分布N(，2)，见图1。在正态分布士3范围内，即样品特征值出现在(士3)中的概率为99.73%，即超出3范围的发生概率仅为0.27%。当过程受控时过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时过程特性分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的，因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。2.1.4 SPC的特点它是一种预防性方法；强调全员参与；强调整个过程，重点在于P（Process）,即过程。2.1.5 实施SPC的两个阶段实施SPC分为两个阶段：一是分析阶段，二是监控阶段。在这两个阶段所使用的控制图分别被称为分析用控制图和控制用控制图。分析阶段的主要目的在于：一、使过程处于统计稳态，二、使过程能力足够。分析阶段首先要进行的工作是生产准备，即把生产过程所需的原料、劳动力、设备、测量系统等按照标准要求进行准备。生产准备完成后就可以进行，注意一定要确保生产是在影响生产的各要素无异常的情况下进行；然后就可以用生产过程收集的数据计算控制界限，做出分析用控制图、直方图、或进行过程能力分析，检验生产过程是否处于统计稳态、以及过程能力是否足够。如果任何一个不能满足，则必须寻找原因，进行改进，并重新准备生产及分析。直到达到了分析阶段的两个目的，则分析阶段可以宣告结束，进入SPC监控阶段。监控阶段的主要工作是使用控制用控制图进行监控。此时控制图的控制界限已经根据分析阶段的结果而确定，生产过程的数据及时绘制到控制图上，并密切观察控制图，控制图中点的波动情况可以显示出过程受控或失控，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。2.1.6 SPC的主要作用（1）保证工艺、过程处于受控状态。在一般的SPC控制图中，若一个参数的检测点超出控制界限，或有为数相当的点处于非随机状态：如出现7个或7个以上点单调下降或上升的趋势，有7个或7个以上的点在中心线的同侧等，说明工艺过程有异常原因发生；反之处于受控状态。当SPC检测出工艺中由于异常原因引起波动时，会立即发出警报，以便管理人员及时查找原因，采取相关纠正措施，剔除异常原因，不让其再出现，然后纳入标准。由于异因总是有限的，通过上述的有限次的循环，最终可以使过程只存在偶因而不存在异因，使工艺处于统计受控状态。（2）用于定量评定生产线、单道工序或单个工艺参数是否处于受控状态，因此特别适用生产线的认证。（3）替代一部分筛选和可靠性试验。（4）SPC技术已成为表征产品内在质量的重要依据之一。在很多行业，尤其是半导体行业，有很多客户要求制造企业在提高产品质量的同时还需要提供一份SPC数据，以证明产品是在受控工艺条件下生产的，而不是仅靠筛选检测得到的，表明产品具有较高的内在质量和可靠性。2.1.7 SPC的技术流程 SPC技术主要应用数理统计分析手段，解决与质量管理相关的技术问题，即选择不同生产线的不同关键点实施基本技术流程。一般而言，SPC技术主要包括以下几个方面的工作： （1）培训SPC： SPC的重要性；正态分布等统计知识；质量管理七种工具，最主要的是对控制图的深入研究。 （2）关键变量的确定和分析：对全厂各工序进行分析（可用因果图），找出对最终产品影响最大的变量进行具体分析。 （3）工艺参数数据采集：包括材料参数、设备参数、环境参数、工艺条件参数等。（4）工艺受控状态定量分析。2.1.8 SPC运行成功的条件（一）SPC 与相关人员的权责l 制造部门一线主管及时观察本部门生的质量状况，及时发现和解决问题，并预防问题发生。l QC或自检人员负责收集真实有效的数据，做好最原始的质量记录。l QA或QE人员负责及时监控（用各种SPC图形）各生产线质量状况，以便制造部门一线主管在看不出问题时能更准确地提醒他们：定期分析各种层次、各种层别条件下的质量状况，并不断提供改善意见、趋势报告、总结报告，做好过程参数标准化记录。l 质量主管负责安排整个质量问题的界定和权责，监督其他人员对SPC的执行状况，定期观察各部门和总体质量情况，开周会提出再次提升的目的和要求；审核或提供专案改善方案。l 专项产品负责人监控产品整体质量状况，制定质量目标、方针政策。（二）PC运行成功的条件SPC在企业运行成功需要诸多因素的良好结合，其中最关键的五点因素是：1、高层主管的大力支持在SPC推行期，需要成立一个SPC推行委员会，没有高层主管的大力支持，SPC就是空中楼阁；在SPC运行期，需要生产、工程、采购等企业各部门的配合，并建立一个奖惩制度，这需要高层主管的协调和核准；推行SPC需要专业软件，依靠公司内部计算机工程师开发并不可取，需从外界购买，所需经费需高层主管大力支持和核准。2、中层干部有分析各种SPC图形的能力发挥SPC功能，最主要的是SPC所产生的图形必须由专业人员分析。其次SPC图形分析必须及时，否则SPC将不能达到预防的目的。3、有详尽、全面、系统的SPC规划全面而严谨的SPC规划，可使SPC系统推行和运行有重点、有顺序地进行，使SPC最大地发挥作用。4、应用专业软件SPC最主要的内容之一就是制出各种条件下的图形，并计算各种质量指标，其中有大量的计算机和复杂的数据分析和整理，需要数据库或数据仓库管，仅仅依靠手工计算或EXCEL及其他办公软件，很难及时便利地进行数据分类整理或数据库管理，因此SPC需用专业SPC软件来执行。数据收集要真实、及时，这是运行SPC的基础，否则会产生错误的分析，做出错误的判断，导致许多意想不到的浪费和损失。2.1.9 实施SPC的效果作为全球制造业所信赖和采用的品质改进工具，SPC能帮助企业最终达到6质量水平，即。SPC还将带来巨大效益:品质稳定可以提高客户更大的满意度，增加订单；减少变异极大地降低不良品返工和停工的损失，节省大量时间和资金；并可大幅提升企业的竞争优势。SPC强调全过程监控、全系统参与，并且强调用科学方法(主要是统计技术)保证全过程的预防。SPC不仅适用于质量控制，更可应用于一切管理过程(如产品设计、市场分析等)。正是这种全员参与管理质量的理念，可以帮企业在质量控制上真正作到“事前”预防和控制，实现:对过程做出可靠的评估确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和是否有能力为过程提供早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生减少对常规检验的依赖性，系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作降低不良率，减少返工和浪费，降低成本2.1.10 关键过程节点和关键工艺参数1、关键过程节点 过程应该具有可测量的输入和输出。过程中改变产品(或服务)的形成、功能、特性及其互换性的工序、环节称为过程节点。关键过程节点是指对最终产品(服务)的特征、质量及可靠性有重要影响的过程节点。原则上，除非通过统计方法或能力研究证明某节点不是关键节点，否则所有的节点均应视为关键过程节点。2、关键工艺参数 为了表征关键过程节点的特性和状态，必须确定相应的关键工艺参数。关键工艺参数是指既能全面反映关键过程节点状态、又适合于参数采集的工艺参数。通过对这些参数的SPC分析，可以确定该节点是否处于统计控制状态，并在出现失控(或失控倾向)时帮助查找原因。2.2 控制图2.2.1 什么是控制图统计过程控制主要是用来分析生产过程和生产状况，并通过适当的措施来达到并保持过程稳定，从而实现改进和保证产品质量的目的。而控制图就是SPC中一种最有效的工具，是SPC的技术基础。控制图是指利用概率统计原理，在普通坐标纸上做出两条控制线和一条中心线，然后把按时间顺序抽样所得的特性值，以散点图的形式依次描在坐标图上，从点的动态分布情况来讨论工序质量及其趋势的图形。控制图的基本格式如图2-2-1所示：横坐标为以时间先后排列的样本序号，纵坐标为产品质量特性值或样本统计量。中心线一般用实线表示，记为CL (Control Limit)，两条控制界限一般用虚线表示，在中心线上面的控制界限为上控制线，记为UCL (Upper Control Limit);在中心线下面的控制界限线为下控制线，记为LCL (Lower Control limit)。2.2.2 控制图的设计原理控制图的设计原理可以用四句话来概述：正态性假定、原则、小概率原理和反证法思想。(1)正态性假定任何生产过程，其监控的质量特性值总会存在一定程度的波动，当过程稳定或工序受控时，这些波动主要来自于5M1E(即人、机器、材料、方法、测量和环境，Man-Machine-Material-Method-Measure-Environment)的微小变化造成的随机误差。此时，由大数定律知，绝大多质量特性值均服从或近似服从正态分布。该假定称为正态假定，在此假定基础下我们就可以利用正态分布的一些固有特征建立工序控制模型。(2) 原则若质量特性数据服从正态分布，我们知道距分布中心各为 (即)的范围内所含面积为99.73%，如果生产过程只受随机原因的影响，该过程的产品质量特性数据应有99.73%的概率落在该范围内，即：如果有较多的数据落在这个范围之外，因此判定生产过程出现了某种异常（图2-2-2）。如把图1-1-3转过一个角度变成图1-1-4的形状，即成控制图的基本形状。其中，。 （3）小概率原理 小概率原理，即认为小概率事件一般不会发生，由3准则知，当X服从正态分布N（，）时，X落在控制界限之外的概率只有0.27%。即：因此我们有理由认为在正常情况下，X一般不应该超出控制界限。小概率原理服从人们的推理思维，故又被称为实际推理原理，当然运用小概率原理也可能导致错误，但是导致错误的可能性恰恰就是这个小概率时间发生的概率。（4）反证法思想一旦控制图上的点越出界限或其他小概率时间发生。则有理由怀疑原生产过程处于失控状态，亦即生产工序不稳定。此时要及时查找原因，确认生产过程是否发生了显著变化，据此还要进一步分析是什么原因导致了这个变化。2.2.3 控制图的用途控制图由美国的贝尔电话实验所的休哈特(W.A.Shewhart)博士在1924年首先提出控制图使用以后一直成为科学管理的一个重要工具，特别在质量管理方面成了一个不可或缺的管理工具。它是一种有控制界限的图，用来区分引起质量波动的原因是偶然的还是系统的，可以提供系统原因存在的信息，从而判断生产过程是否处于受控状态。控制图按其用途可分为两类，一类是供分析用的控制图，用控制图分析生产过程中有关质量特性值的变化情况，看工序是否处于稳定受控状；再一类是供管理用的控制图，主要用于发现生产过程是否出现了异常情况，以预防产生不合格品。企业实施质量管理一般分为两个阶段，一是分析阶段，二是监控阶段。在这两个阶段所使用的控制图分别为分析用控制图和控制用控制图。（1）分析用控制图：主要目的一是使生产过程处于统计控制状态，二是使工序能力足够。若经过分析后，生产过程处于统计控制状态且满足质量要求，则把分析用控制图转为管理用控制图若；经过分析后，生产过程仍处于非统计控制状态，则要查找导致失控的异常原因，加以消除去掉异常据点，重新计算中心线与控制线。若异常数据点比例过大，则应改进生产过程，再次收集数据，重新计算中心线和控制线;若经过分析后生产过程虽然处于统计控制状态，但不满足质量要求，则应调整生产过程的有关因素，直到满足要求方能转变为管理用控制图。(2 )控制用控制图：监控阶段的主要工作是使用控制用控制图进行监控。此时控制图的控制界限己经根据分析阶段的结果而确定，生产过程的资料及时绘制到控制图上，并密切观察控制图，控制图中点的波动情况可以显示出生产过程受控或失控，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。 控制图的设计与使用流程2.2.4 控制图的分类 自休哈特1924年发明控制图以来，至今已有80多年的历史了。根据控制图对数据的处理方式，控制图可以分为三类:即常规控制图，CUSUM控制图和EWMA控制图。常规控制图也称Shewhart控制图，采用的是显著性检验方法，基本原理是“3”（称为“3方法”)，即认为:控制界限中心线是3，控制界限宽度为6。这相当于假设检验的显著性水平为= 0.0027，但是传统的Shewhart控制图中的统计变量由当前观察值得出，当前统计变量不与以前观察值相关联的统计方法，实际上弃置了系统的时域特征，无法具有较高的精度和对质量变异的敏感性。CUSUM控制图则是利用序贯分析的原理，以历次观测的累计结果判断生产过程是否处于统计控制状态，因此具有累积效应，利用的信息量多，因而用于判断生产过程异常的灵敏度提高了。它包括了从一开始描点直到正在画的点所有观察值的信息，不仅可以迅速检测出生产过程小偏移，而且可以确定偏移的大小，及决定发生变化的位置。CUSUM图所需样本数目，大约只有Shewhart图所需样本数目的一半，所以特别适用于检测工序小偏移。但是，CUSUM控制图虽然考虑了时域信息，却没有考虑不同时刻的观测值反映系统质量信息多寡不同的原则，而且CUSUM控制图的操作比较复杂。EWMA控制图就是常规控制图的一个加权，它的指导思想是基于在生产过程中最近的观察值可以反映更多的质量信息的原则，在确定生产过程的质量特征值时，赋予新的统计变量以较大的权值，旧的权值逐渐减小，这样能够同时兼顾系统的频域和时域特性，比较适合于面向先进制造技术环境下的统计质量控制研究。按产品质量的