质量改进统计工具和技术

1、统计工具和技术讲座,主讲人：司东生,一、统计技术基础 概述 1. 统计 统计就是有目的地收集数据，整理数据，并使用相应的方法制图、列表与分析数据的过程。 统计的基本要素包括总体、样本、推断及推断的可靠性。,2. 统计技术 统计技术是以概率论为理论基础，研究随机现象中确定的数学规律的学科。是应用数学的一个分支。统计技术是一个大的概念，是指整个学科而言，指的是一门技术的总概括。 统计方法是指统计技术中的具体方法。,2.1 描述性统计 2.1.1 描述性统计定义 描述性统计是指以揭示数据分布特性的方式汇总并表达定量数据的方法。 在质量管理中对数据特性特别关心的是它们的中心值（最常用的是均值）以及散布

2、和离散程度（通常通过极差或标准差来度量）。 2.1.2 描述性统计的用途 描述性统计用于汇总和表征数据，它通常是对定量数据进行分析的初始步骤。 如果满足统计假设，则在规定的误差界限和置信水平内，样本数据的特性可作为推断总体特征的基础。,2.1.3 描述性统计的方法 描述性统计方法包括的内容很多，如：调查表、流程图、水平对比法、分层图、头脑风暴法、因果图、树图、关联图、折线图、条形图、箱线图、饼分图、直方图、排列图、散布图、趋势图、概率图等等很多方法。,3. 统计工具 统计工具是指简化的统计方法。统计技术的基础是概率论。20世纪60年代日本质量管理专家开发了因果图、排列图、调查表、散布图、控制图

3、、直方图和分层法，为质量管理常用的（老）七种工具。70年代日本质量管理专家又开发出系统图、关联图、矩阵图、矢线图、KJ（亲和图）法、PDPC（过程决策程序图）法和矩阵数据解析法，称之为质量管理的新七种工具。 所谓工具，指不讲统计方法的原理和设计，也不讲对统计结果的分析，只讲操作步骤。,4. 质量管理的发展阶段 4.1 产品质量检验阶段 4.2 统计质量管理阶段 4.3 全面质量管理阶段,4.3 全面质量管理阶段 4.3.1 全面质量管理的基本要求 4.3.1.1 “三全一多样”的基本要求 （1）全过程的质量管理 全过程的质量管理包括从市场调研、产品的设计开发、生产（作业）、销售、服务等全部有关

4、的质量管理。 预防为主、不断改进的思想。 为顾客服务的思想。,（2）全员的质量管理 必须抓好全员的质量教育和培训。 要制定各部门、各级各类人员的质量责任制，明确任务和职权，各司其职。 要开展多种形式的群众性质质量管理活动，充分发挥广大职工的聪明才智和当家作主的进取精神。,（3）全企业的质量管理 全企业的质量管理可以从纵横两个方面来加以理解。 （4）多方法的质量管理 常用的所谓的老七种工具，具体包括因果图、排列图、直方图、控制图、散布图、分层图、调查表；还有新七种工具，包括关联图法、KJ法、系统图法、矩阵图法、矩阵数据分析法、PDPC法、矢线图法。,4.3.1.2 “四一切”的基本要求 “四一切

5、”的基本要求，即是一切为用户着想，一切以预防为主，一切以数据说话，一切工作按PDCA循环进行。 （1）一切为用户着想树立质量第一的思想。 （2）一切以预防为主好的产品是设计和生产出来的。 （3）一切用数据说话用统计的方法来处理数据。 （4）一切工作按PDCA循环进行。,5. 质量管理体系与统计技术的关系 从质量管理的三个发展阶段可以看出统计技术在质量管理中始终起着重要的作用。自ISO9000族标准产生以来，更加显示出统计技术在质量管理中的重要性。在原1994版ISO9000标准中统计技术是质量管理体系的20个要素之一。而在ISO9000的2000版和2008版标准中，对统计技术的要求比1994

6、版的要求更加明确、更加严格。在ISO9000质量管理体系 基础和术语中明确规定了统计技术是质量管理体系的基础，并在2.10条款中专门强调了“统计技术的作用”。国际质量管理专家为了使统计技术更好地在质量管理体系中发挥作用，还专门制定了ISO/TR 10017：2003(E)ISO9001：2000统计技术指南这一标准作为ISO9000族标准统计技术的应用指导。,ISO/TR10017:2003ISO9001：2000的统计技术指南（GB/Z19027-2005）是国际标准化组织质量管理和质量保证技术委员会（ISO/TC 176）制定的指导性技术文件。,表2-1 定量数据的需求及支持性统计技术,续

7、表2-1,该标准还推荐了12大类常用的统计技术，它们分别为：描述性统计、实验设 计假设检验、测量分析、过程能力分析、回归分析、可靠性分析、抽样、模拟、 SPC图、统计容差法、时间序列分析。,二、质量改进统计工具和技术 质量管理其中有两项最重要的任务，即质量控制和质量改进。质量控制是维持产品质量的现状；质量改进使产品质量在现有的质量水平上加以提高。 在产品质量分析和改进中最常用的统计工具和方法是描述性统计，描述性统计即是指揭示数据分布特性的方式汇总并表达定量数据的方法。故在有些质量管理标准中又把它称为质量改进的工具和技术。,1、调查表,调查表的概念 调查表又称检查表、统计表、检验结果统计表、质量

8、分析表等称谓。它是统计图表的一种，是用来记录、收集和整理数据所用的图表。 调查表的应用 调查表用于系统地收集数据，以获得对事实的明确认识。 调查表是收集和记录数据的一种形式，它便于按统一的方式收集数据并进行分析。,程序 确定建立收集数据的具体目的（将要解决的问题）。 识别为达到目的所需要的数据（解决问题）。 确定由谁以及如何分析数据（统计工具）。 编制用于记录数据的表格，并提供记录以下信息的栏目：谁收集的数据，何时、何地、以何种方式收集数据。 通过收集和记录某些数据来试用表格。 必要时，评审和修订表格。,调查表的类型 不合格品项目调查表； 缺陷位置调查表； 质量分布调查表； 矩阵调查表。,XX

9、厂XX配件缺陷位置调查表,2、分层法,分层法的概念 分层法也叫分类法、分组法，是整理质量数据的一种重要方法。所谓分层法即是将收集到的数据按不同的目的、特征加以分类，把性质相同或条件一致的数据归在一起，以便进行分析比较。,分层的作用和原则 1）分层的作用 是分析数据、利用数据的基础； 为有效地使用其他工具与技术创造条件； 可以提高数据的使用价值，便于找到原因和采取正确的措施。 2）分层的原则 相同、相近类型或同性质的数据分在一层； 不同层的数据差异应尽量大。,分层的方法 分层的目的不同，分层的方法一般也不相同。通常可以按以下标志进行： 人员可按年龄、性别、学历、职称、职业等进行分层。 时间可按不

10、同的班次、日期等进行分层。 测试可按测试设备、测试方法、测试人员、抽样方法和环境条件等进行分层。 材料可按地产、批号、供方和成分等进行分层。 方法可按不同的工艺条件、操作参数、操作方法和生产速度等进行分层。 设备可按不同的产地、新旧程度和工艺类型等进行分层。 环境条件可按温度、湿度、场地等不同环境条件进行分层。,分层法的应用程序 分层法广泛应用于各行各业，各种生产类型的企业。分层法可以通过表格来表示，也可通过图形来表示。应用程序为： 收集数据； 根据目的选择分层标志； 对数据进行分层； 以层对数据进行归类； 根据归类结果制作表或图； 根据表或图找出规律或存在的问题。,分层的应用示例 对废品的产

11、生的原因进行分类，则可以看出甲班产生废品的主要原因是“尺寸超差”，乙班的主要原因是“轧废”，丙班的主要原因是“耳子”，这样就可以对各自产生的原因采取相应的措施。 表4-3 某轧钢厂某月份废品分类 （单位：t）,3、水平对比法,水平对比法的概念 水平对比法就是把一个过程与那些公认的占领先地位的过程进行对比，以识别质量改进机会的一种方法。 水平对比法的应用 水平对比法把产品和服务的过程和性能与公认的领先者进行比较，这有助于认清目标和确定计划编制的优先顺序，以使企业在市场竞争种处于有利地位。水平对比法的应用程序如下：,水平对比法的应用程序 确定对比的项目； 确定对比的对象； 收集数据； 归纳并分析数

12、据； 进行对比； 制定改进工作的措施计划。,4、头脑风暴法,头脑风暴法的概念 头脑风暴法是引导和启发小组成员创造性地思考，从而产生和澄清大量观点、问题或议题的一门技术。 头脑风暴法的应用 头脑风暴法用于识别可能的问题解决办法或潜在的质量改进机会。,程序 包括两个阶段： 1）产生阶段 组织者重申头脑风暴法的原则，本次头脑风暴会议的目的，然后小组成员提出各种观点。本阶段的目标就是产生尽可能多的观点。 2）澄清阶段 小组重温这些观点，确保每位成员理解所有的观点。在头脑风暴会议结束时，对观点做出评估。,头脑风暴法的原则 确定组织者； 明确阐述头脑风暴会议的目的； 每位小组成员依次提出一个观点； 如可能

13、，可对本小组其他成员的观点进行补充； 在此阶段，既不评价也不议论观点； 把所有的观点公开记录下来； 本过程持续到不再有新观点产生为止； 重温所有观点并加以明确。,5、流程图,流程图的概念 流程图是用图的形式将一个过程的步骤表示出来，通过对过程实际情况的详细了解来调查改进的机会。 流程图可分为概要流程图和细化流程图两类。 流程图的形式，大体上有“上下”流程图、矩阵流程图、“前后”流程图等形式。,流程图的应用 流程图用于： 描述现在的过程； 设计新过程。,流程图绘制程序 1）描述某一现有过程 2）设计一个新过程,1）描述某一现有过程, 确定该过程的开始和结束； 观察从开始到结束的整个过程； 观察该

14、过程的步骤（活动、决策、输入、输出）； 绘制表示该过程的流程图草案； 与该过程有关的人员一起评审该流程图草案； 根据评审结果对流程图加以改进； 对比实际过程验证流程图； 注明日期，以备使用或参考（它可用作该过程设计操作记录，也可用于判别设计改进的机会）。,2）设计一个新过程, 规定该过程的开始和结束； 将过程中的步骤具体化并加以确定（活动、决策、输入、输出）； 绘制表示该过程的流程图草案； 与将要参加该过程的人员一起评审该流程图草案； 根据评审结果对流程图加以改进； 注明日期，以备将来使用或参考。,应用示例 图所示的流程图是表示复制文件的过程。,复制文件过程流程图,6、因果图,因果图的概念 在

15、找出主要质量问题后，为分析产生质量问题的原因，以确定因果关系的图表称为因果图。因果图又称树枝图、鱼刺图，也称石川图。 因果图的应用 分析因果关系； 表达因果关系； 通过识别症状、分析原因、寻找措施、促进问题的解决。,因果图的绘制程序 明确、扼要地确定结果。 规定可能原因的主要类别。 开始画图，把“结果”画在右边的方框种，然后把主要的各类原因放在它的左边，作为“结果”框的“输入”。 寻找所有下一层次的原因并画在相应的主枝上，并继续发展下去。一个完整的因果图至少有二层，许多因果图有三层或者更多。 从最高层次的原因中选取和识别少量的（35个）可能对结果有最大影响的原因，对它们开展进一步的工作，如收集

16、数据、采取控制措施等等。,因果图应用示例 发热量偏低的原因分析图,不善于总结,7、关联图,关联图的概念 关联图也叫关系图。它是用箭线把存在的问题与其影响因素之间的因果（或目的与手段）关系表达出来，然后根据逻辑关系确定出主要因素并寻找解决问题措施的一种方法。 关联图的类型 按图形结构分，可分为中央集中型、单向汇集型、关系表示型和应用型4种。,1）中央集中型,中央集中型是指把重要项目或应解决的问题尽量放在图的中央位置，从和它们关系最为密切的因素开始，把有关的各种因素从近到远排列在其周围。,2）单向汇集型,单向汇集型是指把重要项目或应解决的问题放在图形的右（或左）侧，将各因素按主要因素关系的顺序，尽

17、量从左（或右）向右（或左）侧排列。,3）关系表示型,关系表示型是用来表示各种活动项目之间或因素之间的因果关系，图形排列较为灵活。,4）应用型,应用型是指以上述3种形式为基础而加以组合运用的关联图。,关联图的用途 关联图是抓住问题的核心，指导有效的解决问题的方法。因此，它不仅可以用来解决企业质量管理方面的问题，而且也可以应用于社会现象的分析。对于厂矿企业的质量管理而言，它的主要用途是： 用于厂矿企业推行全面质量管理计划； 用于制定质量管理和质量保证的方针及其展开； 用于制定生产过程中减少不合格品的措施； 用来寻求解决索赔问题的措施； 用来制定质量管理小组的活动计划； 用于改进和提高质量职能部门的

18、工作质量； 用来寻求解决工序管理上的各种问题。 通过绘制关联图，找到影响质量问题的关键原因，从而通过优先解决主要问题而解决质量问题。,关联图的绘制程序及注意事项 1）关联图的绘制程序 以所要解决的质量问题为中心展开讨论，分析原因及其子原因，以及各因素的因果或目的与手段关系，顺藤摸瓜，列出全部因素。 使用生动切实的语言、简明扼要地表达这些因素。 把因果关系用箭头加以连接。 从图中掌握全貌。 进一步归纳出重点因素或项目。 针对重点因素或项目采取对策。,2）绘制关联图的注意事项 要解决的问题和所要达到的目标用 表示； 尽可能用生动的语言表达因素，最好用短语、短句（名+动、动+宾、名+形）而不宜仅用名

19、词； 注意箭头指向，即原因结果，手段目的； 原因分析要彻底，要捕捉比中间因素更基本的因素； 重点因素或项目要有特殊的标记； 为了归纳重点项目，应反复修改图形。,关联图的应用 例如某厂装配合格率偏低，产生不少废品，一直认为操作人员水平低是主要原因，运用关联图重新探讨，发现许多与以往观点不同的因素，最后由现场工人责任转向管理责任，找出教育培训不够，生产时间安排太紧等问题，着手解决，废品率大幅下降。见图4-9。,8、系统图,系统图的含义 系统图是把用于功能分析的功能系统图的思路和手段，应用到质量管理中的一种方法。也就是把要实现的目的与需要采取的措施和手段，系统地展开，并绘制成图，达到明确问题的重点，

20、寻找出最佳的手段、措施和目的的方法。,系统图的分类 系统图根据其使用目的可分为两类。 因素展开型系统图：因素展开型系统图是把所研究的对象按构成因素展开为“目的手段”关系的一种图形。 措施展开型系统图：措施展开型系统图是把要解决的问题或要实现的目的（目标）和手段（措施）加以系统展开的一种图形。,系统图的用途 系统图不但可用于明确质量管理的重点和寻找改进的措施，而且对于质量管理者在处理其他事情时，也是一种很好的思考方法。 用于新产品开发中质量设计的展开。 制定质量保证活动计划和建立质量体系时进行质量职能的展开。 在处理产品质量、成本、产量之间的关系及制定综合措施时，可用系统图展开，通过分析，找出重

21、点措施。 在质量管理方针目标管理中，将方针和目标层层分解和系统展开，使之落实到各基层单位。 可以同因果图联合使用，以弥补因果图的不足。 进行机构调整时，可用系统图对各部门的职责、权限和利益进行展开。 用于寻找降低不良品的有效措施。,系统图的绘制程序 确定目的和目标； 找出实现目的的措施和手段； 对措施、手段进行评价； 绘制措施、手段卡片； 绘制系统图； 验证措施、手段； 制定措施计划：根据所绘制的系统图最后一级的措施、手段，制订出实施的措施计划。,系统图的应用示例 某厂机械车间在开展QC小组活动中，分析车轮轴承质量问题时应用的系统图，如图所示。,图 分析车轮轴承质量的系统图,9、KJ法,KJ法

22、的基本概念 KJ法是日本川喜田二郎（KAWAKITA JIKO）发明的，KJ是川喜的英文缩写。KJ法是将处于混乱状态中的语言文字资料，按其内在联系（亲和性）加以归纳整理，然后找出解决问题的方法。这种方法的特点是不用数据说明问题，而是用文字说明问题。,KJ法的工具是A型图解（也称亲和图）。A型图解指的是就未知或未经检验过的领域中的混乱问题，搜集其事实、意见、设想等方面的语言文字资料，然后利用资料的内在联系（亲和性）做为归类合并图。进而从中找到所要解决的问题。,A型图,KJ法的主要用途 用于研究新的情况，发现新问题。 用于归纳问题，整理见解。 用于打破常规、标新立异。 用于贯彻方针，展开措施。 用

23、于统一思想，促进协调。,KJ法图解的绘制程序 确定主题：根据A型图的适用范围来确定主题； 收集语言资料； 制作语言资料卡片； 汇总、整理卡片； 绘制A型图解； 口头发表； 写出书面报告。,KJ法的应用示例 图为讨论如何提高国产自行车质量的A型图解，通过召集有关人员座谈讨论，为改进自行车质量、降低成本提供了大量的语言资料。,10、过程决策程序图法,PDPC法的基本概念 1）PDPC法的定义 过程决策程序图法即PDPC法，PDPC是过程决策程序图（Process Decision Program Chart）的英文缩写。它是一种对于事态进展中可以设想的各种结果，确定其达到最佳结果途径的方法。 PD

24、PC法先对可能考虑到的各种情况都进行预测，并提出相应的预防措施，同时在事态发展中随时进行预测和修正，以引导事态向所希望的结果发展。,2）PDPC法的特点 （1）PDPC法是动态方法 计划初期阶段。根据已掌握的技术知识、经验和资料，就要达到的目标根据事态发展的各种可能性预先订几个系列的措施方案，并规定执行系列措施方案的时间顺序或平行执行的时间。, 应变计划阶段。尽管在计划初级阶段已就各种可能进行了预测，并制定了相应的措施。但在实施过程中，经常需要研究新的情况，补充新的措施，以提高达到目的的可能性。 经过实践发现经A、B、C、D 4个系列手段均达不到Z，就得制定新的措施系列E或F等。另一种情况是在

25、执行A、B、C、D 4个系列手段过程中出现了新的情况，也应改变原来的措施计划，补充新的措施，以便尽快达到Z状态。,（2）PDPC法与系统图法的区别和联系 PDPC法与系统图法的相同点是PDPC法为了解决问题能够考虑到用手段、措施的形式进行展开，它确实具有目的手段这一部分，属系统图式的展开。不同点在于系统图法以目的手段的体系展开是静态的，而PDPC法把用线连接着的展开事项的系列手段，像从某种状态按时间顺序转移到另一状态那样按时间顺序排列，因此它是动态的。,PDPC法的主要用途 在方针目标管理中，用以制订动态的方针目标的实施对策计划。 用于制订新产品试制计划或新产品开发设计的实施计划。 用于制订生

26、产工序中防止发生质量问题的控制措施。 用于预测可能发生的重大事故和制订系统解决的措施。 用于选择处理顾客投诉的方案。,PDPC法的绘制程序 组织与要解决问题的有关人员进行讨论。 从讨论中提出达到理想状态的手段、措施。 预测各种手段、措施的实施结果。 将各种手段、措施按紧迫程度、所需工时、实施可能性给予评分。 对于性质不同的手段、措施，根据它们的相互关系决定先后顺序。 注明各项手段、措施的实施单位和完成时间。 不断修改PDPC图。,PDPC法的应用示例 某机械厂为提高轴承组装质量、解决轴承内套外径一半磨损中所用的PDPC法实施决策图，如图所示。,11、直方图,直方图的基本概念 所谓直方图就是将数

27、据按其顺序分成若干间隔相等的组，以组距为底边，以落于各组的频数为高的若干长方形排列的图。,直方图的用途 能比较直观地观察出产品质量特性值的分布状态，借此可判断出过程是否处于统计受控状态，并进行过程质量分析。 便于掌握过程能力及保证产品质量的程度，并通过过程能力来估算产品的不合格品率。 用以简练及较精确地计算产品的质量特性值。 判断生产过程是否发生异常或判断产品是否出自同一体。,直方图的判断,（1）标准型【见图4-17（a）】 （2）偏态型【见图4-17（b）】 偏左 偏右 （3）孤岛型【见图4-17（c）】 （4）锯齿型【见图4-17（d）】 （5）平顶型【见图4-17（e）】 （6）双峰型【

28、见图4-17（f ）】,直方图的制作程序 收集数据。 求极差R。 确定所画直方图的组数k和组距h。 确定各组的界限值。 制作频数分布表。,直方图的应用示例 某钢铁厂生产的钢板厚度尺寸要求标准为6mm，现从生产的批中随即抽取100个样品进行测量，尺寸如表所示，试绘制直方图。,第一组的上界值为：5.555+0.09=5.645 第二组的上界值为：5.645+0.09=5.735 , 记录数据：记录各组的数据，整理成频数表（见表4-5），并计入：1）组界值；2）组中值；3）频数标志；4）各组频数（fi）。 画直方图：在方格纸上，横坐标取分组的组界值，纵坐标取各组的频数，用直线连成直方块，即成直方图，

29、如图4-19所示。 在直方图上，要注明数据数n以及平均值xi和标准差s，要画出规格或公差标准。,12、排列图,排列图的基本概念 排列图又称为主次因素分析图或帕累托图。是一种为了对从发生频次最高到最低的项目进行排列而采取的简单图示技术。此图是建立在帕累托原理的基础上，即少数的项目往往产生主要的影响。通过区分最重要的与较次要的项目，可以用最少的努力获取最佳的改进效果。,排列图的用途 指出重点，即按重要顺序显示每一个项目对整体的作用。 识别质量改进机会。 用于检查质量改进措施的效果。利用制作实施改进措施前后的排列图，并进行对比，就能判定改进措施是否有效。,排列图的应用程序 为了更好地理解排列图的应用

30、，下面结合示例说明如何制作和分析排列图。 选择要进行质量分析的项目。 选择用于质量分析的度量单位，如出现的次数（频数）、成本、不合格品数等。 选择用于质量分析的时间范围，所选定的时间应足够长，以确保所获得的数据有代表性。 收集资料，即依照事先选定的时间范围，收集各项目的数据资料。,例如：已知某电阻厂造成某型号电阻不合格的不良项目有15种，现根据各种不良项目出现的机会大小把它们归为6种：油漆、沾污、裂纹、电镀、变形和其他等。为了进一步提高电阻的质量水平，决定根据上月份所生产的140个不合格电阻分别统计各种不良项目发生的频数。并根据项目对应数据的大小，按频数从大到小对项目进行排列，见图表第2行，累

31、计频数见第3行。,图 电阻不合格品的统计, 求百分比，即求各项目对应的数据在合计数中所占的百分比。上例计算所得百分比结果如图表第4行所示。 求累计百分比，即利用各项目对应的累计和除以合计数，求各项目的累计百分数。上例计算所得的百分数如图表第5行所示。 作图,作图步骤 画坐标。画两个纵坐标,一个横坐标。横坐标的长度一般不大于纵坐标的高度，但不小于纵坐标高度的2/3；在横坐标的左端点画纵坐标，表示质量问题的度量单位，其高等于合计数；在横坐标的右端点画纵坐标，其高度与左纵坐标的高度相同，表示百分数，最高点为100%。图中的合计数为n=200。, 确定横坐标的等分数，画矩形。 标累计百分数点，画累计百

32、分比曲线。 确定重点，即关键的少数。过右坐标的80%、90%点画水平横线，把图分成3部分，从下至上依次记为A区、B区、C区。落在A区的累积百分比点对应的项目称为重点项目，落在B区的累积百分比对应的项目为次重点项目，落在C区的累积百分比对应的项目为不重要项目。该例沾污和裂纹为重点项目，是影响质量问题的关键，可以在两个项目上加以努力，可获取最佳的质量改进效果。,13、散布图,散布图的概念 散布图就是将两个非确定性关系的变量的数据对应列出，用点子画在坐标图上，来观察它们之间关系的图表。,散布图的用途 用以发现两组相关数据之间的关系并确认相关数据之间的预期关系。 从成对数据形成的点子云形状直观地判断数据之间的关系。进而可用相关系数、回归方程进行定量的分析处理。点子云的各种形