統計過程控制初探

許東霞，劉華鋒，武交峰，徐 娟

(廣東環境保護工程職業學院機電工程系，廣東佛山，528216）

統計過程控制初探

許東霞，劉華鋒，武交峰，徐 娟

(廣東環境保護工程職業學院機電工程系，廣東佛山，528216）

介紹SPC發展過程及基本概念，闡述控制圖設計原理；并對SPC技術在質量管理中的應用方法進行論述，提出SPC質量控制應用流程圖。

統計過程控制；SPC控制圖；質量監控流程

0 引言

美國質量管理學家朱蘭博士曾說過，21世紀是“質量的世紀”。如今，質量已經成為企業發展的主題，成為企業能否在激烈的市場競爭中得以生存的決定性因素。因此，提高產品的質量，對生產過程中的產品質量進行控制已經越來越引起人們的重視。在以往的生產過程中，當產品質量發生問題時，采取的方法往往是加強檢驗，當然，加強檢驗固然可以保證產品的質量，但是，這只是事后的一種補救方法，生產過程中產生的不合格品損失已經無法挽回。實際上，質量不是檢驗出來的，而是在生產過程中制造出來的。因此，提高生產過程中的質量，在不合格品未發生之前及時預警，實現對生產過程的分析和監控，已成為現代質量管理中尤為重要的課題。統計過程控制就是在這種情況下應運而生。

隨著傳感器、計算機和自動化技術的發展，統計過程控制的研究和應用領域已涉及環境、機械加工、電子元件、食品加工、石油化工、鋼鐵制造、采礦、注塑、制藥以及金融等領域[1-8]。

1 統計過程控制的基本概念

統計過程控制(statistical Process Control 簡稱SPC)是一種統計控制技術，其本質是利用樣本的統計信息來判斷過程狀況，采取措施減少異常因素對過程的影響，以提高過程的效能，從而達到提高產品質量，降低質量成本的目的。而控制圖是統計過程控制最主要的工具，它不僅具有分析功能，而且具有控制功能。它不僅能對過程作出可靠的評估，判斷過程是否有 能力，而且還能為過程提供一個早期報警系統，及時監控過程的情況以防止廢品的發生。

正是由于控制圖具有上述優點，越來越多的企業開始重視統計過程控制，并采用控制圖來對生產過程進行監控，以達到改進質量的目的。那么，如何通過使用控制圖來提高產品的制造質量呢？眾所周知，生產過程是由眾多工序組成的，工序是生產零部件并形成最終產品的基本單元，工序質量的好壞關系到最終產品質量的好壞。因此，使用控制圖來對工序質量進行監控，從而保來對工序質量進行監控，從而保證產品的最終質量。

2 控制圖設計原理

控制圖是指利用概率統計原理，在普通坐標紙上做出兩條控制線和一條中心線，然后把按時間順序抽樣所得的特性值，以散點圖的形式依次描在坐標圖上，從點子的動態分布情況來討論工序質量及其趨勢的圖形。控制圖的基本格式如圖1所示。橫坐標為以時間先后排列的樣本序號，縱坐標為產品質量特性值或樣本統計量，中心線一般用實線，記為CL(Control

Limit)，兩條控制界限一般用虛線表示，在中心線上面的控制界限線為上控制線，記為UCL(Upper ControlLimit)；在中心線下面的控制界限線為下控制線，記為LCL(Lower Control Limit)。[9]

圖1 控制圖示例

3 SPC控制圖在質量管理中的應用

要把SPC技術應用于生產過程，需要經過以下環節：確定生產過程的關鍵質量特性；數據的采集；根據分布特性，確定與選擇合適的控制圖對生產過程進行監控；過程分析與連續改進。以上各環節上，任何一個處理不當都會導致統計質量控制技術的失敗或低效。所謂關鍵質量特性是指對產品的配合、性能或使用壽命這三大屬性有較大影響的特性。在關鍵質量特性確定后，就要對其分布作定性與定量分析，以找出其統計規律。然后才能確定用什么樣的控制圖對關鍵質量特性進行監控,即對生產過程進行統計過程控制。

應用統計過程控制方法分為兩個階段，一是過程分析階段，二是過程監控階段。這兩個階段中所使用的控制圖分別稱為分析用控制圖和控制用控制圖。[10]

3.1 分析階段

分析階段的主要目的在于:（1）通過作分析用控制圖，分析過程是否處于統計穩態；（2）通過分析用控制圖的中心線和控制界限，分析過程能力是否足夠。

分析階段的首要工作是生產準備，即準備生產過程所需的原料、設備、測量系統等，并確保生產在各要素正常的情況下進行；然后就可以收集過程數據，作直方圖、分析用控制圖、并進行過程能力分析，分析過程是否處于統計穩態、以及過程能力是否足夠。

經分析后，若過程處于控制狀態且過程能力足夠，就可以把分析用控制圖轉化為控制用控制圖；若過程處于統計失控狀態，則應查找原因并及時消除，再去掉異常數據點，重新計算中心線和控制界限，直到過程達到統計控制狀態。

3.2 監控階段

圖2 控制圖應用流程圖

監控階段的主要工作是用控制用控制圖對過程進行監控，其中控制用控制圖是由分析用控制圖轉化而來的，用于對過程進行連續監控。監控過程中，按照一定的抽樣間隔抽取樣本，統計計算并在控制圖上描點，以此來判斷過程是否處于受控狀態。如果發現過程失控，則必須尋找原因并盡快消除其影響。過程監控可以充分體現出SPC預防控制的作用。

應用SPC控制圖一般遵循以下流程，如圖2所示。

4 結語

隨著計算機技術的迅速發展,以客戶為中心的、具有快速響應市場機制的計算機輔助質量管理模式已經成為現代企業質量管理的發展趨勢。面對顧客需求驅動的全球市場，企業要想取得成功，以顧客滿意的產品占領市場，就必須以現代質量管理理念為基礎，建立適應企業持續發展的質量管理模式。

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[10]吳聰.統計過程控制方法及應用研究[D].山東大學碩士論文，2012.

Preliminary Study on Statistical Process Control

Xu Dongxia,Liu Huafeng,Wu Jiaofeng,Xu Juan
(Mechanical and Electronic Engineering Department of Guangdong Polytechnic of Environmental Protection Engineering, Foshan Guangdong, 528216)

This paper introduces the developing process, basic concept ofSPC, expounds the design principle of its control chart; discusses its application methods in quality management , and finally proposes the applicable flow chart of SPC quality control.

statistical process control ;SPC control chart; quality control flow

廣東環境保護工程職業學院院長基金(KY201401002)