统计过程控制(spc手册

统计过程控制(spc手册内容摘要：

本书所述的基本统计方法包括与统计过程控制及过程能力分析有关的方法。 本手册的第 I章阐述了过程控制和背景知识，解释了一些重要的概念：如变差的特殊及普通原因，并介绍了控制图，这个用来分析及监控过程非常有效的工具。 第 II章描述了构造和使用计量型数据控制图表（定量的数据，或测量）的 X— R， X— s图，中位数图以 X— MR（单值及移动极差）图。 这一章还介绍了过程能力的概念 并讨论了广泛应用的指数及比值。 第 III章介绍了用于计数型数据（定性数据或计数值）的几种控制图： p图、 np图、 c图及 u图。 第 IV章介绍了测量系统分析的内容并列举了适当的例子。 附录包括分组及过度调整的例子，如何使用控制图的流程图、常数及公式表、标准正态分布以及可复制的空白表等。 术语索引给出了本手册所使用的术语及符号的解释，参考文献一节向读者提供了进一步学习的材料。 在开始讨论之前，需进行六点说明： 1. 收集数据并用统计方法来解释它们并不是最终目标，最终目标应是对读者的过程不断加深理解。 当一个没有任何改进的技术专家 是很容易的。 增加知识应成为行动的基础； 2. 研究变差和应用统计知识来改进性能的基本概念适用于任何领域，可以是在车间中或办公室里。 例子有：机器（性能特性）、记帐（差错率）、总销售额、浪费分析（废品率）、计算机系统（性能特性）及材料管理（运送时间）。 本手册重点放在车间应用中。 鼓励读者参考附录 H中的参考文献应用于行政管理及服务中； 3. SPC代表统计过程控制，不幸的是在北美统计方法常用于零件而不是过程。 应用统计技术来控制输出（例如零件）应仅仅是第一步。 只有当生产输出的过程成为我们努力的重点。 这些方法才能在改进质量，提高生 产率，降低成本上发挥作用； 4. 尽管本书的每一点是通过已完成的例子来说明，要真正理解这些知识需要进一步与过程实际相联系。 研究读者自己的工作场所或相似的部门中的实际例子是对本书的重要补充。 然而，现有过程信息不能代替实际工作经验； 5. 本书可看成应用统计方法的第一步。 它提供从经验中得到的法则，这些法则在许多方面得到了应用。 然而，还是存在不能盲目使用这些法则的例外。 本手册不能满足初学者对统计方法和理论知识的进一步需要，我们鼓励读者寻求正规的统计教育。 在读者的过程和统计方法的应用已经比本手册所述的内容更先进的地方我们也鼓励读者向具有一定的统计理论知识与实践的人员请教。 以便了解其它技术； 6. 测量系统对合适的数据分析来说很重要，并且在收集过程数据之间就应很好地了解它们，如果这样的一个系统缺少统计控制或他们的变差占过程数据总变差中很大比例，就可能作出不适当的决定。 在手册中，假设该系统处于受控状态并且对数据的总变差没有大影响。 为了更详细的了解这些内容读者可参考 AIAG出版的测量系统分析（ MSA）手册。 过程控制的需要 检测 —— 容忍浪费 预防 —— 避免浪费 第 1节 预防与检测 过去，制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不符合规范的产品，在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检测的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中。 一种在第一步就可以避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法是 —— 预防。 对许多人来说预防和策略听起来很明智，甚至显然的。 经常能听到这样的口号“第一次就把工作做好。 ”但光在口号是不够的。 所要求的是理解统计过程控制系统和各个要素。 下述七节介绍了这些要素。 并可以看成是下列问题的答案： • 什么是过程控制系统。 （第 2节） • 变差是如何影响过程输出的。 （第 3节） • 统计技术是如何区分一个问题实质是局部的还是涉及到整个系统的。 （第 4节） • 什么是统计受控过程。 什么是有能力的过程。 （第 5节） • 什么是持续改进循环。 过程控制对哪一部分起作用（第 6节） • 什么是控制图：如何使用（第 7节） • 使用控制图有什么好处。 （第 8节） 学习以上材料时，读者可以查阅附录 G的术语索引对关键术语和符号的定义。 有反馈的过程控制系统模型 过程的呼声 人 ► 设备 ► 产品 材料 ► 或 方法 ► 服务 环境 ► ▲ ▲ ▲ 输出 过程 /系统 输出 顾客的呼声 图 1 过程控制系统 ► 统计方法 我们工作 的方式 / 资源的融合 识别不断变化 的需求和期望 顾客 第 2节 过程控制系统 一个过程控制系统可以称为一个反馈系 统。 统计过程控制（ SPC）是一类反馈系统，但也存在不是统计性的反馈系统。 下面讨论这个系统的四个重要的基本原理。 1. 过 程 所谓过程指地是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合（见图 1）。 过程的性能取决于供方和顾客之间的沟通，过程设计及实施的方式，以及动作和管理的方式等。 过程控制系统的其他部分只有它们在帮助整个系统保持良好的水平或提高整个过程的性能时才有用。 2. 有关性能的信息 通过分析过程输出可以获得许多与过程实际性能有关的信息。 但是与性能有关的最有用的信息还是 以研究过程本质以及其内在的变化性中得到的。 过程特性（如温度、循环时间、进给速率、缺勤、周转时间、延迟以中止的次数等）然后我们关心的重点。 我们要确定这些特性的目标值，从而使过程操作的生产率最高，然后我们要监测我们与目标值的距离是远还是近，如果得到信息并且正确地解释，就可以确定过程是在正常或非正常的方式下运行。 若有必要可采取适当的措施来校正过程或刚产生的输出。 若需要采取措施，就必须及时和准确，否则收集信息的努力就白费了。 3. 对过程采取措施 通常，对重要的特性（过程或输出）采取措施从而避免它们偏离目标值太远是很经济 的。 这样能保持过程的稳定性并保持过程输出的变差在可接受的界限之内。 采取的措施包括变化操作（例如：操作员培训、变换输入材料等），或者改变过程本身更基本的因素（例如：设备需要修复、人的交流和关系如何，或整个过程的设计 —— 也许应改变车间的温度或湿度）。 应监测采取措施后的效果，如有必要还应进一步分析并采取措施。 4. 对输出采取措施 如果仅限于对输出检测并纠正不符合规范的产品，而没有分析过程中的根本原因，常常是不经济的。 不幸的是如果目前的输出不能满足顾客的要求，可能有必要将所有的产品进行分类报废不合格品或返工。 这种状态必 然持续到对过程采取必要的校正措施并验证，或持续到产品更改为止。 很显然，仅对输出进行检验并随之采取措施不是一种有效的过程管理方法。 仅对输出采取措施只可作为不稳定或没有能力的过程的临时措施（见第 5节）。 因此，下面的讨论的重点将放在过程信息收集和分析上，以便对过程本身采取纠正措施。 每件产品的尺寸与别的都不同 图 2 变差：普通及特殊原因 第 3节 变差的普通及特殊原因 为了有效地使用过程控制测量数据，理解变差的概念是很重要的，见图2所示。 没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何过程都存在 许多引起变差的原因。 产品间的差距也许很大，也许小得无法测量，但这些差距总是存在。 例如一个机加式轴的直径易于受生由于机器（间隙、轴承磨损）、刀具（强度、磨损率）、材料（直径、硬度）、操作人员（进给速率、对中准确度）、维修（润滑、易损零件的更换）及环境（温度、动力供应是否完成（项目）不同的阶段，他们所用设备的可靠性，票据本身的准确性及易读性，所遵守的规程及办公室中其他工作量的不同而不同。 过程中有些变差造成短期的、零件间的差异 —— 例如机器及其固定装置间的游隙和间隙，或记帐人员工作的准确性等。 另外一些变差的原因 仅经常较长的时期后对输出造成影响，例如随差刀具或机器的逐渐磨损，或是规程发生有规则的变化，或是诸如动力不稳定等不规则的环境变化。 这样，测量的周期以及测量是时的条件将会影响存在的变差的总量。 从最低要求的角度来看，总是将变差问题简单化。 位于规定的公差的范围的零件是可接受的，超出规定公差范围之外的零件是不可接受的；按时完成报告是可接受的，迟缓的报告是不能接受的。 然而，在管理任何一个过程减少变差时，都必须追究造成的原因。 首先是区分普通原因和特殊原因。 虽然单个的测量值可能全都不同，但形成一组后它们趋于形成一个 可以描述成一个分布的图形（见图 2），这个分布按下列特性区别： • 位置（典型值）； • 分布宽度（从最小值至最大值之间的距离）； • 形状（变压器差的模式 —— 是否对称、偏斜等）。 普通原因指的是造成随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或有时简称“受控”。 普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。 只有变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才是可以预测的。 特殊原因（通常也叫查明原因）指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即 当它们出现时将造成（整个）过程的分布改变。 除非所有的特殊原因都被查出来并且采取了措施，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。 如果系统内存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出将不稳定。 由于特殊原因造成的过程分布的改变有些有害，有些有利。 有害时应识别出来并消除它。 有利时可识别出来并使其成为过程恒定的一部分。 对于一些成熟的过程（例如经过几次不断改进的循环后的过程），顾客可能给予特许让一贯出现特殊原因的过程进行下去，这样的特许通常要求过程控制计划能确保答顾客的要求并且保证过程不受别的特殊原因的 影响。 （见第 5节） 局部措施和对系统采取措施 局部措施 • 通常用来消除变差的特殊原因 • 通常由与过程直接相关的人员实施 • 通常可纠正大约 15%的过程问题 对系统采取措施 • 通常用来消除变差的普通原因 • 几乎总是要求管理措施，以便纠正 • 大约可纠正 85%的过程问题 第 4节 局部措施和对系统采取措施 在上面讨论的两种变差以及可能采取的减少它们的措施 *之间有着重要的联系。 简单的统计过程控制技术能检查变差的特殊原因。 发现变差的特殊原因并采取适当措施通常是与该 过程操作直接有关人员的责任。 尽管有时纠正时要求管理人员介入，介解决变差的特殊原因通常要求采取局部措施。 这一点在早期的过程改进中尤为重要。 当某人对特殊原因成功持采取适当的措施后，其余的问题通常要求采取管理行动而不是局部措施来解决。 相同的简单的统计过程控制技术也能指明变差的普通原因的范围，但分离这些原因需要更详细的分析。 纠正变差的普通原因的责任在于管理谷。 有时与操作直接相关人员的处于较有利的位置发现它们并将它们报告给管理人员来采取措施的。 总的来说，解决变差普通原因通常需要采取系统措施。 过量过程变差中较小 的部分 —— 工业经验建议为 15%—— 是通过与操作直接有关的人员局部纠正的。 采取的措施类型如不正确将给机构带来大的损失，不但劳而无功，而且会延误问题解决甚至使问题恶化。 例如：如果需要管理人员对系统采取措施（如选择提供一致输入材料的供方）时却采取的是局部措施（如调整机器）就不对“。 无论如何，为了更好地减少过程变差的变通原因需要管理人员和与操作直接相关的人员的密切合作。 * ”日本发生了什么 ?”和其它一些文章中讨论这一问题。 该方为《工业质量控制》 1967年 8月 ,24卷第 3部第 89~93页。 **码这些发现首先由 ,并已在戴明博士的经验中得到证实。 图 3 过程控制及过程能力 第 5节 过程控制和过程能力 过程控制系统的目标是对影响过程的措施作出经济合理的决定。 也就是说，平衡不需控制时采取了措施（过度控制或擅自改变）和需要控制时未采取措施（控制。