SPC SPD 和SPA

SPC、SPD與SPA

   一、概述
　　　近年來，由于科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，產(chǎn)品的不合格品率迅速降低，如電子產(chǎn)品的不合格率由過去的百分之一、千分之一降低到百萬分之一(ppm，10–6)，乃至十億分之一(ppb，10–9)。質(zhì)量控制方式也由過去的3s控制方式演進(jìn)為6s控制方式。3s控制方式下的穩(wěn)定狀態(tài)不合格品率為2.7×10–3(0.27%)，6s控制方式下的穩(wěn)定狀態(tài)不合格品率僅為2.0×10–9(10億分之二)，參見圖1。(略) 這就是21世紀(jì)的超嚴(yán)格質(zhì)量要求，各種產(chǎn)品都有其相應(yīng)的超嚴(yán)格質(zhì)量要求。因此，著名的美國質(zhì)量管理專家朱蘭早在1994年就在美國質(zhì)量管理學(xué)會年會上指出：“21世紀(jì)是質(zhì)量的世紀(jì)”。
　　　大家知道，貫徹預(yù)防原則是現(xiàn)代質(zhì)量管理的核心與精髓。對如此嚴(yán)格的質(zhì)量要求，采取什么樣的科學(xué)措施和科學(xué)方法來貫徹預(yù)防原則并保證質(zhì)量方針和目標(biāo)的實現(xiàn)呢？這就要提到“SPC”、“SPD”與“SPA”。
　
　二、 什么是SPC、SPD與SPA？
　　1． SPC
　　　SPC(Statistical Process Control)即統(tǒng)計過程控制，是20世紀(jì)20年代由美國休哈特首創(chuàng)的。SPC就是利用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)過程異常，及時告警，從而達(dá)到保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。這里的統(tǒng)計技術(shù)泛指任何可以應(yīng)用的數(shù)理統(tǒng)計方法，而以控制圖理論為主。但SPC有其歷史局限性，它不能告知此異常是什么因素引起的，發(fā)生于何處，即不能進(jìn)行診斷，而在現(xiàn)場迫切需要解決診斷問題，否則即使要想糾正異常，也無從下手。
　　2． SPD
　　　SPD(Statistical Process Diagnosis)即統(tǒng)計過程診斷，是20世紀(jì)80年代由我國質(zhì)量管理專家張公緒首次提出的。1980年，張公緒提出選控控制圖系列。選控圖是統(tǒng)計診斷理論的重要工具，奠定了統(tǒng)計診斷理論的基礎(chǔ)。1982年，張公緒又提出了“兩種質(zhì)量診斷理論”，突破了傳統(tǒng)的休哈特質(zhì)量控制理論，開辟了質(zhì)量診斷的新航向。此后，我國又提出“多元逐步診斷理論”和“兩種質(zhì)量多元診斷理論”，解決了多工序、多指標(biāo)系統(tǒng)的質(zhì)量控制與質(zhì)量診斷問題。從此，SPC上升為SPD。SPD是利用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控與診斷，從而達(dá)到縮短診斷異常的時間、以便迅速采取糾正措施、減少損失、降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量的目的。目前，我國依據(jù)上述診斷理論已開發(fā)出兩種診斷軟件。一種是依據(jù)“兩種質(zhì)量診斷理論”開發(fā)的應(yīng)用軟件SPCD2000，用于診斷多工序生產(chǎn)線中上工序?qū)ο鹿ば虻挠绊懀涣硪环N是依據(jù)“多元逐步診斷理論”和“兩種質(zhì)量多元診斷理論”開發(fā)的多元診斷軟件DTTQ2000，用于多因素相關(guān)條件下的診斷。而后者同時也考慮了上工序?qū)ο鹿ば虻挠绊憽?/font>
　　3． SPA
　　　SPA(Statistical Process Adjustment)即統(tǒng)計過程調(diào)整，是SPC發(fā)展的第三個階段。SPA可判斷出異常，告之異常發(fā)生在何處，因何而起，同時還給出調(diào)整方案或自動調(diào)整。SPA從90年開始提出，目前尚無實用性成果，正在發(fā)展之中。 4． 接近零不合格品過程的SPC在通常的SPC中，控制對象是不合格品，在接近零不合格品過程中，大量產(chǎn)品為合格品，而不合格品僅偶而出現(xiàn)，故控制對象也自然由不合格品數(shù)改換成為相鄰不合格品間的合格品數(shù)。從而引出一系列新理論，構(gòu)成了一個新學(xué)科。我國清華大學(xué)孫靜博士就是接近零不合格品過程的質(zhì)量控制專家，提出了多項達(dá)到國際水平的成果，如接近零不合格品過程的判異準(zhǔn)則、判穩(wěn)準(zhǔn)則，接近零不合格品過程的CUSUM控制圖、EWMA控制圖等成果。而CUSUM控制圖、EWMA控制圖遠(yuǎn)優(yōu)于國外的兩階段控制圖法。
　
　
　如何在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用SPC
　
　SPC即指統(tǒng)計過程控制。它能科學(xué)地區(qū)分出生產(chǎn)過程中的偶然波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常及時警告，以便人們采取措施，消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)定。SPC強(qiáng)調(diào)全過程的預(yù)防，就是應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)對過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，從而達(dá)到改進(jìn)與保證質(zhì)量的目的。
　　　SPC的特點是：1)SPC是全系統(tǒng)的、全過程的、要求全員參加，人人有責(zé)。這與全面質(zhì)量管理的精神完全一致。2)SPC強(qiáng)調(diào)用科學(xué)的方法(主要是數(shù)理統(tǒng)計技術(shù)，尤其是控制圖理論)來保證全過程的預(yù)防。3)SPC不僅用于生產(chǎn)過程，而且可用于服務(wù)過程和一切管理過程。SPC的上述特點與2000版ISO9000要求的三個強(qiáng)調(diào)：1)強(qiáng)調(diào)“把一切看成過程”；2)強(qiáng)調(diào)“預(yù)防”； 3)強(qiáng)調(diào)“統(tǒng)計技術(shù)的應(yīng)用是不可剪裁的”是一致的。因此，企業(yè)各級領(lǐng)導(dǎo)及質(zhì)量專業(yè)人士應(yīng)該明確：SPC是推行ISO9000的基礎(chǔ)。
　
　一、 SPC在企業(yè)應(yīng)用中的一般步驟
　　1． 技術(shù)培訓(xùn)
　　　　主要培訓(xùn)SPC的重要性、正態(tài)分布等數(shù)理統(tǒng)計基本知識、質(zhì)量管理七種工具(其中特別要對控制圖深入學(xué)習(xí))、兩種質(zhì)量診斷理論、如何制訂過程控制網(wǎng)圖、如何制訂過程控制標(biāo)準(zhǔn)等。
　　2． 確定關(guān)鍵變量(即關(guān)鍵質(zhì)量因素)
　　　　a. 對全廠的各道工序都要進(jìn)行分析，找出對產(chǎn)品影響最大的變量，即關(guān)鍵變量；
　　　　b. 列出過程控制網(wǎng)圖，即按工藝流程順序?qū)⒚康拦ば虻年P(guān)鍵變量在圖上標(biāo)出。
　　3． 提出或改進(jìn)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)
　　　　a. 對步驟2得到的每一個關(guān)鍵變量進(jìn)行具體分析；
　　　　b. 對每個關(guān)鍵變量建立過程控制標(biāo)準(zhǔn)，并填寫過程控制標(biāo)準(zhǔn)表。
　　4． 編制控制標(biāo)準(zhǔn)手冊并予以落實
　　　　將有關(guān)過程控制標(biāo)準(zhǔn)的文件編制成明確易懂、便于操作的手冊，讓各道工序使用。
　　5． 對過程進(jìn)行統(tǒng)計監(jiān)控
　　　　主要應(yīng)用控制圖對過程進(jìn)行監(jiān)控，使用中若發(fā)現(xiàn)控制標(biāo)準(zhǔn)有問題，則需要對控制標(biāo)準(zhǔn)手冊進(jìn)行修訂。
　　6． 對過程異常進(jìn)行診斷并采取措施解決問題
　　　　a. 可運用傳統(tǒng)的質(zhì)量管理方法，如七種工具，進(jìn)行分析；
　　　　b. 可應(yīng)用診斷理論，如兩種質(zhì)量診斷理論，進(jìn)行分析和診斷；
　　　　c. 在診斷后的糾正過程中可能引出新的關(guān)鍵質(zhì)量因素，應(yīng)及時反饋到步驟2、3、4。
　
　二、休哈特控制圖的種類、用途及應(yīng)用控制圖需要考慮的問題
　　　根據(jù)國標(biāo)GB4091，常規(guī)休哈特控制圖包括計量控制圖四種：均值—極差控制圖(Xbar—R)、均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖(Xbar—Rs)、中位數(shù)—極差控制圖(Xmed—R)、單值—移動極差控制圖(x—Rs)；計數(shù)控制圖四種：不合格品率控制圖(P)、不合格品數(shù)控制圖(Pn)、缺陷數(shù)控制圖(C)、單位缺陷數(shù)控制圖(U)。它們的用途分別是：
　　1． Xbar—R控制圖是最常用的基本控制圖。它適用于各種計量值。Xbar控制圖主要用于觀察分布的均值變化；R控制圖用于觀察分布的分散情況或變異度的變化，而Xbar—R控制圖則將兩者聯(lián)合運用，以觀察分布的變化。
　　2． Xbar—Rs控制圖與Xbar—R控制圖相似，只是用標(biāo)準(zhǔn)差圖(s圖)代替極差圖(R圖)。極差計算簡便，故R圖得到廣泛應(yīng)用，但當(dāng)樣本容量較大時，應(yīng)用極差估計總體標(biāo)準(zhǔn)差的效率降低，需要用s圖來代替R圖。
　　3． Xmed—R控制圖與Xbar—R控制圖相比，只是用中位數(shù)代替均值圖。由于中位數(shù)的計算比均值簡單，所以多用于需在現(xiàn)場把測定數(shù)據(jù)直接記入控制圖的場合。
　　4． x—Rs控制圖多用于：對每一個產(chǎn)品都進(jìn)行檢驗，采用自動化檢查和測量的場合；取樣費時、檢驗昂貴的場合；樣品均勻，多抽樣也無太大意義的場合。由于它不象前三種控制圖那樣能取得較多的信息，所以它判斷過程的靈敏度要差一些。
　　5． P控制圖用于控制對象為不合格品率或合格品率等計數(shù)值質(zhì)量指標(biāo)的場合。應(yīng)注意的是，在根據(jù)多種檢查項目綜合評定不合格品率的情況，當(dāng)控制圖顯示異常時，難以找出異常的原因。因此，使用P圖時應(yīng)選擇重要的檢查項目作為判斷不合格品的依據(jù)。常見的不良率有不合格品率、廢品率、交貨延遲率、各種差錯率等。
　　6． Pn控制圖用于控制對象為不合格品數(shù)的場合。設(shè)n為樣本大小，P為不合格品率，Pn作為不合格品數(shù)控制圖的簡記記號，由于計算不合格品率需進(jìn)行除法，比較麻煩，所以在樣品大小相同的情況下，用此圖比較方便。
　　7． C控制圖用于控制一部機(jī)器、一個部件、一定長度、一定面積或任何一定的單位中(即樣本大小不變)所出現(xiàn)的缺陷數(shù)目，如布匹上的疵點數(shù)、鑄件上的砂眼數(shù)、機(jī)器設(shè)備的缺陷數(shù)或故障次數(shù)等。
　　8． U控制圖。當(dāng)樣本大小變化時，不宜用C控制圖，需換算為平均每單位的缺陷數(shù)后再使用U控制圖。
　　　　應(yīng)用控制圖需要考慮以下問題：
　　　　　1) 控制圖用于何處？原則上講，對于任何過程，凡需要對質(zhì)量進(jìn)行控制管理的場合都可以應(yīng)用控制圖。但還應(yīng)注意區(qū)分計數(shù)值和計量值，另外所控制的過程必須具有重復(fù)性，即具有統(tǒng)計規(guī)律，對于一次性或少數(shù)幾次的過程顯然難于應(yīng)用控制圖進(jìn)行控制。
　　　　　2) 如何選擇控制對象？在使用控制圖時應(yīng)選擇能代表過程的主要質(zhì)量指標(biāo)作為控制對象。一個過程往往具有各種各樣的特性，需要選擇能夠真正代表過程情況的指標(biāo)。如內(nèi)圓磨工序，應(yīng)選擇內(nèi)徑尺寸偏差及變動量進(jìn)行控制。
　　　　　3) 怎樣選擇控制圖？首先應(yīng)根據(jù)所控制質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)據(jù)性質(zhì)選擇采用計數(shù)或計量值控制圖中的一種。其次要確定過程中要控制的因素是單指標(biāo)還是多指標(biāo)，選擇用一元控制圖還是用多指標(biāo)控制圖。最后，還需要考慮其他要求，如檢出力大小、抽取樣品、取得數(shù)據(jù)的難易程度、是否經(jīng)濟(jì)等。
　　　　　4) 如何分析控制圖？如果控制圖點子出界或界內(nèi)點子排列非隨機(jī)，則應(yīng)認(rèn)為生產(chǎn)過程失控。但在判斷過程失控前，應(yīng)首先檢查樣品的取法是否隨機(jī)、數(shù)據(jù)的讀取是否正確、計算有無錯誤、描點有無差錯，然后再來調(diào)查生產(chǎn)過程方面的原因。
　　　　　5) 對于點子出界或違反其他判斷判定準(zhǔn)則的處理，應(yīng)執(zhí)行“查出異因、采取措施、保證消除、不再出現(xiàn)、納入標(biāo)準(zhǔn)”的20字原則，立即追查原因，并采取措施防止它再次出現(xiàn)。否則，就不如不搞控制圖。
　　　　　6) 一般來說，控制圖只能告警，而不能告訴引起異常的原因。要找出造成異常的原因，除根據(jù)生產(chǎn)和管理方面的技術(shù)與經(jīng)驗來解決外，應(yīng)用“兩種質(zhì)量診斷理論”和“兩種質(zhì)量多元診斷理論”來診斷是十分有效的。
　　　　　7) 控制圖的重新制定十分重要。控制圖是根據(jù)穩(wěn)定狀態(tài)下的條件(人員、設(shè)備、原材料、工藝方法、環(huán)境，即4M1E)來制定的。上述條件一旦發(fā)生變化，控制圖也必須重新加以制定。另外，控制圖在使用一段時間后，應(yīng)重新抽取數(shù)據(jù)，進(jìn)行計算，加以檢驗。
　　　　　8) 控制圖應(yīng)加以妥善保管。控制圖的計算及日常的記錄都應(yīng)作為技術(shù)資料加以妥善保管。對于點子出界或界內(nèi)點子排列非隨機(jī)以及當(dāng)時處理的情況都應(yīng)予以記錄，因為這些都是以后出現(xiàn)異常查找原因的重要參考資料。有了長期保存的記錄，便能對該過程的質(zhì)量水平有清楚的了解，這對于今后在產(chǎn)品設(shè)計和制定規(guī)格方面是十分有用的。