許東霞，劉華鋒，武交峰，徐 娟

(廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院機電工程系，廣東佛山，528216）

統(tǒng)計過程控制初探

許東霞，劉華鋒，武交峰，徐 娟

(廣東環(huán)境保護工程職業(yè)學院機電工程系，廣東佛山，528216）

介紹SPC發(fā)展過程及基本概念，闡述控制圖設(shè)計原理；并對SPC技術(shù)在質(zhì)量管理中的應用方法進行論述，提出SPC質(zhì)量控制應用流程圖。

統(tǒng)計過程控制；SPC控制圖；質(zhì)量監(jiān)控流程

0 引言

美國質(zhì)量管理學家朱蘭博士曾說過，21世紀是“質(zhì)量的世紀”。如今，質(zhì)量已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的主題，成為企業(yè)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(chǎn)品的質(zhì)量，對生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品質(zhì)量進行控制已經(jīng)越來越引起人們的重視。在以往的生產(chǎn)過程中，當產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)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(chǎn)品的質(zhì)量，但是，這只是事后的一種補救方法，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的不合格品損失已經(jīng)無法挽回。實際上，質(zhì)量不是檢驗出來的，而是在生產(chǎn)過程中制造出來的。因此，提高生產(chǎn)過程中的質(zhì)量，在不合格品未發(fā)生之前及時預警，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的分析和監(jiān)控，已成為現(xiàn)代質(zhì)量管理中尤為重要的課題。統(tǒng)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(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計過程控制的研究和應用領(lǐng)域已涉及環(huán)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(lǐng)域[1-8]。

1 統(tǒng)計過程控制的基本概念

統(tǒng)計過程控制(statistical Process Control 簡稱SPC)是一種統(tǒng)計控制技術(shù)，其本質(zhì)是利用樣本的統(tǒng)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(chǎn)品質(zhì)量，降低質(zhì)量成本的目的。而控制圖是統(tǒng)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(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生。

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

2 控制圖設(shè)計原理

控制圖是指利用概率統(tǒng)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(tài)分布情況來討論工序質(zhì)量及其趨勢的圖形?？刂茍D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(chǎn)品質(zhì)量特性值或樣本統(tǒng)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(zhì)量管理中的應用

要把SPC技術(shù)應用于生產(chǎn)過程，需要經(jīng)過以下環(huán)節(jié)：確定生產(chǎn)過程的關(guān)鍵質(zhì)量特性；數(shù)據(jù)的采集；根據(jù)分布特性，確定與選擇合適的控制圖對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控；過程分析與連續(xù)改進。以上各環(huán)節(jié)上，任何一個處理不當都會導致統(tǒng)計質(zhì)量控制技術(shù)的失敗或低效。所謂關(guān)鍵質(zhì)量特性是指對產(chǎn)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(guān)鍵質(zhì)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(tǒng)計規(guī)律。然后才能確定用什么樣的控制圖對關(guān)鍵質(zhì)量特性進行監(jiān)控,即對生產(chǎn)過程進行統(tǒng)計過程控制。

應用統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)計穩(wěn)態(tài)；（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(chǎn)準備，即準備生產(chǎn)過程所需的原料、設(shè)備、測量系統(tǒng)等，并確保生產(chǎn)在各要素正常的情況下進行；然后就可以收集過程數(shù)據(jù)，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(tǒng)計穩(wěn)態(tài)、以及過程能力是否足夠。

經(jīng)分析后，若過程處于控制狀態(tài)且過程能力足夠，就可以把分析用控制圖轉(zhuǎn)化為控制用控制圖；若過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)，則應查找原因并及時消除，再去掉異常數(shù)據(jù)點，重新計算中心線和控制界限，直到過程達到統(tǒng)計控制狀態(tài)。

3.2 監(jiān)控階段

圖2 控制圖應用流程圖

監(jiān)控階段的主要工作是用控制用控制圖對過程進行監(jiān)控，其中控制用控制圖是由分析用控制圖轉(zhuǎn)化而來的，用于對過程進行連續(xù)監(jiān)控。監(jiān)控過程中，按照一定的抽樣間隔抽取樣本，統(tǒng)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(tài)。如果發(fā)現(xiàn)過程失控，則必須尋找原因并盡快消除其影響。過程監(jiān)控可以充分體現(xiàn)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(jié)語

隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)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(zhì)量管理模式已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量管理的發(fā)展趨勢。面對顧客需求驅(qū)動的全球市場，企業(yè)要想取得成功，以顧客滿意的產(chǎn)品占領(lǐng)市場，就必須以現(xiàn)代質(zhì)量管理理念為基礎(chǔ)，建立適應企業(yè)持續(xù)發(fā)展的質(zhì)量管理模式。

[1]孫秋霞，劉新民，劉曉飛. 基于ARMA模型與SPC技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)控和預測[J].生態(tài)經(jīng)濟，2013(10)：170-173,180. DOI： 10.3969/j.issn.1671-4407.2013.10.038.

[2]于濤,王高山. 統(tǒng)計過程控制在先進制造環(huán)境中的內(nèi)涵和作用[J].工業(yè)工程與管理，2005(3)：51-54.DOI： 10.3969/ j.issn.1007-5429.2005.03.009.

[3]鄒衛(wèi)，郭之萍，王寧.統(tǒng)計過程控制在鑄造中的應用[J].鑄造，2009(6)：632-634.

[4]趙洪山，胡慶春，李志為.基于統(tǒng)計過程控制的風機齒輪箱故障預測[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2012(13)：67-73.DOI：10.7667/j.issn.1674-3415.2012.13.012.

[5]李秀喜,錢宇,宋光均,等.催化裂化裝置故障診斷系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].化工自動化及儀表, 2003, 30(6)：6-10.DOI： 10.3969/ j.issn.1000-3932.2003.06.002.

[6]王春濤,黃曉琴.統(tǒng)計過程控制在片劑生產(chǎn)中的應用[J].北方藥學，2012(7)：19-20.

[7]劉銳,魏益民,張波.基于統(tǒng)計過程控制(SPC)的掛面加工過程質(zhì)量控制[J].食品科學,2013(4)：43-47.DOI：10.7506/spkx1002-6630-201308009.

[8]李孝軒,丁友石,嚴偉. 統(tǒng)計過程控制用于金絲鍵合質(zhì)量控制研究[J].電子工藝技術(shù),2009(11)：346-348.DOI：10.3969/j.issn. 1001-3474.2009.06.010.

[9]韓亞利.質(zhì)量統(tǒng)計過程控制SPC技術(shù)及其應用[J].長沙航空職業(yè)技術(shù)學院學報,2009(1)：48-52.DOI：10.3969/j.issn.1671-9654.2009. 01.013.

[10]吳聰.統(tǒng)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(huán)境保護工程職業(yè)學院院長基金(KY201401002)