SPC SPD 和SPA

SPC、SPD與SPA

   一、概述
　　　近年來，由于科學技術的迅猛發展，產品的不合格品率迅速降低，如電子產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)。質量控制方式也由過去的3s控制方式演進為6s控制方式。3s控制方式下的穩定狀態不合格品率為2.7×10–3(0.27%)，6s控制方式下的穩定狀態不合格品率僅為2.0×10–9(10億分之二)，參見圖1。(略) 這就是21世紀的超嚴格質量要求，各種產品都有其相應的超嚴格質量要求。因此，著名的美國質量管理專家朱蘭早在1994年就在美國質量管理學會年會上指出：“21世紀是質量的世紀”。
　　　大家知道，貫徹預防原則是現代質量管理的核心與精髓。對如此嚴格的質量要求，采取什么樣的科學措施和科學方法來貫徹預防原則并保證質量方針和目標的實現呢？這就要提到“SPC”、“SPD”與“SPA”。
　
　二、 什么是SPC、SPD與SPA？
　　1． SPC
　　　SPC(Statistical Process Control)即統計過程控制，是20世紀20年代由美國休哈特首創的。SPC就是利用統計技術對過程中的各個階段進行監控，發現過程異常，及時告警，從而達到保證產品質量的目的。這里的統計技術泛指任何可以應用的數理統計方法，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，發生于何處，即不能進行診斷，而在現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)即統計過程診斷，是20世紀80年代由我國質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。選控圖是統計診斷理論的重要工具，奠定了統計診斷理論的基礎。1982年，張公緒又提出了“兩種質量診斷理論”，突破了傳統的休哈特質量控制理論，開辟了質量診斷的新航向。此后，我國又提出“多元逐步診斷理論”和“兩種質量多元診斷理論”，解決了多工序、多指標系統的質量控制與質量診斷問題。從此，SPC上升為SPD。SPD是利用統計技術對過程中的各個階段進行監控與診斷，從而達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、保證產品質量的目的。目前，我國依據上述診斷理論已開發出兩種診斷軟件。一種是依據“兩種質量診斷理論”開發的應用軟件SPCD2000，用于診斷多工序生產線中上工序對下工序的影響；另一種是依據“多元逐步診斷理論”和“兩種質量多元診斷理論”開發的多元診斷軟件DTTQ2000，用于多因素相關條件下的診斷。而后者同時也考慮了上工序對下工序的影響。
　　3． SPA
　　　SPA(Statistical Process Adjustment)即統計過程調整，是SPC發展的第三個階段。SPA可判斷出異常，告之異常發生在何處，因何而起，同時還給出調整方案或自動調整。SPA從90年開始提出，目前尚無實用性成果，正在發展之中。 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，大量產品為合格品，而不合格品僅偶而出現，故控制對象也自然由不合格品數改換成為相鄰不合格品間的合格品數。從而引出一系列新理論，構成了一個新學科。我國清華大學孫靜博士就是接近零不合格品過程的質量控制專家，提出了多項達到國際水平的成果，如接近零不合格品過程的判異準則、判穩準則，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控制圖遠優于國外的兩階段控制圖法。
　
　
　如何在生產實踐中應用SPC
　
　SPC即指統計過程控制。它能科學地區分出生產過程中的偶然波動與異常波動，從而對生產過程的異常及時警告，以便人們采取措施，消除異常，恢復過程的穩定。SPC強調全過程的預防，就是應用統計技術對過程中的各個階段進行監控，從而達到改進與保證質量的目的。
　　　SPC的特點是：1)SPC是全系統的、全過程的、要求全員參加，人人有責。這與全面質量管理的精神完全一致。2)SPC強調用科學的方法(主要是數理統計技術，尤其是控制圖理論)來保證全過程的預防。3)SPC不僅用于生產過程，而且可用于服務過程和一切管理過程。SPC的上述特點與2000版ISO9000要求的三個強調：1)強調“把一切看成過程”；2)強調“預防”； 3)強調“統計技術的應用是不可剪裁的”是一致的。因此，企業各級領導及質量專業人士應該明確：SPC是推行ISO9000的基礎。
　
　一、 SPC在企業應用中的一般步驟
　　1． 技術培訓
　　　　主要培訓SPC的重要性、正態分布等數理統計基本知識、質量管理七種工具(其中特別要對控制圖深入學習)、兩種質量診斷理論、如何制訂過程控制網圖、如何制訂過程控制標準等。
　　2． 確定關鍵變量(即關鍵質量因素)
　　　　a. 對全廠的各道工序都要進行分析，找出對產品影響最大的變量，即關鍵變量；
　　　　b. 列出過程控制網圖，即按工藝流程順序將每道工序的關鍵變量在圖上標出。
　　3． 提出或改進規格標準
　　　　a. 對步驟2得到的每一個關鍵變量進行具體分析；
　　　　b. 對每個關鍵變量建立過程控制標準，并填寫過程控制標準表。
　　4． 編制控制標準手冊并予以落實
　　　　將有關過程控制標準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． 對過程進行統計監控
　　　　主要應用控制圖對過程進行監控，使用中若發現控制標準有問題，則需要對控制標準手冊進行修訂。
　　6． 對過程異常進行診斷并采取措施解決問題
　　　　a. 可運用傳統的質量管理方法，如七種工具，進行分析；
　　　　b. 可應用診斷理論，如兩種質量診斷理論，進行分析和診斷；
　　　　c. 在診斷后的糾正過程中可能引出新的關鍵質量因素，應及時反饋到步驟2、3、4。
　
　二、休哈特控制圖的種類、用途及應用控制圖需要考慮的問題
　　　根據國標GB4091，常規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—標準差控制圖(Xbar—Rs)、中位數—極差控制圖(Xmed—R)、單值—移動極差控制圖(x—Rs)；計數控制圖四種：不合格品率控制圖(P)、不合格品數控制圖(Pn)、缺陷數控制圖(C)、單位缺陷數控制圖(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，只是用標準差圖(s圖)代替極差圖(R圖)。極差計算簡便，故R圖得到廣泛應用，但當樣本容量較大時，應用極差估計總體標準差的效率降低，需要用s圖來代替R圖。
　　3． Xmed—R控制圖與Xbar—R控制圖相比，只是用中位數代替均值圖。由于中位數的計算比均值簡單，所以多用于需在現場把測定數據直接記入控制圖的場合。
　　4． x—Rs控制圖多用于：對每一個產品都進行檢驗，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值質量指標的場合。應注意的是，在根據多種檢查項目綜合評定不合格品率的情況，當控制圖顯示異常時，難以找出異常的原因。因此，使用P圖時應選擇重要的檢查項目作為判斷不合格品的依據。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的場合。設n為樣本大小，P為不合格品率，Pn作為不合格品數控制圖的簡記記號，由于計算不合格品率需進行除法，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)所出現的缺陷數目，如布匹上的疵點數、鑄件上的砂眼數、機器設備的缺陷數或故障次數等。
　　8． U控制圖。當樣本大小變化時，不宜用C控制圖，需換算為平均每單位的缺陷數后再使用U控制圖。
　　　　應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，凡需要對質量進行控制管理的場合都可以應用控制圖。但還應注意區分計數值和計量值，另外所控制的過程必須具有重復性，即具有統計規律，對于一次性或少數幾次的過程顯然難于應用控制圖進行控制。
　　　　　2) 如何選擇控制對象？在使用控制圖時應選擇能代表過程的主要質量指標作為控制對象。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。如內圓磨工序，應選擇內徑尺寸偏差及變動量進行控制。
　　　　　3) 怎樣選擇控制圖？首先應根據所控制質量指標的數據性質選擇采用計數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還是多指標，選擇用一元控制圖還是用多指標控制圖。最后，還需要考慮其他要求，如檢出力大小、抽取樣品、取得數據的難易程度、是否經濟等。
　　　　　4) 如何分析控制圖？如果控制圖點子出界或界內點子排列非隨機，則應認為生產過程失控。但在判斷過程失控前，應首先檢查樣品的取法是否隨機、數據的讀取是否正確、計算有無錯誤、描點有無差錯，然后再來調查生產過程方面的原因。
　　　　　5) 對于點子出界或違反其他判斷判定準則的處理，應執行“查出異因、采取措施、保證消除、不再出現、納入標準”的20字原則，立即追查原因，并采取措施防止它再次出現。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，除根據生產和管理方面的技術與經驗來解決外，應用“兩種質量診斷理論”和“兩種質量多元診斷理論”來診斷是十分有效的。
　　　　　7) 控制圖的重新制定十分重要。控制圖是根據穩定狀態下的條件(人員、設備、原材料、工藝方法、環境，即4M1E)來制定的。上述條件一旦發生變化，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，應重新抽取數據，進行計算，加以檢驗。
　　　　　8) 控制圖應加以妥善保管。控制圖的計算及日常的記錄都應作為技術資料加以妥善保管。對于點子出界或界內點子排列非隨機以及當時處理的情況都應予以記錄，因為這些都是以后出現異常查找原因的重要參考資料。有了長期保存的記錄，便能對該過程的質量水平有清楚的了解，這對于今后在產品設計和制定規格方面是十分有用的。