統(tǒng)計過程控制（SPC）在質量管理中的應用

張蕾

摘 ?要：本文分析研究了SPC的統(tǒng)計原理以及使用方法，結合本公司的產(chǎn)品--- 超白壓延光伏玻璃的質量管控，著重介紹了生產(chǎn)過程中鋼化顆粒度（`X-R Chart）控制圖的建立技術，闡述了SPC統(tǒng)計過程控制在玻璃質量管控中的作用。

關鍵詞：SPC;管控圖;過程控制

1 SPC統(tǒng)計原理和控制圖實施方法

1.1 SPC

SPC是英文Statistical Process Control的字首簡稱，即統(tǒng)計過程控制。SPC是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具，它對生產(chǎn)過程大量數(shù)據(jù)進行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)，達到控制質量的目的。

一個產(chǎn)品如果以它對顧客的符合度做為評斷的標準，則它必須是由一個穩(wěn)定而可重復運作的過程所生產(chǎn)的，亦即過程必須具有在生產(chǎn)目標值的些微變動內(nèi)的生產(chǎn)能力。統(tǒng)計過程控制（SPC）是使生產(chǎn)過程穩(wěn)定和降低產(chǎn)品變異性以改善過程能力的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法。

產(chǎn)品質量的統(tǒng)計觀點認為，過程的質量在各種影響因素的制約下，呈現(xiàn)波動性（變異性），但過程質量的波動并非漫無邊際，在一定范圍內(nèi)，過程質量的波動呈現(xiàn)統(tǒng)計規(guī)律性。

1.2 實施SPC

統(tǒng)計過程控制的第一項工作為收集品質特性數(shù)據(jù)。統(tǒng)計過程控制的第二項工作為評估、分析品質特性數(shù)據(jù)。產(chǎn)品的品質特性值包括產(chǎn)品目標值和誤差，誤差包括可控誤差和偶然誤差。在任何生產(chǎn)過程中，無論設計或維護是多么的好，總有某些天生或自然的誤差存在。這種自然的誤差或背景干擾是由許多微小、必定的不可控制的原因所累積影響行成的，這被稱作偶然誤差?？煽卣`差比偶然誤差來得大，它通常反映出過程控制中有不可接受的水平，這種誤差主要來源于調(diào)整機器失當、操作失誤和不良的原料三種現(xiàn)象。

在統(tǒng)計過程控制中，我們通常是以一個統(tǒng)計模式來做為判斷過程足否為正常的決策基準。目前最常用的工具為依據(jù)統(tǒng)計原理發(fā)展出來的控制圖。當決策系統(tǒng)判斷過程不穩(wěn)定時，接下來的工作是探討造成過程異常的原因，此階段之工作稱為診斷。

診斷的范圍包括人員、設備、物料、方法、測量、環(huán)境六個方面，從這六個方面分析工序不良產(chǎn)生的異常原因，找出最終影響產(chǎn)品質量的關鍵因素。當找出造成過程不穩(wěn)定的原因后，必須制定一些改善的措施，使得相同問題不再發(fā)生。回饋控制系統(tǒng)之最后一個步驟是依據(jù)制定的改善措施，調(diào)整過程的可控制因素。上述步驟需重復進行，以持續(xù)改善過程。統(tǒng)計過程控制牽涉到產(chǎn)品和過程的控制，但其重點是在品質數(shù)據(jù)的分析，只有在品質數(shù)據(jù)顯示過程不穩(wěn)定時，才考慮調(diào)整過程的參數(shù)。

1.3 控制圖

控制圖就是一種為了使過程符合控制狀態(tài)而廣泛使用的在線過程控制工具?？刂茍D也可用來評估過程中的過程能力參數(shù)，經(jīng)由該參數(shù)來決定過程能力?？刂茍D也可提供改善過程的有用信息。最后，統(tǒng)計過程控制的終極目標就是減少過程的誤差，雖無法完全消除誤差，但在盡可能減少誤差方面，控制圖是一有效的工具。

控制圖為一圖形表示工具，用以顯示從樣本中量測或計算所得的品質特性。典型的控制圖包含一中心線（CL），用以代表當制程處于統(tǒng)計管制內(nèi)時品質特性之平均值。此圖同時包含兩條水平線，稱為上控制界限（UCL）及下控制界限（LCL），控制界限通常設在當過程為控制狀態(tài)時，幾乎所有點都可落在控制界限內(nèi)。只要點都在管制界限內(nèi)，則制程可視為在統(tǒng)計控制內(nèi)，對過程不須采取任何行動。但只要一點在控制界限外，則代表過程有變異，此時我們必須找出造成這種變異的原因，并去除此變異。

控制圖也有很多種類，分析我司光伏玻璃的缺陷因素，可以采用平均值與全距控制圖（`X-R Chart）和過程能力分析圖。對于光伏玻璃來說，鋼化顆粒度的管控尤為重要，因此本文著重介紹光伏玻璃鋼化顆粒度（`X - R Chart）控制圖的建立。X控制圖主要用于觀察正態(tài)分布的均值的變化，R控制圖主要用于觀察正態(tài)分布分散或變異情況的變化，而`X-R控制圖則將二者聯(lián)合運用，用于觀察數(shù)值正態(tài)分布的變化。

1.4 建立控制圖

選擇并收集產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的品質特性數(shù)據(jù)。確定樣本大小、抽樣頻率和抽樣方式，用間隔抽樣的方法獲得數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行處理。

1.4.1 收集并記錄數(shù)據(jù)

在連續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，收集并記錄20～25個樣本組的品質特性數(shù)據(jù)，通常每組樣本量n=4～5個，保證控制過程的抽樣率為84%～90%。

1.4.2 計算每個子組的均值（`X）和極差（R）

2. 作出控制線

在控制圖中作出平均值和極值控制限的控制

線：將平均極差（`R）和過程均值（`X）畫成水平實線，各控制限（UCLR，LCLR，UCLX，LCLX）畫成水平虛線。把線標上記號，在初始研究階段，這些手段稱為試驗控制限。

3.繪制控制圖

當分析用控制圖中點子均在控制限之內(nèi)或排列無缺陷時，表明生產(chǎn)過程穩(wěn)定、無系統(tǒng)因素影響生產(chǎn)過程，尚不能說明不合格率小于允許值。因此，在分析用控制圖基礎上需要繪制控制用控制圖。如圖1所示。

相關步驟如下：

（1）消除系統(tǒng)因素。依據(jù)分析用控制圖提供的信息判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，即是否有系統(tǒng)因素在起作用。如果存在系統(tǒng)因素，應設法消除。

（2）重新計算控制限。剔除分析用控制圖中無代表性的數(shù)據(jù)（如落在界限外點子的數(shù)據(jù)）后，重新計算中心線和控制限。

（3）確認分布范圍位于公差界限之內(nèi)。只有當生產(chǎn)過程穩(wěn)定且產(chǎn)品質量特性值分布范圍位于公差界限之內(nèi)時，才能保證不出現(xiàn)大量不合格品。

4.控制圖的判斷準則

控制圖制訂后就成為了控制生產(chǎn)的依據(jù)，故控制圖一定要以處于穩(wěn)態(tài)日過程能力適宜的生產(chǎn)過程為依據(jù)來進行設計和計算。因此，在開始建立控制圖時，應先了解該過程是否處于穩(wěn)態(tài)，過程能力是否適宜。若過程不處于穩(wěn)態(tài)或過程能力不適宜，就需要對過程進行調(diào)整，這樣反復進行直到過程滿足要求為止。當上述要求滿足后，控制圖就可移交給車間使用，這時應用的控制圖稱為控制用控制圖。它的目的是保持生產(chǎn)處于穩(wěn)態(tài)。當偶爾發(fā)生異常后，應采取措施加以消除，使過程恢復穩(wěn)態(tài)。

4.1控制圖的分區(qū)

將控制圖分區(qū)是為了便于說明過程的異常情況。上下控制限分別位于中心線的上、下3σ距離處。為了說明過程異常的8種方式，將控制圖分為6個區(qū)，每個區(qū)的寬度為1σ，如圖12所示。6個區(qū)的標上為A、B、C、C、B、A，兩個A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)分別在中心線兩側，相對于中心線對稱。如圖2所示。

4.2 控制圖的判斷準則--過程異常的8種模式

過程異常的8種模式又稱為“變差的可查明原因的8種模式”。當控制圖上的點子出現(xiàn)過程異常的8種模式時，則判過程異常。這8種模式分別為：

模式1：1個點落在A區(qū)以外;

模式2：連續(xù)9點落在中心線同一側;

模式3：連續(xù)6點遞增或遞減;

模式4：連續(xù)14點中相鄰點上下交替;

模式5：連續(xù)3點中有2點落在中心線同一側的B區(qū)以外;

模式6：連續(xù)5點中有4點落在中心線同一側的C區(qū)以外;

模式7：連續(xù)15點落在中心線兩側的C區(qū)內(nèi);

模式8：連續(xù)8點落在中心線兩側且無一點落在C區(qū)。

掌握這8種異常模式，可以幫助分析人員從計算錯誤、測量誤差、原材料不合格、設備故障、抽樣方法不科學、原材料混批等方面找出原因，事前預防，避免批量不量產(chǎn)生，降低質量損失，同時也通過系統(tǒng)的分析為技術改進提供科學依據(jù)。

5. SPC在光伏壓延玻璃生產(chǎn)過程控制中的應用

光伏玻璃鋼化顆粒度數(shù)據(jù)是衡量光伏玻璃鋼化性能的關鍵指標之一，其計量特性值，適合用基于正態(tài)分布、靈敏度高的`X-R計量控制圖來做管控，取顆粒度測量數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)分成25個分子組，通過計算相關參數(shù)做出控制圖，參見表3。

確定我司光伏產(chǎn)品生產(chǎn)過程穩(wěn)定并具備足夠的工序能力后，便選定一條鋼化生產(chǎn)線收集統(tǒng)計產(chǎn)品鋼化顆粒度數(shù)據(jù)，使用SPC進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。用相同時間間隔抽取4件生產(chǎn)樣本的方法進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，找出關鍵因素在生產(chǎn)過程中的變化。當超出控制限時，說明關鍵因素在生產(chǎn)中出現(xiàn)不可控，需提醒生產(chǎn)者采取糾正措施，防止不良品的產(chǎn)生。

將其余24組樣本的極差與均值分別打點于R圖與`X圖上，圖6和圖7看出過程的變異與均值均處于生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)。

由上述分析可知，在連續(xù)生產(chǎn)光伏玻璃中，按樣本抽取產(chǎn)品做鋼化顆粒度的測量，并按上述計算公式計算，并制作控制圖。通過觀察上述控制圖中點的波動狀況，能及時顯示出鋼化顆粒度在生產(chǎn)過程中是受控還是失控，從而體現(xiàn)出SPC產(chǎn)品質量預防控制的作用。

6 結束語

運用SPC統(tǒng)計過程控制工具，可以在連續(xù)生產(chǎn)過程中，準確分析判斷出生產(chǎn)中的可控誤差，并提出改善措施進行針對性改善，從而提高質量管理人員對產(chǎn)品質量的把控力度，提高產(chǎn)品質量，如果運用產(chǎn)品在線檢測設備自動檢測產(chǎn)品質量特性，并自動運用SPC統(tǒng)計過程控制工具進行實時分析，則可以更加及時的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程的可控誤差，及時改善產(chǎn)品質量，較大的提高過程控制能力。

參考文獻

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