淺談SPC技術及應用

李明

淺談SPC技術及應用

李明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章論述統計過程控制（SPC）的產生和發展史，介紹了SPC的理論知識。以江淮重卡總裝車間關特工序點為例，對SPC運用步驟進行剖析，詳細解析了SPC在實施過程中樣本的選擇、控制圖類型的選擇、控制限的計算、過程能力的計算、異常的判定等方面的要素，闡述了過程控制的重要性。

spc；過程控制；均值；極差；控制圖

引言

隨著體系的不斷完善，TS16949對企業質量管理體系提出了具體的標準，要求企業證明其具備持續提供滿足用戶需要，且符合行業管規要求的產品，SPC的運用，可以讓企業收集、分析關鍵質量數據，并通過其豐富的數據統計功能從各個維度充分展示其產品品質，快速鎖定需要改進的領域。

通過本論文的論述，讀者可以了解SPC的作用以及運用。同時理論聯系實際，通過案實例應用分析使我們對SPC的應用有了更進一步的認識，也為我們以后SPC工具的實施和推廣提供了很好的借鑒意義。

受編者水平所限，特別是對SPC工具的了解不夠深入、理論知識有限，論文中難免有疏漏和分析不深入之處，懇請讀者批評、指正。

1 SPC基礎知識介紹

1.1 SPC定義

應用統計方法對過程進行控制，使過程保持穩定的狀態。

1.2 過程控制系統

過程控制系統可稱作為一個反饋系統，過程控制系統控制的是變差，變差是產品和過程的固有特性，過程和產品的變差是有統計規律性的，引起過程變差的主要原因可分為兩大類，即普通原因和特殊原因。

普通原因：是指過程在受控的狀態下，出現的具有穩定的且可重復的分布過程的變差的原因。普通原因表現為一個穩定系統的偶然原因。只有過程變差的普通原因存在且不改變時，過程的輸出才可以預測。

特殊原因：是指造成不是始終作用于過程的變差的原因，即當它們出現時將造成（整個）過程的分布改變。只有特殊原因被查出且采取措施,否則它們將繼續不可預測的影響過程的輸出。

1.3 統計數據分類

根據數據類型及屬性，將數據分為計量型數據、計數型數據、屬性數據三大類。

計量型數據：凡是可以連續取值的，或者說可以用測量工具具體測量出小數點以下數值的這類數據。如：長度、容積、重量、化學成分、溫度等；計量數據一般服從正態分布。

計數型數據：凡是不能連續取值的，或者說即使使用測量工具也得不到小數點以下數值，而只能得到0或1，2，3…等自然數的這類數據；計數數據還可細分為記件數據和記點數據。記件數據是指按件計數的數據，如不合格品數、彩色電視機臺數、質量檢測項目數等；記點數據是指按缺陷點（項）計數的數據，如疵點數、砂眼數、氣泡數、單位（產品）缺陷數等；記件數據一般服從二項分布，記點數據一般服從泊松分布。

屬性數據：用于表示每個個體的屬性的標記或名稱。例如現場管理中的顏色、對產品判定中的“好”，“一般”，“不好”、顧客滿意調查中的“滿意”、“一般”、“不滿意”等等。對于一些特定的屬性數據，需要進行“利克特”變換，進行量化才可以被用于統計技術的計算，比如對顧客滿意程度施行的“打分”，否則只能用特定的統計法來衡量。

1.4 基本統計量

數據的基本統計量主要分為集中位置和離散程度。其中集中位置主要用平均值或中位數來衡量，離散程度主要用極差或標準差來衡量。

中位數：把收集到的統計數據X 1，X 2，X 3….X n，按大小順序重新排列，在正中間的那個數叫作中位數。當n為奇數時，正中間的數只有一個；當n為偶數時，正中間的數有兩個，此時，中位數為中間兩個數的算術平均值。

極差：一組數據中的最大值與最小值之差稱為極差，用“R”表示。

標準差：標準差表征了每個數據距離其均值的平均距離，即數據的離散程度。

1.5 控制圖

控制圖分為計量型控制圖和計數型控制圖。計量型控制圖包括均值－極差圖（如圖1-5）、均值－標準差圖、單值－移動極差圖；計數型控制圖包括P圖（不合格品率控制圖）、np圖（不合格品數控制圖）、u圖（缺陷率控制圖）、c圖（缺陷數控制圖）。

計量型控制圖的選用原則：若每個子組只能取一個產品，則選擇I-MR圖（單值移動極差圖）；若每個子組能夠取多個產品，且現場使用處計算方便，則選擇X-S圖（均值標準差圖）；若每個子組能夠取多個產品，但現場使用處計算不方便，則選擇X-R圖（均值極差圖）。

2 SPC在重卡總裝工序上的應用

2.1 試點選擇

重卡總裝關鍵工序點監控的要點主要為緊固力矩值，根據總裝車間現場關鍵工序執行情況，現選取質量波動較大的工序，作為SPC應用的試點工序。

2.2 建立初始控制圖

2.2.1數據類型判定

根據數據類型及屬性，緊固力矩是可以用測量工具具體測量出小數點以下數值的數據，因此試點工序的數據類型為計量型數據。

2.2.2數據收集

數據收集要求：1）抽取連續生產的固定數量的產品作為一個樣本（子組）；2）樣本容量：1-N（N一般為5）；3）取樣間隔：每班、每若干個小時等，收集半年度總裝車間傳動軸緊固力矩檢測值，根據生產情況，每個工作日1組數據，每組5個個體，每個個體為5臺連續生產的5臺車的測量數據。

2.2.3樣本數據選取

取樣原則：1）子組內變差最小化；2）子組間變差最大化；3）子組越多，變差越有機會出現，一般為25組，首次用控制圖選用35 組數據，以便調整。

2.2.4控制圖類型選擇

由于收集的數據為計量型數據，因此，該工序點應選用計量型控制圖。根據計量型控制圖的分類及選用原則，考慮到該工序數據收集時，子組能夠取多個產品，但由于生產一線的現有生產條件，現場員工計算不方便，因此選用X-R控制圖（均值-極差控制圖）作為該工序控制圖。

2.2.5子組的均值（X）和極差（R）

對每個子組的均值（X）進行計算：X=（X1+X2+…+Xn）/ n；R=Xmax-Xmin，式中：X1，X2…為子組內的每個測量值。n表示子組的樣本容量。根據上述公式，計算出每個子組的均值和極差，樣本數據子組的均值和極差計算結果

2.2.6控制限的計算

計算控制限是為了顯示僅存在變差的普通原因時子組的均值和極差的變化和范圍?？刂葡奘怯勺咏M的樣本容量以及反映在極差上的子組內的變差的量來決定的。

先計算出平均極差（R）及過程均值（X）：

根據平均極差計算公式R=（R1+R2+…+Rk）/K（K表示子組數量），計算得出平均極差R。

根據過程均值計算公式X=（X1+X2+…+Xk）/K ，計算得出過程均值X。

均值圖的上控制限計算公式：UCLx=X+A2R；均值圖的下控制限計算公式：LCLx=X-A2R；極差圖的上控制限計算公式：UCLR=D4R；極差圖的下控制限計算公式：LCLR= D3R。

注：式中A2，D3，D4為常系數，決定于子組樣本容量。其系數值見下表：

表1

注：對于樣本容量小于7的情況，LCLR可能技術上為一個負值。在這種情況下極差沒有下控制限，一般繪極差圖時，下控制限用零線代替。

根據上述公式，可以計算得出：均值上下線控制限以及極差上控制限。

2.2.7均值、極差控制圖匯制

根據上述計算所得的均值、極差控制限、平均極差以及過程均值，繪制出均值控制圖和極差控制圖。

2.2.8均值、極差控制圖異常判定

均值和極差控制圖異常判定的準則，如下圖。

圖1

2.2.9初始控制圖的重新制定

根據異常的判定，將異常數據剔除，按上述步驟重新計算各中心線和控制限，直至均值極差控制圖無異常，且所有點均處于受控狀態時，方可作為可用的均值極差控制圖，最終計算得出均值、極差控制限。

2.3 建立正式控制圖

根據樣本數據計算出來的均值、極差控制限、平均極差以及過程均值，用EXCEL表格制作正式的均值-極差控制圖，正式版的控制限將作為現場過程控制判斷的依據。同步制作控制圖事件日志表，記錄過程異常以及當過程存在變化時，詳細記錄問題點所在，影響的起止時間，解決過程，以便于異常問題的追溯和處理。

2.4 SPC運行

培訓：由于SPC控制圖需要由一線員工進行數據填寫，因此需要編寫SPC控制圖使用指南，同時組織員工培訓，讓員工熟練掌握SPC控制圖的運用、異常的判定，以便能通過異常報警，及時反饋處理，減少生產浪費。

更新：當5M1E發生重大改變時，需要及時更新SPC，調整控制限，重新抽樣制作控制圖。

2.5 SPC應用注意事項

在SPC運用過程中應避免以下幾點事項發生：在5M1E因素未加控制、工序處于不穩定狀態時就使用控制圖控制過程；用公差線代替控制限，或用壓縮的公差線代替控制限；僅打“點”而不做分析判斷，失去控制圖的報警作用。

不及時打“點”，因而不能及時發現工序異常；當“5M1E”發生變化時，未及時調整控制限；畫法不規范或不完整；在研究分析控制圖時，對已弄清有異常原因的異常點，在原因消除后，未剔除異常點數據；初始過程能力研究時，用連續生產的產品代替取樣。

3 結論

本論文課題來源于體系推進工作中的案例，實現了重卡總裝生產線SPC運用從無到有的突破，論文緊貼現實工作，成功的采取理論結合實際的論述方式，介紹了SPC相關基礎知識，并闡述了SPC運用的詳細過程。

[1] 謝建華.質量管理體系ISO9001＆TS16949.[M]中國經濟出版社. 2013年.

[2] 美國質量協會.《統計過程控制SPC第二版》.AIAG出版.2005年.

Discussion on SPC technology and application

Li Ming

( Anhui jianghuai automobile group co. LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper discusses the generation of statistical process control (SPC) and history, this paper introduces the theoretical knowledge of SPC. In jianghuai heavy card turn, process assembly building as an example, analyzes the SPC application steps, parsing the SPC is in the process of implementing the selection of samples, the control chart type selection, control limit calculations, the determination of calculation, abnormal of process capability of elements, this paper expounds the importance of process control.

SPC; Process control;Mean;Range;Control chart

U461

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1671-7988(2019)18-276-03

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李明，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.18.097