SPC统计过程控制
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SPC统计过程控制概论
产品质量的统计观点认为，过程质量在各种影响因素的制约下，呈现波动（变异性） 边际，在一定范围内，过程质
量的波动呈现统计规律性。
利用统计技术对过程的各
SPC（Statistical process Control）统计过程控制，就是根据过程质量的统计规律性这一原则， 个阶段进行监控，从而达到保证产品质量的目的。
SPC中的统计技术泛指任何可以应用的数理统计方法。一般而言，主要是指控制图的应用。 ?控制图定义
控制图（control chart），又称管制图、休哈特图。是美国休哈特博士于
1924年发明的。
控制图是区分过程中的异常波动和正常波动，并判断过程是否处于控制状态的一种工具。
异常波动与正常波动 正常波动 正常波动是由随机因素/偶然因素造成的。这些因素在生产过程中大量存在， 对产品质 量经常发生影响，但它所造成的质量波动往往经较小，在生产过程中是允许存在的。如 机器设备的轻微振动等。 当一个过程只有普通原因（随机因素 异常波动 异常波动是由系统因素/异常因素造成的。这些特殊原因在生产过程中并不大量存在， 对产品质量也不经常发生影响，一旦存在，它对产品质量的影响就比较显著。如：机器 设备带病运转，操作者违章操作等。 有异常波动的过程处于非统计控制状态，也即失控状态或不稳定状态。 控制图上的控制界限就是用来区分正常波动和异常波动的 /偶然因素）起作用，而不存在特殊原因（异常因 素/系统因素）的作用时，过程中就只在一定范围内正常波动，这个过程就处于统计控制 状态，也即受控状态。 ，但过程质量的波动并非漫无
三.控制图原理
2
过程处于统计控制状态时（也即受控状态） ，产品总体的质量特性数据的分布一般服从正态分布，即
X~N （卩，6 ）
（注：卩 --- 过程均值，6 ----- 过程标准差）
状态，这就是控制图原理
。质量特性值落在□土 3 6范围内的概率约为 99.73%,落在□土 3 6以外的
概率只有0.27%,因此可用卩土 3 6作为上下控制界限，以质量特性数据是否超越这一上下界限以及数据的排列情况来判 断过程是否处于受控
若计叫心线为 CL, 上控制限为 UCL下控制限为LCL,则有 CL=
UCL= 1 +3 6 LCL= i -3 6
控制图的基本形式如下图所示
UCL
CL
LCL
四?控制图的种类 1按照用途分
(1) 分析用控制图 分析用控制图主要用来分析： a过程是否处于统计稳态 b过程能力是否适宜。
如发现异常(过程失控或过程能力不足) 析用控制图的控制线延长作为控制用控制图。 (2) 控制(管理)用控制图。
控制用控制图由分析用控制图转化而来。它用于使过程保持稳态，预防不合格的产生。
控制用控制图的应用规则：按规定的取样方法获得数据，通过打点观察，控制异常原因的出现一一当点子分布出现 异常，说明工序质量不稳定，此时应及时找出原因，消除异常因素，使工序恢复到正常的控制状态。
控制用控制图的控制线来自分析用控制图，不必随时计算。当影响过程质量波动的因素发生变化或质量水平已有明 显提高时，应及时用分析用控制图计算出新的控制线。
，则应找出原因，采取措施，使过程达到稳定。过程处于稳态后，才可将分
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-
分析用控制图与控制用控制图的关系
在对过程实施控制之前， 首先用分析用控制图对欲控制的过程实施诊断，
当确认过程处于稳一受控状态时，
将
'分析用控制图控制界线延长，转化为控制用控制图。 分析用控制图与控制用控制图的主要关系 区别点 过程以前的状态 做图需要子组数 控制图的界限 使用的目的
分析用控制图 未知 每次20~25组 需计算 了解过程 PE、QE 已知 每次一组 延长前控制线 控制过程 控制用控制图 使用人员 现场操作和管理人员 2按数据的性质分
按数据的性质分，控制图可分为计量控制图和计数控制图。
计量控制图和计数控制图的优缺点
计量值控制图 优点 灵敏，易调查原因 及时发现不良，使质量稳定 抽样频度咼，费时麻烦 缺点 任 计数值控制图 数据可用简单方法获得 对整体品质状况之了解较方便 不易寻找不良之真因 及时性不足，易延误数据须测定，且再计算，须有训练之 人方可胜时机
五?控制图的控制对象与应用范围 1控制图的控制对象
(1) (2) (3) (1) (2) (3)
质量特性 质量指标 工艺参娄口土 3 6 诊断: 评估过程的稳定性。
控制: 决定某过程何时需要调整，何时需要保持原有状态。
确认: 确认某一过程的改进。
2控制图的应用范围
六?控制图应用的一般程序 (1) 选定质量特性。
选定控制的质量特性应是影响产品质量的关键特性。这些特性能够计量(或计数) (2) 选定控制图种类 (3) 收集预备数据。
预备数据是用来作分析用控制图的数据，目的是用来诊断欲控制的过程是否处于稳定受控状态，一般取 (4)
计算有关参数。
K>20组
，并且在技术上可以控制。
(5) 计算控制图中心线和上下控制界线
（6） 画控制图。
在坐标上作出纵横坐标轴， 纵坐标为产品质量特性， 横坐标为样本序号（时间）。根据计算值画出上控制线 UCL （用虚线），下控制线LCL （用虚线）和中心线 CL （用实线）
（7） 在控制图上打点。
依据各样本质量特性值按顺序在控制图上打点，越出控制线或异常的点则有特殊记号标记。顺次联结各点
（8） 判断欲控制的过程是否处于稳定受控状态。
按分析用控制图判稳判异准则，对分析用控制图中点子的分布状况进行判断。若分析用控制图中点子的分布没 有违背判断准则的情况，即可判断取样过程处于稳定受控状态。 若发现过程不处于统计控制状态时，则采取下列措施：
去掉异常数据点，重新计算中心线和控制界线，再判断过程是否处于稳定受控状态。
注意：重新计算中心线和控制界线时，不能去掉对提高质量有利或虽使质量降低但未能消除异常原因的数据。 需提醒的是，当异常数据点过多，造成 !
K V 20时，就应改进过程，再次收集数据，计算中心线和控制界线。
特别提醒
i
]
:对于平均值-极差，平均值-标准差，中位数-极差和单值-移动极差这类正态分布的计量值控制图， -应先分析反映离散程度的控制图（极差，标准差，移动极差），再分析反映集中趋势的控制图（平 :均值，中位数，单值）
I
在反映离散程度的控制图（极差，标准差，移动极差）上，若有点子超出控制界限，则说
1明问题比较严重（如操作者不熟练，不遵守工艺纪律，设备严重损坏，原材料型号，批次发生 1混乱等），这类问题不是调整一下过程就能解决的，需要从管理、技术上系统地、综合地分析， -找出确切的影响因素，作出相应的处理。
I
在反映集中趋势的控制图（平均值，中位数，移动极差）上，若有点子超出控制界线，往 |
:往表明机器、设备的调整或操作方法上存在问题。这类问题一般只需对过程作些调整就能解决
（9） 判断过程能力是否达到基本要求。
在过程受控的情况下，还要判断过程能力是否达到基本要求，即
（10） 转化为控制用控制图
对分析用控制图进行判断，（8）、（ 9）条件均符合要求时，将分析用控制图的控制界线延长，转化为控制用控制 图，进行日常的质量管理。
控制用控制图的日常管理工作一般包括下列内容： a按规定的抽样间隔和样本大小抽取样本。 B测量质量特性值 C计算统计数值 D在控制图上描点
E按控制用控制图的判定准则判断过程有否异常。 无异常时继续生产；
有异常时，应消除产生异常的原因， 使异常不再发生。 对于有利于提高质量的异常原因，
（11） 修改控制图。
当影响过程质量波动的因素发生变化或质量水平已有明显提高时，应及时用分析用控制图计算出新的中心线与 控制线。
在出现下述情况时，一般应重新计算中心线与控制线： a大修或停产 b工况发生较大变化
c质量发生明显改进，原控制界线显得太宽已失去控制作用。
（12） 填写必要事项。
包括车间、小组的名称，工作地点的名称，工序名称，质量要求与检测单位，操作员、检验员、绘图人、分析
人的姓名及绘图时间等。 .................................................................................................................................................................................................................
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:异常原因造成。
抽样时间间隔是根据过程的稳定性，即过程中异常因素出现的频次来确定的。抽样间隔一般在达到控制状
特别提醒
抽样时，应保证组内样品在基本相同的条件下生产，即组内差异只由随机原因造成的，而组间差异主要由
i | : |
应总结经验加以推广。
CP或CPK>1
:态前较短而在达到控制状态后可加长。最少应在一个班次内抽取一个样本，否则判断误差过大 七．控制图的判别准则
:
控制图一旦制定以后就成为控制生产的依据，故控制图一定要以处于稳态且工序能力适宜的生产过程为依据来进 行设计和计算。因此，在开始建立控制图时，应先了解该过程是否处于稳态，工序能力是否适宜。若过程不处于稳态 或工序能力不适宜，就需要对对程进行调整，这样反复进行直到过程满足要求为止。在这一阶段使用的控制图称为分 析用控制图。它的目的主要是调查研究过程是否处于稳态，其次是了解工序能力是否适宜。这里要用分析用控制图判 别准则。当上述要求满足后，就可以转化为控制用控制图。它的目的是保持生产处于稳态。当偶尔发生异常后，采取 措施加以消除，过程即恢复稳态，故这里要用到控制用控制图判别准则。
满足下列条件时认为生产过程处于稳定受控状态： 1) 每一个点子均落在控制界限内。
2) 控制界限内点子的排列无下述异常现象： 连续 7 点或更多点在中心线同一侧； 连续 7 点或更多点有上升或下降趋势
连续 11 点中至少有 连续 14 点中至少有 连续 17 点中至少有
10 点在中心线同一侧12 点在中心线同一侧14 点在中心线同一侧16 点在中心线同一侧
连续 20 点中至少有
连续 3 点中至少有 2点在 2倍标准差与 3 倍标准差控制界限之间 连续 7 点中至少有 3点在 2倍标准差与 3 倍标准差控制界限之间 连续 10 点中至少有 4 点在 2 倍标准差与 3 倍标准差控制界限之间 连续 14 点中相邻点子上下交替(周期状)
连续15点集中在卩±6范围内
八．控制图应用实例
见附表
SPC统计过程控制
