统计过程控制（SPC）

统计过程控制（SPC）

　　统计过程控制（简称SPC）是持续过程改进的基本工具。制造通常依赖生产进行产品的生产，依赖质量控制进行最终产品检验并分离出不符合规格的产品。这就是一种发现问题的过程。这种过程通常是耗费精力，因为它为不能使用的产品或服务投入了时间和材料。 统计过程控制是一预防策略。有效使用7个基本的质量工具可以防止浪费或不合格产品的生产。

统计过程控制是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。它认为，当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。

实施SPC的过程一般分为两大步骤：首先用SPC工具对过程进行分析，如绘制分析用控制图等；根据分析结果采取必要措施：可能需要消除过程中的系统性因素，也可能需要管理层的介入来减小过程的随机波动以满足过程能力的要求。第二步则是用控制图对过程进行监控。

控制图是SPC中最重要的工具。目前在实际中大量运用的是基于的休哈特原理的传统的控制图，但控制图不仅限于此。近年来又逐渐发展了一些先进的控制工具，如对小波动进行监控的EWMA和CUSUM控制图，对小批量多品种生产过程进行控制的比例控制图和目标控制图；对多重质量特性控制的T2控制图等。这些大大拓宽了SPC的应用领域，也增强了SPC工具的有效性。

SPC源于本世纪二十年代，以美国休哈特博士发明控制图为标志。自创立以来,即在工业和服务等行业得到推广应用，二战中美国将其制定为战时质量管理标准，当时对保证军工产品的质量和及时交付起到了积极作用;自五十年代以来SPC在日本工业界的大量推广应用对日本产品质量的崛起到了至关重要的作用；八十年代以后，世界许多大公司纷纷在自己内部积极推广应用SPC，而且对供应商也提出了相应要求。在ISO9000以及QS9000中也提出了在生产控制中应用SPC方法的要求。

SPC非常适用于重复性生产过程。它能够帮助我们对过程做出可靠的评估；确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有能力；为过程提供一个早期报警系统，及时监控过程的情况以防止废品的发生；减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作。

SPC作为质量改进的重要工具，不仅适用于工业过程，也适用于服务等一切过程性的领域。在过程质量改进的初期，SPC可帮助确定改进的机会，在改进阶段完成后，可用SPC来评价改进的效果并对改进成果进行维持，然后在新的水平上进一步开展改进工作，以达到更强大、更稳定的工作能力。

一、统计过程的涵义

产品生产一般都需要经过多道工序，每道工序中影响产品质量的因素也很多，有设备的因素，有人的因素，也有自然的因素，这些都导致生产出的产品质量存在偏差．即存在着产品质量的波动。统计过程控制通过恰当地选择产品生产过程中控制点，及时采集生产过程中的质量特征值，能够即时监控生产过程，发现质量隐患，及时调整生产过程，达到控制产品生产和提高产品质量的目的。统计过程控制是制造企业常用的质量管理方法之一。

统计过程控制源于20世纪20年代，以美国博士发明的控制图为标志，是一种借助数理统计方法的过程控制工具。

在生产过程中，产品质量波动是不可避免的，这一般是由人、机器、材料、方法和环境等基本因素的波动影响所致。波动分为两种，即正常波动和异常波动。正常波动是偶然性原因(不可避免的因素)造成的，它对产品质量的影响较小，在技术上很难消除，在经济上消除它也不值得。异常波动是由系统原因(异常因素)造成的，它对产品质量的影响很大，但能够采取措施加以避免或消除。统计过程控制的目的就是要消除或避免异常的波动，使生产过程处于正常波动状态。

统计过程控制得要先对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使生产过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制产品质量的目的。它认为，当生产过程仅受随机因素影响时．过程处于统计控制状态(简称受控状态)；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时．过程分布将发生改变。统计过程控制正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。

二、SPC发展简史

SPC是美国贝尔实验室休哈特博士在20世纪二、三十年代所创立的理论，它能科学地区分出生产过程中产品质量的偶然波动与异常波动，从而对生产过程的异常及时告警，以便采取措施，消除异常，恢复过程的稳定。

SPCD是Statistical Process Control and Diagnosis的简称，即统计过程控制与诊断, 它是SPC发展的第二阶段。SPC虽能对过程的异常进行告警，但它并不能分辨出是什么异常，发生于何处，即不能进行诊断，1982年我国首创两种质量诊断理论，突破了休哈特质量控制理论，开辟了统计质量诊断的新方向。此后，我国质量专家又提出了多元逐步诊断理论和两种质量多元诊断理论，解决了多工序、多指标系统的质量控制与诊断问题。

三、实施SPC的两个阶段

实施SPC分为两个阶段，一是分析阶段，二是监控阶段。在这两个阶段所使用的控制图分别被称为分析用控制图和控制用控制图。

分析阶段的主要目的在于：

·使过程处于统计稳态
·使过程能力足够。

分析阶段首先要进行的工作是生产准备，即把生产过程所需的原料、劳动力、设备、测量系统等按照标准要求进行准备。生产准备完成后就可以进行，注意一定要确保生产是在影响生产的各要素无异常的情况下进行；然后就可以用生产过程收集的数据计算控制界限，作成分析用控制图、直方图、或进行过程能力分析，检验生产过程是否处于统计稳态、以及过程能力是否足够。如果任何一个不能满足，则必须寻找原因，进行改进，并重新准备生产及分析。直到达到了分析阶段的两个目的，则分析阶段可以宣告结束，进入SPC监控阶段。

监控阶段的主要工作是使用控制用控制图进行监控。此时控制图的控制界限已经根据分析阶段的结果而确定，生产过程的数据及时绘制到控制上，并密切观察控制图，控制图中点的波动情况可以显示出过程受控或失控，如果发现失控，必须寻找原因并尽快消除其影响。监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。

在工厂的实际应用中，对于每个控制项目，都必须经过以上两个阶段，并且在必要时会重复进行这样从分析到监控的过程。

四、统计过程控制的作用

非常适用于重复性生产过程，
①对生产过程做出可靠的评估；
②确定生产过程的统计控制界限，判断生产过程是否失控和生产过程是否有能力；
③为生产过程提供一个早期报警系统，及时监控产品的生产情况，防止废品的发生；
④减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量替代了大量的检验工作。

控制图是SPC中最重要的工具。目前在实际中大量运用的是基于shewhart原理的传统的控制图，但控制图不仅限于此。近年来又逐渐发展了一些先进的控制工具，如对小波动进行监控的EWMA和CUSUM控制图，对小批量多品种生产过程进行控制的比例控制图和目标控制图，对多重质量特性控制的T2控制团等。这些大大拓宽了SPC的应用领域，也增强了SPC工具的有效性。

五、统计过程控制的应用

统计过程控制方法自创立以来，即在工业和服务等行业得到推广应用，二战中美国将其制定为战时质量管理标准，当时对保证军工产品的质量和及时交付起到了积极作用；自20世纪50年代以来SPC在日本工业界的大量推广应用对日本产品质量的煽起起到了至关重要的作用；八十年代以后，世界许多大公司纷纷在企业内部积极推广应用SPC，而且对供应商也提出了相应要求。在ISO9000以及QS9000中也提出了在生产控制中应用SPC方法的要求。

实施SPC的过程一般分为以下几个步骤；

①要对生产过程进行分析，选择恰当的控制点和控制变量（质量特征变量)：

②将在生产过程中采集质量特征值绘制成分析控制图；

③使用控制图对生产过程进行监控；

④发现生产过程出现异常波动或存在质量隐患时，分析问题并采取必要措施。这可能需要消除生产过程中的系统性因素，也可能需要管理层的介入来减小过程的随机波动以满足过程能力的要求。

SPC作为质量改进的重要工具，不仅适用于工业过程，也适用于服务等一切过程性的领域。在过程质量改进的初期，SPC可帮助确定改进的机会，在改进阶段完成后，可用来评价改进的效果并对改进成果进行维持，然后在新的水平上进一步开展改进工作．以达到更强大、更稳定的工作能力。