质量控制中常用的统计工具

在统计过程控制中可以应用各种统计方法，保证并改进质量。其中最常用的统计方法有控制图、排列图、因果图、散布图、直方图、检查表、分居法，统称为常用的七种工具。本文结合一些实例把部分统计工具在印制板、SMT质量控制中的应用情况作一些介绍。
一、引言
20世纪二、三十年代，美国人休哈特博士首先提出过程控制的概念与实施过程监控的方法，经过几十年的发展，现己形成统计过程控制理论，即SPC(Statistical Process Control)。它是应用统计方法对过程中的各个阶段进行监控，从而达到保证与改进质量的目的。SPC强调全过程的预防为主。SPC的精髓是全系统的，要求全员参加，人人有责，强调用科学方法来保证达到目的。质量控制中的统计工具是SPC在现场应用过程中所采用的重要的统计方法。
二、SPC的理论要点
在SPC中最常用、最重要的是控制图理论。控制图可用来直接监控过程，是七种工具的核心。SPC理论要点主要包括以下内容。
1．产品质量的统计观点
产品质量的统计观点是现代质量管理的基本观点。它包括两部分内容：(1)产品质量是具有变异性的。(2)产品质量的变异具有统计规律性。认识了统计规律的特点和性质，我们就可以用来保证与改进产品质量。控制图就是在这种思想指导下提出来的。
2． 抓住异常因素就是抓住主要矛盾
将质量因素分为偶然因素和异常因素。偶然因素对产品质量影响微小，随生产过程始终存在。难以去除。反之，异常因素对产品质量影响很大，在生产过程中有时存在，又不难去除。因此，在生产过程中，要时刻关注异常因素，一旦发生，要尽快把它找出来，并采取措施消除，这就是住主要矛盾。控制图是发现异常因素的主要工具。
3．稳定状态是生产过程追求的目标
在生产过程中，只存在偶然因素而没有异常因素的状态称为稳定状态，简称为稳态，也叫作统计控制状态。在稳态下生产，我们对产品的质量有完全的把握，同时，生产过程也是最经济的，所生产的不合格品最少，因此，稳定状态是生产过程追求的目标，一道工序稳定称为稳定工序，道道工序稳定的生产线称为全稳生产线。建立全稳生产线是建立产品质量保证体系的基础。
4．预防为主是质量管理的重要原则
SPC中的控制图和其他经常采用的统计方法，在实际应用中都遵循预防为主这一质量管理的重要原则。
在SPC的进行过程中有一个关键的步骤，即确定关键变量，(关键质量因素)，要完成这一工作，要对生产过程中每道工序进行分析，此时我们常用的是因果图。当要找出对最终产品影响最大的关键变量时，我们常采用排列图。下面对排列图和因果图的使用进行举例说明。
三、排列图
现场质量管理往往有各种各样的问题，我们应从何入手?怎样抓住关键?一般说来，任何事物都遵循“少数关键，多数次要”的客观规律。例如，大多数废品由少数人员造成，大部分设备停顿时间由少数故障引起。排列图即是一种能够反映出这种规律的图。此图是将各种问题按原因或状况分类，把数据从大到小排列后所作出的累计柱形图。
例一：某厂为降低多层印制板的翘曲度，对98年6月至99年5月期间印制板产生翘曲超标的原因进行统计，列出统计表，做出排列图。
表1翘曲度超标因素统计表
序号 1 2 3 4 5
项目 层压产生翘曲 热风整平产生翘曲 布线不匀产生翘曲 其他 合计
频数 82 11 6 3 102
累计频数 82 93 99 102
累计百分比 80.4% 91.2% 97.1% 100%
排列图的作法如下：
步骤1：针对所存在的问题收集一定期间的数据，此时间不可过长，以免统计对象有变动；也不可过短，以免只反映一时情况而不全面。然后将数据按原因、工序、人员、部位或内容等进行分类，并统计各
项目的频数。参见表1。
步骤2：将工序按频数从大到小排列，并计算各自的累计百分比，计算结果见表1所示。
步骤3：以左侧纵坐标为频数，横坐标按频数从大到小依次列出各工序，将频数用直方表示，成为挪若干个直方相连由左至右逐个下降的图形，即排列图。见图1所示。
步骤4：以右侧纵坐标为比率，依次将各工序的累计比率用折线表示，参见图1。注意，累计比率100％刻度应对应于不合格品频数102的高度。
排列图是一种频数分布图，用于找出少数关键，分清主次，抓住主要矛盾。因次，对于排列图应注意观察以下几点：(1)哪一项是最主要的?前多少项是包含60％以上内容，?(2)哪些项目采取措施后，可使存在的问题减少百分之几?(3)对照采取措施前后的排列图，研究各个组成项目的变化。本例由图1可以看出，出现翘曲超标的主要原因是由层压工序引起的，占总数的80．4％。换句话说，只要解决了这道工序的问题，由翘曲超标产生的不合格率就可以降低80．4％。因果图是日本质量管理专家首先提出的。在发生质量问题后，为了找出其原因，分析与研究诸原因之间的因果关系而采用的一种树状图，或鱼刺图，就是因果图。它把影响产品质量的诸因素之间的因果关系清楚地表现出来，使人们一目了然，便于采取措施解决，因此，因果图广泛应用于制造业和服务业中。下面结合实例介绍因果图。例二：在上一例里已经提到应用排列图分析多层板翘曲的原因，并己知层压是多层板产生翘曲的主要质量因素。那么，现在希望通过因果图找出层压过程中使多层板产生翘曲的主要原因。以便采取有针对性的措施来解决问题。
因果图的作法如下：
步骤1：将层压为何产生翘曲作为该问题的特性，在它左侧画一个从左到右的粗箭头，
步骤2：将造成板翘曲的原因分为人、设备、工艺、材料四大类，用长箭头表示，见图2。
步骤3：分别对人、设备、工艺、材料进行分析，找出导致它们不好的原因，逐类细分，直到能具体采取措施为止。具体参见图2。例三：某研究所为解决SMT表面贴装质量不好的问题，对影响表面贴装质量的诸因素进行分析，并希望通过因果图找出表面贴装质量不好的主要原因，以便采取有针对性的措施来解决问题。