统计过程控制初探

许东霞，刘华锋，武交峰，徐 娟

(广东环境保护工程职业学院机电工程系，广东佛山，528216）

统计过程控制初探

许东霞，刘华锋，武交峰，徐 娟

(广东环境保护工程职业学院机电工程系，广东佛山，528216）

介绍SPC发展过程及基本概念，阐述控制图设计原理；并对SPC技术在质量管理中的应用方法进行论述，提出SPC质量控制应用流程图。

统计过程控制；SPC控制图；质量监控流程

0 引言

美国质量管理学家朱兰博士曾说过，21世纪是“质量的世纪”。如今，质量已经成为企业发展的主题，成为企业能否在激烈的市场竞争中得以生存的决定性因素。因此，提高产品的质量，对生产过程中的产品质量进行控制已经越来越引起人们的重视。在以往的生产过程中，当产品质量发生问题时，采取的方法往往是加强检验，当然，加强检验固然可以保证产品的质量，但是，这只是事后的一种补救方法，生产过程中产生的不合格品损失已经无法挽回。实际上，质量不是检验出来的，而是在生产过程中制造出来的。因此，提高生产过程中的质量，在不合格品未发生之前及时预警，实现对生产过程的分析和监控，已成为现代质量管理中尤为重要的课题。统计过程控制就是在这种情况下应运而生。

随着传感器、计算机和自动化技术的发展，统计过程控制的研究和应用领域已涉及环境、机械加工、电子元件、食品加工、石油化工、钢铁制造、采矿、注塑、制药以及金融等领域[1-8]。

1 统计过程控制的基本概念

统计过程控制(statistical Process Control 简称SPC)是一种统计控制技术，其本质是利用样本的统计信息来判断过程状况，采取措施减少异常因素对过程的影响，以提高过程的效能，从而达到提高产品质量，降低质量成本的目的。而控制图是统计过程控制最主要的工具，它不仅具有分析功能，而且具有控制功能。它不仅能对过程作出可靠的评估，判断过程是否有 能力，而且还能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。

正是由于控制图具有上述优点，越来越多的企业开始重视统计过程控制，并采用控制图来对生产过程进行监控，以达到改进质量的目的。那么，如何通过使用控制图来提高产品的制造质量呢？众所周知，生产过程是由众多工序组成的，工序是生产零部件并形成最终产品的基本单元，工序质量的好坏关系到最终产品质量的好坏。因此，使用控制图来对工序质量进行监控，从而保来对工序质量进行监控，从而保证产品的最终质量。

2 控制图设计原理

控制图是指利用概率统计原理，在普通坐标纸上做出两条控制线和一条中心线，然后把按时间顺序抽样所得的特性值，以散点图的形式依次描在坐标图上，从点子的动态分布情况来讨论工序质量及其趋势的图形。控制图的基本格式如图1所示。横坐标为以时间先后排列的样本序号，纵坐标为产品质量特性值或样本统计量，中心线一般用实线，记为CL(Control

Limit)，两条控制界限一般用虚线表示，在中心线上面的控制界限线为上控制线，记为UCL(Upper ControlLimit)；在中心线下面的控制界限线为下控制线，记为LCL(Lower Control Limit)。[9]

图1 控制图示例

3 SPC控制图在质量管理中的应用

要把SPC技术应用于生产过程，需要经过以下环节：确定生产过程的关键质量特性；数据的采集；根据分布特性，确定与选择合适的控制图对生产过程进行监控；过程分析与连续改进。以上各环节上，任何一个处理不当都会导致统计质量控制技术的失败或低效。所谓关键质量特性是指对产品的配合、性能或使用寿命这三大属性有较大影响的特性。在关键质量特性确定后，就要对其分布作定性与定量分析，以找出其统计规律。然后才能确定用什么样的控制图对关键质量特性进行监控,即对生产过程进行统计过程控制。

应用统计过程控制方法分为两个阶段，一是过程分析阶段，二是过程监控阶段。这两个阶段中所使用的控制图分别称为分析用控制图和控制用控制图。[10]

3.1 分析阶段

分析阶段的主要目的在于:（1）通过作分析用控制图，分析过程是否处于统计稳态；（2）通过分析用控制图的中心线和控制界限，分析过程能力是否足够。

分析阶段的首要工作是生产准备，即准备生产过程所需的原料、设备、测量系统等，并确保生产在各要素正常的情况下进行；然后就可以收集过程数据，作直方图、分析用控制图、并进行过程能力分析，分析过程是否处于统计稳态、以及过程能力是否足够。

经分析后，若过程处于控制状态且过程能力足够，就可以把分析用控制图转化为控制用控制图；若过程处于统计失控状态，则应查找原因并及时消除，再去掉异常数据点，重新计算中心线和控制界限，直到过程达到统计控制状态。

3.2 监控阶段

图2 控制图应用流程图

监控阶段的主要工作是用控制用控制图对过程进行监控，其中控制用控制图是由分析用控制图转化而来的，用于对过程进行连续监控。监控过程中，按照一定的抽样间隔抽取样本，统计计算并在控制图上描点，以此来判断过程是否处于受控状态。如果发现过程失控，则必须寻找原因并尽快消除其影响。过程监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。

应用SPC控制图一般遵循以下流程，如图2所示。

4 结语

随着计算机技术的迅速发展,以客户为中心的、具有快速响应市场机制的计算机辅助质量管理模式已经成为现代企业质量管理的发展趋势。面对顾客需求驱动的全球市场，企业要想取得成功，以顾客满意的产品占领市场，就必须以现代质量管理理念为基础，建立适应企业持续发展的质量管理模式。

[1]孙秋霞，刘新民，刘晓飞. 基于ARMA模型与SPC技术的水质监控和预测[J].生态经济，2013(10)：170-173,180. DOI： 10.3969/j.issn.1671-4407.2013.10.038.

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[9]韩亚利.质量统计过程控制SPC技术及其应用[J].长沙航空职业技术学院学报,2009(1)：48-52.DOI：10.3969/j.issn.1671-9654.2009. 01.013.

[10]吴聪.统计过程控制方法及应用研究[D].山东大学硕士论文，2012.

Preliminary Study on Statistical Process Control

Xu Dongxia,Liu Huafeng,Wu Jiaofeng,Xu Juan
(Mechanical and Electronic Engineering Department of Guangdong Polytechnic of Environmental Protection Engineering, Foshan Guangdong, 528216)

This paper introduces the developing process, basic concept ofSPC, expounds the design principle of its control chart; discusses its application methods in quality management , and finally proposes the applicable flow chart of SPC quality control.

statistical process control ;SPC control chart; quality control flow

广东环境保护工程职业学院院长基金(KY201401002)