SPC与统计技术应用实务.doc
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1、1 SPCSPC 与统计技术应用实务与统计技术应用实务 【内容提要】统计过程控制(Staticstical Process Control,SPC)是制造业的重要活动,它的含义是:“使用控制图等统计技术 (statistical techniques)来分析过程或其输出,以便采取必要的措施获得且维持统计控制状态, 并提高过程能力”(见 QS-9000 的术语 73)。QCC(Quality Control Circle)等质量改进团队活动也 广泛应用统计技术。 本文结合多年实践经验,对已经广泛应用的方法工具介绍其目的、做法并指出注意事项,对其 他则按课时容量尽量为读者提供实用资料留供参考。根据
2、公司主管部门提出的要求,本次培训主要 内容为: 1. 从控制图和统计抽样检验谈起 2.SPC 的由来和发展 3. 管理体系中统计技术应 用的要求 414 为方法工具介绍,包括: 4. SPC 常用统计方法工具概述 5. 直观显示图表应用的有 关问题; 6. 数据变异的衡量和分析直方图与过程能力指数; 7. 控制图; 8. 过程能力分析; 9. 区间估计; 10.显著性检验和统计抽样检验; 11. 回归分析; 12. 方差分析; 13.非 数字资料方法工具应用的若干问题; 14. 试验设计(DOE)简介 15.国内一些企业应用 SPC 的一些情况 16.统计技术在企业的应用和建议 全文 37 页
3、,3.74M。本着“以顾客为关注焦点”的宗旨,本讲义比较详尽,以减少听课人耳听 手记的负担,超出课时容量的留作参考资料和下一步深入培训用。 本课程注重:技术性:突出效率,内容和方式贯彻“学以致用”原则,省略“角色演练、游戏 感悟、互动游戏”之类的活动;严谨性:概念定义力求明确并尽量引用 ISO 等标准,相关的交代注 明出处,避免以讹传讹;尽量设计表格归纳对比;强调基本操作明确要领,避免盲目使用统计软件; 实用性:教法采用案例分析,旨在实用,避免繁复的数学推导。软件使用中注意尽量运用 Excel 强 大的统计作图功能,部分模块可供学员拷贝;新颖性:尽量博采众长,如兼顾“6 管理”及其应用 的 M
4、initab;延伸性:课堂教学与后续指导服务相结合,课余及班后指导学员处理自身实际数据或 成果论文资料。 讲课人简介讲课人简介: : 周卓基,高级工程师,在特大型石化企业从事管理和统计技术应用实践廿多年,1980 年 起发表 QCC 活动成果,1981 年发表 TQM 方面的论文,1991 年题为用“概率能力指数”评价工序能 力的论文作为大陆 15 篇论文之一出席当年海峡两岸质量研讨会,并被中国质量协会推荐参加 1992 年欧洲质量年会。1997 年在所述组织指导 QCC 活动成果出席国际 QCC 大会发表。系中国质量 管理协会统计方法研究委员会委员兼工序控制学组副组长、QCC 活动诊断师、
5、化工质量杂志常 年顾问、原湖南省企业管理现代化成果评审委员会委员、省质量管理协会和系统工程学会理事,现 任职业咨询师,曾指导多家企业通过中外认证机构的管理体系认证,并从事 ISO 9000、ISO14000、ISO/TS 16949、QCC(QIT)、TQM、统计技术应用等多种培训业务,包括为企业“内 训”和应邀为广东省质量协会、珠海市质量协会、BSI 等认证机构以及广州、上海多家管理顾问公 司等机构举办的公开班讲课和为企业“内训”,还应聘兼任多家优势企业的常年管理顾问。 1 1 从控制图和统计抽样检验谈起从控制图和统计抽样检验谈起 2 1.1 等同采用国际标准 ISO 8258:1991 的
6、 GB/T 4091-2001常规控制图的 12.1 有一个例子:某 茶叶分装过程要求单包 重量(g)平均 A0=100.6, 类似过程的标准差为 s0=1.4,采用子组大小 n=5 的平均值-极差控制 图进行生产控制,25 组 数据统计结果平均值 =100.056,平均极差 =4.156(折算样本标准 偏差 s=1.79), “图形 表明该过程对于预期 的过程水平 失控” 。 1.21.2 常用 的瓦楞纸箱,其 检验规则如 表所示。表 中同时列出 了纸餐盒的检验规则以供对照。表中 Ac 合格判定数 Rc 不合格判定数。 1.31.3 等同采用 ISO 2859-1:1999 的 GB/T 2
7、828.1:2003计数抽样检验程序 第 1 部分:按接收质 量控制限(AQL)检索的逐批抽样检验计划宣贯教材有一例:某厂尼龙 11 压力管产品属塑料挤出加 工,其质量特性“外径和壁厚”(用卡尺测量)工艺稳定性较好。按 50 根一批打捆为一批,连续编号,按 检查水平、AQL=1.5一次抽检方案,并执行该标准的转移规则。某月份数据如下表: 123456789101112131415161718192021222324 d000000000000000001 10001 102 2 判 分 24681012141618202224262830 246020 正常放宽正常 2526272829303
8、1323334353637383940414243 抽检方案说明 d000001 1002 2001 11 12 201 12 200 方案 nAcRc 判 正常 801 分 0240 加严 1301 加严正常加严停加严放宽 301 1.41.4 以上所介绍的控制图和统计抽样检验,是 SPC 当初发展的起点。 2 2 SPCSPC 的由来和发展的由来和发展 2.12.1 现代质量管理的发展可分为三个阶段:第二次世界大战前为“(传统的)质量检验阶段”,之后 到 20 世纪 50 年代为“统计质量控制(SQC)阶段”,60 年代起为全面质量管理阶段。 2.22.2 质量检验阶段质量检验阶段 一开始
9、是“操作者的质量管理” 。从开始出现质量管理一直到 19 世纪末资本主义的工厂逐步 取代分散经营的家庭手工业作坊为止,这段时期受小生产经营方式或手工业作坊式生产经营方式的 影响,产品质量主要依靠工人的实际操作经验,靠手摸、眼看等感官估计和简单的度量衡器测量而 GB6543-86 中华人民共和国国家标准 瓦楞纸箱 Corrugated box QB/T 2341-97 中华人民共和国轻工行业标 准 纸餐盒 Paper tablewares 第一次抽检第二次抽检第一次抽检第二次抽检 批量 N nAcRcnAcRc 批量 N nAcRcnAcRc 小于 500 503534150302312 501
10、-1200813845 15135 000 503534 3 定。工人既是操作者又是质量检验、质量管理者,经验就是“标准” 。质量标准的实施是靠“师傅 带徒弟”的方式口授手教进行的。 考工记开头就写道“审曲面势,以饬五材,以辩民器” 。所 谓“审曲面势” ,就是对当时的手工业产品作类型与规格的设计, “以饬五材”是确定所用的原材 料, “以辩民器”就是对生产出的产品要进行质量检查,合格者才能使用。 之后是“工长的质量管理”:工业革命成功之后,机器工业生产取代了手工作坊式生产,劳动者 集中到一个工厂内共同进行批量生产劳动,于是产生了企业管理和质量检验管理,就是通过严格检 验来控制和保证出厂或转入
11、下道工序的产品质量。检验工作是这一阶段执行质量职能的主要内容。 质量检验所使用的手段是各种各样的检测设备和仪表,它的方式是严格把关,进行百分之百的检 验。1918 年前后,美国出现了以泰勒为代表的“科学管理运动” ,强调工长在保证质量方面的作用, 于是执行质量管理的责任就由操作者转移给工长。 继而转变为“检验员的质量管理”:由于企业的规模扩大,检验职能由工长转移给专职的检验 人员,大多数企业都设置专职的检验部门并直属厂长领导,负责全厂各生产单位和产品检验工作。 它既是从产成品中挑出废品、保证出厂产品质量,又是一道重要的工序,通过检验,反馈质量信息, 预防今后出现同类废品。专职检验的特点是“三权
12、分立” ,即:有人专职制定标准(立法);有人负责 生产制造(执行);有人专职按照标准检验产品质量(执法) 。 这种管理有弱点。其一是出现质量问题容易扯皮、推诿,缺乏系统优化的观念;其二是属于 “事后检验” ,无法在生产过程中完全起到预防、控制的作用,一经发现废品就是“既成事实”,一 般很难补救;第三是它要求对成品进行百分之百的检验,这样做增加检验费用、延误出厂交货期限,有 时在经济上并不合理;有时从技术上考虑也不可能(例如破坏性检验),在生产规模扩大和大批量生 产的情况下,这个弱点尤为突出。后有改为“百分比抽样” 。所谓“百分比抽样”是指这样的一个 对于计件产品的抽样验收规则:不论产品的批量大
13、小如何,一律按事先确定的百分比抽取若干件 样品,如其中不合格品不超过事先确定的允许件数 c 则验收,否则拒收。例如,规定按 5抽样、合 格判定数 c=0,第一批=100,第二批=2000,读者请判断:按此方法验收,对哪一批要求严一些?(这 种方法使相同质量的产品因批量大小不同而受到不同的处理。资料介绍,前苏联 4060 年代一直 使用此方法) 1924 年休哈特(Water Shewhart)博士首先提出控制图,道奇与罗米格(及 H.F.Dodge and H.G.Roming)首创统计抽样检验表,一批美国贝尔(Bell)实验室的研究者尝试将这些方法应用于工 业生产过程控制,企业产生了统计检验
14、部门。前者 1931 年发表The Economic Control of Quality of Manufactured Product,后者 1929 年发表Sampling Inspection Tables. 2.32.3 统计质量控制阶段统计质量控制阶段 “制造业的传统方法有赖于检验最终产品并筛选出不符合规范的产品的质量控制。这种检验 策略通常是浪费和不经济的,因为它是当不合格品产生以后的事后检验。控制图是一种将显著性 统计原理应用于控制生产过程的图形方法,首先同来帮助评估一个过程是否已达到、或继续保持 在具有适当水平的统计控制状态,然后用来帮助在生产过程中通过保持连续的产品质量记录
15、来获得 并保持对重要产品或服务的特性的控制与高度一次性。应用控制图并仔细分析控制图,可以更好地 了解和改进过程”(ISO 8258:1991休哈特控制图)。 第二次世界大期间,美国国防部向民间采购大量的军需物资及装备,广泛应用于上述统计质量 控制方法供货商的生产过程及验收。战后,有些战时使用的标准及培训教材亦延续在民间的企业使 用。这些标准包括:AWS Z1.1(1941)质量管理指南(Guide for Quality Control) 、AWS Z1.2 (1941)分析数据用的控制图法(Control Chart Method of Analyzing Data) 、AWS Z1.3 (
16、1941) 质量控制用的控制图法(Control Chart Method of Controlling Quality During Production) 、MIL-STD-105D(1963)Sampling Procedures and Tables for Inspection by Attributes等。 4 战后,美国主导西方社会的经济,SPC 的理论研究而渐成风潮。1950 年日本 JUSE 邀请戴明 (W.E.Deming)举办讲习,对日本工业发展产生了重大影响与贡献。1951 年朱兰(J.M.Juran)出版 质量管理手册(Quality Control Handbook
17、 。在这个阶段过分强调质量控制的统计方法,忽视 其组织管理工作,使得人们误认为“质量管理就是统计方法” ,数理统计方法理论比较深奥,是 “质量管理专家的事情” ,因而对质量管理产生了一种“高不可攀、望而生畏”的感觉。这在一定 程度上限制了质量管理统计方法的普及推广。 2.42.4 全面质量管理阶段和全面质量管理阶段和 SPCSPC 的发展的发展 1961 年菲根堡姆(A.V.Feigenbaum)出版全面质量管理(Total Quality Control),以系统 科学的方法首次论述质量管理的思想、原理、理论及方法。1962 年日本石川馨主持的 JUSE 正式出 版 QCC 的月刊,此后 Q
18、CC 活动在日本快速推广,因其属“符合人性的活动”而普及至全世界 (Ishikawa: What is TQC? The Japanese Way)。 全面质量管理由于日本推行取得举世瞩目的丰硕成果,逐渐由早期的 TQC 到 80 年代后期演化 为 TQM (Total Quality Management)。关于全面质量管理(TQM)的概念,到 1994 年版 ISO 9000 标 准中定义为“一个组织以质量中心,以全员参与为基础,目的在于通过让顾客满意和本组织所有 成员及社会受益而达到长期成功的管理途径” 。虽然 2000 年版 ISO9000 标准对 TQM 没有作出新的 解释,然而,标
19、准不仅给企业提供了质量管理体系模式,而且带给了企业追求卓越质量和思路,切实 反映了全面质量管理(TQM)的精髓。一般的概念有: (1) 全面的质量概念: 从“符合性”(Conformance)质量到美国朱兰博士提出的“适用性” (Fitness to use)质量。近年又有“魅力质量”的提法。 (2) 基本要求:“三全一多样”即:全过程的质量管理,全员的质量管理,全企业的质量管理;多 样化方法的质量管理。 (3) “四大支柱”: 早期指 PDCA 循环、标准化、质量教育、QC 小组(Quality Control Circle)活动,现指卓越领导、顾客导向、全员参与、持续改进。 (4) 五大基
20、础工作:标准化、计量、质量信息、质量责任制、质量教育培训。 (5) “老七种工具”:调查表、因果图、排列图、分层法、直方图、控制图、散布图,前三者 称为“质量管理两图一表”,其中两图加上对策表称为“QCC 活动两图一表” 。70 年代推行的“新 七种工具”为:系统图(树图)、关联图、矩阵图、亲和图(KJ 法)、箭条图、过程决策程序图(PDPC 法)、矩阵数据分析法。 在 TQC、TQM 阶段,统计技术的应用继续得到发展。1962 年日本田口玄一以工程技术与统计方 法的结合,应用于产品设计及制程设计的改善技术。日本工业界普遍采用目前所谓“田口品质工程” 于产品及制程的设计阶段,以降低成本及改善品
21、质而获得实际的利益,逐渐取代传统的实验设计而 变成主流的应用工具。1970 年代起,日本松下电子零件公司基于与松下电器产业公司电视事业部之 间长期的信赖关系,每年为了提高电子零件的质量而努力,达成了 ppm 的质量水平。 1980 年美国 NBC 电视台播放了一个电视影片日本能,我们为什么不能?,戴明在这节目中以 显著的地位出现。此电视节目在美国各界引起推波助澜的功效,SPC 重登舞台。 1983 年福特汽车向戴明请教提升品质的方法,福特汽车整个高阶管理都参加戴明举办的课程, 就此彻底改变了福特。1986 年福特汽车 66 年来首次总收入超过通用汽车。约在同时期,IBM 及 MOTOROLA
22、提出 6 质量水平提升运动。IBM IPO 的专员翁田山称:“1992 年后 IBM 的供货商,品质 水准达不到 6 的水准,将不能列为 IBM 的正式供货商” 。1991 年出席首届“海峡两岸质量研讨会” 的台北代表团团长官生平教授于 1990 年 4 月率先推出 SPC 软件Q1-SPC 。 ISO 9000 系列标准 1987 年公布之后,SPC 亦逐渐被业界纳入品质系统,申请认证的公司正式在 质量管理体系中以制度化的方式引进 SPC。1994 年 FORD、GM、CHRYSLER 三大汽车厂公布 QS-9000, 5 更将 SPC 的应用提升到实际的生产活动中。 当今统计过程控制已经从
23、强调生产制造中的质量控制,拓展到产品质量形成的全过程。在这个 意义上,包容在全面质量管理(TQM)内的 SPC,已经和当初的 SQC 有所区别,它的定义“使用控制图 等统计技术来分析过程或其输出,以便采取必要的措施获得且维持统计控制状态,并提高过程能力” ,所指的“过程 process”是“一组将输入转化为输出的相互关联或相互作用的活动”(ISO 9000:2000 的 3.4.1),“输入”包括了“人机料法环测”等诸因素,管理中注意抓源头:抓设计开发 质量保证产品质量(有所谓 1:10:1000“法则”),“抓因素保结果”,以人的素质保证工作质量,以 工作质量保证产品质量。产品质量控制是从一
24、个点发展到一条线、再延伸到一个面。也就是说产 品的质量控制是从一个或几个人的主管控制开始渐渐的变为运用系统的、科学的、全面的有效方 法进行控制。 工序质量控制是产品质量过程控制的基础和核心。其中又突出“关键控制点”的控制,它是 “为保证过程处于受控状态,在一定的时间和一定的条件下, 需重点监视和控制的质量特性、过程 特性、关键部位或薄弱环节” 。 以统计技术为基本特征的 SPC,已经拓展到一切工作以及所有的组织当中。正如来自ASQ:未 来研究报告提到的“几乎在所有领域,每个专业人员要取得成功都必须了解先进的质量手段和 方法。事实上,每个组织都需要运用质量的原则,否则他们就会被那些成功运用这些原
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