一、控制圖的基本概念控制圖又稱為管制圖，它是在直角坐標(biāo)系內(nèi)畫有控制界限，描述生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)狀態(tài)的圖形（如圖5-4）。它是一種有控制界限的圖，控制圖中的一些異常信號(hào)可以提醒我們過(guò)程是否發(fā)生了變化，用來(lái)區(qū)分引起質(zhì)量波動(dòng)的原因是偶然的還是系統(tǒng)的，判斷生產(chǎn)過(guò)程是否處于受控狀態(tài)，及時(shí)做出改進(jìn)，避免制造出不合格品。一、控制圖的基本概念當(dāng)然，有些大型企業(yè)應(yīng)用控制圖的張數(shù)是很多的，例如美國(guó)柯達(dá)彩色膠卷公司有5000職工，一共應(yīng)用了35000張控制圖。工廠中使用控制圖的張數(shù)在某種意義上反映了管理現(xiàn)代化的程度。人們對(duì)控制圖的評(píng)價(jià)是：“質(zhì)量管理始于控制圖，亦終于控制圖?！币?、控制圖的基本概念控制圖是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的統(tǒng)計(jì)工具，是質(zhì)量控制中最重要的方法。1984年日本名古屋工業(yè)大學(xué)調(diào)查了200家日本各行各業(yè)的中小型工廠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)平均每家工廠采用137張控制圖，這個(gè)數(shù)字對(duì)于推行SPC有一定的參考意義。一、控制圖的基本概念1.控制圖的組成控制圖畫在平面直角坐標(biāo)系中，橫坐標(biāo)表示檢測(cè)時(shí)間，縱坐標(biāo)表示測(cè)得的數(shù)據(jù)特性值。一、控制圖的基本概念控制圖一般有三條線組成，在上面的一條虛線稱為上控制界限,用符號(hào)UCL表示；在下面的一條虛線稱為下控制界限，用符號(hào)LCL表示；中間的一條實(shí)線稱為中心線，用符號(hào)CL表示。中心線標(biāo)志著質(zhì)量特性值分布的中心位置，上下控制界限標(biāo)志著質(zhì)量特性值允許波動(dòng)范圍。一、控制圖的基本概念對(duì)于偶然因素和異常因素引起的質(zhì)量波動(dòng)，過(guò)去人們是直接憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷和區(qū)別的。發(fā)明了控制圖之后，就可以使用控制圖對(duì)工序狀態(tài)進(jìn)行客觀的、科學(xué)的判斷。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，坐標(biāo)系及三條控制線是由質(zhì)量管理人員事先經(jīng)過(guò)工序能力調(diào)查及其數(shù)據(jù)的收集與計(jì)算繪制好的。一、控制圖的基本概念工序的操作人員按預(yù)先規(guī)定好的時(shí)間間隔抽取規(guī)定數(shù)量的樣品，將樣品的測(cè)定值或其統(tǒng)計(jì)量在控制圖上打點(diǎn)并連接為質(zhì)量波動(dòng)曲線，并通過(guò)點(diǎn)子的位置及排列情況判斷工序狀態(tài)。一、控制圖的基本概念通常是以樣本平均值為中心線，而上下取3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差(土3σ)來(lái)確定控制圖的控制界限，因此用這樣的控制界限作出的控制圖，叫作3σ控制圖。一、控制圖的基本概念生產(chǎn)過(guò)程僅有偶然原因影響的穩(wěn)定狀態(tài)下生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品，其總體產(chǎn)品的質(zhì)量特性分布為正態(tài)分布。根據(jù)正態(tài)分布的性質(zhì)，取土3σ作為上下控制界限，這樣質(zhì)量特性值出現(xiàn)在3σ界限以外的概率很小，為0.27%，即1000次中大約有3次。一、控制圖的基本概念如果這3次忽略不計(jì)即認(rèn)為正態(tài)分布總體的產(chǎn)品質(zhì)量特性值全部分布在3σ界限以內(nèi)；如果在生產(chǎn)過(guò)程中有特性值出現(xiàn)并超過(guò)3σ界限以外的情況，就可以判斷為有異常原因使生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生了變化。因此，按這種原則確定控制界限的方法稱為千分之三法則。一、控制圖的基本概念2.控制圖的原理（1）正態(tài)性假設(shè)：控制圖假定質(zhì)量特性值在生產(chǎn)過(guò)程中的波動(dòng)服從正態(tài)分布。經(jīng)驗(yàn)與理論分析表明，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中只存在偶然波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)品質(zhì)量將形成典型正態(tài)分布，如果除了偶然波動(dòng)還有異常波動(dòng)，產(chǎn)品質(zhì)量的分布必將偏離原來(lái)的典型正態(tài)分布。一、控制圖的基本概念因此，根據(jù)典型分布是否偏離就能判斷異常波動(dòng)即異因是否發(fā)生，而典型分布的偏離可由控制圖檢出，控制圖上的控制界限就是區(qū)分偶然波動(dòng)與異常波動(dòng)的科學(xué)界限。休哈特控制圖的實(shí)質(zhì)是區(qū)分偶然因素與異常因素。一、控制圖的基本概念（2）3σ準(zhǔn)則：控制圖是判斷和預(yù)報(bào)生產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量狀況是否發(fā)生異常波動(dòng)的一種有效的方法。根據(jù)3σ原則，產(chǎn)品質(zhì)量特性值落在（μ±3σ）之間的概率是99.73%，而分布在此范圍之外的概率是0.27%，此時(shí)可取（μ-3σ，μ+3σ）作為X的實(shí)際取值范圍。據(jù)此原理，若對(duì)X設(shè)計(jì)控制圖，則中心線CL=μ，上下控制界限分別為UCL=μ-3σ，LCL=μ+3σ。一、控制圖的基本概念（3）小概率原理：由3σ準(zhǔn)則可知，數(shù)據(jù)點(diǎn)落在控制界限以外的概率只有0.27%，可看作小概率事件。而小概率事件可看作不可能事件，因此在控制圖中，一旦有點(diǎn)子出界就可判斷過(guò)程異常。因此，生產(chǎn)過(guò)程正常情況下，質(zhì)量特性值是不會(huì)超過(guò)控制界限的，如果超出，則認(rèn)為生產(chǎn)過(guò)程發(fā)生異常變化。二、控制圖的種類類別分析用控制圖管理用控制圖計(jì)算控制界限需要不需要收集樣本至少25件1件樣本以上分析時(shí)間25件以后每件以后目了解狀態(tài)是否受控；保持狀態(tài)穩(wěn)定能力能否滿足1.控制圖的類型（1）控制圖按其用途可分為兩類，一類是供分析用的控制圖，這類控制圖可用來(lái)分析生產(chǎn)過(guò)程中有關(guān)質(zhì)量特性值的變化情況，看工序是否處于穩(wěn)定受控狀態(tài)，如果不處于穩(wěn)定受控狀態(tài)，調(diào)整過(guò)程使其達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；再一類是供管理用的控制圖，這類控制圖主要用于發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程是否出現(xiàn)了異常情況，以預(yù)防產(chǎn)生不合格品。分析用控制圖與管理用控制圖不同之處可參見(jiàn)表5－5。表5－5分析用控制圖與管理用控制圖比較二、控制圖的種類（2）控制圖根據(jù)質(zhì)量數(shù)據(jù)的類型可分為計(jì)量值控制圖和計(jì)數(shù)值控制圖。這兩種控制圖各有各的用途，實(shí)際中應(yīng)根據(jù)所控制質(zhì)量指標(biāo)的情況和數(shù)據(jù)性質(zhì)分別加以選擇。計(jì)量值控制圖適用于長(zhǎng)度、重量、時(shí)間、強(qiáng)度等質(zhì)量特性值的分析和控制，測(cè)量結(jié)果的數(shù)據(jù)可以是連續(xù)的,也可以是不連續(xù)的。計(jì)數(shù)值控制圖適用于不合格品數(shù)、事故件數(shù)及缺陷數(shù)等的控制，測(cè)量的數(shù)據(jù)不能連續(xù)取值，只能以個(gè)數(shù)作為計(jì)數(shù)值數(shù)據(jù)（例如不合格品數(shù)、缺陷數(shù)）。計(jì)數(shù)值控制圖又可分為計(jì)件值和計(jì)點(diǎn)值控制圖。二、控制圖的種類控制圖的類型及應(yīng)用見(jiàn)表5－6。二、控制圖的種類2.計(jì)量與計(jì)數(shù)控制圖的比較計(jì)數(shù)值控制圖的作用與計(jì)量值控制圖目的相同，都是為了分析和控制生產(chǎn)工序的穩(wěn)定性，預(yù)防不合格品的發(fā)生，保證產(chǎn)品質(zhì)量。計(jì)量值控制圖對(duì)工序中存在的系統(tǒng)性原因反應(yīng)敏感，所以具有及時(shí)查明并消除異因的明顯作用，其效果比計(jì)數(shù)值控制圖明顯。二、控制圖的種類計(jì)量值控制圖經(jīng)常用來(lái)預(yù)防、分析和控制工序加工質(zhì)量，特別是幾種控制圖的聯(lián)合使用可以起到迅速找出系統(tǒng)性原因的作用。計(jì)數(shù)值控制圖則用于以計(jì)數(shù)值為控制對(duì)象的場(chǎng)合，特別適用于離散型的數(shù)值，比如，一批產(chǎn)品中的不合格品件數(shù)。雖然其取值范圍是確定的，但取值具有隨機(jī)性，只有在檢驗(yàn)之后才能確定下來(lái)。三、控制圖的使用1.控制圖制作（1）數(shù)據(jù)采集：數(shù)據(jù)采用間隔隨機(jī)抽樣的方法采集。為能反映工序總體狀況，數(shù)據(jù)應(yīng)在10～15天內(nèi)收集，并應(yīng)詳細(xì)地記錄在事先準(zhǔn)備好的調(diào)查表內(nèi)，一般采集20組，每組5個(gè)樣本。三、控制圖的使用三、控制圖的使用③根據(jù)以上數(shù)據(jù)作圖并打點(diǎn)。三、控制圖的使用2.控制圖的觀察分析通過(guò)對(duì)控制圖的觀察分析，可判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。若不穩(wěn)定，應(yīng)查明原因，消除不穩(wěn)定因素，重新收集預(yù)備數(shù)據(jù)，直至得到穩(wěn)定狀態(tài)下分析用的控制圖?？刂茍D的判斷，一般是依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計(jì)中的“小概率事件”的原理。三、控制圖的使用通常控制圖上的點(diǎn)反映著生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定程度，工序處于控制狀態(tài)時(shí)，圖上的點(diǎn)就隨機(jī)地分布在中心線的兩側(cè)附近，離開(kāi)中心線，越接近上下控制界限，點(diǎn)就越少。（1）控制圖的判穩(wěn)準(zhǔn)則三、控制圖的使用①分析用控制圖判穩(wěn)準(zhǔn)則（見(jiàn)表5－10）②控制用控制圖的判穩(wěn)準(zhǔn)則控制中的數(shù)據(jù)點(diǎn)同時(shí)滿足下面規(guī)則，則認(rèn)為生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。準(zhǔn)則1：每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)均落在控制界限內(nèi)；準(zhǔn)則2：控制界限內(nèi)數(shù)據(jù)點(diǎn)排列無(wú)異常情況（參見(jiàn)表5－10分析用控制圖準(zhǔn)則2）。三、控制圖的使用（2）控制圖的判異準(zhǔn)則控制圖的判異準(zhǔn)則應(yīng)結(jié)合控制圖的判穩(wěn)準(zhǔn)則，穩(wěn)則不異，異則不穩(wěn)。控制圖的判異準(zhǔn)則一般采用以下判斷方法。①點(diǎn)子超出控制界限就判異；②界內(nèi)點(diǎn)排列不隨機(jī)就判異。三、控制圖的使用3.控制圖的作用控制圖的基本作用是預(yù)測(cè)。分析用控制圖的目的是識(shí)別過(guò)程變差發(fā)生變化或均值位置發(fā)生變化的證據(jù)。中心線和控制線分別表達(dá)了過(guò)程的中心趨勢(shì)和離散度，這些線是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)獲得，用以評(píng)價(jià)后續(xù)的數(shù)據(jù)。其具體作用分述如下：三、控制圖的使用（1）能及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的異?，F(xiàn)象和緩慢變異，預(yù)防不合格品發(fā)生，從而降低生產(chǎn)費(fèi)用，提高生產(chǎn)效率。（2）能有效地分析、判斷生產(chǎn)過(guò)程中生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，從而可降低檢驗(yàn)、測(cè)試的費(fèi)用，包括通過(guò)供貨方制造過(guò)程中有效的控制圖記錄證據(jù)，購(gòu)買方可免除進(jìn)貨檢驗(yàn)，同時(shí)仍能在較高程度上保證進(jìn)貨質(zhì)量。三、控制圖的使用（3）可查明設(shè)備和工藝手段的實(shí)際精度，以便做出正確的技術(shù)決定。（4）為真正地制定生產(chǎn)目標(biāo)和規(guī)格界限，特別是配合零部件的最優(yōu)化確立了可靠的基礎(chǔ)，也為改變未能符合經(jīng)濟(jì)性的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)提供了依據(jù)。（5）使生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量成為可預(yù)測(cè)的參數(shù)，并能以較快的速度和準(zhǔn)確性測(cè)量出系統(tǒng)誤差的影響程度，從而使同一生產(chǎn)內(nèi)產(chǎn)品之間的質(zhì)量差別減至最小，以評(píng)價(jià)、保證和提高產(chǎn)品質(zhì)量。（6）最終可以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。三、控制圖的使用4.控制圖的使用方法根據(jù)控制圖進(jìn)行質(zhì)量控制，可按下列步驟進(jìn)行。(l)確定控制項(xiàng)目和控制點(diǎn)進(jìn)行工序控制最重要的是選擇控制項(xiàng)目。產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程是由多道工序構(gòu)成的，實(shí)際工作中不可能、也不必要對(duì)所有工序同時(shí)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。三、控制圖的使用例如，對(duì)那些產(chǎn)量不大、質(zhì)量要求不高的工序，或加工過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題已能充分掌握，對(duì)下道工序不會(huì)產(chǎn)生不良影響的工序，就可以作為次要工序，暫不進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。但是，對(duì)那些技術(shù)復(fù)雜、加工精度要求又較高的工序，有可能同時(shí)控制工序的幾個(gè)項(xiàng)目。三、控制圖的使用這些需要重點(diǎn)控制的項(xiàng)目(質(zhì)量特性、關(guān)鍵部位或薄弱環(huán)節(jié))稱為控制點(diǎn)。確定控制點(diǎn)的原則是:1)產(chǎn)品的性能、精度、壽命、可靠性、安全性等，以及對(duì)它們有直接影響的零部件的關(guān)鍵質(zhì)量特性及影響這些特性的支配性工序要素。(2)選定控制圖由于使用目的不同，對(duì)于不同控制項(xiàng)目或不同質(zhì)量特性，應(yīng)選用不同類型的控制圖。三、控制圖的使用3)工序質(zhì)量不穩(wěn)定，出現(xiàn)不合格品多的質(zhì)量特性，或其他支配性工序要素。4)用戶反饋回來(lái)的意見(jiàn)較多的工序。(2)選定控制圖由于使用目的不同，對(duì)于不同控制項(xiàng)目或不同質(zhì)量特性，應(yīng)選用不同類型的控制圖。(3)確定樣本組作控制圖時(shí)，應(yīng)將產(chǎn)品分成若干樣本組。樣本組大小的確定，應(yīng)從技術(shù)、控制圖的類別、需要控制質(zhì)量特性值的時(shí)間間隔及經(jīng)濟(jì)性等方面來(lái)考慮。三、控制圖的使用(4)確定抽樣方法，抽樣方法不同，控制圖所反映出來(lái)的質(zhì)量特性變化的意義就有所不同。因此，必須注意工序控制的變化情況，采取合適的抽樣方法。(5)收集預(yù)備數(shù)據(jù)作分析用?？刂茍D必須采取近期生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)或重新采取數(shù)據(jù)，一般需20——25組數(shù)據(jù)，每組數(shù)據(jù)的多少由控制圖種類和其經(jīng)濟(jì)性來(lái)決定，根據(jù)預(yù)備數(shù)據(jù)作分析用控制圖。三、控制圖的使用(6)穩(wěn)定狀態(tài)的判斷用。預(yù)備數(shù)據(jù)作出了分析用控制圖后，就要觀察工序是否處于控制狀態(tài)。也就是討論工序是否有異常發(fā)生。這時(shí)，要討論以下兩種情況。1)未發(fā)生異常情況。如果未發(fā)生異常情況，就需要進(jìn)行下一步驟，即同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。三、控制圖的使用2)發(fā)生了異常情況。這時(shí)就要調(diào)查其原因，采取措施，消除異常。如果點(diǎn)子的分布狀態(tài)有缺陷，就要改變分布狀態(tài)，這樣的做法要經(jīng)過(guò)幾次反復(fù)，一直到消除了異常的點(diǎn)子，點(diǎn)子全部處于控制狀態(tài)為止。如果無(wú)法查出產(chǎn)生控制界限外點(diǎn)子及點(diǎn)子的分布方式有缺陷的原因時(shí)，也要按其控制界限的原形進(jìn)行下一步，即同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。三、控制圖的使用(7)同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。如果對(duì)工序不穩(wěn)定的因素采取措施，使之穩(wěn)定后，就要在穩(wěn)定的狀態(tài)下，調(diào)查產(chǎn)品是否滿足標(biāo)準(zhǔn)，使之控制狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化。利用分析用控制圖的全部數(shù)據(jù)作直方圖，將直方圖同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。如滿足標(biāo)準(zhǔn)，即可進(jìn)行下一步;如不滿足標(biāo)準(zhǔn)，要采取措施進(jìn)行處理，以消除異常原因達(dá)