SPC手册第二版.docx
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SPC手册第二版
ISO/TS16949:
2002
统计过程控制
SPC
（培训资料仅供参考）
统计过程控制
（SPC）
参考手册
第二版，2005年7月出版
1992年版第二次印刷，1995年3月印制（仅新封面）
?
1992、?
1995、?
2005版权
由戴姆勒克莱斯勒公司、福特汽车公司和通用汽车公司所有
中文繁体版台湾地区总经销
品士股份有限公司
地址：
台北市111忠诚路二段58号4楼
电话：
+886228332112，传真：
+886228332119
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tw
中文简体版大陆地区总经销
北京品士质量管理顾问有限公司
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北京市海淀区知春路9号坤讯大厦1107室
电话：
+861082322089，+861082327247
传真：
+861082322070
Email:
info@
AIAG服务专线：
+12483583003
统计过程控制SPC
第二版前言
本参考手册是在美国质量协会（AmericanSocietyforQuality,ASQ）及汽车工业行动集团（AutomotiveIndustryActionGroup,AIAG）支持下，由戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司供应商质量要求特别工作组认可的统计过程控制（SPC）工作组所开发的。
负责第二版的工作小组准备是戴姆勒克莱斯勒公司、Delphi公司、福特汽车公司、通用汽车公司、Omnex公司和RobertBosch公司的质量和供应商评定人员与汽车工业行动集团（AIAG）合作组成的。
特别工作组的任务是将在戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司各自的供应商评定系统中使用的参考手册，报告格式和技术术语进行标准化处理。
据此，任何供应商可以利用本手册来建立与戴姆勒克莱斯勒、福特和通用汽车公司中任一个供应商评定系统要求相应的信息。
第二版编制了自1991年原有的手册出版后汽车工业行业SPC技术发展的需求和变动。
本手册是对统计过程控制的一种介绍。
它并不意图去限制适用某特定过程或商品的SPC方法的发展。
当这些指导文件意在涵盖SPC系统通常发生的情况时，其中可能还会引起一些问题；应将这些问题直接反馈给您的顾客的供应商品质保证部门（SQA）。
如果不知道如何与有关的SQA部门联系，可寻求您的顾客的采购部门的采购人员的帮助。
特别工作组衷心感谢戴姆勒克莱斯勒汽车公司副总裁PeterRosenfeld、福特汽车公司副总裁ThomasK.Brown、通用汽车公司副总裁BoAndersson的领导和承诺；感谢AIAG在开发、出版和发行本手册中提供的帮助；感谢特别工作组负责人HankGryn（戴姆勒克莱斯勒公司）、RussHopkins（福特公司）和JoeBransky（通用汽车公司）的指导。
因此开发本手册以满足汽车工业的特殊要求。
本手册2005年版本的所有权和得。
第二版的致谢
代表通用、福特和克莱斯勒汽车公司的特别工作组委员会的成员，对本手册的生效进行了签名认可，感谢Omnex公司的GregoryGruska、Delphi公司的GaryA.Hiner和RobertBosch公司的DavidW.Stamps的重大贡献。
最新的改进更新了格式以符合现行的AIAG/ISO/TS16949:
2002文件，并增加了更多说明和范例以更方便使用，并且还增加了第一版手册编写时没有涵盖的或没有的部分。
目前改写小组委员会由通用汽车公司的MikeDown领导，由戴姆勒克莱斯勒公司的ToddKerkstra和DaveBenham和福特汽车公司的PeterCvetkovski、Omnex公司和ASQ的代表GregoryGruska、Delphi公司的GaryA.Hiner和RobertBosch公司的DavidW.Stamps组成。
MichaelH.DownToddKerkstra
GeneralMotorsCorporationDaimlerChryslerCorporation
PeterCvetkovskiDavidR.Benham
FordMotorCompanyDaimlerChryslerCorporation
统计过程控制SPC
第一版前言
本参考手册是在美国质量控制协会（ASQC）汽车部供方质量要求编写组和汽车工业行动集团（AIAG）的共同支持下，由克莱斯勒、福特和通用汽车公司的质量和供应商评定人员编制。
ASQC/AIAG编写组的任务是将在克莱斯勒、福特和通用汽车公司各方的供应商评定系统:
供方质量保证、全面质量创优、目标创优中使用的参考手册，报告格式及技术术语进行标准化处理。
因此，任何供应商可以利用本手册来建立与克莱斯勒、福特和通用汽车公司的供应商评定系统相应的信息。
迄今为止，在汽车行业上还没有正式统一的有关统计过程控制（SPC）的方法，有些生产厂为其供应商提供了方法，而其他的没有明确的要求。
为了简化并减少对供应商质量要求的差异，克莱斯勒、福特和通用汽车公司同意编写并通过AIAG发行这本手册。
负责本手册内容编写的工作组由通用汽车公司的Leonard领导。
本手册可看成是对统计过程控制的介绍。
它并不限制适用于特定过程或商品的统计方法的发展，也不诣在综合所有的SPC技术。
有关使用替代方法问题，可求助于您顾客的质量部门。
编写组衷心感谢：
克莱斯勒汽车公司副总裁ThomasT.Stallkamp、福特汽车公司副总裁ClintonD.Lauer、通用汽车公司副总裁DonaldA.Pais的领导和参与，以及三大公司质量和供应商评定组胜任而努力的工作；感谢汽车工业行动集团（在AIAG执行总监JosephR.Phelan的领导下）在本手册的编写、出版和发行中做出的重要贡献。
我们还要感谢由TrippMartin（PetersonSpring）领导的ASQC审阅小组，对本手册进行的审阅，并在审阅过程中对本手册的目的和内容的完善提出了宝贵的意见。
BruceW.Pince
TaskForceCoordinator
SandyCorporationTroy,
MichiganDecember,1991
本手册1991年版本的所有权和版权为戴姆勒克莱斯勒、福特汽车公司和通用汽车公司所有.需要更多的手册可向AIAG订购;对本手册部分内容的复制以用在供应商组织内使用的许可,可通过AIAG联系电话：
（248）358-3570获得。
第一版的致谢
代表通用、福特和克莱斯勒汽车公司的编写小组委员会的成员，对本手册的生效进行了签名认可，感谢福特汽车公司的PeteJessup所做出的贡献，他负责本手册第一、二、三章及附录中主要内容的编写。
克莱斯勒公司的HarveyGoltzer负责第一章引言中有关过程能力和能力研究的概念定义编写；JackHerman（DuPont）负责第一、四章中有关能力、性能指数及测量变差的重要性等概念的阐述。
通用汽车公司动力传动系部负责在有关分组和过程过度调整的示例及讨论性内容的编写。
第五章中有关过程能力和相关问题的解释是由通用汽车公司的统计评审委员会编写，该委员会还编写了第四章过程测量系统分析以及部分附录的内容。
最后，感谢ASQC的代表GregoryGruska,DougBerg和TrippMartin为本手册所有章节提供了宝贵的资料。
LeonardA.Brown,VictorW.Lowe,JrDavidR.Benham,
G.MFordChrysler
第一章1
持续改进和统计过程控制1
介绍2
六点说明3
第一章—第A节5
预防与探测5
第一章—第B节7
过程控制系统7
第一章—第C节10
变差的普通原因10
和特殊原因10
第一章—第D节13
局部措施和对系统采取的措施13
第一章—第E节15
过程控制和过程能力15
控制与能力15
过程指数17
第一章—第F节20
过程改进循环及过程控制20
第一章—第G节23
控制图：
过程控制和改进的工具23
它们如何工作？
24
方法：
26
第一章—第H节30
控制图的有效使用和益处30
第二章33
控制图33
介绍：
34
计量型控制图36
计数型控制图38
控制图的要素39
第二章—第A节44
控制图过程44
准备步骤44
控制图结构46
建立控制限50
统计受控的解释51
总结54
为持续控制延长控制限56
第二章—第B节59
定义“不受控”的信号59
点超出控制限59
控制限内的模式或趋势60
特殊原因识别准则65
平均运行长度（ARL）66
第二章—第C节70
控制图公式70
计量型控制图70
均值和极差图（
R）70
均值和标准差图（
S）74
中位数和极差图（
R）76
单值和移动极差图（X,MR）78
计数型控制图80
不合格项目的控制图80
不合格品率图（pChart）80
不合格品数图（npChart）84
单位产品不合格数图Chart（uChart）85
不合格数图（cChart）88
第三章91
其他类型的控制图92
介绍：
93
基于概率的控制图93
短期控制图99
探测小变化的控制图101
非正态控制图107
多变量的控制图108
其他控制图109
回归控制图109
残差控制图110
自回归控制图110
区域控制图113
第四章116
认识计量型数据的过程能力116
和过程性能116
介绍117
第四章——第A节119
过程术语的定义118
可预测过程的过程测量120
指数—双边公差125
指数—单边公差126
第四章——第B节127
条件描述127
非正态分布和多变量分布的处理128
指数和不合格品率的关系128
使用转换的非正态分布128
使用非正态形式的非正态分布130
多变量分布132
第四章——第C节134
建议使用的过程测量134
损失函数的概念135
将过程与顾客的要求联系起来140
附录A143
关于抽样的一些解释143
分组的影响143
自相关数据143
多生产流过程的例子148
样本容量对指数的影响154
附录B157
关于特殊原因的一些评述157
过度调整157
依赖于时间的过程159
重复的图形161
附录C163
本手册所描述控制图的选用程序163
附录D164
Cpm和其他指数的关系164
附录E166
控制图的常数和公式表167
附录F169
能力指数计算举例168
数据集：
169
分析171
直径统计量：
172
结论：
173
附录G174
词汇及符号表175
本手册所使用的词汇175
本手册所使用的符号188
附录H193
参考文献和建议的读物193
附录I197
标准正态表198
索引199
202
插图目录
图Ⅰ.1：
过程控制系统6
图Ⅰ.2：
变差：
普通原因和特殊原因9
图Ⅰ.3：
过程控制及过程能力14
图Ⅰ.4：
过程改进循环的各个阶段19
图Ⅰ.5：
控制图22
图Ⅱ.1：
计量型数据35
图Ⅱ.2：
计数型数据37
图Ⅱ.3：
制图的要素40
图Ⅱ.4a：
控制图示例（正面）42
图Ⅱ.4b：
控制图示例（背面）——事件日志43
图Ⅱ.5：
延长控制限47
图Ⅱ.6：
重新计算控制限52
图Ⅱ.7：
为持续控制延长控制限55
图Ⅱ.8：
相对于规范限的过程变差58
图Ⅱ.9：
点超出控制限60
图Ⅱ.10：
均值控制图上的链61
图Ⅱ.11：
极差控制图上的链62
图Ⅱ.12：
控制图中的非随机模型64
图Ⅱ.13：
均值和极差图69
图Ⅱ.14：
均值和标准差图73
图Ⅱ.15：
中位数和极差图75
图Ⅱ.16：
单值和移动极差图77
图Ⅱ.17：
不合格品率图79
图Ⅱ.18：
不合格品数图83
图Ⅱ.19：
单位产品不合格数图85
图Ⅱ.20：
不合格数图87
图Ⅲ.1：
控制图90
图Ⅲ.2：
红绿灯信号控制图92
图Ⅲ.3：
预控制图95
图Ⅲ.4：
DNOM控制图98
图Ⅲ.5：
使用V-模板的累积和控制图99
图Ⅲ.6：
X和MR控制图100
图Ⅲ.7：
粘性的EWMA控制图102
图Ⅲ.8：
粘性的X和MR控制图102
图Ⅳ.1：
子组内和子组间变差图117
图Ⅳ.2：
Cpk和Ppk比较120
图Ⅳ.3：
一个可预测过程和不成熟过程之间的比较122
图Ⅳ.4：
由可预测过程和不成熟过程产生的Ppk和Ppk值123
图Ⅳ.5：
“门柱”与损失函数134
图Ⅳ.6：
损失函数和技术规范比较136
图Ⅳ.7：
损失函数的比较137
图Ⅳ.8：
过程控制系统138
图Ⅳ.9：
调整过程与要求一致140
第一章
持续改进和统计过程控制
介绍
在今天的经济气候下，为了事业昌盛，我们——汽车制造商、供应商及销售商必须致力于持续改进，我们必须寻找更有效的方法来提供产品及服务，这些产品和服务必须不断地在价值上得以改进。
我们必须重视内部以及外部的顾客，并将顾客满意作为企业的主要目标。
为了达到这一目标，我们组织中的每一个人都必须确保不断改进及使用有效的方法。
本手册描述了几种基本统计方法，可以用来使改进更有效。
为了完成不同的任务需要不同程度的理解。
本手册的对象是刚开始从事统计方法应用的从业者和管理人员，对于现在正在应用更先进技术的人员，本手册也可作为他们学习这些基本方法的进修资料。
本手册并没有包括所有的基本方法。
附录H所列的参考文献或手册中阐述了其他的基本方法（例如：
检查清单、流程图、排列图、因果分析图等），及一些高级的方法（如其他控制图、试验设计、质量功能展开等）。
本手册所述的基本统计方法，包括了与统计过程控制及过程能力分析有关的方法。
第一章阐述了过程控制的背景知识，解释了一些重要的概念，如变差的特殊原因和普通原因，并介绍了控制图，这是一个非常有效的分析及监控过程的工具。
第二章描述了计量型1数据和计数型数据的控制图的建立和使用。
第三章描述了适用于特定情况下的其他类型控制图——基于概率的控制图、短期运行图，及用于探测微小变化、非正态、多变量的控制图和其他控制图。
第四章阐述了过程能力分析。
附录讲述了抽样、过度调整、选择控制图的过程、常数及公式表、正态分布表、解释术语和符号的词汇表，以及参考文献。
1术语“计量型”，虽然听起来有点怪，但可被用作于区分变化的事物的差异和从连续变量获取数据产生的控制图。
六点说明：
在开始讨论之前，有以下六点需说明：
1）收集数据并用统计方法来解释它们并不是最终目标，最终目标应是在阅读的过程中不断加深理解，当一个不能实现任何改进的技术专家是很容易的，我们应该将增长知识作为行动的基础。
2）测量系统对适当的数据分析来说是很关键的，在收集过程数据之前就应很好地对它加以了解。
如果这些测量系统缺少统计控制，或它们的变差在过程总变差中占很大比例，就可能做出不恰当的决定。
因此在本手册中，假设了测量系统处于受控状态，并且对过程总变差没有很大影响。
为了更详细的了解这些内容，读者可参考AIAG出版的《测量系统分析》（MSA）手册。
3）研究变差和应用统计知识来改进性能的基本概念适用于任何领域，可以是在车间中或办公室里，例如：
机械加工（性能特性）、记账（差错率）、总销售额、浪费分析（废品率）、电脑系统（性能特性）及物料管理（运送时间）。
本手册重点放在车间应用中，对希望在行政管理及服务中应用的读者，建议参考附录H中的参考文献。
4）SPC代表统计过程控制，但以前统计方法常用于零件而不是过程。
应用统计技术来控制输出（例如，零件）应仅仅是第一步。
只有当生产输出的过程成为我们努力的重点，这些方法才能在改进质量，提高生产率，降低成本上充分发挥作用。
5）尽管本手册中的每一点是透过已完成的例子来说明，但要真正理解这些知识需要进一步与过程控制实际相联系。
研究读者自己的工作场所或相似活动中的实际例子，是对本书的重要补充，实际工作经验是无法取代的。
6）本手册可看成应用统计方法的第一步，它提供了被普遍接受的方法，并在许多场合得以应用。
然而，还是存在一些例外的情况，在这些情况中，盲目地使用这些方法是不恰当的。
本手册不能代替从业者对提高统计方法的知识和理论的需要，我们建议读者寻求正规的统计学教育，当读者的过程和统计方法的应用已经比本手册所述的内容更先进时，我们建议读者向具有一定的统计理论知识与实践经验的人员请教关于其它技术的适用性。
任何情况下，所用的程序都必须满足顾客的要求。
过程控制的需要
探测——容忍浪费
预防——避免浪费
第一章——第A节
预防与探测
过去，制造业经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检验最终产品并剔除不符合规范的产品。
对于行政管理的情形，则经常靠检查和再检查来努力找出错误，在这两种情况下都是使用探测的方法，这种方法是浪费的，因为它允许将时间和材料投入到生产不一定有用的产品或服务中去。
通过从开始时就不产生无用的输出，从而避免浪费的更有效的策略是——预防。
对许多人来说预防的策略听起来很动听，甚至是理所当然的，我们经常能听到这样的口号“第一次就把工作作对。
”但仅有口号是不够的，我们需要认识统计过程控制系统的要素。
下述七节将介绍这些要素，并可以被视为对下列问题的回答：
?
什么是过程控制系统？
?
变差是如何影响过程输出的？
?
统计技术是如何区分一个问题实质是局部的，还是涉及到整个系统的？
?
什么是统计受控过程？
什么是具有能力的过程？
?
什么是持续改进循环？
过程控制对哪一部分起作用？
·什么是控制图？
如何使用？
?
使用控制图有什么好处？
学习以上资料时，读者可以查阅附录G的词汇索引中对关键术语和符号的定义。
图Ⅰ.1：
过程控制系统
第一章——第B节
过程控制系统
过程控制系统可以称为一个反馈系统。
SPC是一类反馈系统，但也存在不使用统计技术的反馈系统。
下面讨论这个系统重要的四个基本要素。
1.过程——所谓过程指的是共同作用，以产生输出的供应商、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境，以及使用输出的顾客的集合（见图1.1）。
过程的性能取决于供应商和顾客之间的沟通、过程设计及实施的方式，以及运作和管理的方式等。
过程控制系统的其它部分只有在维持整个系统的良好水准，或提高整个过程的性能时才有用。
2.关于过程性能的信息——通过研究过程输出可以获得许多与过程实际性能有关的信息。
但是关于性能的最有用的信息还是通过对过程本身以及其内在的变化的认识得到的。
过程特性（如温度、循环时间、供给速率、缺勤、产量、延迟以及中断的次数等）应该成为我们努力的最终的焦点，我们要确定这些特性的目标值，从而使过程操作的生产率最高，然后我们要监测我们与目标值的距离是远还是近，如果得到信息并且正确地解释，就可以确定过程是在正常或非正常的方式下运行。
若有需要，可采取适当的措施来纠正过程或刚产生的输出。
若需要采取措施，就必须及时和适当，否则收集信息的努力就白费了。
3.对过程采取措施——为避免一些重要的特性（过程或输出）偏离目标值太远，对过程采取措施往往是很经济的。
这样能确保过程输出的稳定性和变差保持在可接受的范围之内。
这些措施可能包括：
?
改变操作
√培训操作人员
√变换输入材料
?
改变过程本身更基本的要素
√设备
√人员的沟通方式和相互关系
√把过程作为一个整体的设计——这可能会受到车间温度或湿度变化的影响
应监测这些措施的效果，如有必要还应进一步分析并采取措施。
4.对输出采取措施——对输出采取措施往往是最不经济的，它仅限于对输出进行探测并纠正不符合规范的产品，而没有处理过程中的根本问题。
不幸的是，如果目前的输出不能持续满足顾客的要求，可能就有必要对所有的产品进行挑选，并报废或返工不合格品。
这种情况将持续直到对过程采取了必要的纠正措施并通过验证为止。
很显然，仅对输出进行检验并随之采取措施不是一种有效的过程管理方法。
仅对输出采取措施只可作为不稳定或没有能力的过程的临时措施（见第一章，第E节）。
因此，下面的讨论重点将放在过程信息的收集和分析上，以便对过程本身采取纠正措施。
请记住，重点应该是预防而不是探测。
每件产品的尺寸与别的都不同
图1.2变差：
普通原因和特殊原因
第一章——第C节
变差的普通和特殊原因
为了有效地使用过程控制的测量数据，了解变差的概念是很重
要的，见图1.2所示。
没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何过程都包含很多
引起变差的原因。
产品间的差距可能很大，也可能小得无法测
量，但这些差异总是存在的。
例如一个经车床加工的轴的直径，
容易受到由于机器（间隙、轴承磨损）、刀具（强度、磨损率）、材料（直径、硬度）、操作人员（供给速率、对中准确度）、维修（润滑、易损零件的更换）及环境（温度、动力供应的稳定性）和测量系统等原因造成的潜在变差的影响。
再举一个例子，处理一张发票所需的时间，随着实施各个步骤的人、他们所用设备的可靠性、票据本身的准确性及易读性、所遵守的程序及办公室中其它工作的工作量的不同而不同。
过程中变差的有些原因引起短期的、零件间的差异，例如，机
器和其固定装置间的游隙和间隙，或记账人员的准确性等等。
另外一些变差原因，只有经过较长一段时期后才对输出造成变化，这些变化可能如在工具或机器的磨损下逐渐地发生，或因程序的改变而产生的阶段性变化，或是当诸如动力不稳定造成环境改变的情况下产生的不规则变化等。
因此，测量的周期和测量时的条件很关键，因为这会影响所观测到的总变差的数量。
虽然单个的测量值可能完全都不同，但是收集成一组数据之后，它们会趋于形成可以描述成一个分布的模式（见图1.2），这个分布可依下列特性加以区别：
?
位置（代表值或“中心”值）；
?
分布宽度（从最小值至最大值之间的距离或“宽度”）；
?
形状（变差的模式——是否对称、偏斜等）。
从最低要求的角度来看，变差问题总是被简单化：
位于规范的公差范围内的零件是可接受的，超出规定公差范围之外的零件是不可接受的；按时完成报告是可接受的，延迟的报告是不能接受的。
然而，我们的目标应该是以最小的变差保持目标值位置。
为了管理过程并减少变差，我们应该追踪造成变差的来源，首先，把变差的来源区分成普通原因和特殊原因。
普通原因指的是那些始终作用于过程的多种的变差来源。
随着时间的推移，一个过程中的普通原因会产生一个稳定的且可重复的分布，我们称之为“处于统计上受控制的状态”、“统计受控”，或有时简称“受控”。
普通原因产生的是一个处于偶然原因下的稳定系统，如果一个过程只存在变差的普通原因且不改变时，该过程的输出是可以预测的。
特殊原因（通常也称可查明的原因）指的是这样的因素，它们引起的变差仅影响某些过程输出。
这些因素通常是间歇发生的、不可预测的。
特殊原因的信号是：
一个或多个点超出控制限，或在控制限内的点出现非随机的模式。
除非变差的所有特殊原因都被识别出来并且采取了措施，否则它们将继续以不可预测的方式来影响过程的输出。
如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出将不稳定。
由于特殊原因造成的过程分布的改变有些有害，有些有利。
有害时应识别出来并消除它
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