1.统计过程控制简介

质量大师朱兰曾说过：“21 世纪是质量的世纪。”在质量管理中我们常听说的一个概念就是SPC，SPC 作为一种非常有效的品质工具在全世界被广泛应用。

SPC （Statistical Process Control）就是指统计过程控制，它是使用统计技术（如控制图等）来分析过程或其输出的工具。SPC 就是应用统计技术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。

当过程仅受随机因素影响时，过程处于统计控制状态（简称受控状态）；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态（简称失控状态）。由于过程波动具有统计规律性，当过程受控时，过程特性一般服从稳定的随机分布；而失控时，过程分布将发生改变。SPC 正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的，它主要利用数理统计原理，通过检测数据的收集和分析，找出质量问题产生的原因，及时采取适当的措施，消除异因，改进过程能力，维持工序状态稳定，有效控制生产过程，不断改进产品质量。

SPC 是企业提高品质管理水准的有效方法，它强调过程在受控和有能力的状态下运行，从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。

2.SPC 的发展简史

过程控制的概念与实施过程监控的方法早在20 世纪20年代就由美国的休哈特（W.A.Shewhart）提出。今天的SPC 与当年的休哈特方法并无根本的区别。

20 世纪20年代，休哈特在贝尔实验室工作时，发现过程的数据会形成特定的图形，一个特定的图形一般对应着一个特定过程。休哈特发现一般的过程图形是由那些隐藏在过程背后的，影响该过程的一些原因或变量随机变化而导致的，由于这些原因在过程当中普遍存在，所以称为普通原因。例如当温度、压力、速度和拧紧螺丝的力矩等方面存在波动时，导致人们从来没有真正用同一个力矩拧紧过一个螺丝，所以形成的图形不是一个绝对稳定的图形。

而当过程的输出图形发生变化时，一定是由于过程的零件、参数、系统原因等出现了变化。这些偶然的特殊原因并不是系统本身所固有的，不能同等地影响系统输出，所以图形产生了异变。

休哈特的控制图是基于统计原理的，通过分析图形随时间的变化，跟踪过程变化，从而帮助我们有效地判断过程是否稳定，过程是否只受普通原因的随机变化影响，或是受到系统中新的特殊原因影响，这就是SPC 的由来。

在第二次世界大战后期，美国开始将休哈特方法在军工部门推行。但是，上述统计过程控制方法尚未在美国工业牢固扎根，第二次世界大战就已结束。战后，美国成为当时工业强大的国家，没有外来竞争力量去迫使美国公司改变传统方法，只存在美国国内的竞争。由于美国国内各公司都采用相似的方法进行生产，竞争性不够强，于是过程控制方法在1950—1980年这一阶段内，逐渐从美国工业中消失。

反之，第二次世界大战后经济遭受严重破坏的日本在1950年通过休哈特早期的一个同事戴明（W.Edwards Deming）博士，将SPC 的概念引入日本。从1950—1980年，经过30年的努力，日本一跃而居世界质量与生产率的领先地位。美国著名质量管理专家、伊阿华州立大学（Iowa State University）的伯格（Roger W.Berger）教授指出，日本成功的基石之一就是SPC。

在日本强有力的竞争之下，从20 世纪80年代起，SPC 在西方工业国家复兴，并列为高科技之一。美国从20 世纪80年代起开始推行SPC。美国汽车工业大规模推行了SPC，如福特汽车公司、通用汽车公司、克莱斯勒汽车公司等；美国钢铁工业也大力推行了SPC，如美国LTV 钢铁公司、内陆钢铁公司、伯利恒钢铁公司等。

3.SPC 的发展趋向

SPC 源于20 世纪20年代，以美国休哈特博士发明控制图为标志。自创立以来，即在工业和服务等行业得到推广应用，第二次世界大战中美国将其制定为战时质量管理标准，当时对保证军工产品的质量和及时交付起到了积极作用；自20 世纪50年代以来，SPC 在日本工业界的大量推广应用，对日本产品质量的崛起到了至关重要的作用；20 世纪80年代以后，世界许多大公司纷纷在自己内部积极推广应用SPC，而且对供应商也提出了相应要求。现今，在ISO 9000 以及QS 9000 （主要用于汽车行业）中也提出在生产控制中应用SPC 方法的要求。

SPC 于1950年从美国引入日本，在日本得到大力推广。经过30 多年的努力，日本的质量和生产率已处于国际领先，美国和日本的产品质量的差距日益明显。以汽车零件的不合格率为例，北美的汽车零件不合格率为1% ～4%，而日本为0.001%，仅此一项，北美的汽车装配线现场零件的储备就达10 亿美元。所以，美国的质量管理学者说：日本成功的基石之一就是SPC。

传统的SPC 系统中，原始数据是手工抄录，然后人工计算、打点描图。随着计算机在企业的普及，SPC 越来越接近无纸化、信息化，采用人工输入计算机，然后再利用专用软件进行统计分析，生成各种控制图表。对于数据的调用和及时性也比传统的有很大的改善，工程或质量人员在办公室中通过计算机就能够及时了解到生产过程中每个控制点的控制状态。

SPC 虽然能对过程的异常进行告警，但是它并不能告诉我们是什么异常，发生于何处，即不能进行诊断。1980年，我国质量管理专家张公绪提出选控控制图系列。选控图是统计诊断理论的重要工具，它奠定了统计诊断理论的基础。1982年，张公绪又提出了“两种质量诊断理论”，突破了传统的休哈特质量控制理论，开辟了质量诊断的新航向。此后，我国又提出“多元逐步诊断理论”和“两种质量多元诊断理论”，解决了多工序、多指标系统的质量控制与质量诊断问题。从此，SPC 上升为SPD。SPD 即统计过程诊断SPD （Statistical Process Diagnosis），它是利用统计技术对过程中的各个阶段进行监控与诊断，从而达到缩短诊断异常的时间，以便迅速采取纠正措施，达到减少损失、降低成本、保证产品质量的目的。

SPCDA 是Statistical Process Control，Diagnosis and Adjustment 的简称，即统计过程控制、诊断与调整，它能控制产品质量，发现异常并诊断产生异常的原因，自动进行调整。SPCDA是SPC 发展的第三个阶段，目前尚无实用性成果。

4.SPC 的作用

SPC 给企业各类人员都带来了好处。对于生产第一线的操作者，可用SPC 方法改进他们的工作；对于管理干部，可用SPC 方法消除在生产部门与质量管理部门间的传统的矛盾；对于领导干部，可用SPC 方法控制产品质量，减少返工与浪费，提高生产率，最终可增加上缴利税。

SPC 强调全过程监控、全系统参与，并且强调运用科学方法（主要是统计技术）来保证全过程的预防。正是它的这种全员参与质量管理的思想，实施SPC 可以帮助企业在质量控制上真正做到事前预防和控制，SPC 可以：

（1）对过程做出可靠的评估。

（2）确定过程的统计控制界限，判断过程是否失控和过程是否有足够能力。

（3）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。

（4）减少对常规检验的依赖性，定时的观察以及系统的测量方法替代了大量的检测和验证工作。

SPC 作为质量改进的重要工具，不仅适用于工业过程，也适用于服务等一切过程性的领域，如管理过程（如产品设计、市场分析等）。在过程质量改进的初期，SPC 可以帮助确定改进的机会；在改进阶段完成后，可用SPC 来评价改进的效果并对改进成果进行维持，然后在新的水平上进一步开展改进工作，以达到更强大、更稳定的工作能力。(www.daowen.com)

案例　SPC 产生的效益

某食品公司，其主要产品是糖果。该公司每月生产4 000 万颗糖果。在生产过程中由于量大，测量不便，又担心产品达不到标准重量而引起消费者投诉与索赔，所以在设定每颗糖果重量基准时要比标准重量重0.1 ～0.2 克，这样一个月多用去材料500 万克左右，一年下来原材料浪费高达近100 万元。后经研究，决定采用SPC 软件进行质量管理，通过控制生产过程的稳定，控制每颗糖果生产时的重量维持在一个稳定的状态，达到与标准重量保持一致。由于生产过程稳定，生产出的糖果重量均在规定要求范围内，并且无须超重，这样每颗糖果的成本降低0.002 元，每月节省成本达到8 万元，一年可节省成本96 万元，效果非常明显。

5.SPC 的实施

实施SPC 分为两个阶段，一是分析阶段，二是监控阶段。首先用SPC 工具对过程进行分析（如绘制分析用控制图等），然后根据分析结果采取必要措施（如消除过程中的系统性因素，减小过程的随机波动，以满足过程能力的需求）。其次是用控制图对过程进行监控。

SPC 的具体实施过程可采用如下步骤。

（1）识别关键过程。

关键工序对产品质量的好坏起到至关重要的作用。SPC 控制图应首先用于关键工序，而不是所有的工序。例如某轴的直径需经过车削与磨削，由于轴直径的尺寸及精度主要取决于磨削加工，所以关键工序就是磨削加工。

实际中，对每道工序都要进行分析，找出对最终产品影响最大的变量，即关键变量。如美国LTV 钢铁公司共确定了大约20 000 个关键变量。

（2）确定过程关键变量（特性）。

对关键过程进行具体分析，找出对产品质量影响最大的变量（特性），列出过程控制网图，对每个关键变量建立过程控制标准，并填写过程控制标准表（见表5－1）。所谓过程控制网图即在图中按工艺流程顺序将每道工序的关键变量列出。

表5－1　过程控制标准表示例

（3）制定过程控制计划。

编制控制标准手册，在各部门落实。将具有立法性质的有关过程控制标准的文件编制成目标明确、通俗易懂、便于操作的手册，便于各道工序的使用。如美国LTV 公司共编了600本上述手册。

（4）过程数据的收集、整理。

（5）过程受控状态初始分析。

采用分析用控制图分析过程是否受控和稳定。如果发现不受控或有变差的特殊原因，应采取措施，保证过程稳定受控。

（6）过程能力分析。

只有过程是受控、稳定的，才有必要分析过程能力，当发现过程能力不足时，应采取措施，消除异因。

（7）控制图监控。

进入SPC 实施阶段，主要应用控制图对过程进行监控。若发现问题，则需对上述控制标准手册进行修订，及时反馈。只有当过程是受控、稳定的，过程能力足够，才能采用监控用控制图。在监控过程中，当发现有异常时，应及时分析原因，采取措施，使过程恢复正常。对于受控和稳定的过程，也要不断改进，减小变差的普通原因，提高质量，降低成本。

推行SPC 的效果是显著的。如美国LTV 公司1985年实施了SPC 后，劳动生产率提高了20%以上。

6.SPC 常用术语解释

SPC 常用术语解释见表5－2。

表5－2　SPC 常用术语

【自检】

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