SPC相关理论及在生产过程中的应用方法

二、SPC相关理论及在生产过程中的应用方法（一）过程、过程能力简介1.过程的概念根据ISO9000:2000标准的定义：过程是一组将输入转变为输出的相互联系和相互作用的活动。

如图所示的是过程和各要素之间的关系。

应注意到，1994年标准称过程是“资源和活动”。

而2000年标准则指出，过程只是一种“活动”，但要求所有的过程都是增值的，即输出的价值必须大于输入的价值，资源的提供是为了保证过程的增值，包括人力、财力、物力和技术资源。

同时强调一切过程必须在受控的条件下运行，保持过程的稳定性。

对过程进行控制使过程增值，才使过程具有有效性。

因此，对过程的分析和监控是十分重要的。

2.过程能力和过程能力指数过程能力也叫工序能力，是指过程处于稳定受控状态时，生产出来的产品品质能够达到标准要求的能力，用来衡量加工过程中产品质量内在一致性。

过程能力即实现过程目标的能力，它取决于组织的技术能力和水平，由影响质量的人、机、料、法、环、测等，与公差（规格质量）无关。

过程能力是指过程能力满足规格质量要求的程度。

人们常以标准差σ为基础来表征过程能力的大小，σ越小过程能力就越强。

人们为了反映和衡量工序能力满足技术要求的程度，引入了工序能力指数的概念。

过程能力指数是指加工质量标准语工序能力的比值，用符号Cp表示：即:STT Cp 66≈==σ过程能力质量标准（1）过程质量分布中心μ与公差带中心M 重合S T T Cp LU 6-=（1）过程质量分布中心μ与公差带中心M 不重合S T Cpk 62ε-=式中，με-=M ，μ为实际过程分布中心，M 为公差带中心，2LU T T M -=。

3.过程能力评价过程能力指数客观且定量地反映了工序能力满足质量标准的程度。

在实际生产过程中，可以根据过程能力指数的大小对过程的加工能力进行分析和评价，以便采取相应的措施。

对过程能力的评价可以按照下表的标准。

类型CpP （%）过程能力判断 参考措施特级加工 Cp ＞1.67p ﹤0.00006过程能力过剩如需要继续提高质量水平，可将公差范围缩小；或减轻检验工作，降低加工精度来节约成本 1级加工 1.67≥Cp ＞1.330.0006≤p ＜0.006过程能力充足 根据现在的过程进行标准化作业，可以简略非关键过程的质量检查，减少检查次数，但仍需要正常的监控2级加工 1.33≥Cp ＞1.00 0.006≤p ＜0.27过程能力一般 过程需要采取措施加以控制，加强质量检验力度3级加工 1.00≥Cp＞0.67 0.27≤p＜4.55 过程能力不足对过程进行分析以提高过程能力，对已生产产品进行全数检验，挑出不良品，改善过程中增强检查力度4级加工Cp≤0.67 p≥4.55 无过程能力应该停止该生产过程，马上分析整个的程出现的问题，对生产的产品全检，改善后应进行试生产，过程能力恢复正常后方能进行正常的生产作业（二）统计过程控制（SPC）理论1.统计过程控制的定义和理论要点（1）产品质量的统计思想统计过程控制（SPC）是利用数理统计的方法，监控整个生产过程，为发现问题和过程改善提供数据依据，进而实现产品质量保证的目的。

SPC以预防为中心思想，监控全过程防止质量问题的发生。

它主要运用数理统计的方法，常用控制图来体现过程的波动情况，直观易懂，使得过程中全员得以参与质量管理活动，强调采用科学方法来达到质量控制的目的。

统计过程控制的理论要点有：（2）保持持过程受控状态生产过程在受控状态时，影响质量波动的只有随机因素而没有异常因素。

这种状态下生产过程生产出来的产品质量可靠性很高，质量管理成本也会降到最小，所以统计过程控制要求生产过程一直保持在过程受控状态。

（3）主要解决异常因素引起过程质量波动的因素可以分为随机因素和异常因素。

随机因素出现的概率很小，对产品质量的影响比较小，通常比较难识别出来，消除工作比较困难也浪费成本。

异常因素必然是过程出现问题引起，需要质量管理人员及时的发现，马上采取行动改善过程，消除异常因素，达到有效管理质量的目的。

（4）强调预防质量问题的发生应用控制图对全过程进行监控，在生产过程生产不良产品之前，及时发现异常因素的出现，采取行动消除异常因素，将消除异常因素的措施纳入“标准”，也预防了同样的异常因素不再发生。

（5）诊断理论是SPC的重要发展休哈特的控制图可以监控全过程的状态，提醒异常因素的出现，但不能帮助我们知晓异常因素为什么会发生，过程中失效的因素具体位置在哪里，诊断理论为我们排查异常原因提供了指导。

（6）强调系统性统计过程控制强调全过程监控，全系统参与，它不是仅分析一个过程的异常，而是从全过程的、上下工序的联系中分析。

SPC的预防作用只有在过程中全员认识SPC，全员有意识利用SPC监视过程才能实现。

（三）统计过程控制（SPC）实施步骤1.SPC方法相关知识的培训实施SPC方法时对人员进行SPC基本知识的讲解，了解正态分布等基本统计理论和产品质量的变异性，说明SPC在过程质量控制中的重要作用，指出实施SPC具体目标，要求熟练运用质量管理的新老七种工具，特别是休哈特控制图。

还有制定工艺流程图和工序控制标准的方法等。

2.找出关键因素对整个生产过程和每道工序进行分析，使用因果图可以很直观的表现出它们之间的联系，收集资料，找出影响生产过程，引起质量不良波动的最主要的因素，这时可以使用七种质量管理工具中的排列图来帮助分析。

3.规定实施控制的规格对每个关键因素进行分析后，评价生产过程的实际生产水平，计算质量控制成本，选择实施控制的合适的规格，或直接根据客户要求制订控制的标准。

4.对生产过程进行监控使用休哈特控制图对生产过程进行监控。

对关键因素进行科学的数据收集和统计，制作控制图，可以清楚的知晓关键因素是否处于受控状态，是否有异常因素的出现。

5.工序诊断如出现异常因素，根据工序诊断理论对异常因素进行分析，可以从影响产品质量的六大因素方面进行排查，确定具体原因后采取措施对过程进行控制使其恢复到正常良好的状态。

（三）控制图理论1.控制图基本概念控制图是用来分析和判断过程是不是处在受控状态的图形工具。

它能监控和反映出生产过程中的质量波动情况，因此人们可以通过控制图判断加工过程是否有异常因素的出现。

20世纪20年代控制图由美国质量管理专家休哈特提出，几十年来得到不断的发展和改善，现在已成为过程质量控制的主要方法之一。

控制图的基本形式如下图所示:从图中可以看出，它是由平面直角坐标系构成，纵坐标表示需要控制的质量特性值，横坐标为样本号或者是时间。

图中还有3条平行于横轴的控制界限。

处于中间的实线是中心线，符号记为CL ，表示质量特性的规格或标准。

两条虚线分别是上控制界限UCL 和下控制界限LCL ，反映了控制的公差范围。

图中连线的点是根据抽样检验取得的质量特性数据，在控制图对应样本号的地方描点，再连质量特性值UCLLCLCL接起来得到一条折线。

控制图制作完成后就可以通过分析折线的形状和变化趋势，就能够了解过程的质量波动情况。

2.控制图的分类控制图按用途分类可以分为分析用控制图和控制用控制图。

分析用控制图就是对已经发生的生产过程进行质量特性值的抽样制作而成的控制图，用来进行分析该过程的质量状态时否稳定。

控制用控制图是在确认生产过程已经处于良好受控情况下，将之前分析用的控制图的界限延长得到的控制图，用于对生产过程进行即时的控制。

按控制图控制的质量特性数据的性质分可以分为计数值控制图和计量值控制图。

计量值控制图常见的有均值-极差控制图、均值-标准差控制图、中位数-极差控制图、单值-移动极差控制图。

计数值控制图有不合格率控制图、不合格数控制图、单位缺陷控制图、缺陷数控制图。

3.控制界限的计算上述的几种控制图已经标准化，详细参见国家标准GB/T4091-2001.控制界限可以直接参照下表计算：质量数据性质控制图名称图名中心线控制界限应用范围均值-极差控制图x图x RAx2±应用于计量值数据控制，检出异常因素的能力很强R图R RD4,RD3均值-标准差控制图x图x RAx2±用于计量值数据的控制，发现异常的能力最强S图S SB4,SB3中位数-极差控制图图~x x~RAx4~±用于计量值数据控制，检验时间应该短于加工时间R图R RD4,R D3单值-移动极差控制图x图xSRx66.2±应用在对计量值数据进行控制，适合在一定时间只能采集一个数据的场合图SRSRSRUCL267.3=不合格率控制图P图p nppp/)1(3-±可应用于关键产品全检的场合不合格数控制图图npnp)1(3pppnn-±用于零部件的样本容量一定的场合五、电子元件生产存在的问题（一）电子元件质量问题频发电子元件是电子设备生产的基础，又处于整个电子设备生产的最前端，是保证电子设备质量的首要前提。

由于电子元件本身或引发的质量问题在电子厂的产品不良率中占有很大的比重。

通过调查统计，康舒公司下半年的不良情况如下表:七月八月九月十月十一月十二月总计材料 2 4 2 4 4 1 17工法 3 3 6 2 14制程 1 3 1 1 6设计 3 3共计40从以上图表可以看出，康舒科技公司下半年发生的不良共40件。

其中因材料问题引起的有17件，所占的比重是42%。

所以经电子元件车间生产加工或外购的材料存在较为明显的质量问题，急需对电子元件车间的质量管理和控制进行改善。

（二）电感不良率最高为了尽快解决电子元件车间的质量问题，提高工作效率，第一步需要深入了解现在车间的生产情况，对生产不良率比较高的制程进行控制和改善，减少不良品继续流出，避免影响后续工艺程序及给公司的声誉带来严重影响。

经调查统计，2013年第四季度的生产情况表如下：电子元件电容电阻IC 电位器电感变压器二级管产量385509 866325 103268 284782 693393 327114 925247 不良率0.25% 0.36% 0.19% 0.17% 0.44% 0.29% 0.08%3σ从上表可以看出电子元件车间的质量水平在3σ左右，电阻和电感的不良率较高，已经低于3σ的水平，说明这两种电子元件的质量情况已掉出正常水平，需要立即对其制程进行调查控制和改善。

因电感不良率最高，故本文选定电感作为分析改善的对象。

（三）电感PIN脚尺寸不良严重电子元件车间生产的电感常见的的质量问题一般有以下几种：PIN脚不良、漏感（LK值）不良、电感（L值）不良、耐压不良。

以下是电感的不良影响表：不良项目不良影响PIN脚不良无法对准PCB板上专门的插孔，使插入困难；漏感不良漏感是一种没有利用到的电感，漏感越大，损失的能量越多，产品的利用率低。

电感不良电感高低会影响到其使用的输出电压，影响产品的使用效率，电感低会导致加负载后无法启动，电感高会烧机耐压不良耐压是电容能承受的最大电压，超过耐压会导致爆炸。