PART 01統(tǒng)計過程控制

統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control,縮寫為SPC)是由美國休哈特博士于上世20年代提出的，自第二次世界大戰(zhàn)后，SPC已逐漸成為西方工業(yè)國家進行在線質量控制的基本方法。

根據SPC理論，產品質量特性的波動是出現質量問題的根源，質量波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，通過控制圖可以發(fā)現異常，通過過程控制與診斷理論（SPCD）可以找出異常的原因并予以排除。

常用的休哈特控制圖有：

1 . 均值－極差（x-R）控制圖

2 . 均值－標準差（x-S）控制圖

3 . 中位數－極差（x-R）控制圖

4 . 單值－移動極差（x-Rs）控制圖

5 . 不合格品率（P）控制圖

6 . 不合格品數（Pn）控制圖

7 . 缺陷數（C）控制圖

8 . 單位缺陷數（u）控制圖等

SPC方法是保持生產線穩(wěn)定，減少質量波動的有力工具。

近年來，SPC方法獲得進一步發(fā)展，例如波音公司為了貫徹健壯設計思想，推出了一套新的供應商質量保證規(guī)范Dl-9000，主要的變化是要求建立先進的質量體系(Advanced Quality System，縮寫為AQS)。

AQS體系將田口的質量損失的概念納入到生產制造階段的質量管理之中，提出了一整套與健壯設計相適應的生產制造質量控制要求。

AQS體系首先要求確定生產制造階段產品的關鍵特性，對這些關鍵特性及其所涉及的零部件，要求開展工藝健壯設計，以便確定健壯的工藝。

在生產制造中要建立對關鍵特性的監(jiān)控措施，除了應用SPC的常規(guī)控制圖外，AQS給出了三種小批量控制圖即單值移動極差控制圖、目標控制圖和比例控制圖，兩種改進的控制圖即移動平均控制圖和幾何移動平均控制圖，另外還有提高控制圖監(jiān)控靈敏度的一些措施。

根據監(jiān)控情況和實際需要，改進工藝參數或改進工藝設計，糾正引起質量波動的任何人機料法環(huán)的因素，從而實現質量的連續(xù)改進。

排列圖的全稱是“主次因素排列圖”，也稱為Pareto圖。它是用來影響產品質量的各種因素中主要因素的一種方法，由此可以用來確定質量改進的方向。因為在現實中存在的多數問題通常是由少數原因引起的。

經濟學上的80/20原則用到管理領域，其基本原理是區(qū)分“關鍵的少數”和“次要的多數”，這樣有助于抓關鍵因素，解決主要問題，為直觀起見，用圖形表示出來，這一圖形便是排列圖。

ISO9000系列標準要求企業(yè)對顧客有關組織是否已滿足其要求的感受的信息進行測量和監(jiān)視。與顧客有關的信息可包括：對顧客和使用者的調查，有關產品方面的反饋，顧客要求和顧客抱怨，合同信息，市場需求，服務提供數據和競爭方面的信息等。

對于顧客滿意的評估可以有各種方法，近年來，美國、瑞典等國采用顧客滿意度指數(Customer Satisfaction Index, 縮寫為CSI)進行評估，很有成效。CSI是用于評價產品(硬件、軟件、服務、流程性材料)滿足顧客需求程度的參數，也是評價產品質量的一種綜合指數。設顧客對產品提出了n項需求，每項需求得到滿足的程度為qi, ( i=1, 2, … , n),則顧客滿意度指數CSI是qi 的函數。

對于qi，應由市場開發(fā)人員對顧客群進行隨機抽樣調查， 結合通過售后服務所收集的顧客投訴和對產品的質量問題進行分析、統(tǒng)計來確定。顧客滿意度指數的評估是相當復雜的事情。企業(yè)、社會和國家機關都可以根據需要，委托中立的專業(yè)機構，進行產品、服務和行業(yè)的顧客滿意度指數的評估，用以指導質量改進的方向。

精益生產(Lean Production，簡稱LP)是美國麻省理工學院根據其在“國際汽車項目”研究中，基于對日本豐田生產方式的研究和總結，于1990年提出的制造模式。其核心是追求消滅包括庫存在內的一切“浪費”，并圍繞此目標發(fā)展了一系列具體方法，逐漸形成了一套獨具特色的生產經營管理體系。

精益生產是通過系統(tǒng)結構、人員組織、運行方式和市場供求等方面的變革，使生產系統(tǒng)能很快適應用戶需求不斷變化，并能使生產過程中一切無用、多余的東西被精簡，最終達到包括市場供銷在內的生產的各方面最好的結果。

正交試驗設計在挑選試驗點時，有兩個特點：均勻分散，整齊可比。“均勻分散”使試驗點有代表性，“整齊可比”便于試驗數據的分析。為了保證“整齊可比”的特點，正交設計至少要求做q2次試驗。

若要減少試驗的數目，只有取掉整齊可比的要求。均勻設計就是只考慮試驗點在試驗范圍內均勻散布的一種試驗設計方法。均勻設計和正交設計相似，也是通過一套精心設計的表 - 均勻表來進行試驗設計，用回歸分析的方法分析試驗結果的。

每一個均勻設計表有一個代號或 ，其中U表示均勻設計，n表示要做n次試驗，q表示每個因素有q個水平，s表示該表有s列，U的右上角加“*”和不加“*”代表兩種不同類型的均勻表。通常加“*”的均勻表有更好的均勻性。均勻設計的一個顯著特點是試驗次數隨著因素水平的增加而顯著減少。

哈佛商學院的羅伯特.S.卡普蘭（RobertKaplan 哈佛商學院的領導力開發(fā)課程教授）和諾朗諾頓研究所所長大衛(wèi).P.諾頓（DavidNorton復興全球戰(zhàn)略集團創(chuàng)始人兼總裁）經過為期一年對在績效測評方面處于領先地位的12家公司的研究后，發(fā)展出一種全新的組織績效管理方法，即“平衡計分卡”，并發(fā)表于1992年1/2月號的《哈佛商業(yè)評論》中。

平衡計分卡的基本內容：平衡計分卡打破了傳統(tǒng)的只注重財務指標的業(yè)績管理方法，認為傳統(tǒng)的財務會計模式只能衡量過去發(fā)生的事情。在工業(yè)時代，注重財務指標的管理方法還是有效的，但在信息社會里，傳統(tǒng)的業(yè)績管理方法并不全面。

組織必須通過在客戶、供應商、員工、組織流程、技術和革新等方面的投資，獲得持續(xù)發(fā)展的動力?；谶@種認識，平衡計分卡方法認為，組織應從四個角度審視自身業(yè)績：客戶、業(yè)務流程、學習與成長、財務。平衡計分卡中的目標和評估指標來源于組織戰(zhàn)略，它把組織的使命和戰(zhàn)略轉化為有形的目標和衡量指標。

容差設計(Tolerance Design)在完成系統(tǒng)設計和由參數設計確定了可控因素的最佳水平組合后進行，此時各元件(參數)的質量等級較低，參數波動范圍較寬。

容差設計的目的是在參數設計階段確定的最佳條件的基礎上，確定各個參數合適的容差。

容差設計的基本思想如下：根據各參數的波動對產品質量特性貢獻(影響)的大小，從經濟性角度考慮有無必要對影響大的參數給予較小的容差(例如用較高質量等級的元件替代較低質量等級的元件)。

這樣做，一方面可以進一步減少質量特性的波動，提高產品的穩(wěn)定性，減少質量損失；另一方面，由于提高了元件的質量等級，使產品的成本有所提高。因此，容差設計階段既要考慮進一步減少在參數設計后產品仍存在的質量損失，又要考慮縮小一些元件的容差將會增加成本，要權衡兩者的利弊得失，采取最佳決策。

總之，通過容差設計來確定各參數的最合理的容差，使總損失(質量與成本之和)達到最佳(最小)。我們知道，使若干參數的容差減少需要增加成本，但由此會提高質量，減少功能波動的損失。因此，要尋找使總損失最小的容差設計方案。用于容差設計的主要工具是質量損失函數和正交多項式回歸。

參數設計與容差設計是相輔相成的。按照參數設計的原理，每一層次的產品（系統(tǒng)、子系統(tǒng)、設備、部件、零件），尤其交付顧客的最終產品都應盡可能減少質量波動，縮小容差，以提高產品質量，增強顧客滿意；但另一方面，每一層次產品均應具有很強的承受各種干擾（包括加工誤差）影響的能力，即應容許其下屬零部件有較大的容差范圍。

對于下屬零部件通過容差設計確定科學合理的容差，作為生產制造階段符合性控制的依據。但應指出，此處的符合性控制與傳統(tǒng)質量管理的符合性控制有兩點不同：

第一，檢驗工序不能只記錄通過或不通過，還應記錄質量特性的具體數值；不能只給出不合格率，還要按照質量損失的理論制訂科學的統(tǒng)計方法來給出質量水平的數據。

第二，采用適應健壯設計的在線質量控制方法（如先進的SPC方法等），實時監(jiān)控產品質量波動的情況，進行反饋和工藝參數的調整；針對存在的問題，不斷地采取措施改進工藝設計，提高產品質量，在減少總損失的前提下使質量特性越來越接近目標值，條件具備時，應減少容差范圍。

實驗設計(Design of Experiments, 縮寫為DOE)是研究如何制定適當實驗方案以便對實驗數據進行有效的統(tǒng)計分析的數學理論與方法。

實驗設計應遵循三個原則：隨機化，局部控制和重復。隨機化的目的是實驗結果盡量避免受到主客觀系統(tǒng)因素的影響而呈現偏倚性；局部控制是分化區(qū)組，使區(qū)組內部盡可能條件一致；重復是為了降低隨機誤差的影響，目的仍在于避免可控的系統(tǒng)性因素的影響。

實驗設計大致可以分為四種類型：析因設計、區(qū)組設計、回歸設計和均勻設計。析因設計又分為全面實施法和部分實施法。析因實驗設計方法就是我們常說的正交實驗設計。

所謂正交實驗設計就是利用一種規(guī)格化的表 - 正交表來合理地安排實驗，利用數理統(tǒng)計的原理科學地分析實驗結果，處理多因素實驗的科學方法。這種方法的優(yōu)點是，能通過代表性很強的少數次實驗，摸清各個因素對實驗指標的影響情況，確定因素的主次順序，找出較好的生產條件或最優(yōu)參數組合。

經驗證明，正交實驗設計是一種解決多因素優(yōu)化問題的卓有成效的方法。正交表是運用組合數學理論在拉丁方和正交拉丁方的基礎上構造的一種表格，它是正交設計的基本工具，它具有均衡分散，整齊可比的特性。

實驗設計法已有70余年的歷史，在美國和日本，被廣泛應用于農業(yè)、制藥、化工、機械、冶金、電子、汽車、航空、航天等幾乎所有工業(yè)領域，來提高產品質量。美國汽車工業(yè)標準QS 9000“質量體系的要求”中已將實驗設計列為必須應用的技術之一。著名的參數設計也是在正交實驗設計的基礎上發(fā)展起來的。

另外開展實驗設計不但可找到優(yōu)化的參數組合，在很多情況下也可通過設置誤差列，進行方差分析，定性地判斷環(huán)境因素和加工誤差等各種誤差因素對期望的產品特性的影響，并采取改進措施，消除這些誤差的影響。

因此對于一些簡單的工程問題，直接應用實驗設計法也能獲得滿意的健壯的設計方案。實驗設計還可應用于改進企業(yè)管理，調整產品結構，制定生產效益更高的生產計劃等。

標桿對比法(Benchmarking)是對照最強有力的競爭對手或已成為工業(yè)界領袖的公司，在產品的性能、質量和售后服務等各方面進行比較分析和度量，并采取改進措施的連續(xù)過程。

標桿對比法包括兩個重要的方面，一方面制訂計劃，不斷地尋找和樹立國內、國際先進水平的標桿，通過對比和綜合思考發(fā)現自已產品的差距；

另一方面不斷地采取設計、工藝和質量管理的改進措施，取人之長、補已之短，不斷提高產品的技術和質量水平，超過所有的競爭對手，達到和保持世界先進水平。采用水平比較法不是單純地模仿，而是創(chuàng)造性地借鑒。

通過深入的思考、研究，集眾家之長，開展技術創(chuàng)新，實現產品性能的突破。只有掌握了突破性的技術，才有可能領先世界。為了更好地貫徹水平比較法，應當建立有關的數據庫，并不斷更新。水平比較法在美國已獲得廣泛的應用和明顯的成效。

頭腦風暴法又稱智力激勵法，是現代創(chuàng)造學奠基人美國奧斯本提出的，是一種創(chuàng)造能力的集體訓練法。它把一個組的全體成員都組織在一起，使每個成員都毫無顧忌地發(fā)表自己的觀念，既不怕別人的譏諷，也不怕別人的批評和指責，是一個使每個人都能提出大量新觀念、創(chuàng)造性地解決問題的最有效的方法。

它有四條基本原則：

1 . 排除評論性批判，對提出觀念的評論要在以后進行。

2 . 鼓勵“自由想象”。提出的觀念越荒唐，可能越有價值。

3 . 要求提出一定數量的觀念。提出的觀念越多，就越有可能獲得更多的有價值的觀念。

4 . 探索研究組合與改進觀念。除了與會者本人提出的設想以外，要求與會者指出，按照他們的想法怎樣做才能將幾個觀念綜合起來，推出另一個新觀念；或者要求與會者借題發(fā)揮，改進他人提出的觀念。