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1/112第1节预防与检测过去，制造商经常通过生产来制造产品，通过质量控制来检查最终产品并剔除不符合规范的产品。在管理部门则经常靠检查或重新检查工作来找出错误，在这两种情况下都是使用检测的方法，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。一种在第一步就可以避免生产无用的输出，从而避免浪费的更有效的方法是——预防。对许多人来说预防的策略听起来很明智，甚至是显然的。经常能听到这样的口号“第一次就把工作做好。”但光有口号是不够的。所要求的是理解统计过程控制系统的各个要素。下述七节介绍了这些要素，并可以看成是下列问题的答案：·什么是过程控制系统？（第2节）·变差是如何影响过程输出的？（第3节）·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？（第4节）·什么是统计受控过程？什么是有能力的过程？（第5节）·什么是持续改进循环？过程控制对哪一部分起作用？（第6节）·什么是控制图？如何使用？（第7节）·使用控制图有什么好处？（第8节）学习以上材料时，读者可以查阅附录G的术语索引对关键术语和符号的定义。有反馈的过程控制系统模型图1过程控制系统我们工作的方式/资源的融合统计方法人►设备►材料►方法►环境►过程的呼声产品或服务顾客▲▲▲输入过程/系统输出顾客的呼声2/112第2节过程控制系统一个过程控制系统可以称为一个反馈系统。统计过程控制（SPC）是一类反馈系统，但也存在不是统计性的的反馈系统。下面讨论这个系统的四个重要的基本原理。1．过程所谓过程指的是共同工作以产生输出的供方、生产者、人、设备、输入材料、方法和环境以及使用输出的顾客之集合（见图1）。过程的性能取决于供方和顾客之间的沟通，过程设计及实施的方式，以及运作和管理的方式等。过程控制系统的其他部分只有它们在帮助整个系统保持良好的水平或提高整个过程的性能时才有用。2．有关性能的信息通过分析过程输出可以获得许多与过程实际性能有关的信息。但是与性能有关的最有用的信息还是以研究过程本质以及其内在的变化性中得到的。过程特性（如温度、循环时间、进给速率、缺勤、周转时间、延迟以及中止的次数等）是我们关心的重点。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。若有必要可采取适当的措施来校正过程或刚产生的输出。若需要采取措施，就必须及时和准确，否则收集信息的努力就白费了。3．对过程采取措施通常，对重要的特性（过程或输出）采取措施从而避免它们偏离目标值太远是很经济的。这样能保持过程的稳定性并保持过程输出的变差在可接受的界限之内。采取的措施包括改变操作（例如：操作员培训、变换输入材料等），或者改变过程本身更基本的因素（例如：设备需要修复、人的交流和关系如何，或整个过程的设计——也许应改变车间的温度或湿度）。应监测采取措施后的效果，如有必要还应进一步分析并采取措施。4．对输出采取措施如果仅限于对输出检测并纠正不符合规范的产品，而没有分析过程中的根本原因，常常是最不经济的。不幸的是如果目前的输出不能满足顾客的要求，可能有必要将所有的产品进行分类报废不合格品或者返工。这种状态必然持续到对过程采取必要的校正措施并验证，或持续到产品规范更改为止。很显然，仅对输出进行检验并随之采取措施不能代替有效的过程管理。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5节）。因此，下面的讨论的重点将放在过程信息收集和分析上，这样可以对过程本身采取纠正措施。每件产品的尺寸与别的都不同3/112范围—→范围—→范围—→范围—→但它们形成一个模型，若稳定，可以描述为一个分布范围—→范围—→范围—→分布可以通过以下因素来加以区分范围—→范围—→范围—→如果仅存在变差的普通原因，随着时间的推移，过程的输出形成一个稳定的分布并可预测范围—→如果存在变差的特殊原因，随着时间的推移，过程的输出不稳定范围—→图2变差：普通及特殊原因目标值线预测时间时间预测目标值线4/112第3节变差的普通及特殊原因为了有效地使用过程控制测量数据，理解变差的概念是很重要的，见图2所示。没有两件产品或特性是完全相同的，因为任何过程都存在许多引起变差的原因。产品间的差距也许很大，也许小得无法测量，但这些差距总是存在。例如一个机加工轴的直径易于受到由于机器（间隙、轴承磨损）、工具（强度、磨损率）、材料（直径、硬度）、操作人员（进给速率、对中准确度）、维修（润滑、易损零件的更换）及环境（温度、动力供应是否恒定）等原因造成潜在的变差的影响。再举一个例子，处理一张发票所需的时间随着人们完成（项目）不同的阶段，他们所用设备的可靠性，票据本身的准确性及易读性，所遵守的规程及办公室中其他工作量的不同而不同。过程中有些变差造成短期的、零件间的差异——例如机器及其固定装置间的游隙和间隙，或记帐人员工作的准确性等。另外，一些变差的原因仅经过相当长的时期后对输出造成影响，可能是随着刀具或机器的磨损或是规程发生有规则的或不规则的变化，或是诸如动力不稳定等的环境的改变。这样，测量的周期以及测量时的条件将会影响存在的变差的总量。从最低要求的角度来看，总是将变差问题简单化。位于规定的公差的范围的零件是可接受的，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，迟缓的报告是不能接受的。然而，在管理任何一个过程减少变差时，都必须追究造成变差的原因。首先是区分普通原因和特殊原因。虽然单个的测量值可能全都不同，但形成一组后它们趋于形成一个可以描述成一个分布的图形（见图2），这个分布按下列特性区别：·位置（典型值）；·分布宽度（从最小值至最大值之间的距离）；·形状（变差的模式——是否对称、偏斜等）。普通原因指的是造成随着时间的推移具有稳定的且可重复的分布过程中的许多变差的原因，我们称之为：“处于统计控制状态”、“受统计控制”，或有时简称“受控”。普通原因表现为一个稳定系统的偶然原因。只有变差的普通原因存在且不改变时，过程的输出才是可以预测的。特殊原因（通常也叫可查明原因）指的是造成不是始终作用于过程的变差的原因，即当它们出现时将造成（整个）过程的分布改变。除非所有的特殊原因都被查找出来并且采取了措施，否则它们将继续用不可预测的方式来影响过程的输出。如果系统内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，有利时可识别出来并使其成为过程恒定的一部分。对于一些成熟的过程（例如经过几次不断改进的循环后的过程），顾客可能给予特许让一贯出现特殊原因的过程进行5/112下去，这样的特许通常要求过程控制计划能确保符合顾客的要求并且保证过程不受别的特殊原因的影响。（见第5节）局部措施和对系统采取措施局部措施·通常用来消除变差的特殊原因·通常由与过程直接相关的人员实施·大约可纠正15％的过程问题对系统采取措施·通常用来消除变差的普通原因·几乎总是要求管理措施，以便纠正·大约可纠正85％的过程问题第4节局部措施和对系统采取措施在上面讨论的两种变差以及可能采取的减少它们的措施*之间有着重要的联系。简单的统计过程控制技术能检查变差的特殊原因。发现变差的特殊原因并采取适当措施通常是与该过程操作直接有关人员的责任。尽管有时纠正时要求管理人员介入，但解决变差的特殊原因通常要求采取局部措施。这一点在早期的过程改进中尤为重要。当某人对特殊原因成功地采取适当的措施后，其余的问题通常要求采取管理行动而不是局部措施来解决。相同的简单的统计过程控制技术也能指明变差的普通原因的范围，但分离这些原因需要更详细的分析。纠正变差的普通原因的责任在于管理人员。有时与操作直接相关的人员处于较有利的位置发现它们并将它们报告给管理人员来采取措施的。总的来说，解决变差的普通原因通常需要采取系统措施。过量过程变差中较小的部分——工业经验建议为15％——是通过与操作直接有关的人员局部纠正的。大部分——其余的85％——是管理人员通过仅对系统采取措施来纠正的。采取的措施类型如不正确将给机构带来大的损失，不但劳而无功，而且会延误问题的解决甚至使问题恶化。例如：如果需要管理人员对系统采取措施（如选择提供一致输入材料的供方）时却采取的是局部措施（如调整机器）就不对**。无论如何，为了更好地减少过程变差的普通原因需要管理人员和与操作直接相关的人员的密切合作。6/112*W．E．戴明博士在“日本发生了什么？”和其它一些文章中讨论了这一问题。该文为《工业质量控制》1967年8月NO．3，24卷第3部第89—93页。**这些发现首先由J．M．朱气博士提出，并已在戴明博士的经验中得到证实。图3过程控制及过程能力7/112第5节过程控制和过程能力过程控制系统的目标是对影响过程的措施作出经济合理的决定。也就是说，平衡不需控制时采取了措施（过度控制或擅自改变）和需要控制时未采取措施（控制不足）的后果。必须在前面提到的变差的两种原因——特殊原因和普通原因的关系下处理好这些风险。（见图3）过程在统计控制下运行指的是仅存在造成变差的普通原因。这样，过程控制系统的一个作用是当出现变差的特殊原因时提供统计信号，并且当不存在特殊原因时避免提供错误信息。从而对这些特殊原因采取适当的措施（或是消除它们，或是如果有用，永久地保留它们）。讨论过程能力时，需考虑两个在一定程度上相对的概念：·过程能力由造成变差的普通原因来确定，通常代表过程本身的最佳性能（例如分布宽度最小），在处于统计控制状态下的运行过程，数据收集到后就能证明过程能力，而不考虑规范对过程的分布位置和／或分布宽度如何规定；然而，内外部的顾客更关心过程的输出以及与他们的要求（定义为规范）的关系如何，而不考虑过程的变差如何。一般来说，由于受统计控制的过程服从可预测的分布，从该分布中便可以估计出符合规范的产品的比例。只要过程保持受统计控制状态并且其分布的位置、分布宽度及形状不变化，就可以继续生产相同分布的符合规范的产品。对过程采取的第一个措施就是将过程定位在其目标值上。如果过程的分布宽度是不可接受的，该策略则允许生产最小量不符合规范的产品。通常要求用对系统采取措施从而减少产生变差的普通原因的方法来改进过程的能力（以及其输出），从而始终符合规范。为了进一步具体了解过程能力、过程性能以及与之相关的假设，参见第2章第5节。简言之，首先应通过检查并消除变差的特殊原因使过程处于受统计控制状态，那么其性能是可预测的，就可评定其满足顾客期望的能力。这是持续改进的基础。每个过程可以根据其能力和是否受控进行分类，过程可分成4类，如下表所示：控制满足要求受控不受控可接受1类3类不可接受2类4类一个可接受的过程必须是处于受统计控制状态的且其固有变差（能力）必须小于规定的公差。理想的情况是具有1类过程，该过程受统计控制且有能力满足要求，是可接受的。2类过程是受控过程但存在因普通原因造成的过大的必须减少的变差。3类过程符合要求，可接受，但不是受控过程，需要识别变差特殊原因并消除它。4类过程即不是受控过程又不可接受，必须减少变差的特殊原因和普通原因。8/112在有些情况下，顾客也许允许制造商运行一个3类过程，这些情况包括：·顾客对规范要求之内的变差不敏感（见第2章第5节所讨论的损失函数）；对特殊原因采取措施所发生的成本比任何所有顾客得到的利益大，因成本原因可允许存在的特殊原因包括刀具磨损、刀具重磨、周期的（季节的）变化等；·特殊原因已被查明，经记录后表明具有稳定性和可预见性。在这些情况下，顾客可能会有以下要求：·该过程是成熟的，例如，该过程已经过几个循环的持续改进；·允许存在的特殊原因在已知一段时间内表现出产生稳定的后果；·过程控制计划有效运行，可确保所有的过程输出符合规范并能防止出现别的特殊原因或与允许存在的特殊原因不稳定的其它原因。在汽车工业中可接受的作法是在一个过程被证明处于统计控制状态后才计算其过程能力。过程能力是作为利用从过程中得到的统计数据来进行过程性能预测的基础。利用从过程中得到的