高效管理工具69控制图

其实在实际的生产当中，影响产品质量的因素有很多，其中有静态因素也有动态因素，控制图是一种能够即时监控产品的生产过程，及时发现产品的质量隐患，以便改善生产过程，减少废品和次品产出的质量控制方法。简单地说，控制图就是对生产过程的关键质量特性值进行测定、记录、评估并监测过程是否处于控制状态的一种图形方法。它是统计质量管理的一种重要手段和工具。

第一张控制图诞生于1924年5月16日，由美国的贝尔电话实验所的休哈特（W.A.Shewhart）博士在首先提出控制图使用后，控制图就一直成为科学管理的一个重要工具，在某些方面成了一个不可或缺的管理工具。

1.控制图的内容

控制图又叫管理图、管制图。它是一种带控制界限的质量管理图表。用来区分引起的原因是偶然的还是系统的，可以提供系统原因存在的资讯，从而判断生产过后受控状态。控制图法利用现场收集到的质量特征值，绘制成控制图，通过观察图形来判断产品的生产过程的质量状况。

运用控制图的目的之一，就是通过观察控制图上产品质量特性的分布状况，分析和判断生产过程是否发生了异常，一旦发现异常就要及时采取必要的措施加以消除，使生产过程恢复稳定状态，也可以应用控制图来使生产过程达到统计控制的状态。产品质量特性值的分布是一种统计分布，因此，绘制统计图需要应用概率论的相关知识和理论。控制图按其用途可分为两类，一类是供分析用的控制图，用来控制生产过程中有关质量特性值的变化情况，看工序是否处于稳定受控状态；再一类的控制图，主要用于发现生产过程是否出现了异常情况，以预防产生不合格品。控制图主要适用于以下几种场合：

（1）当你希望对过程输出的变化范围进行预测时。

（2）当你判断一个过程是否稳定（处于统计受控状态）时。

（3）当你分析过程变异来源是随机性还是非随机性时。

（4）当你希望控制当前过程，问题出现时能觉察并对其采取补救措施时。

（5）当你决定怎样完成一个质量改进项目时——防止特殊问题的出现，或对过程进行基础性的改变。

控制图的基本式样如图6-6所示。

图6-6　控制图基本式样

2.控制图的构成要素

（1）控制图的数据具有时间上的先后顺序，不得随便颠倒，也就是说在绘制控制图的时候，应该依据取得（生产）的先后顺序排列并绘成图形，这一连串的数据含有时间序列的特性。如果打乱了就不会绘制出标准的控制图。

（2）控制图上一连串的点子必有波动现象，这是因变异所引起的。变异原因分为两大类，一为机遇原因，二为非机遇原因。非机遇原因引发的大幅度波动现象影响品质较大，应该加以避免。因为波动现象愈大，品质愈不稳定，管制上下限的宽度将愈宽，此时构成图上点的个别值散布范围亦较大，如与规格比较，较易逸出规格界限外成为不良品。

（3）控制图必须含有统计界限，即控制上下限，没有统计的控制上下限不符合控制图原理。通常其横坐标为时间（即组别），纵坐标为品质的刻度。

3.控制图的基本特性

一般情况下在绘制控制图的时候，控制图纵轴均设定为产品的质量特性，而以过程变化的数据为刻度；横轴则为检测产品的群体代码或编号或年月日等，以时间别或制造先后别，依顺序点绘在图上。

在控制图上有三条笔直的横线，中间的一条为中心线（Central Line，CL），一般用蓝色的实线绘制；在上方的一条称为控制上限（Upper Control Limit，UCL）；在下方的一条称为控制下限（Lower Control Limit，LCL）。对上、下控制界限的绘制，则一般均用红色的虚线表现，以表示可接受的变异范围；至于实际产品质量特性的点连线条则大都用黑色实线绘制。

4.控制图的作用

（1）在生产过程当中的作用。控制图是对生产过程质量的一种记录图形，图上有中心线和上下控制线，并有反映按时间顺序抽取的各样本统计量的数值点。中心线是所控制的统计量的平均值，上下控制界限与中心线相距数倍标准差。多数的制造业应用三倍标准差控制界限，如果有充分的证据也可以使用其他控制界限。

控制图可以在生产过程当中随时显现出产品的问题。在生产过程中，产品质量由于受随机因素和系统因素的影响而变差；前者由大量微小的偶然因素叠加而成，后者则是由可辨识的、作用明显的原因所引起，经采取适当措施可以发现和排除。当一生产过程仅受随机因素的影响，从而产品的质量特征的平均值和变差都基本保持稳定时，这个时候就是处于控制状态。此时，产品的质量特征是服从确定概率分布的随机变量，它的分布（或其中的未知参数）可依据较长时期在稳定状态下取得的观测数据用统计方法进行估计。分布确定以后，质量特征的数学模型随之确定。为检验其后的生产过程是否也处于控制状态，就需要检验上述质量特征是否符合这种数学模型。为此，每隔一定时间，在生产线上抽取一个大小固定的样本，计算其质量特征，若其数值符合这种数学模型，那么这个时候的生产过程就是属于正常的，否则，就认为生产中出现某种系统性变化，或者说过程失去控制。这时，就需要考虑采取包括停产检查在内的各种措施，以期查明原因并将其排除，不使失控状态延续而发展下去，最后恢复正常生产。

（2）预防的作用。

①应用控制图对生产过程不断监控，当异常因素刚刚崭露头角的时候，甚至在未造成不合格品之前就能及时被发现，在这种趋势造成不合格品之前就采取措施加以消除，起到预防的作用。

②在现场，更多的情况是控制图显示异常，表明异常原因已经发生，这时一定要仔细查出异因，采取措施，保证消除，不再出现。每贯彻一次（即经过一次这样的循环）就消除一个异常因素，使它不再出现，从而起到预防的作用。否则，控制图就形同虚设，发挥不出应有的作用。

5.控制图的绘制步骤

（1）按规定的抽样间隔和样本大小抽取样本。

（2）测量样本的质量特性值，计算其统计量数值。

（3）在控制图上描点。(www.xing528.com)

（4）判断生产过程是否有异常。

绘制控制图时应注意以下问题：

（1）巩固工序的质量情况，合理地选择管理点。管理点一般是指关键部位、关键尺寸、工艺本身有特殊要求，对下工序有影响的关键点，如可以选质量不稳定，出现不良情况较多的部位为管理点。然后根据管理点上的质量问题，合理选择控制图的种类。

（2）使用控制图做工序管理时，应首先确定合理的控制界限。但是制作控制图时并不是每一次都计算控制界限，如果现在的生产条件和过去的差不多，可以遵循以往的经验数据，即沿用以往稳定生产的控制界限。下面，介绍一种确定控制界限的方法，即现场抽样法。其步骤如下：

①随机抽取样品50件以上，测出样本的数据，计算控制界限，作控制图。

②观察控制图是否在控制状态中，即稳定情况，如果点全部在控制界限内，而且点的排列无异常，即可以转入下一步。

③如果有异常情况，或点虽未超出控制界限，但排列有异常，则需查明导致异常的原因，并采取妥善措施使之处在控制状态，然后再重新取数据计算控制界限，转入下一步。

④把上述所取数据作直方图，将直方图和标准界限（公差上限和下限）相比较，看是否在理想状态和较理想状态，如果达不到要求，就必须采取措施，使平均值移动或标准偏差减少，采取措施以后再重复上述步骤重新取数据，做控制界限，直到满足标准为止。

（3）如果发现控制图上的点有异常状态，应立即找出原因，采取措施，然后再进行生产，这是控制图发挥作用的首要前提。如果控制图发生异常，要明确责任，及时解决或上报。

（4）需要注意的是，控制图不等于公差线，公差线是用来判断产品是否合格的，而控制线是用来判断供需质量是否发生变化的。

6.控制图的类型及用途

常用的控制图有计量值和记数值两大类，它们分别适用于不同的生产过程，每类又可细分为具体的控制图，下面来看一下控制图具体分类：

（1）-S控制图。当样本大小 ＞10或12，这时应用极差估计总体标准差的效率降低，需要用S图来代替R图。

（2）-R控制图。对于计量数据而言，这是常用最基本的控制图。它的控制对象为长度、重量、纯度、时间和生产量等计量值的场合。

（3）-R控制图。用中位数图代替均值图。由于中位数的计算简单，所以多用于现场需要把测定的数据直接记入控制图进行控制的场合，这时为了简便，可以规定奇数个数据。

（4）-Rs，控制图。多用于下列场合：对每一个产品都进行检验，采用自动化检查和测量的场合；取样费时、昂贵的场合以及如化工等过程，样品均匀，多抽样也无太大意义的场合。由于它不像前三种那样能取得较多的信息，所以它判断过程变化的灵敏都也要差一些。

（5）p控制图。用于控制对象为不合格品率或合格率等计数值质量指标的

场合。常见的不良率有不合格品率、废品率、交货延迟率、缺勤率、差错率等。

（6）np控制图。用于控制对象为不合格品数的场合。由于计算不合格品率需要进行除法，比较麻烦，所以样本大小相同的情况下，用此图比较方便。

（7）U控制图。当样品的大小变化时，则应换算为平均每单位的缺陷数后再使用U控制图。

（8）c控制图。用于控制一部机器、一个部件一定的长度、一定的面积或任一定的单位中所出现的缺陷数目。当样品的大小保持不变时可用C控制图。

（9）休哈特控制图，这是通常应用最广的控制图，因为是W.A.休哈特在1925年提出的，所以一般称之为休哈特控制图。

7.应用控制图需要考虑的问题

（1）控制图用于何处？从理论上来讲，不管是什么样的过程，凡需要对质量进行控制管理的场合都可以应用控制图。但是需要注意的是，对于所确定的控制对象——质量指标应能够定量，这样才能应用计量值控制图。如果只有定性的描述而不能够定量，那就只能应用计数值控制图。所控制的过程必须具有重复性，即具有统计规律。对于只有一次性或少数几次的过程显然难于应用控制图进行控制。

（2）怎样选择控制图？选择控制图主要考虑下列几点：首先根据所控制质量指标的数据性质来进行选择；其次，要确定过程中的异常因素是全部加以控制（全控）还是部分加以控制（选控），若为全控可以采用休哈特图等，若为选控，就应采用选控图。

（3）如何选择控制对象？一个过程往往具有各种各样的特性，在使用控制图时需要选择能够真正代表过程质量情况的指标。举个例子来说，假定某产品在强度方面有问题，那么就应该选择强度作为控制对象。在电动机装配车间，如果对于电动机轴的尺寸要求很高，这就需要把机轴直径作为我们的控制对象。

（4）如何分析控制图？控制图的分析是最重要的一个步骤，任何问题的产生都应该从控制图中分析出来。如果控制图中点子未出界，同时点子的排列也是随机的，则认为生产过程处于稳态或控制状态。如果控制图中点子出界（或不出界）而点子的排列是非随机的（也称为排列有缺陷），则认为生产过程失控。这个时候就需要采取相关的措施进行解决了。

（5）对于过程而言，控制图起着报警铃的作用，控制图点子出界就好比报警铃响，告诉现在已经出问题了，应该进行查找原因、采取措施、防止问题再犯。但是在运用过程当中，控制图只起报警铃的作用，而不能告诉这种报警究竟是由什么异常因素造成的。这个时候就需要自己去找出异常原因。要找出造成异常的原因，除去根据生产和管理方面的技术与经验来解决外，应该强调指出，应用两种质量诊断理论和两种质量多元诊断理论来诊断的方法是十分重要的。

（6）控制图的重新制订。控制图是根据稳定状态下的条件5MIE来制订的。如果上述条件变化，如设备更新，环境改变，操作人员更换或通过学习操作水平显著提高，采用新型原材料或其他原材料，改变工艺参数或采用新工艺等，这时，控制图也必须重新制订。由于控制图是科学管理生产过程的重要依据，所以经过相当时间的使用后应重新抽取数据，进行计算，加以检验。