控制图是统计过程控制(SPC)理论与实践的核心工具。我们用控制图来监控过程、判断过程的受控状态,一旦控制图出现异常的信息,就可以认为过程发生了异常,从而对生产过程进行检讨,寻找原因,制定改善措施,对过程进行修正,直到过程重新达到质量要求。
利用控制图识别生产过程状态------受控状态或失控状态,是根据图上样本点的位置以及变化趋势进行分析和判断的。判断的依据主要有两点:(1)如果控制图上点所反映的过程的均值μ和/或方差σ发生(不允许的)变化,说明生产过程失控;(2)如果控制图上点的排列发生了小概率事件,则可以认为生产过程失控。通常我们用于判断控制图正常还是异常的规则就是这两点的具体化。下面分别说明。
(一)当均值μ和/或方差σ发生变化时判异
SPC理论中,一个生产过程可以用其产品的计量型质量特性值的分布来表现,这个分布就是最常见的正态分布。生产过程的稳定与否就从这个分布的均值μ和方差σ的变化或趋势来判断。在连续的一段时间内,如果均值μ和/或方差σ的变化是在一个可以允许的误差范围之内,则认为过程是稳定的;反之,如果均值μ和/或方差σ发生(不允许的)变化,则认为生产过程失控。
从此出发,我们可以得到过程异常判断的规则,包括分别反映均值μ和方差σ的规则。
反映均值μ变化的规则如:
a.有多个样本点连续出现在中心线一侧;
b.样本点分布的水平突变;
c.样本点分布的水平位置渐变;
d.连续多个点(7点及以上)上升或下降;
反映方差σ变化的规则如:
a.有较多的边界点;
b.样本点的离散度变大;
c.连续多个点集中在中心线附近;
d.这些规则主要是从控制图上定性地判断。
(二)当点子排列出现小概率事件时判异
从概率的角度,也可以从控制图上判断过程是否受控,而且这种方法给予了在控制图上定量判断失控的方法。如果过程正常,我们认为小概率事件是不发生的,但如果控制图上点子出现了概率极小的排列,这种情况一旦发生,就认为过程中出现了某些系统性原因。正是这些原因,导致了过程偏离了原来的规律,出现了过程失控。
从此出发,我们也可以得到过程异常判断的规则。
a.点子出界;
b.点子频频接近控制界限;
c.连续3个点中,至少有2点接近控制界限;
d.连续7个点中,至少有3点接近控制界限;
e.连续10个点中,至少有4点接近控制界限。
(接近控制界限指距中心线的距离为2σ到3σ的区域,也称为警戒区)
a.链状排列;
b.在控制图中心线一侧连续出现的点称为链,链长不少于7时判断点子排列非随机,存在异常因素。
c.点子排列出现间断链;
e.连续11个点中,至少有10点在中心线一侧;
f.连续14个点中,至少有12点在中心线一侧;
g.连续17个点中,至少有14点在中心线一侧;
h.连续20个点中,至少有16点在中心线一侧。
点子排列出现倾向。点子逐渐上升或下降的状态称为倾向。当出现连续不少于7个点的上升或下降的倾向时,判断点子排列为非随机,说明存在异常因素。
点子集中在中心线附近,若连续15点集中在中心线附近判异。
点子呈现周期性变化。
受控状态下,上述情况出现的概率是与0.0027相同数量级的小概率事件,比如:P{一个点子出界}=0.0027;P{连续3个点中有2点接近控制界限}=0.0053。
以上两种判断失控的方法其实是一致的,它们之间有着密不可分的关系,第二种方法通常作为定量的证据支持第一种判断方法。在实际中,判断控制图是否失控,往往是将这两种方法结合起来应用。例如间断链的出现就说明了有多个点出现在中心线一侧,即过程的均值μ发生了较大的变化,从而就可以判断过程失控。