不可不知的經(jīng)典 spc的四個(gè)概念 _生活經(jīng)驗(yàn)

文章插圖
前段時(shí)間有不少朋友的留言跟SPC有關(guān) ，最近幾篇推文都會(huì)與這個(gè)話題有關(guān) 。
那么什么是SPC？
SPC即統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，英文 Statistical process control，上世紀(jì)誕生的最偉大質(zhì)量工具之一。一般來(lái)講，SPC工具有廣義和狹義之分。
廣義的SPC包括傳統(tǒng)的7大質(zhì)量工具（the magnificent seven）：
1. Histogram 柱狀圖
2. Check sheet 檢查表
3. Pareto chart 柏拉圖
4. Cause-and-effect diagram 魚(yú)骨圖
5. Process flow diagram 過(guò)程流程圖
6. Scatter diagram 散點(diǎn)圖
7. Control chart 控制圖

文章插圖
狹義SPC指的就是就是我們常說(shuō)的控制圖 Control Chart，一種對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性值進(jìn)行測(cè)定、記錄、評(píng)估并監(jiān)測(cè)過(guò)程是否處于控制狀態(tài)的一種圖形方法。
控制圖除了眾所周知的休姆哈特控制圖（shewhart control chart）外，其實(shí)還有多種其他控制圖，如累積和控制圖CUSUM（cumulative sum control chart），指數(shù)加權(quán)移動(dòng)平均控制圖EWMA（Exponentially Weighted Moving-Average control chart）等。本系列推文的重點(diǎn)是比較常用的休姆哈特控制圖，SPC 7大工具中的其他部分，后續(xù)會(huì)有文章介紹。
這里有必要補(bǔ)充一點(diǎn)，當(dāng)我們說(shuō)到“質(zhì)量工具”，往往更多地關(guān)注了工具的技術(shù)層面，而忽略了運(yùn)用工具的“環(huán)境” 。這種片面的認(rèn)知常常導(dǎo)致工具應(yīng)用的低效。雖然上面提到的7大質(zhì)量工具是SPC的重要部分，但不能說(shuō)SPC就是這7大工具，因?yàn)镾PC還需要一個(gè)“持續(xù)改善，領(lǐng)導(dǎo)支持”的環(huán)境。如果一個(gè)企業(yè)沒(méi)有追求持續(xù)改善的文化環(huán)境，也沒(méi)有最高管理層對(duì)這種文化環(huán)境的追求，那么SPC就不能發(fā)揮其威力，這時(shí)候SPC就不是真正的SPC了。我想"橘生淮南則為橘,橘生淮北則為枳"大概也就是這個(gè)道理。
SPC的發(fā)展及應(yīng)用歷史
最早的控制圖是由美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的休姆哈特博士在1924年提出的P圖-P Chart，后來(lái)此類(lèi)控制圖都被叫做休姆哈特控制圖。從休姆哈特的P圖算起，SPC理論從創(chuàng)立到今天已接近百年。
SPC理論創(chuàng)立之初，恰逢美國(guó)大蕭條時(shí)期，該理論當(dāng)時(shí)理論無(wú)人問(wèn)津。后來(lái)二次世界大戰(zhàn)時(shí)，SPC理論在幫助美國(guó)軍方提升武器質(zhì)量方面大顯身手，于是戰(zhàn)后開(kāi)始風(fēng)行全世界。不過(guò)二戰(zhàn)后，美國(guó)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，產(chǎn)品橫行天下， SPC在美國(guó)并沒(méi)有得到廣泛重視。

文章插圖
日本二戰(zhàn)戰(zhàn)敗后被美國(guó)接管，為了幫助日本的戰(zhàn)后重建，美國(guó)軍方邀請(qǐng)戴明到日本講授SPC理論。1980年日本已居世界質(zhì)量與勞動(dòng)生產(chǎn)率的領(lǐng)導(dǎo)地位，其中一個(gè)重要的原因就是SPC理論的應(yīng)用。1984年日本名古屋工業(yè)大學(xué)調(diào)查了115家日本各行業(yè)的中小型工廠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)平均每家工廠采用137張控制圖。

文章插圖
戴明在日本講授SPC
因此，SPC無(wú)論是在歐美還是日本，都是非常重要的質(zhì)量改進(jìn)工具，所以大家有必要去深入認(rèn)識(shí)SPC、應(yīng)用SPC、推廣SPC 。
與SPC相關(guān)的幾個(gè)重要的概念
1. 變差
就像世界上沒(méi)有兩張完全相同的樹(shù)葉一樣，任何一個(gè)工廠，無(wú)論其多么先進(jìn) ，從其生產(chǎn)線出來(lái)的同一種產(chǎn)品或多或少總會(huì)存在一些差異，這種差異就是變差。比如，同一生產(chǎn)線生產(chǎn)出的一批合格螺栓長(zhǎng)度不可能做到完全一樣。

文章插圖
2. 普通原因 vs 特殊原因
類(lèi)似于上面螺栓的例子，為什么兩個(gè)相同的漢堡并不能保證其重量完全相等呢？這是因?yàn)橹谱鳚h堡的工藝流程不可能保證每一個(gè)漢堡的重量絕對(duì)的一樣，總會(huì)存在一些細(xì)微差異。只不過(guò)作為顧客我們能夠接受這樣的差異。我們把導(dǎo)致這種普遍的、固有的、可接受的變差的原因，叫做普通原因 common cause 。
但如果哪天你買(mǎi)了兩個(gè)同樣的漢堡，卻發(fā)現(xiàn)其中一個(gè)漢堡中間完全沒(méi)有添加蔬菜，這不再是常見(jiàn)的、普通的變差，而是有某種特殊原因?qū)е碌淖儾睿热鐔T工的操作的失誤。這種變差往往是顧客不能接受的。我們把導(dǎo)致這種非普遍的、非固有的、異常的變差的原因叫做特殊原因 special cause 。

文章插圖
你會(huì)接受一個(gè)漏掉蔬菜的漢堡嗎？
3.受控 vs 不受控
如果一個(gè)過(guò)程僅僅只有普通原因引起的變差，我們就說(shuō)這個(gè)過(guò)程受控 in statistical control. 如果一個(gè)過(guò)程存在特殊原因引起的變差，我們就說(shuō)這個(gè)過(guò)程不受控 out of control.
控制圖的使命就是幫助我們發(fā)現(xiàn)并消除導(dǎo)致過(guò)程變異的特殊原因，這是一個(gè)使過(guò)程從不受控變成受控的過(guò)程。
在這里強(qiáng)調(diào)下，過(guò)程“受控”不等于“滿足設(shè)計(jì)規(guī)范”；“不受控”也不是說(shuō)就“不滿足規(guī)范” 。受控于是否滿足規(guī)范是兩碼事。
受控并滿足規(guī)范（紅色控制限，藍(lán)色規(guī)范限，下同）

文章插圖
受控但不滿足規(guī)范

文章插圖
4. 中心極限定理
中心極限定理是SPC的重要理論依據(jù) 。
這個(gè)定理是這樣的：“設(shè)X1，X2 ， ...，Xn為n個(gè)相互獨(dú)立同分布隨機(jī)變量，其總體的分布未知，但其均值和方差都存在，當(dāng)樣本容量足夠大時(shí)，樣本均值的分布將趨近于正態(tài)分布” 。
如何理解？舉個(gè)例子,不管全中國(guó)的30歲男人體重成何種分布,我們隨機(jī)抽N個(gè)人的重量并計(jì)算其均值,那么當(dāng)N足夠大的時(shí)候,那么N個(gè)人的平均重量W就會(huì)接近于成正態(tài)分布。
不禁有人要問(wèn)多大算“足夠大”？記?。喝綣芴宓姆植級(jí)猿疲琋〉=5時(shí)效果就比較理想了；如果總體分布不對(duì)稱，一般N〉=30時(shí)候才算足夠大。
【不可不知的經(jīng)典 spc的四個(gè)概念】

文章插圖
這個(gè)定理還有一個(gè)重要推論：樣本均值的分布將會(huì)比總體的分布窄

文章插圖
，n是樣本容量。

文章插圖
5. 合理的抽樣
中心極限定理中我們說(shuō)到了抽樣，那么什么是抽樣, 為什么要抽樣呢？
抽樣(Sampling)就是從研究總體中選取一部分代表性樣本的方法。在SPC理論中，抽樣是考慮到：1）經(jīng)濟(jì)性，即成本因素；2）有的質(zhì)量特性只能進(jìn)行抽樣研究，比如需要通過(guò)破壞性實(shí)驗(yàn)獲得的質(zhì)量數(shù)據(jù) 。

文章插圖

顯然抽樣是有風(fēng)險(xiǎn)的，如果抽樣不合理，其結(jié)果就是“管中窺豹，略見(jiàn)一斑”了，因此我們說(shuō)要合理抽樣（rational sampling）。
合理抽樣涉及到幾個(gè)問(wèn)題：樣本大小、抽樣頻率、抽樣類(lèi)型（連續(xù)取樣、隨機(jī)取樣or 其他結(jié)構(gòu)化取樣）。為了滿足統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的目標(biāo), 抽樣計(jì)劃必須確保:樣本內(nèi)變差包含了幾乎所有由普通原因造成的變差；子組內(nèi)不存在由特殊原因造成的變差, 即所有特殊原因造成的影響都被限制在樣本之間的時(shí)間周期上。
抽樣大?。ㄗ幼櫬笮。┗嵊跋煒刂仆嫉拿舾卸? ，樣本越大能探測(cè)到的均值偏移Mean Shift 越小。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)量型數(shù)據(jù)推薦最少取4至5個(gè)連續(xù)零件，計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)樣本一般不少于500（20~25組，每組至少25個(gè)數(shù)據(jù)）。
IATF16949-2016版汽車(chē)行業(yè)質(zhì)量管理體系程序文件標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)全套資料
,