论文总字数：33675字

摘 要

统计过程控制(SPC，statistical process control）作为一种过程分析与控制的工具，在企业管理中得到了广泛地应用。但是传统的统计过程控制图都是以3作为控制界限的，而抽样大小与时间间隔也是经验使然，这从科学性和经济性的角度来说并不是十分合理的。本文以控制图为例,通过仿真实验研究了影响控制图报警的因素，通过建立成本模型来确定控制界限和抽样大小，实现控制图在企业中应用的经济性。

关键词：统计过程控制；仿真实验；成本模型

Statistical Process Control Applied to Quality Management

ABSTRACT

Statistical process control, as a tool of process analysis and control, has been widely used in many enterprises. However, the traditional control charts are always based on 3σ as the control limits and the sample size and the time interval is decided by experiences, which are not reasonable from an economic point of view. This article will take X-R control chart as an example, study the factors affecting the alarm of control chart through simulation and establish the cost model to realize the economy in enterprises.

Key words: statistical process control; simulation; cost model

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3研究方法 4

1.4本文大纲 4

第二章 统计过程控制基础 6

2.1统计过程控制（SPC）的产生和发展 6

2.2统计过程控制（SPC）的概念 6

2.3统计过程控制（SPC）的实质 7

2.4统计过程控制（SPC）的两个应用阶段 8

2.4.1分析阶段 8

2.4.2 监控阶段 12

第三章 控制图的统计仿真实验 14

3.1 仿真实验过程 14

3.1.1 均值（μ）变，标准差（σ）不变 15

3.1.2 均值（μ）不变，标准差（σ）改变 20

3.1.3 均值（μ）和标准差（σ）都不变，改变样本量（n）的大小 22

3.2 仿真实验的结论 25

第四章 控制图的经济性 26

4.1建立成本模型 26

4.2 成本模型结论分析 32

第五章 SPC在我国的应用改进 33

第六章 结论 35

参考文献 36

致谢 38

附录 39

第一章 绪论

1.1研究背景

来自美国的质量管理专家—朱兰博士曾经指出：21世纪将是质量的世纪。^[1]在市场日趋国际化的今天，竞争变得越来越激烈，想要提高企业的核心竞争力，最重要的法宝便是提高企业的产品和服务的质量。质量，作为事物的本质特性之一，是一个国家科学技术水平的表征，是一个企业生命的象征。全面、正确地理解质量的内涵，掌握质量概念的实质，对企业提高经营决策效率和提高经济效益都有着极其重要的意义。质量控制就是从分析控制对象入手（控制对象是指质量形成全过程的特点和产品质量特性波动的规律）通过采取有效的措施让产品的质量保持在规定的范围之内，这整个过程就被称为质量控制。每一个产品的质量都包含着它从开始生产、逐渐形成到最终完成的三个流程，每个流程环节都会对产品最终的质量产生直接的或间接的影响。为帮助产品在经历了这三个流程后更具有适用性，企业通常需要进行一连串的加工技术以及活动，而这些加工技术及活动需要在生产过程处于受控的状态下进行，只有这样企业才能生产出满足质量要求的合规产品。而优良的产品质量主要是靠过程控制来保证，不是靠事后的检验。正如ISO9000中的三个强调，强调“把一切都看成过程”，强调“预防”，强调“统计技术的应用是不可裁剪的”。但是传统的统计过程控制图都是以3作为控制界限的，而抽样大小与时间间隔也是经验使然，这从科学性和经济性的角度来说并不是十分合理的。所以本文提出了基于统计过程控制（SPC，statistical process control）的质量管理，从控制图在企业实际应用中经济性的角度出发，通过仿真实验研究影响控制图报警的因素，并通过建立成本模型寻求影响因素的最优解，以达到利用控制图在生产过程中对产品的过程质量进行监督控制，降低废品成本，提高产品质量、增加企业效益的目的。

1.2国内外研究现状

对于统计过程控制在质量管理中的应用，国外起步较早，为质量与可靠性政策制定和技术研究应用提供了准确、有效的参考^[2]。相较于国外，国内质量可靠性技术的发展主要是建立在国外的研究的基础之上，通过对国外研究内容的探索，掌握该领域先进技术的发展动态并积极摸索其发展方向。总体来说，无论是国外学者还是国内学者，他们对统计过程控制的理论研究和实际应用都做出了巨大的贡献。

在理论研究方面，王敏^[3]和温安华^[4]指出现在衡量产品质量的标准应以消费者是否满意为度。客户体验产品的满意度成了考核产品质量的主要标志。王敏另外指出由于科学技术的进步和新材料的使用，企业能在保持原有成本的基础上提高质量已经实现，而且越来越多的企业运用统计过程控制、全面质量控制等手段将事后检验变成事前预防，大大降低了次品率、维修成本和报废成本；罗宇铭^[5]分析了影响产品质量的两大因素：随机因素和系统因素并指出SPC作为质量改进的重要工具，既适用于工业产品领域，也适用于以服务为产品的领域；高洋^[6]总结出了国外质量与可靠性技术的以下特点：一、重视基础理论、基础原理的探索性研究。二、重视质量与可靠性技术方法的工程应用。三、重视应用工具、软件和数据库的开发。四、重视标准、规范、手册和指南的编制与实施。五、重视“产学研用”的结合。六、重视平衡眼前需求与长期发展；国外学者R. L. Barker MIM^[7]强调了休哈特控制图的七大工具突出其广泛的应用；M.F.Ahmad^[8]等人基于文献的广泛审查并结合实际情况，分析了统计过程控制（SPC）、精益生产（LP）、全面生产维护（TPM）和全面质量管理（TQM）与公司业绩之间的理论联系；Johnston^[9]等人重点介绍了利用统计过程控制（SPC）加强全面质量管理（TQM）并着眼于符合设计的制造工艺的质量，测量客户满意度，SPC的原则和SPC的好处。

在实际应用方面，刘穗君^[10]等人通过比较分析了传统的休哈特控制图和3σ平均值控制图在制丝出口含水率上的应用，突出了基于3σ平均值控制图能够有效降低假报警率的特点；邹翔^[11]应用SPC对食品生产过程质量检测的数据进行分析，对供应商食品生产环节的清洁卫生、产品微生物污染水平以及关键品质指标的控制能力进行评估，对所设定的质量控制限制的合理性进行评判，从而对供应商生产过程质量控制的薄弱环节进行识别，对供应商的食品安全质量保证能力做出判断。王廷青^[12]通过分析单值—移动极差图在植球工艺中失灵的原因，提出了p控制图在植球工艺中的应用，突出了p控制图在企业实际应用中可以根据企业的实际情况改变批次大小进行制造过程质量分析的特点；Lori J. Hladik^[13]指出马丁·玛丽埃塔航天集团将统计过程控制（SPC）和实验设计两种方法运用于实践当中，提高了关键流程的输出。其中一个关键流程就是电子制造设施中波峰焊流程。因为SPC引入，质量检查缺陷的数量减少了22％，波峰焊缺陷下降了61%；南方雀^[14]结合钢铁公司应用SPC控制图取得的效果对SPC工作的推进提出了如下建议：结合生产现状选取对产品质量影响大的关键因素作控制参数；结合生产过程的稳定性选用合适的控制图；各品种交替生产的过程要确定好样本容量、抽样间隔；结合工序能力指数，及时调整控制线。殷彩红^[15]根据自己在实施统计过程控制中的经验，总结出了SPC运用时的注意点；母丹，刘晓东^[16]以SPC在汽车传动轴生产过程中的质量控制研究为例，向我们讲述了SPC开展的工作流程；Pankaj Jalote^[17]对传统的3控制界限提出质疑，并从经济性的角度出发，通过建立成本模型确定合理的控制界限。

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