不懂SPC，別說你做過工藝

身為製造行業從業者，在跳槽的時候，會發現許多公司都要求懂SPC。可是作為一個工藝工程師，我們往往覺得那是質量部同事才需要懂的東西，自己平常好像不會接觸得太多。

但事實正好相反，在實施SPC的企業當中，工藝工程師在每個步驟裡都有參與或主導。弄清楚工藝在SPC各環節所扮演的角色，下次面試官再問你什麼是SPC或者叫你說一個透過SPC方法解決的案例，你就不心虛了。

要了解工藝工程師在SPC中所起的作用，就得明白在應用SPC工具解決問題時，都需要經過哪些步驟。在介紹之前呢，我先給大家舉個例子，方便更好地記憶SPC都由哪些部分組成。大家也可以尋找一下，在下面的例子當中，有哪些地方應用到了SPC。

你是一名工藝工程師。工廠對注塑產品不合格的各種原因進行分析，發現尺寸超差的缺陷數量最多，且該尺寸為客戶定義的關鍵尺寸。

為了解決這個問題，你使用了魚骨圖和排列圖等方法對缺陷產品進行研究，發現超差產品質量普遍偏大，但裝置設定引數從未發生改變。然後你對模具溫度產生了懷疑，特別是型腔面的溫度可能影響了產品尺寸。

於是，你決定應用控制圖對模具溫度進行過程控制。你收集了資料畫出了控制圖，在圖中發現了異常點，原來是廠內根據天氣不定時開啟的風扇，導致模具溫度存在了變化異常。

在特殊原因被消除掉後，你重新繪製了新控制圖，此時過程已經穩定，計算得到的過程能力也符合要求，說明模具溫度這個的特性已經受控且滿足要求，測量後產品尺寸超差問題也得到解決。於是你將該控制圖作為了長期控制過程的工具。

好了，現在給出你的答案吧？是不是覺得只有從控制圖開始才是應用到了SPC呢？那麼如果我告訴你，全程都有用到SPC，你是不是會很驚訝呢。

現在我就來告訴你，一套完整的SPC流程應該是怎樣的？以及工藝工程師在每個過程當中所發揮的作用，我將其總結為以下七個步驟：

1、識別特殊特性

2、分析影響因素

3、判斷過程受控

4、消除特殊原因

5、計算過程能力

6、減少普通原因

7、形成長期控制

1.識別特殊特性

在產品先期質量策劃（APQP）的第一階段，就要求我們去識別內部和客戶的特殊特性。為什麼強調“特殊”二字，因為在產品實現的過程當中，包含許多特性，我們不可能對每種都進行分析，這樣沒必要且將消耗大量資源。

所以在統計過程控制中，只需將資源和注意力投入到對特殊特性的關注和控制上就好了。產品的特殊特性包括影響產品安全、法規、配合、功能、效能的特性；過程特殊特性則主要指顯著影響過程輸出的引數。

工藝工作內容：參加專案評審，將之前類似專案的特殊特性、以及產品及過程當中存在問題的地方分享給組織。

2. 分析影響因素

這是對上一點進行的補充，識別完特殊特性後，需要判斷哪個過程或具體工序決定了該特性的表現，過程裡是否有某個因素可以作為指標，監控這個過程的好壞。

舉個例子，客戶要求儀表板不能出現異響，然而生產中打螺釘這個操作就會造成異響的產生，所以螺釘的扭矩就是你要進行控制的一個因素。

有些因素會難以測量，因此要善於運用特性間的關係進行間接獲取，比方說產品的體積不好測量，我們可以透過測量重量來代替；幾個特性若存在相同變化趨勢，我們只測其中一個特性即可。

工藝工作內容：透過經驗及知識，識別和分析影響特性的關鍵工序和主要原因。

3. 判斷過程受控

得到要進行識別的因素後，接下來該輪到我們最熟悉的控制圖出場了。使用方法為首先根據資料型別選擇合適的控制圖，最常用的就是分析計量型資料的均值-極差圖；然後收集資料計算控制限，最後完成控制圖的繪製，來判斷過程是否受控。

受控即過程中不存在特殊原因引起的變差，僅存在普通原因造成的變差。也可以簡單地理解為，控制圖就是用來識別特殊原因的。過程受控的控制圖上，會表現為沒有超出控制限的點、不存在上升鏈和下降鏈、以及沒有明顯的非隨機圖形。

工藝工作內容：繪製控制圖、記錄過程變化點、透過控制圖判斷異常。

4. 消除特殊原因

那麼，什麼是特殊原因。這裡也講一下特殊原因與普通原因的區別，準確地識別它們可能會幫助你意識到，什麼時候問題是可以自己解決的、什麼時候要需要去找領導幫忙了。

引起質量的變差的原因按影響大小和作用性質可分為普通原因和特殊原因兩類。普通原因不可避免、出現隨機、對質量會產生微小的改變，所以也不易消除。例如材料間的微小差異、裝置微小振動、刀具正常磨損等。注意描述中都有“微小”之類的形容，所以普通原因也是正常原因，改善需要管理層面的努力。

與之相對的特殊原因，它容易識別且可以避免，例如刀具嚴重磨損、操作者偏離操作規程等。它是由於某種原因產生，不是在生產過程中始終存在的，通常由與過程直接相關的人員就可以實施措施，從而得到解決。

工藝工作內容：依靠自身或協調其他部門消除特殊原因，跟蹤過程調整後的產品變化。

5. 計算過程能力

即使是受控的過程，也存在部分或全部產品不滿足客戶規範的可能。原因一是過程中心與規格中心有偏離，二是過程分佈太寬而超出了規範。衡量過程是否有能力滿足顧客要求，就要計算過程的過程能力和過程效能。在介紹這兩個概念之前，先要解釋一下它們與變差的關係。

過程固有變差是僅由普通原因造成的變差，過程能力也即過程固有變差的範圍；過程總變差則受特殊原因和普通原因共同的影響，過程效能表示過程總變差的範圍。在上面的第三條裡我們也說了，受控的過程不存在特殊原因造成的變差。也就表示，當過程處於統計受控狀態時，過程能力將非常接近過程效能。

過程能力透過能力指數Cp和Cpk來體現，過程效能透過效能指數Pp和Ppk來體現。Cp和Cpk間的區別，與Pp和Ppk間的區別是一樣的，即是否考慮了過程的偏移。以Cp和Cpk為例，Cp是把過程固有變差的範圍與工程規範（或者說是公差範圍）進行比較之後的值，不考慮過程的偏移，而Cpk將過程偏移考慮進去了，所以Cp也可稱為過程潛力，Cpk為過程能力，Cp的值大於等於Cpk。

所以一個受控的過程，是否具有足夠能力滿足規範，僅僅計算Cpk就可以得知了。但是建議還是要將以上四個值都計算出來，這樣可以使我們更深入認識到過程潛在的問題，如：

1）透過比較Cp和Cpk、Pp和Ppk，來判斷過程中心是否接近規格中心；

2）透過比較Cp和Pp、Cpk和Ppk，來判斷過程中是否存在特殊原因，以檢驗過程是否受控；

3）透過計算Cpk值，來判斷過程能力的強弱。

工藝工作內容：對比在某個特性上，受控過程生產的產品與客戶規範的差異，提供資料幫助質量部門計算過程指數。

6. 減少普通原因

過程能力不足，也即存在普通原因。減少普通原因引起的變差或將過程均值調整到目標值附近，往往意味著要對系統進行改進。這可能會超出操作者或技術人員的能力範圍，此時就需要管理層介入，進行分配資源、改進過程。

如果需要對過程採取緊急措施，可考慮下面兩種臨時辦法，但試圖透過短期措施來糾正系統，是不會成功的。

1）對輸出進行篩選，進行適當的報廢和返工處理；

2）改變工程規範，使之滿足過程效能。

工藝工作內容：分析造成變差的可能原因，獲取資源減少系統的普通原因。

7. 形成長期控制

生產件批准流程（PPAP）中要求，“在提交由顧客或組織指定的所有特殊特性之前，必須確定初始過程能力或效能指數的水準是可接受的”。

也就是說，我們在新的生產製造過程開始時，要對其進行初始過程能力研究。先透過控制圖判斷過程是受控的，才可繼續計算其過程能力。

但是一道工序開始時，不會剛好處於穩定狀態，所以我們對控制圖的應用，應先將其作為分析過程的工具，識別到異常並將其解決掉，過程處於穩態後，再用控制圖對過程進行控制。也就是說，控制圖的作用，進行了一次從分析到控制的轉變。

但在我們計算過程能力時，也會有一種情況產生：我們在最初生產時，計算了過程能力，發現其能夠符合要求，但是隨著生產的進行，後期抽取的樣本，能力指數卻達不到要求。造成它的可能是以下幾個原因：

1）初始階段和量產階段相比，過程發生變化；

2）初始樣本小，未能包含所有變差原因；

3）存在抽樣變差。

所以，過程的管控是一個持久的過程，要求企業對過程進行持續改進。首先應透過檢查並消除特殊原因使過程處於受控狀態，再減少普通原因調整過程能力使之滿足客戶期望。

工藝工作內容：將SPC工具作為自己長期使用的過程控制方法，預防過程異常發生，不斷提高工作效率、產品質量和客戶滿意度。

對於企業以及個人來說，SPC都是一個很有幫助的工具。SPC是所有跟過程及輸出有關元素構成的反饋系統，它從來都不是一個人或一個部門的事情。好的企業，會培訓全員進行SPC的學習從而全員參與SPC工作。好的員工，也定會透過SPC反哺公司，為企業帶來持續增長的效益。

本文作者：微注塑特約作者王宇

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