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第四节 控制图原理的两种解释
一、控制图原理的第一种解释
为了控制某一加工产品的质量,设每隔1小时随机抽取一个该产品,测量其直径,将测量结果描点在图12-10中,并用直线段将点子连接,便于观察点子的变化趋势。由图12-10可见,前3个点子都在控制界限内,但第4个点子超出了上控制界限。为了醒目,把它用小圆圈圈起来,表示这个产品的直径过分粗了,应引起注意。现在对第四个点子应作什么判断?摆在我们面前的有两种可能性:
1.若过程正常,即分布不变,则点子超过UCL的概率只有1‰左右。
2.若过程异常,譬如设异常原因为机械磨损,则随着机械的磨损,加工的产品将逐渐变粗,μ逐渐增大,于是分布曲线上移,参见图12-10,点子超过UCL的概率将大大增加,可能为1‰的几十倍、几百倍。
现在第四点子已经超出UCL,问在上述1、2两种情况中,应该判断是哪种情况造成的?由于情况2发生的可能性要比情况1大几十、几百倍,故按照常理,我们认为上述异常是由情况2造成的。于是,得出结论:点超出界限就判断异常。以后要把它当成一条规定来记住!用数学语言来说,这就是小概率事件原理,小概率事件实际上不发生,若发生即判断异常。控制图就是统计假设检验的图上作业法。
二、控制图原理的第二种解释
现在换个角度再来研究控制图的原理。根据来源的不同,质量因素可分成人、机、料、法、环5个方面。但从对质量的影响大小来分,质量因素则可分成偶然因素或随机因素(简称偶因)与异常因素或系统因素(简称异因)两类。偶因是过程所固有的,故始终存在,难以除去,但对质量的影响微小。异因则非过程所固有,故有时存在,有时不存在,不难除去,但对质量影响大。参见图12-11。
图12-11 偶因与异因
偶因引起质量的偶然波动(简称偶波),异因引起质量的异常波动(简称异波)。偶波是不可避免的,但对质量的影响微小,故可把它看作背景噪音而听之任之。异波则不然,它对质量的影响大,且采取措施不难消除,故在过程中异波及造成异波的异因是我们注意的对象,一旦发生,就应该尽快找出,采取措施加以消除,并纳入标准化,保证它不再出现。将质量波动区分为偶波与异波两类并分别采取不同的处理策略,这就是休哈特的贡献。
偶波与异波都是产品质量的波动,如何能发现异波的到来呢?经验与理论分析表明,当生产过程中只存在偶波时,产品质量特性值将形成某种典型分布。例如,在上述加工产品的例子中形成正态分布。如果除去偶波外还有异波,则此异波将叠加在偶波的典型分布上,故产品质量特性值的分布必将偏离原来的典型分布。因此,根据典型分布的是否偏离就能判断异波,也即异因是否发生,而典型分布的偏离可由控制图检出,参见图12-12。在上述加工产品的例子中,由于发生机械磨损的异因,产品直径的分布偏离了原来的正态分布而向上移动,参见图12-10,于是点子超出上控制界的概率大为增加,从而点子频频出界,表明存在异波。控制图上的控制界限就是区分偶波与异波的科学界限,在上下控制界限之间的波动是偶波,而在其外的波动则是异波。
图12-12 控制图如何检出异因
综上所述,可以说休哈特控制图的实质就是区分偶然因素与异常因素。