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GHTF第3研究组 — 质量管理体系 过程确认指南 — 2004年1月 第16页

以下显示了由这些数据构成的矩形图。矩形图的宽度代表了变化。

LSL3USLNumber21095100105Length (cm)

图2：数据矩形图

特别要注意的是矩形是否有适当地对中、是否足够狭窄以放置在规格的范围里。矩形的中心是计算12个读数的平均值来估计的。平均值是99.99cm。矩形的宽度是通过计算范围或标准偏差来估计的。以上读数的范围是7.0cm。标准偏差是

2.06cm。标准偏差代表了一个元件偏离平均值的典型距离。这些元件大约半数是在平均值±1个标准偏差的范围里，另外大约半数是在平均值1个标准偏差的范围外。另一方面，该范围代表了包含所有元件在内的一个间距。该范围是标准偏差的3至6倍。

如下图所示，矩形图常带有一个被称作正常曲线的铃形的外表。从该正常曲线看，99.73％的元件均落在平均值±3个标准偏差里。

Average - 3 Std. Dev.AverageAverage + 3 Std. Dev.99.73%

图3：对应矩形图的正常曲线

对于如电线长度、填充容积、密封强度这些具备可测量特性的来说，其目标是优化平均值并减少变化。对填充容积这种情况，优化平均值可意味着将过程放在中心位置；对密封强度这种情况，优化平均值可意味着将平均值最大化；对有害放射物这种情况，优化平均值可意味着将平均值最小化。对于所有情况，保证所有元件在规格范围里同样要求减少变化。减少变化要求过程稳定而有能力。图4代表了一个

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不稳定的过程。该过程总在不断地变化。平均值在上下移动。变化有增有减。这种移动使得总变化呈现增长。

UNSTABLE PROCESSTotalVariationTime

图4：不稳定过程

图5则显示了希望得到的稳定过程。稳定的过程产生了性能的一致水平。总变化是减少的。过程变得更加可预期。

STABLE PROCESSTotalVariationTime

图5：稳定的过程

但是，稳定性不是唯一的一个要求。一旦达到一致的性能，那么剩余的变化必须安全地落在规格范围的上下限里。这样一个过程就是既稳定而有能力的。可以依赖这样的过程来连续地产出如图6所示的好产品。

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PROCESS CAPABILITYCAPABLENOTCAPABLESpecLimitsTime

图6：过程能力

能力研究被用来决定过程是否是稳定而有能力的。它包含了收集一段时期内的样品。估计每段时期内的平均值和标准偏差，这些估计以控制图表的形式体现出来。该控制图表被用来决定过程是否是稳定的。如果是，该数据可被整合到简单的矩形图里来判定过程的能力。为了帮助判定过程的能力，必须使用到几个能力指数来测定矩形图是否在规格范围里。一个Cp的指数被用来评估变化。另一个指数Cpk被用来评估该过程的中心定位。这两个指数结合在一起被用来判定过程是否符合要求。审定的数据有赖于厂商对缺陷严重性（主要、次要、严重）的判定。

尽管能力研究评估了过程连续生产好产品的能力，这些研究对于达到这些过程所起的作用是很小的。减少变化和达到稳定的过程要求使用到很多减少变化的工具。输出的变化是由输入的变化引起的。举一个简单系统为例子，如液体泵：

图7：泵

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输出的是流量。该泵使用一个活塞来抽取液体使其从一个开口进入到泵室里，然后推动活塞使液体从另一个开口流出。阀门是用来保持液体向正确方向流动的。流量取决于活塞半径、一次动作的长度和引擎速度，而较少地受到阀门逆流影响。通过设计活塞半径、一次动作的长度、引擎速度等来获得目标流量。真实的流量将受到活塞磨损、轴承磨损和阀门磨损的影响，并随引擎速度、液体温度或粘度的改变而改变。如下图所示，输入的变化被传递到输出。

TRANSMISSION OF VARIATIONOUTPUTTransmittedVariationRelationship BetweenInput and OutputVariation of InputINPUT

图8：变化的传递

变化的减少要求确定影响输出的主要输入变量，设计利用相关输入灵敏度（圆柱半径、一次动作的长度、引擎速度和输出的关系）的过程和建立对输入变化（磨损、引擎速度、温度或粘度等）的控制，以保证输出符合规格。一般说来，应该确定主要的输入变量，了解这些输入是如何作用于输出的，和输入是如何转换（到输出）的，最后，使用这些信息来建立目标（标称）和输入容差（窗口）。这里，可以结合使用各种技术。

可使用被称为筛选试验的一种试验设计来确定主要的输入。另一种试验设计，称为特性曲线研究，可用来具体了解主要输入如何作用于输出。能力研究可用来了解主要输入的转换。结合这些信息，可使用强化设计方案来确定输入的最优目标，并使用容差分析来建立操作窗口或控制方案，保证输出一致符合要求。

减少变化的明显措施是缩小输入容差。这虽提高了质量但也使成本上升了。强化设计方案提供了另一个渠道。如下图所示，强化设计工作（的原理）是通过选择输入目标，使输出对输入的变化不那么敏感（更坚固）。其结果是更少的变化和更好的质量但没有增加成本。现有的几个强化设计方案包括了Taguchi方法、双特性曲线方案和强化容差分析。

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ROBUST DESIGNRobustOUTPUTSensitiveINPUT

图9：强化设计

另一个重要的工具是控制图表。

Control Chart Worst Case Upper Spec (Acceptance) Limit Control (Action) Level TargetX X X X X X X X X X X X X X X X X X XX XControl (Action) Level X Lower Spec (Acceptance) Limit Worst Case TimeX = average of a set of observations

图10：控制图表

通过监视控制图表的输入变化结果，可确定输出变化和过程的内在变化。最后，可使用控制图表来连续地监视过程和保证确认的控制状态。可通过控制或作用程度来调整过程，并将过程保持在控制范围里。

同样还存在着许多确定主要输入和变化源的工具，包括元件交换研究、多变图、方法分析（ANOM）、元件方差分析和方差分析（ANOVA）。