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【品質管理】從失控到穩定:SPC如何保障產品一致性

前言

 

在現代工業生產中,確保產品品質的一致性和可靠性至關重要,製程是否穩定不僅影響品質,更是公司營運是否穩健的關鍵,因製程不穩定所造成的產品瑕疵,不但會讓成本上升,更會影響到公司商譽。統計製程管制(Statistical Process Control, SPC)作為一種強有力的品質管理工具,其核心目標便是實現和維持製程的穩定性。

 

什麼是製程穩定性?

製程穩定性指的是製程在長時間內保持一致的表現,且無外在干擾情況下,製程中所管控的項目輸出特性(如:產品的尺寸、重量、強度等…)能夠持續呈現一致且可預測的行為,這意味著生產過程中所產生的數據只包含製程固有的自然因素,即共同原因變異(Common Cause Variation),沒有受到特殊原因(Special Cause Variation)影響。穩定製程是可預測和可控的,能夠持續生產符合規格的產品。

 

穩定製程的重要性

 需確認以下幾點-

  • 確保產品質量:穩定的過程能夠生產出一致性高的產品,減少不良品和返工,提高客戶滿意度。
  • 降低生產成本:通過減少變異,可以減少浪費、降低檢驗成本、提高資源利用率。
  • 提高生產效率:穩定的過程更容易預測和管理,可以減少停機時間、提高生產效率。.
  • 支持持續改進:只有當過程處於管制狀態時,才能有效地進行過程改進,例如通過實驗設計來優化參數。
 

管制狀態的定義與判斷標準

管制狀態則表示製程的變異僅由共同原因引起,沒有特殊原因的干擾。這兩者共同確保產品品質的穩定性和生產效率的提升。

  1. 管制狀態(In Control):當製程的變異僅由無法避免的共同原因所引起,且這些變異在可接受的範圍內時,表示製程處於穩定且可預測的狀態,不會突然出現超出標準太多的不良品。此時,產品品質維持一致,無需對製程進行調整。
     
  2. 失控狀態(Out of Control):如果製程中出現特殊原因導致異常變異,可能會影響產品品質的一致性,此時產品的品質是不可預測的,而且很可能會生產出大量的不良品。這時,製程被視為處於失控狀態,需立即調查並採取糾正措施,才能讓製程回到正常「管制狀態」。
 

如何判斷製程是否處於管制狀態

 
圖一、產品品質特性值-穩定製程分佈
圖二、產品品質特性值-失控製程分佈
 

理想情況下,製程品質特性隨時間的變化狀況應該像(圖一)這張「製程穩定下的製程分佈圖」一樣,隨著時間的推移保持穩定且集中在規格中心目標附近。然而,在實際生產過程中,我們常常會觀察到像(圖二)這張製程分佈時間推移圖相同的情況,樣本數據的分佈時而集中,代表產品品質相對一致;時而分散,意味著產品品質波動較大;更常見的是,整體品質的中心會偏離我們設定的規格中心,導致產品良莠不齊。

這種現象的根本原因就是上一篇文章中提過 製程中的隱形敵人,生產過程中同時存在著兩種不同性質的變異:「正常變異」(也稱為共同原因)和「異常變異」(也稱為特殊原因)。為了有效地找出並消除這些「異常變異」,讓原本失控的製程導正回來(如圖三),從而確保我們的生產過程穩定,品質持續符合要求,我們需要使用一種強有力的工具,那就是「管制圖(Control Chart)」。

 
圖三、製程改善前後的製程分佈
 

結論

 

在 SPC 中,製程穩定性(Process Stability)和管制狀態(In Control)是兩個關鍵概念。一個穩定的製程,其變異僅由共同原因引起,沒有特殊原因的干擾。而一個處於管制狀態中的製程,其表現是可預測的,這意味著我們可以對未來的產品或服務品質做出合理的預測而利用管制圖可以幫我們快速地判斷製程是否穩定。