SPC系列3：在對製造過程實施SPC時，應如何採集子組樣品？

05-11

SPC是管理製造過程的常見工具，但SPC的應用是否有效，子組樣品的採集是否合理有重要的影響。不合理的樣品採集，在實施SPC時會產生對過程能力、狀態等方面的誤判，從而影響過程的有效控制。這篇文章將討論一下實施SPC時，應如何採集樣品。

在對一個產品或過程的參數實施SPC的時候，主要看的是兩樣東西：

首先實施SPC時需要看過程的參數（包括Cp, Cpk, Pp和Ppk）是否達到要求。過程參數的計算需要用到子組內樣品的離散程度，這裡以Cp為例進行討論。Cp的計算公式如下：

$Cp=frac{USL-LSL}{6*ar{R}/d_{2}}$ （公式1）

這個公式中

$ar{R}=frac{R_{1}+R_{2}+...+R_{g}}{g}$ （公式2）

其中g為用於計算Cp的子組數量， $R_{i} (i=1,2,...,g)$ 為每個子組內樣品的極值。Cp表徵的是過程處於穩定受控狀態下的能力（不考慮過程平均值與目標值的偏移）。為了確保從公式1算得的Cp能真的代表過程處於穩定受控狀態下的能力，需要確保公式1分母中的 $ar{R}$ 體現的是過程處於穩定受控狀態下子組的離散程度，即子組的離散是由過程的普通原因引起的。為此，在採集同一個子組內的樣品時，應減少在某個樣品突然出現特殊原因的可能，即要盡量避免出現下圖中紅點所示的樣品。為了做到這個，同一個子組內的樣品可以採集自同時生產或短時間內連續生產的樣品，因為短時間突然出現特殊原因的概率會低很多。

其次在實施SPC時需要看過程是否存在特殊原因。在這麼做的時候，需要盡量避免一種誤判，即過程存在特殊原因但沒有識別出來。特殊原因的存在與否可以由子組間的差異大小來判斷（這個的解釋請參考此文）。所以為了避免錯過識別特殊原因的機會，不同的子組應儘可能多的覆蓋製造過程可能出現的一些變化，例如，批次的更換、操作人員的更換、原材料的更換或者不同的加工設備等等，因為這些變化往往是引起特殊原因的根源。所以採集不同的子組時，可以考慮從每個批次採集，或者每次換班、每次更換原材料時採集，如果有多台設備同時加工，也可考慮從每台設備上採集。

綜上所述，在實施SPC時，子組樣品的採集應遵守一個原則：子組內應儘可能減少特殊原因存在的機會，而子組間應儘可能包括特殊原因存在的機會。