通用控制图在设计项目的监视和测量上的应用

一、数据分析是ISO9000标准的要求
统计技术在质量管理发展史上具有重要地位，在20世纪40年代，到60年代全面质量管理中，统计技术的应用日益广泛，几乎涉及到产品质量形成的全过程。80年代末，随着ISO9000族标准的颁布和使用。统计技术的应用更趋于规范化。
尽管1994版ISO9000标准与2000版ISO9001标准就“统计技术”与“数据分析”提法不同，但其实质都相同。统计技术作为发现问题和体系改进的手段，涉及到产品寿命期的各个阶段，质量管理体系的全过程。也就是要通过确定、收集和分析适当的数据，以证实质量管理体系的适宜性和有效性，产品满足顾客要求的程度，在评价质量管理体系和产品的基础上，寻求可以持续改进的机会。

二、数据分析在质量管理体系中的作用
2000版标准关注的不是统计技术本身，而是统计技术在质量管理体系中的作用。
应用数据分析可以帮助组织了解变异。这种变异可通过产品和过程的可测量的特性观察到，并且在产品的整个寿命期（从市场调研到顾客服务和最终处置）的各个阶段，均可看到其存在。
数据分析有助于对这类变异进行测量，描述、分析、解释和建立模型，甚至在数据相对有限的情况下也可实现。这种数据分析能更好地理解变异的性质、程度和原因提供帮助。从而有利于解决，甚至防止由变异到引起的问题，并促进持续改进。

三、数据分析的基本条件
数据分析应在以下八个方面提供信息
1、顾客满意程度；
2、确定产品特性；
3、控制产品特性；
4、验证产品特性；
5、确定过程能力；
6、控制过程能力；
7、验证过程能力；
8、相关方的信息。
上述八个方面的信息，不同行业、不同规模、提供不同产品的组织将有所侧重。设计行业的产品是设计文件，该设计文件又是上级部门和施工单位进行审批和施工的依据，因此设计行业与生产硬件产品的企业不同，又与纯从事软件开发的科技公司有区别。设计文件属于单件生产的软件产品用什么方法对其进行监视和测量，是个探讨的问题。

四、设计行业对设计文件进行监视和测量的必要性
对于设计文件无论是工业项目还是民用建筑项目（包括市政建设项目），全是多专业综合设计的成果。只要其中某一专业出现差错都要影响全部设计文件质量。因此，对设计项目进行监视和测量是十分必要的。

五、通用控制图在设计项目应用的可能性
根据设计行业特点和设计的基本过程，以及上级主管部门的要求，每位设计人员完成设计项目后，必须进行设计验证（设计校对、审核和审定等）工作。校审人员对设计人提出的校审意见均有记录。通过对这些校审意见的统计（凡违反强制性标准和规范作为不合格品，暂不计入）与图纸数量（折合成A2图纸数）之比，即为单位差错数，称之为规范统计量。这样不同专业，不同设计就具备了共同比较的参数。再经过数据的分析，运用“单位差错数通用控制图”就可以分析当前设计过程是否正常，及时发现和消除造成设计文件质量不稳定因素，预防设计文件错误的出现，进而提高设计文件合格率，使顾客满意。
一个产品有很多质量特性，有些用计量值表示，如尺寸、重量、强度等，有些用计件值表示，如不合格品数、不合格率等，有些用计点值表示，如一定面积上的虚焊或漏焊点数，庇点数等。对质量特性这三种表示方法的特点见表一。

数 据	分 布	控 制 图 名 称	简 记
计量值	正态分布	均值－极差控制图 均值－标准差控制图	－R控制图 －S控制图
计件值	二项分布	不合格品率控制图 不合格品数控制图	P控制图 Pu控制图
计点值	泊松分布	差错（缺陷）数控制图 单位差错（缺陷）数控制图	C控制图 U控制图

根据设计院设计过程的特点，通常采用计件值和计点值。但选择计点值更能进行多方面分析，更为科学和合理。

六、收集预备数据
任何设计部门，凡完成的设计项目，均可以统计出下边两个数据，即每个专业在某个项目中所完成的图纸张数，并将其所折算成A2图纸张数，同时从该项目的校审记录（或抽检项目记录）可以统计差错数（违反强制性标准或规范除外）。这样收集一定期限不同专业但必须大于25组的样本，汇入数据表。见表二

表二 单位差错（缺陷）通用控制图数据表

从表二可以计算出平均差错数： = Σc/Σn=296/1551=0.19

表三 单位差错数通用控制图直接打算表

	3	2	1	0	-1	-2	-3
1	1.50	1.06	0.63	0.19
2	1.38	0.81	0.50	0.19
3	0.94	0.69	0.44	0.19
4	0.84	0.63	0.41	0.19
5	0.77	0.58	0.38	0.19
10	0.60	0.47	0.33	0.19	0.05
15	0.53	0.42	0.30	0.19	0.08
20	0.48	0.38	0.29	0.19	0.09
25	0.45	0.36	0.28	0.19	0.10	0.02
30	0.43	0.35	0.27	0.19	0.11	0.03
31	0.42	0.35	0.27	0.19	0.11	0.03
40	0.40	0.33	0.26	0.19	0.12	0.05
50	0.37	0.31	0.25	0.19	0.13	0.07	0.01
52	0.37	0.31	0.25	0.19	0.13	0.07	0.01
67	0.35	0.30	0.24	0.19	0.14	0.08	0.03
90	0.33	0.28	0.24	0.19	0.14	0.10	0.05
100	0.32	0.28	0.23	0.19	0.15	0.10	0.06
103	0.32	0.28	0.23	0.19	0.15	0.10	0.06
300	0.27	0.24	0.22	0.19	0.16	0.14	0.11
400	0.26	0.23	0.21	0.19	0.17	0.15	0.12

七、绘制控制图
1、基本知识
控制图由控制界线和中心线组成。＋3σ线为上控制界限，标记为UCL；－3σ线为下控制界限，标记为LCL；上、下控制界限画虚线，中心线标记为CL，用粗实线表示。其余水平横线用细实线表示。
在使用计点值控制图时，由于控制线公式中会有样本大小n，控制界限成凸凹状，十分不便，我国张公绪教授提出了通用控制图（1986年发布GB6381－86）。通用控制图直接打点公式：


其中：k＝3，2，1，0，－1，－2，－3，
2、通用控制图作法
（1）做一张通用控制图格式：可以用座标纸等距离画7条水平平行线，从上到下分别表示k＝3，2，1，0，－1，－2，－3；横坐标等距离表示样本号(i)（或采样日期）。
（2）选择参数n的范围：由数据表得n在3至400。
（3）根据标准变换公式计算直接打算表，如n=15，k=3,
其余类推，见表三。
（4）运用直接打点表（见表三）在通用控制图上描点：如数据表（见表二）的第5组样本（n=100 u=0.3），从直接打点表（表三）中可查出uk值在n＝100列，k＝3和k＝2行之间，故第5级样本的点子应描在k＝3和k＝2两根线之间。又如数据表的第18组样本（n=25,u=0.16），从直接打点表中可查出u值在n＝25列，k＝0和k＝－1两根线之间。其余类推。可绘描出分析用通用控制图。见图一。

八、控制图的判断
影响设计文件质量有两种因素：随机因素（正常因素）如笔误等；系统因素（异常因素）违反标准和规范，对标准和规范理解不深，导致系数选择错误等。由正常因素引起的设计文件质量波动，过程属于受控状态；由异常因素引起的设计文件质量波动，过程则属于非受控状态。
1、判断依据
满足下列条件时，认为设计过程处于稳定受控状态：
①连续25个点子中没有一个界外（包括落在界限上）；
②控制界限内点子的排列无下述异常现象：
a.连续7点或更多点在中心线同一侧；
b.连续7点或更多点有上升或下降起势；
c.连续11点中至少有10点在中心线同一侧；
d.连续11点在中心线附近（点子落在k＝1和k＝－1之间）；
e.连续14点中至少有12点在中心线同一侧；
f.连续17点至少有14点在中心线同一侧；
g.连续20点中至少的16点在中心线同一侧；
h.连续3点中至少有2点和连续7点中至少有3点靠近控制界限（点子落在k＝＋3和k＝－2或k＝－3和k＝－2之间）。
2、分析用通用控制图与控制用控制的转换
在分析用通用控制图完成后，按第本节“控制图的判断”要求，找出异常点，查明原因后排除，排除异常点后的样本组数大于或等于20时，利用排除异常点后的数据重新计算控制界限并打点判断。排除异常点后的数小于20时，应重新抽样，重新作图。如表二中第2组样本则属异常点，应分析原因予以排除，排除后

在这个前提下，根据标准变换方式计算直接打点表。
通过上述判断后，控制图中点子排列正常（过程处于稳定受控状态）延长控制界限转为控制用控制图。

九、控制用控制图的应用
使用者对每个项目校审之后，或抽检项目之后，抽取样本，按上述方法计算并在控制图上打点。当控制图上点子排列发生异常时，有关部门则可以组织质量分析会，必要时采取纠正或预防措施。
随着控制图不断的应用u 值将逐渐变小，即k＝3，2，1，0，－1，－2，－3取值也随之变小。经过一阶段后，还可以重新取样，绘制新的分析用还用控制图和控制用控制图。实施新的正常质量控制。

十、其他方面应用

同时也可计算出不同专业或不同部门的u值。按不同专业计算见表三。

表四 不同专业u值

从上表可以看出低于u＝0.19的专业有给排水、电力和动力三个专业。最高的是工艺专业高达0.37。从中可以判断给排水、电力和动力三个专业设计人员出手质量较好，假如上述数据是通过抽检项目取得，说明上述三个专业设计成品质量较好。同时也可以说明这三个专业所在部门较重视质量管理，设计成果质量较好。通过这种数据收集、分析可以初步定量地在不同专业不同部门进行横向比较。为领导制定奖励机制提供可靠的依据。通过几次PDCA循环，使设计中经常发生的常见病多发病降低最低点，并得到有效控制，不断提高设计质量，满足顾客要求。

十一、通用控制图的作用
1、判断设计过程的稳定性
判断设计过程是否稳定，需同时满足两个条件：
① 代表数据的点子应全部在控制限内；
② 控制限内的点子波动应符合统计规律详见第八节。
2、比较和分析产品质量的优劣。
有了控制图，可以帮助我们比较二类产品或不同操作者的产品质量的优劣（包括不同工种、生产所等）详见第十节。
3、分析质量不稳定的原因
当控制图中的点子超过控制界限或点子分布不正常时，依靠专长知识和过程特点，在过程中都能找到一种或几种与之对应的原因，将这些情况不断加以完善，对今后提高质量和开展质量分析工作是很有好处的。
4、根据点子的移动趋势，预防不合格品
控制图上当点子有定向而缓慢的趋向时，一般都有条件因素的作用，这种趋向用直观是很难发现的。
5、有利于对质量原始资料的整理和归档
以往虽有档案室，但由于对积累的资料缺乏合理的分析和整理方法，天长日久，越积越多，查起来很不方便，甚至成了负担，如果我们有了控制图，并在质量分析工作中应用数据整理方法，这些问题就比较容易解决。控制图中的一个点子就是一个数据，一张控制图就是一段时间内完整的质量记录。