Excel在产品质量控制中的应用分析

汤卫君

（江南大学 商学院，江苏 无锡 214122）

一、引言

如今，质量成了企业追求和竞争的焦点，质量是构建企业竞争力的关键。好的质量源自科学缜密的质量管理与质量控制。科学的质量管理与控制对于企业持续不断地提供高品质产品，尽早发现所存在问题，从而减少损失具有重要的意义。

根据中心极限定理，无论产品质量特性呈现何种随机分布，其均值总是服从正态分布或近似服从正态分布。以此为基础，在日常企业产品质量管理中，可以在产品生产过程中采用控制图来随时了解产品的质量情况。但是，由于控制图的绘制繁琐，而且数据计算量较大，准确性要求也非常高，一旦计算不准确，则会对产品生产过程做出错误的判断[1]。本文结合日常教学研究，以常用的均值极差控制图为例，介绍如何利用常用的excel软件来绘制质量控制图。

二、控制图

控制图通过抽样检验获取样本数据，依据样本数据的分布情况判别工序生产过程是否处于控制状态。控制图分为两类，一类是计量值控制图，如均值极差控制图、均值标准差控制图、中位数极差控制图等；一类是计数值控制图，如不合格品数控制图、不合格品率控制图、缺陷数控制图、单位缺陷数控制图等。

样本数据点落在上、下控制线内，且无规则排列，则过程处于统计控制状况。具体判稳准则有：（1）连续 25个数据点都在控制界限内；（2）连续35个数据点至多 1个点落在控制界限外；（3）连续 100个数据点至多2个点落在控制界限外[2]。判断异常的基本准则是：数据点出界或数据点在界限内不是随机排列。

三、控制图的绘制

图1 金属零件抽样数据图

本文以一个实例来说明控制图的绘制过程与具体步骤。实例：为控制某金属零件的长度，在生产现场每隔一个小时连续测量5件产品的长度（单位：丝），数据如图1所示。要对该产品进行质量控制，可以通过绘制均值极差控制图来查看产品质量的变化[3]。按照国标GB/T4091-2001规定，先做极差控制图，后作均值控制图。具体步骤如下。

（一）绘制极差控制图

1.求各组样本极差与极差均值

选取单元格H3，在单元格中输入 “=MAX(B3:F3)-MIN(B3:F3)”。复制、粘贴到 H4:H27单元格中，则H3:H27各单元格中的数据为所对应序号样本的极差。选取单元格H28，选择 “插入”下拉菜单中的 “函数…”项中的 “average”函数，单击 “确定”，则 H28中就可以计算出每组样本极差的均值。

2.确定极差控制图中心线与上、下控制限

极差控制图中心线值等于极差的均值，将均值复制、粘贴到J3:J27单元格中。在I3输入“=2.114*$H$28”，复制、粘贴到I4:I27单元格中，得到上控制限。在K3中输入 “0”，复制、粘贴到K4:K27单元格中，得到下控制限。以上计算结果见图2。

3.绘制极差控制图

图2 各数值计算结果图

（1）绘制极差控制草图

数据计算好后，开始绘制控制图。在Excel软件菜单栏选择“插入”栏中的“图表”选项，点击“图表向导”对话框。在“图表类型”选项中选择“折线图”，在“子图表类型”中选择“数据点折线图”，然后确定“图表源数据”区域，选择从单元格H3到单元格H27的数据。打开“图表选项”对话框，在“标题”页面中的“图表标题”中输入“极差控制图”，在分类（X）轴中输入“组号”，在分类（Y）轴中输入“极差”。在“网格线”页面，不要选网格线；在“图例”页面，不要选图例。最后确定图表位置，选择“作为其中的对象插入”，这样就能得到所需的极差控制草图，如图3。

图3 极差控制草图

（2）绘制中心线、控制上限和控制下限

用鼠标选取单元格J3:J27数据，当鼠标变成一个箭头，然后把选取的值拖动到控制草图中释放鼠标键，则控制图中出现一条线，即为中心线。再用鼠标分别选取单元格I3:I27、K3:K27的数据，与前面相同，把单元格的数据拖动到控制图中释放鼠标键，则控制图中出现的线即为控制图的上、下控制限。选取中心线、上、下控制限，打开 “数据系列格式”对话框，对字体、刻度、样式等进行适当调整，最后得极差控制图，如图4所示。

图4 极差控制图

（二）绘制均值控制图

1.求各组样本与总体均值

选取单元格G3，单击 “插入”下拉菜单中的“函数…”，选择 “average”函数，单击 “确定”，或者直接在单元格 G3中填入 “=AVERAGE(B3:F3)”。并复制、粘贴到 G4:G27单元格中，则G3:G27各单元格中的数据为所对应序号样本的平均值。选定单元格 G28，“插入”下拉菜单中的 “函数…”项，选择 “average”函数，单击 “确定”。则 G28中就可以计算出全体数据的均值。

2.确定均值控制图的中心线与上、下控制限

均值图中心线值等于总体均值，将总体均值复制、粘贴到M3:M27单元格中。在L3输入“=M3+0.577*$H$28”，并复制、粘贴到L4:L27单元格中，得到上控制限。在N3中输入“=M3-0.577*$H$28”，复制、粘贴到N4:N27单元格中，得到下控制限。计算结果见图2。

3.绘制均值控制图

最后，均值控制图的绘制同极差控制图，在“图表源数据”对话框，选择从单元格G3到单元格G13的数据。在“标题”页面中的“图表标题”中输入“均值控制图”，在分类（X）轴中输入“组号”，在分类（Y）轴中输入“均值”。最后得均值控制图如图5所示。

图5 均值控制图

（三）结论

从前面绘制的极差、均值控制图可知，样本数据点都处在控制上限和控制下限之间，且界限内的数据点分布没有规律。根据控制图的判别准则，可以判定该金属零件质量是稳定的，生产过程处于受控状态。

四、结束语

使用Excel制作控制图非常简单，绘制出的控制图准确、清晰，为准确判断产品生产状况提供了有力保障，对于还未采用专业质量管理软件的企业来说是一个不错的选择。当然，Excel在产品质量管理中的应用不仅仅只是绘制质量控制图，除了图表分析外，其数据分析，包括方差分析、相关系数、假设检验、回归分析等功能同样可以在产品质量数据管理中采用。

[1]温德成.中小企业质量管理[M].北京:中国计量出版社,2003:88-90.

[2]罗国勋.质量工程与管理 [M].北京:高等教育出版社,2009:180-182.

[3]与洪彦.Excel统计分析与决策[M].北京:高等教育出版社,2000:34.