SAS軟件在質(zhì)量管理中的應用

1、SAS軟件在質(zhì)量管理中的應用呂杰 溫德成 肖宏川隨著信息技術的飛速發(fā)展，企業(yè)信息化的時代已經(jīng)到來。質(zhì)量管理作為企業(yè)管理的重要組成部分，質(zhì)量管理也要實現(xiàn)信息化。同時，由于下現(xiàn)代工業(yè)中對產(chǎn)品或服務的質(zhì)量要求越來越高，質(zhì)量管理人員需要分析大量質(zhì)量數(shù)據(jù)。過去以手工方式計算變量繪制圖形的方法已經(jīng)不再可行，這就要求我們應用計算機和統(tǒng)計軟件來更好地進行質(zhì)量管理。 SAS（StatisticalAnalysisSystem，統(tǒng)計分析系統(tǒng)）軟件是世界上著名的統(tǒng)計分析軟件之一。在數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析領域，SAS軟件被譽為國際上最權威的優(yōu)秀統(tǒng)計軟件包，廣泛應用于各種領域，發(fā)揮著重要的作用。SAS系統(tǒng)中提供的主要分析功

2、能包括統(tǒng)計分析、決策分析、財務分析和全面質(zhì)量管理工具等等。 目前，已有很多企業(yè)成功地應用SAS軟件解決質(zhì)量問題，如上海通用汽車采用SAS的保修解決方案，將質(zhì)量問題解決周期縮短70%；上海寶鋼使用SAS軟件來提高其產(chǎn)品質(zhì)量和改進供貨流程；韓國浦項制鐵采用SAS9推動其質(zhì)量流程管理。本文將簡要介紹SAS軟件的描述性統(tǒng)計功能和統(tǒng)計質(zhì)量管理模塊在質(zhì)量管理中的應用。 一、質(zhì)量數(shù)據(jù)的描述性統(tǒng)計分析 通常，我們拿到一組質(zhì)量數(shù)據(jù)時，首先要對這組數(shù)據(jù)有個大概了解，或者說有個粗略的認識，之后再根據(jù)具體需要進行更深入的分析。描述性統(tǒng)計分析便為我們提供這樣一種功能，它通過對計算數(shù)據(jù)的均值告訴我們樣本數(shù)據(jù)的分布中心在哪

3、兒，為下一步計算Cp值和Cpk值做準備；計算方差讓我們了解分布的分散程度如何；計算偏度峰度使得我們能初步判斷數(shù)據(jù)分布的正態(tài)性。下面讓我們一起通過實例來學習如何用SAS軟件對質(zhì)量數(shù)據(jù)進行描述性統(tǒng)計分析。 某企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的一個關鍵質(zhì)量特性是產(chǎn)品重量，現(xiàn)對該企業(yè)抽檢的100件產(chǎn)品的重量（表1）進行描述性統(tǒng)計分析。首先將記錄為Excel文件的重量數(shù)據(jù)導入SAS軟件，在File菜單下選擇ImportData，導入數(shù)據(jù)類型選擇Excel，之后瀏覽找到數(shù)據(jù)文件導入。然后點擊Solutions菜單，打開ASSIST模塊，依次選擇DATAANALYSISELEMENTARYSummarystatistics，這

4、樣便進入了描述性統(tǒng)計分析的界面。在Table欄里選擇剛剛導入的重量數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)集），在Columns欄里選擇所要分析的變量weight，然后選擇需要分析的統(tǒng)計量，如Mean（均值）、Range（極差）、Variance（方差）、Skewness（偏度）、Kurtosis（峰度）等等。最后選擇RunSubmit運行程序，便得到了我們需要的結(jié)果（如圖1所示）。 可以看出，抽取的這批產(chǎn)品重量的均值是1026.79g，方差是80.147，偏度是-0.108，峰度是0.244。因此這組樣本的重量數(shù)據(jù)分布曲線接近正態(tài)分布，呈正偏態(tài)、尖削峰。圖1重量數(shù)據(jù)描述性統(tǒng)計結(jié)果二、運用SAS進行直方圖分析 直方圖是頻數(shù)

5、直方圖的簡稱。它是用一系列寬度相等、高度不等的長方形表示數(shù)據(jù)分布狀的圖。直方圖一般用于觀察和分析數(shù)據(jù)的波動情況。它的作用主要有：顯示產(chǎn)品或工序質(zhì)量波動的狀態(tài)；調(diào)查工序的過程能力；較直觀地傳遞有關工序質(zhì)量狀況的信息；根據(jù)數(shù)據(jù)波動的分布有目的地進行質(zhì)量控制和改進。 我們應用描述性統(tǒng)計分析中某企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的重量觀測數(shù)據(jù)（表1），同時增加一個限制性條件-重量規(guī)范要求為10000+50(g)，來繪制分析產(chǎn)品重量的直方圖。在前面的描述性統(tǒng)計分析中，根據(jù)偏度和峰度我們已經(jīng)可以初步判斷數(shù)據(jù)分布基本接近正態(tài)分布，下面我們通過繪制直方圖來進一步觀察觀測數(shù)據(jù)的分布狀況。 由于SAS軟件的統(tǒng)計質(zhì)量管理模塊中沒有直接的

6、直方圖分析項，因此我們將借助SAS軟件的條形圖功能繪制直方圖。首先選擇Solutions菜單下的ASSIST模塊，再依次選擇GRAPHICSBARCHARTS，進入條形圖分析界面。在Table欄里選擇導入的數(shù)據(jù)集，在Barvalues欄里選擇Frequency(default)，即按照頻數(shù)繪圖，然后在Chartcolumn欄里選入要分析的變量weight。在SAS軟件中，默認繪制的是垂直條形圖，即Vertical，如果繪制水平條形圖則需要將圖形類型選為Horizontal。在此我們將分別選擇Vertical和Horizontal進行兩次分析。最后點擊RunSubmit運行程序，便得到了直方圖分

7、析結(jié)果（如圖2和圖3所示）?？梢钥闯?，水平直方圖右側(cè)依次顯示了每組的頻數(shù)、累計頻數(shù)、百分比以及累計百分比。 圖2垂直直方圖分析結(jié)果圖3水平直方圖分析結(jié)果通過直方圖我們可以得知，利用觀測數(shù)據(jù)繪制的直方圖屬于正常型直方圖，即工序處于穩(wěn)定狀態(tài)。考慮到產(chǎn)品重量規(guī)范要求10000+50(g)可知，盡管此時工序處于穩(wěn)定狀態(tài)，但由于數(shù)據(jù)極大值和極小值非常接近公差上限和下限，因此工序?qū)儆跓o富余型，即企業(yè)應采取措施，減小標準偏差s。再結(jié)合前面描述性統(tǒng)計分析結(jié)果可知，分布中心1026.79g與公差中心1025g不重合，向右偏移，這一點通過偏度也可以得到同樣的結(jié)論。三、運用SAS進行排列圖分析 排列圖又叫帕累托圖、

8、主次圖。它是將出現(xiàn)的質(zhì)量問題和質(zhì)量改進項目按照重要程度依次排列而采用的一種圖表?？梢杂脕矸治鲑|(zhì)量問題，確定產(chǎn)生質(zhì)量問題的主要因素。 某工業(yè)有限公司鉆頭車間QC小組在分析鉆頭車間的錐柄扭制鉆頭的廢品率較高的情況時，做出的統(tǒng)計資料如表2所示。將數(shù)據(jù)導入SAS軟件后，在Solutions菜單下選擇ASSIST模塊，然后依次選擇DATAANALYSISELEMENTARYQUALITYCNTLPARETO，進入排列圖分析界面，在Activedataset中選入導入的數(shù)據(jù)文件，令廢品原因項目為Processvariable，頻數(shù)為Frequencyvariable，運行程序，即可得到排列圖分析結(jié)果（如圖

9、4所示）。 根據(jù)繪制的排列圖以及80/20原則可知，造成錐柄扭制鉆頭廢品率高的主要原因是接柄和扭槽問題。了解到主要問題之后，我們需要進一步分析造成這些問題的原因究竟是什么，此時，我們可以用因果圖之一質(zhì)量工具進行分析。下面我們將介紹接柄問題的因果圖分析。 表2錐柄扭制鉆頭的廢品統(tǒng)計表圖4排列圖分析結(jié)果四、運用SAS進行因果圖分析 因果圖又叫魚刺圖或特性要因圖，是用來表示質(zhì)量特性波動與其潛在（隱含）原因的關系，即分析表達因果關系的一種圖表。適用于有多種復雜原因影響，又無法用準確的數(shù)據(jù)進行定量分析的情況。 在SAS軟件中，首先選擇Solutions菜單下的ASSIST模塊，然后依次選擇DATAANA

10、LYSISELEMENTARYQUALITYCNTLISHIKAWA，選擇建立一個新的因果圖，進入因果圖的分析界面，依次在結(jié)果、大原因、中原因、小原因框內(nèi)輸入相應的質(zhì)量問題原因分析。 在前面的排列圖分析中我們已經(jīng)得知，造成錐柄扭制鉆頭廢品率高的主要原因之一是接柄問題，下面我們用因果圖分析造成這一問題的原因。 圖5接柄工序廢品率超標的因果圖分析結(jié)果圖5接柄工序廢品率超標的原因進行分析得到的結(jié)果。由圖可以看出，造成接柄問題的原因可以從操作方法、操作者、材料以及設備四個方面進行分析，對每一個大原因又可繼續(xù)分析其中原因以及小原因，最終找出引起接柄工序廢品率超標的具體原因，得到糾正措施。五、運用SAS進

11、行過程能力分析 通過ISO9000：2000族標準我們可以看出，過程貫穿于標準始終。過程能力和過程能力指數(shù)應用得越來越廣泛。過程能力是指工序過程生產(chǎn)出合格產(chǎn)品的能力，也是指過程在穩(wěn)定狀態(tài)下的勝任加工的能力，即人員、材料、機器設備、方法、環(huán)境、檢測等質(zhì)量因素充分規(guī)范化，處于穩(wěn)定控制狀態(tài)下所表現(xiàn)出來的保證工序過程質(zhì)量的能力。過程能力指數(shù)是表示過程能力或工序能力滿足過程質(zhì)量標準要求程度的量值。 設某化學用品廠生產(chǎn)一種產(chǎn)品，每種產(chǎn)品需要反應試劑至少為5.00克，但是不能超過5.50克，為了控制生產(chǎn)過程，該廠QC小組用控制圖對生產(chǎn)過程進行監(jiān)控。QC小組以連續(xù)生產(chǎn)的5個產(chǎn)品為一個樣本組，每間隔1小時抽取一

12、個樣本，共取25組，將數(shù)據(jù)記入表1中。首先選擇Solutions菜單下的ASSIST模塊，再依次選擇DATAANALYSISELEMENTARYQUALITYCNTLCAPABILITY，進入過程能力分析界面。在Activedataset欄里選擇導入的數(shù)據(jù)集，再將觀測值選入Variabletoanalyze（分析變量），再點擊Specificationlimits進入公差界限界面，在Lowerspecificationlimit欄里填入公差下限5.00，在Upperspecificationlimit欄里填入公差下限5.50。下面選擇輸出圖形，在過程能力模塊里，SAS提供了五種圖形分析供我們選

13、擇，分別是：CDF圖、直方圖（Histogram）、P-P圖、Q-Q圖以及概率圖（Probability），或者不輸出任何圖形。本文我們在Plots欄里選擇None，即不輸出任何圖形。點擊Run運行程序后可以得到過程能力分析的結(jié)果。該結(jié)果由八部分組成，包括基本統(tǒng)計分析、正態(tài)檢驗、過程能力指數(shù)等等。限于篇幅，本文只列出部分分析結(jié)果，圖1是過程能力指數(shù)分析的結(jié)果。SAS軟件不僅計算了Cp、Cpl、Cpu以及Cpk值，同時還計算了各個值的95%置信區(qū)間。 由圖6可知，該化學用品生產(chǎn)廠生產(chǎn)過程的過程能力指數(shù)Cp=1.113，修正的過程能力指數(shù)Cpk1.038，因此過程能力尚可，但必須用控制圖或其他方法

14、對過程進行控制和監(jiān)督，以便及時發(fā)現(xiàn)波動異常，對產(chǎn)品按照正常規(guī)定進行檢驗。下面我們用控制圖對該過程繼續(xù)進行分析，以確定該過程是否出現(xiàn)波動異常。 表3反應試劑用量表圖6過程能力分析部分結(jié)果六、運用SAS進行控制圖分析 控制圖又稱為管理圖。它是用來區(qū)分由異常原因引起的波動、還是由過程固有的原因引起的正常波動的一種有效的工具。GB/T4091-2001是關于常規(guī)控制圖的國家標準。常見的控制圖可分為兩類，計量值控制圖和計數(shù)值控制圖，每類下面又各有幾種控制圖。計量值控制圖包括平均值-極差控制圖、平均值-標準差控制圖、中位數(shù)-極差控制圖以及單值-移動極差控制圖，計數(shù)值控制圖包括不合格品數(shù)控制圖、不合格品率控

15、制圖、缺陷數(shù)控制圖以及單位缺陷數(shù)控制圖。本文將選用最常用的平均值-極差控制圖為例說明如何用SAS軟件實現(xiàn)控制圖。 我們繼續(xù)前面的過程能力分析，繪制該化學用品生產(chǎn)廠生產(chǎn)過程的控制圖。首先將數(shù)據(jù)導入SAS軟件后，然后選擇Solutions菜單下的ASSIST模塊，再依次選擇DATAANALYSISELEMENTARYQUALITYCNTLCONTROLCHARTS，進入控制圖分析界面。在Activedataset欄里選擇導入的數(shù)據(jù)集，在Typeofcontrolchart欄里選擇控制圖類型，本文選擇Meanandrangecharts，即平均值-極差控制圖。在Processvariable欄里選擇

16、所要分析的數(shù)據(jù)項，即觀測記錄值。再從Subgroupvariable欄里的Enterthenumberofmeasurementstoformeachrationalsubgroup內(nèi)填入5，即樣本容量。SAS軟件的控制圖分析部分還集成了檢驗功能，即判斷控制圖是否出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。點擊AdditionaloptionsTestsforspecialcauses,進入控制圖檢驗界面（如圖7所示）。由圖可以看出，SAS軟件提供了GB/T4091-2001中給定的八種判異準則，我們將這八項全部選定。再將Displaylinesdelineatingzones選項選上，以便顯示A、B、C區(qū)。當然，由于SAS軟件可以自動判斷過程是否出現(xiàn)異常，并標記出異常點，因此我們也可以不選擇顯示A、B、C區(qū)。最后點擊Run運行程序，即可得到平均值-極差控制圖結(jié)果（如圖8所示）。 由平均值-極差控制圖分析結(jié)果可知，該產(chǎn)品生產(chǎn)過程未出現(xiàn)異常現(xiàn)象。當控制圖顯示過程出現(xiàn)異常時，SAS軟件將在控