Lec. 6 Quality Control, Cost of Quality
请先不要让一切沦为过去。
Block 2 Part 2 Contents
- Block 2 Part 2 Contents
- Lec. 6 - Ses. 1 质量控制 Quality Control
- Lec. 6 - Ses. 2 质量成本 Cost of Quality
- Block 2 例题 Examples
Lec. 6 - Ses. 1 质量控制 Quality Control
6-1-1 质量控制定义 QC Definition
质量控制 Quality Control
质量控制是一套旨在确保制成品或服务符合既定质量标准或满足客户要求的程序。质量控制的目标是在产品开发完成后、发布前识别任何缺陷。
Quality Control is a procedure or set of procedures intended to ensure that a manufactured product or performed service adheres to a defined set of quality criteria or meets the requirements of the client or customer. The goal of QC is to identify any defects after a product is developed, but before it's released.
质量控制贯穿整个生产过程，从原材料检验到最终产品测试。通过系统化的检查和测试，确保产品满足预定的质量标准。
6-1-2 QC 与 QA 的区别 QC vs QA
| 特征 | 质量控制 (QC) | 质量保证 (QA) |
|---|---|---|
| 性质 | 反应性过程 Reactive Process | 主动性过程 Proactive Process |
| 关注点 | 识别已完成产品中的缺陷 | 通过逐步改进制造过程、政策和程序来预防缺陷 |
| 时机 | 产品完成后、交付前 | 产品开发过程中 |
| 目标 | 检测和纠正缺陷 | 防止缺陷产生 |
| 方法 | 检查、测试、审查 | 过程改进、标准制定、培训 |
IMPORTANT
QA（质量保证）是主动预防缺陷，QC（质量控制）是被动识别缺陷。两者相辅相成，缺一不可。
NOTE
QA 侧重于"做正确的事"，QC 侧重于"正确地做事"。QA 是预防性的，QC 是检测性的。
6-1-3 七大质量工具 7-QC Tools
1. 流程图 Flowchart
流程图 Flowchart
流程图是显示过程的顺序步骤和所需决策的图表。
A flowchart is a diagram showing sequential steps of a process and the decisions needed.
使用时机：
- 研究过程以进行改进
- 记录过程
- 规划项目
TIP
流程图是理解复杂过程的起点，帮助团队识别瓶颈和改进机会。
2. 检查表 Check Sheet
检查表 Check Sheet
检查表是用于收集和分析数据的结构化、预先准备好的表格。
A check sheet is a structured, prepared form for collecting and analyzing data.
使用时机：
- 数据可以按相似位置和人员收集
- 从生产中收集数据
- 收集事件/问题/缺陷模式的数据
3. 因果图（鱼骨图/石川图）Cause-Effect Diagram (Fishbone/Ishikawa)
因果图 Cause-Effect Diagram
因果图是一种视觉工具，用于通过图形显示以递增细节的方式，逻辑地组织特定问题的可能原因。
A cause-effect diagram is a visual tool used to logically organize possible causes for a specific problem by graphically displaying them in increasing detail.
使用时机：
- 研究过程
- 记录过程
- 规划项目
因果图的六大类（6M）：
- 人 Man - 人员因素
- 机 Machine - 设备因素
- 料 Material - 材料因素
- 法 Method - 方法因素
- 测 Measurement - 测量因素
- 环 Environment - 环境因素
4. 帕累托图 Pareto Chart
帕累托图 Pareto Chart
帕累托图是按降序排列的条形图，基于帕累托原则（80/20法则）：80%的影响由20%的原因造成。
A Pareto chart is a bar chart sorted in descending order, based on the Pareto principle (80/20 rule): 80% of effects are caused by 20% of causes.
使用时机：
- 分析频率或原因
- 聚焦重要问题
- 通过查看具体部分分析广泛原因
IMPORTANT
帕累托图帮助识别"关键的少数"（vital few）和"有用的多数"（useful many），从而集中精力解决主要问题。
5. 控制图（休哈特图）Control Chart (Shewhart Chart)
控制图 Control Chart
控制图是用于研究过程随时间如何变化的图表，具有中心线（平均值）、上控制限（UCL）和下控制限（LCL）。
A control chart is a graph used to study how a process changes over time, with a central line (average), UCL, and LCL.
控制图公式：
其中：
：样本平均值 ：估计标准差 ：控制限系数 ：上控制限 Upper Control Limit ：下控制限 Lower Control Limit
控制限系数 A 的置信区间：
| A 值 | 置信区间 | 说明 |
|---|---|---|
| A = 1 | 68.26% | 1σ 控制限 |
| A = 2 | 95.44% | 2σ 控制限 |
| A = 3 | 99.73% | 3σ 控制限（最常用） |
两种变异类型：
- 受控变异 Controlled Variation：过程稳定，变异在控制限内，由随机因素引起
- 失控变异 Uncontrolled Variation：过程不稳定，变异超出控制限，由特殊原因引起
NOTE
控制图用于区分过程中的正常波动和异常波动。当点超出控制限或呈现特定模式时，表明过程失控。
非稳定控制图的纠正措施 Corrective Actions for Non-stable Control Chart：
- 识别原因 Identify the Cause — 观察控制图，寻找超出控制限的点或异常模式
- 调查问题 Investigate the Issue — 检查可能因素，如设备故障、材料缺陷或人为错误
- 实施纠正措施 Implement Corrective Actions — 修复设备、改进培训或更换材料
- 监控过程 Monitor the Process — 持续使用控制图跟踪过程是否改善并恢复稳定
- 验证稳定性 Verify Stability — 确保数据点在一段时间内保持在控制限内，确认过程已稳定
数值例题 Numerical Example：
PROBLEM
某电子制造过程的 15 个样本良率（Yield Rate）数据如下，使用 A = 3（3σ 控制限）创建控制图并判断过程是否受控。
| 样本编号 | 良率 (%) |
|---|---|
| 1 | 98.50 |
| 2 | 97.80 |
| 3 | 98.30 |
| 4 | 99.10 |
| 5 | 99.30 |
| 6 | 94.32 |
| 7 | 98.40 |
| 8 | 98.60 |
| 9 | 98.80 |
| 10 | 99.00 |
| 11 | 99.10 |
| 12 | 98.80 |
| 13 | 98.90 |
| 14 | 99.10 |
| 15 | 98.20 |
SOLUTION
第一步：计算均值 X̄
第二步：计算估计标准差 σ̂
第三步：计算控制限（A = 3）
第四步：判断
样本 6 的良率为 94.32%，低于 LCL（94.92%），属于失控点。其余 14 个样本均在控制限内，过程基本受控，需排查样本 6 异常的特殊原因。
6. 直方图 Histogram
直方图 Histogram
直方图是显示过程中变异的条形图。
A histogram is a bar chart showing variation in a process.
使用时机：
- 分析过程是否满足客户要求
- 分析数值数据
- 比较不同过程的输出
7. 散点图 Scatter Diagram
散点图 Scatter Diagram
散点图是成对数值数据的图形，用于寻找关系。
A scatter diagram graphs pairs of numerical data to look for a relationship.
使用时机：
- 成对数值数据
- 在使用控制图前测试自相关性
- 识别根本原因
TIP
散点图帮助识别变量之间的相关性，但相关性不等于因果关系。
数值例题 Numerical Example：
PROBLEM
某生产线的温度（°C）与组件故障数量数据如下，绘制散点图分析温度与故障率的关系。
| 样本编号 | 温度 (°C) | 组件 A 故障数 | 组件 B 故障数 |
|---|---|---|---|
| 1 | 22 | 3 | 7.0 |
| 2 | 29 | 6 | 7.4 |
| 3 | 25 | 4 | 6.0 |
| 4 | 28 | 8 | 6.0 |
| 5 | 30 | 10 | 7.5 |
| 6 | 21 | 2 | 6.5 |
| 7 | 26 | 5 | 7.0 |
| 8 | 24 | 4 | 5.0 |
| 9 | 27 | 7 | 6.3 |
| 10 | 23 | 3 | 7.0 |
分析温度与组件 A 故障数之间的关系。
SOLUTION
将温度作为 x 轴，组件 A 故障数作为 y 轴绘制散点图。
- 温度 21°C 时故障数为 2，温度 30°C 时故障数为 10
- 温度升高，故障数明显增加，呈正相关 Positive Correlation
- 温度是影响组件 A 故障率的重要因素，应控制生产环境温度以降低故障率
NOTE
组件 B 的故障数与温度之间没有明显的线性关系，说明温度对不同组件的影响不同。
Lec. 6 - Ses. 2 质量成本 Cost of Quality
6-2-1 质量成本定义 COQ Definition
质量成本 Cost of Quality
质量成本是为确保高质量交付物而产生的成本，也包括处理缺陷的成本。阿曼德·V·费根鲍姆（Armand V. Feigenbaum）于1956年首次描述了这一概念。
Cost of Quality (COQ) refers to costs incurred while ensuring high-quality deliverables. It also includes the cost of dealing with defects. Armand V. Feigenbaum first described the concept in 1956.
质量成本不是指使用高质量材料的成本，而是指与质量相关的所有成本的总和。理解质量成本有助于企业识别改进机会并优化资源配置。
6-2-2 质量成本曲线 Quality Cost Curve
质量成本曲线由约瑟夫·朱兰（Joseph Juran）于1999年提出，展示了质量成本与质量水平之间的关系。
质量成本曲线的三个区域：
- 质量改进区：缺陷成本高，预防和鉴定成本低 → 需要增加预防和鉴定投入
- 质量最佳区：总质量成本最低 → 达到最佳质量水平
- 质量过剩区：预防和鉴定成本过高，缺陷成本很低 → 质量投入过剩
NOTE
质量成本曲线表明，存在一个最优质量水平，在该水平下总质量成本最低。过度追求质量或质量不足都会增加成本。
6-2-3 质量成本的四大类别 4 Categories of COQ
质量成本分为四大类别：
1. 预防成本 Prevention Cost
预防成本 Prevention Cost
预防成本是为了防止缺陷发生而投入的成本。
Prevention costs are costs incurred to prevent defects from occurring.
预防成本包括：
- 质量规划 Quality Planning
- 教育与培训 Education and Training
- 设计审查 Design Reviews
- 供应商审查 Supplier Reviews
- 过程规划 Process Planning
- 产品修改 Product Modifications
- 设备升级 Equipment Upgrades
2. 鉴定成本 Appraisal Cost
鉴定成本 Appraisal Cost
鉴定成本是为了评估产品或服务是否符合质量标准而投入的成本。
Appraisal costs are costs incurred to evaluate products or services to ensure they meet quality standards.
鉴定成本包括：
- 测试与检验 Test and Inspection
- 供应商质量控制 Supplier Quality Control
- 过程审核 Process Audits
- 校准 Calibration
3. 内部失败成本 Internal Failure Cost
内部失败成本 Internal Failure Cost
内部失败成本是在产品交付客户之前发现缺陷而产生的成本。
Internal failure costs are costs incurred when defects are found before the product is delivered to the customer.
内部失败成本包括：
- 过程中的废品和返工 In-process Scrap and Rework
- 故障排除和修复 Troubleshooting and Repairing
- 设计变更 Design Changes
- 因工艺良率低而产生的库存 Inventory for Poor Process Yields
- 返工项目的重新检验/测试 Re-inspection/Retest of Reworked Items
4. 外部失败成本 External Failure Cost
外部失败成本 External Failure Cost
外部失败成本是在产品交付客户后发现缺陷而产生的成本，是质量成本中最糟糕的类型。
External failure costs are costs incurred when defects are found after the product is delivered to the customer, and are the worst type of quality cost.
外部失败成本包括：
- 销售退回 Sales Returns
- 更换缺陷产品 Replacing Defective Products
- 服务级别协议罚款 SLA Penalties
- 保修服务人工和成本 Warranty Service Labor and Costs
- 产品召回/法律索赔 Product Recalls/Legal Claims
- 客户流失 Lost Customers
- 降级处理 Downgrading
- 处理客户投诉 Processing Customer Complaints
IMPORTANT
外部失败成本是最糟糕的质量成本类型，因为它不仅包括直接的经济成本，还包括声誉损失和客户流失等隐性成本。
质量成本分类练习 COQ Classification Exercise：
| 序号 | 场景 | 质量成本类别 |
|---|---|---|
| 1 | 公司获取 ISO 9001 认证 | 预防成本 Prevention Cost |
| 2 | 质量相关培训 | 预防成本 Prevention Cost |
| 3 | 图纸审查 | 预防成本 Prevention Cost |
| 4 | 质量管理体系和检验程序的准备 | 预防成本 Prevention Cost |
| 5 | 产品召回和保修维修 | 外部失败成本 External Failure Cost |
| 6 | 客户收货后发现的缺陷 | 外部失败成本 External Failure Cost |
| 7 | 维修产品的检验和复检 | 鉴定成本 Appraisal Cost |
6-2-4 可见与隐性质量成本 Visible vs Invisible COQ
| 类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 可见成本 Visible Costs | 可以直接测量和记录的成本 | 废品、返工、保修、检验、测试 |
| 隐性成本 Invisible Costs | 难以测量但影响重大的成本 | 客户流失、声誉损失、员工士气低落、错失的商机 |
NOTE
可见成本通常只占质量总成本的20-30%，而隐性成本占70-80%。因此，全面评估质量成本至关重要。
6-2-5 总结 Summary
质量成本（COQ）帮助公司理解他们需要做什么来降低整体质量成本。
关键要点：
- 外部失败成本是最糟糕的质量成本类型，因为它包括直接成本和隐性成本。
- 增加预防和鉴定成本的投入通常会导致内部和外部失败成本的减少。
- 质量成本曲线表明存在一个最优质量水平，在该水平下总质量成本最低。
- 七大质量工具是实施质量控制的基础工具。
IMPORTANT
质量是免费的，但无质量的代价是昂贵的。 通过在预防和鉴定方面投入更多资源，企业可以显著降低失败成本，从而降低整体质量成本。
Block 2 例题 Examples
Lecture 6 后半部分的选择题已经集中整理到 Block 2 例题。