传统质量管理中最基础、最经典的一套问题分析工具——含历史起源、发展背景与应用价值
QC 七大手法(Seven QC Tools)是质量管理领域最具代表性的基础工具集。由于易懂、易学、易用、效果明显,被称为「旧七工具」。它们在制造业、服务业、公共机构与行政流程中广泛应用,是品质工程师、制造主管、班组长、持续改善团队的必备技能。
一、历史起源:从休哈特、石川馨到日本质量革命
QC 七大手法的形成,与统计学的发展和日本战后质量管理体系的崛起息息相关。
1. 1930s:休哈特(Walter A. Shewhart)奠定统计质量控制基础
AT&T 的统计学家休哈特提出控制图(Control Chart)、可分为共因与特因的变差概念,成为日后 SPQC(Statistical Process Quality Control)的根基。
他强调「过程稳定」的重要性,为后续工具系统化铺路。
2. 1950s:戴明、朱兰将统计方法引入日本
二战后,日本急需提升工业竞争力。
戴明(W. Edwards Deming)与朱兰(Joseph Juran)应邀赴日讲授质量控制,使日本企业开始重新认识统计方法与流程改进。
3. 1960s–70s:石川馨(Kaoru Ishikawa)系统化整理成「QC 七大手法」
石川馨在推动 TQC(全面质量控制)的过程中,希望让一线人员也能用统计方法进行改善,因此将复杂方法化繁为简,最终归纳出七个最常用、最有效、最易学的工具:
检查表(Check Sheet)
层别(Stratification)
帕累托图(Pareto Chart)
因果图(Fishbone / Ishikawa Diagram)
散布图(Scatter Diagram)
控制图(Control Chart)
直方图(Histogram)
石川强调:
“质量改善不只是工程师的事,而是每位员工都能参与的活动。”七大手法就是为了让所有人都能参与改善而设计的。
二、QC 七大手法的核心价值
为什么这些工具可以延续数十年仍然有效?
1. 降低门槛
不需要复杂数学、无需软件,一张纸、一支笔即可开始。
2. 快速找出问题重点
七个工具针对质量问题的不同侧面(分布、趋势、原因、优先顺序)进行分析,因此能够迅速锁定问题与改善方向。
3. 可视化,让问题变得清晰
复杂的数据透过图形化呈现,让现场员工、主管、工程师都能达成共识。
4. 适用于制造、服务、行政流程等所有行业
例如:
制造业:不良率、产线稳定性、工艺变差
服务业:顾客投诉、流程等待时间
医疗机构:感染率、治疗流程
学校单位:满意度调查、流程改善
三、QC 七大手法详解
1. 检查表(Check Sheet)
1.1 定义
检查表是一种用来有系统地收集与记录数据的表格工具。通过事先设计好的项目与格式,让不同人员在不同时间收集到的数据保持一致,方便后续统计与分析。
1.2 适用情境
记录制程不良的种类与次数
记录客户投诉项目
记录设备故障发生情况
作为后续绘制帕累托图、直方图等工具的原始数据来源
1.3 使用步骤
明确要收集什么数据(例如:不良类型、发生时间、机台、班别)。
设计好检查表格式,并统一使用的项目与符号。
在现场按事实记录,不随意估计或补填。
定期汇总检查表数据,进行统计与分析。
1.4 常见检查表类型
项目计数型:统计不同不良项目的次数。
位置记录型:记录不良发生的具体位置(如断点位置图)。
时间序列型:记录不良在不同时间段的发生频率。
核对清单型:用于审核流程或作业是否执行到位。
1.5 范例
日期
划伤
崩边
污染
其他
2025/01/01
3
1
0
1
2025/01/02
5
0
2
0
1.6 优点
简单易懂,现场人员容易上手。
收集速度快,适合日常管理与改善项目。
数据格式统一,便于后续统计与绘图。
2. 分层法(Stratification)
2.1 定义
分层法是指将收集到的「混合数据」按照不同特征或来源进行分类,分别统计和分析,以便找出差异与问题的真正来源。
2.2 为什么要分层?
如果不同机台、班别、材料来源的数据全部混在一起,只看到整体平均值,往往会掩盖真实问题。通过分层,可以发现:
某一班别特别差
某一台设备不良率特别高
某个供应商的料问题较多
2.3 常见分层维度(5M1E)
人(Man):班别、操作员、熟练程度
机(Machine):机台型号、编号、设备状况
料(Material):供应商、批次、规格
法(Method):作业方式、标准工艺条件
测(Measurement):不同检验方法、不同检验员
环(Environment):温度、湿度、班段环境等
2.4 示例
某制程整体不良率为 2%,分层后得到:
班别
不良率
白班
0.8%
夜班
3.2%
可以看出问题主要集中在夜班,后续可针对夜班的人、机、料、法、环进行更深入分析。
3. 帕累托图(Pareto Chart)
3.1 定义
帕累托图是一种条状图加累计百分比折线图的组合,根据「80/20 法则」找出对问题影响最大的少数关键项目,用于确定改善优先顺序。
3.2 使用步骤
利用检查表等方式收集各不良项目的次数。
按不良次数从大到小排序。
计算各项目占总数的百分比及累计百分比。
绘制柱状图(次数)与折线图(累计百分比)。
找出累计约 80% 的几个主要不良,作为改善重点。
3.3 示例数据
不良项目
次数
划伤
45
污点
25
崩边
15
混料
10
从表中可以看出,「划伤」与「污点」占比最高,应列为首要改善对象。
4. 因果图(鱼骨图 / Ishikawa Diagram)
4.1 定义
因果图是一种用来系统整理「造成问题的可能原因」的图形工具,因为外形类似鱼骨,也称为鱼骨图;由日本学者石川馨提出,又称 Ishikawa 图。
4.2 典型分类(6M)
Man(人)
Machine(机)
Material(料)
Method(法)
Measurement(测)
Environment(环)
4.3 使用步骤
在图的右侧写上要解决的问题(例如「成品表面刮伤率高」)。
画出主干和各大类「鱼骨」(如人、机、料、法、测、环)。
团队进行头脑风暴,把想到的原因写在相应鱼骨上。
对可能性大的原因再往下展开细分。
选出最可能的几个根本原因,作为后续验证与改善的焦点。
5. 散布图(Scatter Diagram)
5.1 定义
散布图是用坐标图的方式表示两个变量之间关系的图形,每一笔数据在图上对应一个点,用来判断变量之间是否存在相关性。
5.2 可观察关系
正相关:X 增加时,Y 也增加(点大致沿右上方向排列)。
负相关:X 增加时,Y 反而减少(点沿右下方向排列)。
无相关:点分散无明显趋势。
曲线关系:点呈弯曲形态,显示非线性相关。
5.3 示例说明
例如绘制「烘箱温度」与「不良率」的散布图,若温度越高、不良率越高,点分布呈右上倾斜,即表示两者具有正相关关系,可进一步设定合适的温度范围。
6. 直方图(Histogram)
6.1 定义
直方图是用连续条形表示数据分布情况的图表,可用来观察数据的中心位置、分散程度及分布形状,是了解过程特性的基础工具。
6.2 可以回答的问题
数据是否集中在某一范围?
分布是否接近正态?是否有偏态或双峰?
数据离散程度是否过大?
与规格上下限相比,是否有大量数据接近边缘?
6.3 常见判断要点
若分布偏一侧,可能表示过程中心偏移。
若出现双峰,可能是混合了两种不同条件(两台机台、两种材料等)。
若分布异常宽,表示变差较大,需要进一步改善。
7. 控制图(Control Chart / SPC)
7.1 定义
控制图是统计过程控制(SPC)的核心工具,用一条中心线与上下控制限来监视过程随时间的变化,判断过程是否处于统计控制状态。
7.2 目的与意义
区分「普通原因」与「特殊原因」的变差。
在问题扩大成不良品之前,及早发现异常。
避免对稳定过程进行不必要的调整,造成更大波动。
7.3 控制图的基本构成
中心线(CL):代表过程平均水准。
上控制限(UCL)与下控制限(LCL):依据统计方法计算。
数据点:依时间顺序绘制的样本统计量(如样本平均值、单值等)。
7.4 常见控制图类型
变量数据:
Xbar-R 图:用于样本量小(通常 n=2~5)的情形。
Xbar-S 图:用于样本量较大的情形。
I-MR 图:单件测量时使用。
属性数据:
p 图:不良品比例。
np 图:不良品数量。
c 图:单位中缺点数。
u 图:每单位平均缺点数。
7.5 常见异常判定规则
有点超出 UCL 或 LCL。
连续多点集中在中心线一侧(例如连续 7 点都在上侧)。
连续点呈明显上升或下降趋势。
点呈现周期性波动或异常集中在某一区域。
8. QC 七大手法的整体使用顺序示意
在实际改善专案中,QC 七大手法并非单独使用,而是互相搭配、形成一条完整的问题解决链:
检查表:收集现场数据。
分层法:按人、机、料、法、测、环等拆解数据。
帕累托图:找出最主要的不良项目或问题。
因果图:分析造成关键问题的可能原因。
散布图、直方图:验证原因与结果的关系、了解数据分布。
控制图:在改善后持续监控过程,维持成果。
熟练掌握这套「旧七工具」,就能为后续导入六西格玛、精益生产、8D 问题解决等更系统的方法打下坚实基础。