1、第二章 食品質量管理的工 具與方法 產品質量的波動 任何一個生產過程，總存在著質量波動。 質量波動是客觀存在的，是絕對的。范例： 沒有兩個相同的人、樹葉，對于產品也是一樣的，沒有兩件完全相同的產品。范例：經驗告訴我們，按照同樣的工藝、遵照同樣的作業指導書、采用同樣的原材料、在同一臺設備上、由同一個操作者生產出來的一批產品其質量特性不可能完全一樣，總是存在差異，即存在變異或波動。影響過程（工序）質量主要有六個因素：5M1E Man 操作者Machine設備Material原材料Method操作方法Measure測量Environment環境1.正常波動由隨機因素（偶然因素）引起質量管理中允許的波

2、動范例：機器的固有振動、液體灌裝機的正常磨損工人操作的微小不均勻性原材料中的微量雜質或性能上微小差異儀器儀表的精度誤差檢測誤差偶然因素是固有的始終存在，是不可避免的對質量的影響較小難以測量，消除它們成本大，技術上也難以達到。2. 異常波動由系統因素（異常因素）引起質量管理中不允許的波動 范例：配方錯誤設備故障或過度磨損操作工人違反操作規程原材料質量不合格計量儀器故障異常因素非過程固有有時存在，有時不存在對質量波動影響大（常常超出了規格范圍或存在超過規格范圍的危險）易于判斷其產生原因并除去（在經濟上是必須消除的）表2-1 正常波動與異常波動 正常波動 異常波動 產生原因偶然因素系統因素存在情況大

3、量存在少量存在作用大小對質量特性值影響較小如存在，可使產品質量發生顯著變化影響因素很多，不易識別，難以確定較少，容易識別解決方法提高科學技術水平加強管理質量管理工作控制在最低限度消除過程狀態統計受控狀態統計失控狀態質量管理與控制的統計方法包括：因果圖、排列圖、散布圖、直方圖、調查表、分層法和控制圖可以解決質量管理中的大部分問題一、因果圖（Cause and Effect Diagram）因果圖的概念和作用又稱魚骨圖（fishbone diagram）、魚刺圖、樹枝圖用于分析質量特性（結果）與可能影響質量特性的因素（所有可能原因）目的：解決.日期： 年 月 日作者：.質量問題原因類別第一層原因原

4、因類別第一層原因第一層原因第一層原因第一層原因第一層原因原因類別原因類別第二層原因第二層原因原因結果裱花蛋糕微生物超標原料果醬微生物超標色素微生物超標奶油微生物超標包裝材料微生物超標機器打奶油機消毒不好未按時消毒氯濃度低操作者衛生意識差培訓不夠人員衛生差手未消毒工作服不潔環境蛋糕貯存環境差未按時消毒溫度高空調制冷能力差裱花溫度差消毒不好溫度高臭氧發生器故障空調制冷能力差測量檢驗錯誤抽樣方法錯誤沒有校正測氯卡失敗量具不準圖2-2裱花蛋糕微生物超標的因果圖因果圖的制作步驟對某糕點生產企業存在的裱花蛋糕微生物超標的質量問題進行因果圖分析確定需要分析的質量特性即針對什么問題尋找因果關系例如：產品質量、

5、質量成本、產量、工作質量等問題裱花蛋糕微生物超標召集同該質量問題有關的人員參加的會議，充分發揚民主，各抒己見，集思廣益，把每個人的分析意見都記錄在圖上。畫一條帶箭頭的主干線，箭頭指向右端，將質量問題寫在圖的右邊，確定造成質量問題類別。裱花蛋糕微生物超標 一般按5M1E的6大因素分類裱花蛋糕微生物超標原料機器操作者環境測量 然后圍繞各原因類別展開，按第一層原因、第二層原因、第三層原因及相互因果關系，用長短不等的箭頭畫在圖上，逐級分析展開到能采取措施為止。討論分析主要原因，把主要的、關鍵的原因分別用粗線或其他顏色的線標記出來，或者加上方框進行現場驗證。裱花蛋糕微生物超標原料果醬微生物超標色素微生物

6、超標奶油微生物超標包裝材料微生物超標機器打奶油機消毒不好未按時消毒氯濃度低操作者衛生意識差培訓不夠人員衛生差手未消毒工作服不潔環境蛋糕貯存環境差未按時消毒溫度高空調制冷能力差裱花溫度差消毒不好溫度高臭氧發生器故障空調制冷能力差測量檢驗錯誤抽樣方法錯誤沒有校正測氯卡失敗量具不準記錄必要的有關事項，如參加討論的人員、繪制日期、繪制者等。對主要原因制訂對策表（5W1H），落實改進措施。課堂練習以學校飯堂飲食衛生質量差為問題，進行因果圖分析。材料方面人為方面環境方面方法方面設備方面印刷不清楚字太小燈光太暗燈光太強桌椅高度書本質量常揉眼睛常盯屏幕坐車看書走路看書躺著看書看書方法不對距離過近長時間看書不休

7、息分析患近視的原因二、排列圖（Pareto Diagram）排列圖的概念又稱帕累托圖全稱主次因素排列圖將質量改進項目從最重要到次要進行排列501001501005000 ABCDEF（其他）帕累托曲線頻數項目排列圖是由一個橫坐標、兩個縱坐標、幾個按高低順序排列的矩形和一條累計百分比折線組成。累計百分比（）此圖是一個直角坐標圖，它的左縱坐標為頻數，即某質量問題出現次數，用絕對數表示；右縱坐標為頻率，常用百分數來表示。橫坐標表示影響質量的各種因素，按頻數的高低從左到右依次畫出長柱排列圖，然后將各因素頻率逐項相加并用曲線表示。 累計頻率在80%以內的為A類因素，即是亟待解決的質量問題。 排列圖作用：

8、通過區分最重要的和其他次要的項目，就可以用最少的努力獲得最大的改進。“找出主要原因”排列圖的制作案例表2-1是某食品廠2019年6月2日至6月7日菠蘿罐頭不合格項調查表表2-1 菠蘿罐頭不合格項調查表不合格類型外表面真空度二重卷邊凈重固形物雜質塊形小計不合格驟：制作排列圖數據表，計算不合格比率，并按數量從大到小順序將數據填入表中。“其他”項的數據由許多數據很小的項目合并在一起，將其列在最后。否則橫坐標會變得很長。 表2-2菠蘿罐頭排列圖數據表不合格類型不合格數累計不合格數比率%累計比率%凈重424247.247.2固形物287031.578.7真空度7777.986.

9、6雜質6836.793.3塊形4874.597.8其他2892.2100合計89100畫兩根縱軸和一根橫軸左邊縱軸，標上件數（頻數）的刻度，最大刻度為總件數（總頻數）；右邊縱軸，標上比率（頻率）的刻度，最大刻度為100%。左邊總頻數的刻度與右邊總頻數的刻度（100%）高度相等。橫軸上將頻數從大到小依次列出各項。在橫軸上按頻數大小畫出矩形，矩形高度代表各不合格項頻數的大小。畫累計頻率曲線，用來表示各項目的累計百分比。在圖上記入有關必要事項排列圖名稱、數據及采集數據的時間、主題、數據合計數等。圖2-3菠蘿罐頭不合格項目排列圖排列圖的使用為了抓住“關鍵的少數”，在排列圖上通常把累計比率分為3類：在0

10、80%的因素為A類因素（主要因素）（不超過三項）在80% 90%的因素為B類因素（次要因素）在90% 100%的因素為C類因素（一般因素）從圖1-6中可以看出，出現不合格品的主要原因是凈重和固形物含量，只要解決了這兩個問題，不合格率就可以降低78.7%。在解決質量問題時，將排列圖和因果圖結合起來特別有效。先用排列圖找出主要因素，再用因果圖對該主要因素進行分析，找出引起該質量問題的主要原因。三、散布圖（Scatter Plot）也稱相關圖、分布圖、散點圖研究兩個變量之間的關系及相關程度溫度硬度Y=a+bx散布圖可以用來發現和確認兩組相關數據之間的關系并確認兩組相關數據之間預期的關系范例：某酒廠為

11、了研究中間產品酒醅中的酸度和酒度2個變量之間存在什么關系，對酒醅樣品進行了化驗分析，結果如表2-3所示。現利用散布圖對數據進行分析、研究和判斷。序號酸度酒度序號酸度酒度10.56.390.76.020.95.8100.96.131.24.8111.25.341.04.6120.85.950.95.4131.24.760.75.8141.63.871.43.8151.53.480.85.7161.43.8表2-3酒醅中酸度和酒度分析數據表序號酸度酒度序號酸度酒度170.95.0251.05.3180.76.3261.54.4190.66.4270.76.6200.56.4281.34.6210.

12、56.6291.04.8221.24.7301.24.1230.66.5241.34.3圖2-5 酒度與酸度散布圖注意：散布圖相關性規律一般局限于觀測值數據的范圍內四、直方圖（Histogram）又稱頻數分布圖直方圖的概念與作用 直方圖是從總體中隨機抽取樣本，將從樣本中獲得的數據進行整理后，用一系列寬度相等、高度不等的矩形表示數據分布的圖。矩形的寬度表示數據范圍的間隔，矩形的高度表示在給定間隔內的數據頻數。直方圖的作用：較直觀地傳遞有關過程質量狀況的信息，顯示質量波動分布的狀態；判斷生產過程是否穩定通過對數據分布與公差的相對位置的研究，可以對過程能力進行判斷。一般適用于計量值數據直方圖的制作案

13、例市場銷售的帶有包裝的產品所給出的標稱重量，法律規定其實際重量只允許比標稱重量多而不允許少。而為了降低成本，灌裝量又不能超出標稱重量太多。某植物油生產廠使用灌裝機，灌裝標稱重量為5000g的瓶裝色拉油，要求溢出量為050g。現應用直方圖對灌裝過程進行分析。1.收集數據作直方圖要求收集的數據一般為50個以上最少不得少于30個數據太少時所反映的分布及隨后的各種推算結果的誤差會增大。本例收集100個數據，列于表2-4中。測量單位（g）434028282728261233303442223230342920222824292918352136463014282832282220253836123830

14、36202124203526202931183024263228144724342220282448271243410142142223834622393224191830282816192028182482412323740表2-4 溢出量數據表2.計算數據的極差極差 反映了樣本數據的分布范圍在直方圖應用中，極差的計算用于確定分組范圍。3.確定組距先確定直方圖的組數，然后以此組數去除極差，可得直方圖每組的寬度，即組距（h）。組數的確定要適當，組數k的確定可參見表1-6。樣本量/n推薦組數/k50100610100250712250以上1020表1-6 組數選用表 該例取組距一般取測量單位的整

15、數倍，以便分組。4.確定各組的邊界值為避免出現數據在組的邊界上，并保證數據中最大值和最小值包括在組內組的邊界值單位應取為最小測量值減去最小測量單位的一半作為第1組的下界限之后再按所計算的組距推算各組的分組界限。本例：第1組下界限Xmin-最小測量單位/2=1-1/2=0.5 （精度）第1組上界限第1組下界限加組距：0.5+5=5.5第2組下界限與第1組上界限相同：5.5第2組上界限第2組下界限加組距：5.5+5=10.5其他以此類推5.編制頻數分布表組號組界組中值頻數統計頻率10.5 5.5310.0125.5 10.5830.03310.5 15.51360.06415.5 20.51814

16、0.14520.5 25.523190.19625.5 30.528270.27730.5 35.533140.14835.5 40.538100.10940.545.54330.031045.5 50.54830.03合計1001.006.畫直方圖建立平面直角坐標系。橫坐標表示質量特性值縱坐標表示頻數以組距為底、各組的頻數為高，分別畫出所有各組的長方形，即構成直方圖。在直方圖上標出公差范圍、規格上限、規格下限、樣本量、樣本平均值、樣本標準差和樣本平均值的位置等。圖1-9 植物油溢出量直方圖直方圖的分析1.對圖形形狀的觀察分析根據直方圖的形狀，可以對總體進行初步分析。2.直方圖與公差限的比較直

17、方圖為正常型時，還需判斷過程滿足規范要求（標準要求）的程度。 常見類型圖例分析判斷正常型可判定工序運行正常，處于穩定狀態。偏向型一些有形位公差要求的特性值分布往往呈偏向型；孔加工習慣造成的特性值分布常呈左偏型；軸加工習慣造成的特性值分布常呈右偏型；直方圖的形狀分析與判斷常見類型圖例分析判斷雙峰型這是由于數據來自不同的總體，如：來自兩個工人（或兩批材料、或兩臺設備）生產出來的產品混在一起造成的。孤島型這是由于測量工具有誤差、或是原材料一時的變化、或刀具嚴重磨損、短時間內有不熟練工人替崗、操作疏忽、混入規格不同的產品等造成的。常見類型圖例分析判斷平頂型生產過程有緩慢因素作用引起，如：刀具緩慢磨損、

18、操作者疲勞等。鋸齒型由于直方圖分組過多、或測量數據不準等原因造成。常見類型圖例調整要點理想型圖形對稱分布，且兩邊有一定余量，此時，應采取控制和監督辦法。偏心型調整分布中心 ，使分布中心 與公差中心M重合。MTLTUMTLTU與規范界限（公差）的比較分析常見類型圖例調整要點無富余型采取措施，減少標準偏差 S。能力富余型工序能力出現過剩，經濟性差。可考慮改變工藝，放寬加工精度或減少檢驗頻次，以降低成本。MTLTUMTLTU常見類型圖例調整要點能力不足型已出現不合格品，應多方面采取措施，減少標準偏差S或放寬過嚴的公差范圍。MTLTU五、調查表（Check Sheet）調查表的概念和作用又稱檢查表、核

19、對表、統計分析表用來檢查有關項目的表格作用：收集、積累數據比較容易；數據使用、處理起來也比較方便可對數據進行粗略的整理和分析明確目的收集資料確定方法設計調查表預調查預評審修改調查表調查應用調查表的種類1.工序分布調查表又稱質量分布檢查表對計量值數據進行現場調查根據以往的資料，將某一質量特性項目的數據分布范圍分為若干區間而制成的表格，用以記錄和統計每一質量特性數據落在某一區間的頻數。重量/g頻數小計 5 10 15 20 25 30 35495.5500.5500.5505.5/1505.5510.5/2510.5515.5/8515.5520.5/10520.5525.5/21525.5530

20、.5/29530.5535.5/15535.5540.5/8540.5545.5/4545.5550.5/2550.5555.5合計100表1-8產品重量實測值分布調查表產品名稱：糖水菠蘿罐頭 生產線：A 調查者：張三 日期：2019-2-2范例：從表格形式看，質量分布調查表與直方圖的頻數分布表相似。所不同的是，質量分布調查表的區間范圍是根據以往資料，首先劃分區間范圍，然后制成表格，以供現場調查記錄數據；而頻數分布表則是首先收集數據，再適當劃分區間，然后制成圖表，以供分析現場質量分布狀況之用。2.不合格項調查表主要用來調查生產現場不合格項目頻數和不合格品率，以便繼而用于排列圖等分析研究。范例：

21、表2-8是某食品企業在某月玻璃瓶裝醬油抽樣檢驗中外觀不合格項目調查記錄表。從外觀不合格項目的頻次可以看出，標簽歪和標簽擦傷的問題較為突出，說明貼標機工作不正常，需要調整、修理。批次產品規格批量/箱抽樣數/瓶不合格品數/瓶不合格品率/%外觀不合格項目封口不嚴液高不符標簽歪標簽擦傷沉淀批號模糊1生抽1005012112生抽10050003生抽1005024214生抽1005000250生抽100501211合計25000125001751.451075651010表1-9玻璃瓶裝醬油外觀不合格項目調查表調查者：李四 地點：包裝車間 日期： 年 月3.不合格位置調查表又稱缺陷位置調查表就是先畫出產品

22、平面示意圖，把畫面劃分成若干小區域，并規定不同外觀質量缺陷的表示符號。調查時，按照產品的缺陷位置在平面圖的相應小區域內打記號，最后統計記號，可以得出某一缺陷比較集中在哪一個部位上的規律，這就能為進一步調查或找出解決辦法提供可靠的依據。色斑塵埃流漆4.矩陣調查表又稱不合格原因調查表是一種多因素調查表要求把生產問題的對應因素分別排列成行和列，在其交叉點上標出調查到的各種缺陷和問題以及數量。范例：表1-10是某飲料廠PET瓶生產車間對兩臺注塑機生產的PET瓶制品的外觀質量的調查表。從表中可以看出：1#機發生的外觀質量缺陷較多，操作工B生產出的產品不合格最多。設備操作者2月1日2月2日2月3日2月4日

23、2月5日上午下午上午下午上午下午上午下午上午下午1#A X X X X X X X X X X X B X X X XX X X X X X X X X X X X X X X 2#A X X X X XB X X X注：氣孔 裂紋 疵點 X變形 其他 表1-10PET瓶外觀不合格原因調查表對原因進行分析表明，1#注塑機維護保養較差，而且操作工B不按規定及時更換模具。從2月3日兩臺注塑機所生產的產品的外觀看質量缺陷都比較多，而且氣孔缺陷尤為嚴重，經調查分析是當天的原料濕度較大所致。六、分層法（Stratification）分層法的概念和分層方法又叫分類法、分組法按照一定的標志，把搜集到的大量有

24、關某一特定主題的統計數據加以歸類、整理和匯總的一種方法。目的：把雜亂無章和錯綜復雜的數據和意見加以歸類匯總，使之更能確切地反映客觀事實。一般按5M1E行分層范例：按操作者不同分層，區分工人A、B產生質量問題的嚴重性。分層法應用案例某食品廠的糖水水果旋蓋玻璃罐頭經常發生漏氣，造成產品發酵、變質。經抽檢100罐產品后發現，一是由于A、B、C 3臺封罐機的生產廠家不同；二是所使用的罐蓋是由2個制造廠提供的。 在用分層法分析漏氣原因時采用按封罐機生產廠家分層和按罐蓋生產廠家分層兩種情況。表1-10 按封罐機生產廠家分層 封罐機生產廠家漏氣/罐不漏氣/罐漏氣率/%A122632B61825C201853

25、合計386238由表1-10可知，為降低漏氣率，應采用B廠的封罐機。表1-11 按罐蓋生產廠家分層 罐蓋生產廠家漏氣/罐不漏氣/罐漏氣率/%一廠182839二廠203437合計386238由表2-12可知，為降低漏氣率，應采用二廠的封罐機。但同時采用B廠的封罐機，選用二廠的罐蓋，漏氣率不但沒有降低，反而由原來的38增加到43。這樣的簡單分層是有問題的。表1-12多因素分層法封罐機生產廠家漏氣情況罐蓋生產廠家合計一廠二廠A漏氣/罐12012不漏氣/罐42226B漏氣/罐066不漏氣/罐10818C漏氣/罐61420不漏氣/罐14418小計漏氣/罐182038不漏氣/罐283462合計465410

26、0正確的方法應該是：當采用一廠生產的罐蓋時，應采用B廠的封罐機。當采用二廠生產的罐蓋時，應采用A廠的封罐機。這時它們的漏氣率平均為0。因此，運用分層法時，不宜簡單地按單一因素分層，必須考慮各因素的綜合影響效果。在分析時，要特別注意各原因之間是否存在著相互影響，有無內在聯系，嚴防不同分層方法的結論混為一談。七、控制圖（Control Chart）常規控制圖的構造與原理又稱管理圖、管制圖，休哈特控制圖對過程質量特性值進行測量、記錄、評估和監察過程是否處于統計控制狀態的一種統計方法設計的圖。質量特性數據樣本號 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10UCLCLLCL控制圖原理：根據正態分布理論，若過程只受隨機因素的影響，即過程處于統計控制狀態，則過程質量特性值有99.73%的數據（點子）落在控制界限內，且在中心線兩側隨機分布。若過程受到異常因素的作用，典型分布就會遭到破壞，則質量特性值數據（點子）