The certified quality engineer handbook

773 Pages·2009·14.45 MB·english

by  Connie M. Borror

The Certified Quality
Engineer Handbook
Third Edition
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The Certified Quality
Engineer Handbook
Third Edition
Connie M. Borror, Editor
ASQ Quality Press
Milwaukee, Wisconsin
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Printed in the United States of America
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The certified quality engineer handbook / Connie M. Borror, editor.—3rd ed.
p. cm.
Includes bibliographical references and index.
ISBN 978-0-87389-745-7 (hard cover : alk. paper)
1. Production management—Quality control. 2. Reliability (Engineering).
I. Borror, Connie M.
TS156.C423 2008
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ISBN: 978-0-87389-745-7
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Table of Contents
CD-ROM Contents. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xii
List of Figures and Tables. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Preface to the Third Edition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xx
Preface to the Second Edition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxii
Preface to the First Edition. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxiii
How to Use This Book. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxvi
Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xxviii
Part I Management and Leadership. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Chapter 1 A. Quality Philosophies and Foundations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
History of Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
What Is Quality? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Chapter 2 B. The Quality Management System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1. Strategic Planning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Deployment Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
3. Quality Information System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Chapter 3 C. ASQ Code of Ethics for Professional Conduct. . . . . . . . . . . . . . . 41
Ethical Dilemmas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Chapter 4 D. Leadership Principles and Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Developing, Building, and Organizing Teams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Leading Quality Initiatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Chapter 5 E. Facilitation Principles and Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Facilitator Roles and Responsibilities in the Team Environment. . . . . . . . . . . 52
Idea Processing and Decision Making. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Chapter 6 F. Communication Skills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
The Need for Communication Skills . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Creating a Shared Vision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Communication Process. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Chapter 7 G. Customer Relations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Customer Needs and Wants. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Quality Function Deployment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Customer-Driven Quality. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
v
vi Table of Contents
Chapter 8 H. Supplier Management. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Procurement Standards and Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Survey versus Audit versus Sampling Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Surveying the Supplier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Supplier Rating and Evaluation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Chapter 9 I. Overcoming Barriers to Quality Improvement . . . . . . . . . . . . . . . 80
Twelve Obstacles to Implementing Quality. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
Summary of Part I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
Part II The Quality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Chapter 10 A. Elements of the Quality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Chapter 11 B. Documentation of the Quality System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Chapter 12 C. Quality Standards and Other Guidelines. . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
National versus International Standards. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
The ISO 9000 Family. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
Some Other Quality Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Malcolm Baldrige National Quality Award . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
Chapter 13 D. Quality Audits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
1. Types of Audits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
2. Roles and Responsibilities in Audits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
3. Audit Planning and Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
4. Audit Reporting and Follow-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
Chapter 14 E. Cost of Quality. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
The Economics of Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Goal of a Quality Cost System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Management of Quality Costs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
Quality Cost Categories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Implementation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
Quality Cost Collection. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
Quality Cost Summary and Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Quality Cost Reporting. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Using Quality Costs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113
Quality Improvement and Reducing Quality Costs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Quality Cost Principles and Lessons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
Chapter 15 F. Quality Training . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
Developing a Training Program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Needs Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Developing Curricula and Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
Determine Effectiveness. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
A Final Thought. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Summary of Part II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Table of Contents vii
Part III Product and Process Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Chapter 16 A. Classification of Quality Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Measurement of Variables Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Measurement of Attributes Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
Chapter 17 B. Design Inputs and Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Design Background and Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
The Product/Process Development Lifecycle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
Design Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Design Inputs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
Chapter 18 C. Technical Drawings and Specifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Dimensioning and Tolerancing. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
Chapter 19 D. Design Verification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
Chapter 20 E. Reliability and Maintainability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
1. Predictive and Preventive Maintenance Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
2. System Reliability and Maintainability Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
3. The Bathtub Curve and Other Failure Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
4. Reliability, Safety, and Hazard Assessment Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Summary of Part III. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
Part IV Product and Process Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
Chapter 21 A. Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Control Plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Work Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182
Chapter 22 B. Material Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
1. Material Identification, Status, and Traceability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186
2. Material Segregation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
3. Classification of Defects . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
4. Material Review Board (MRB). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
Chapter 23 C. Acceptance Sampling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Sampling Inspection versus 100 Percent Inspection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
1. Sampling Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
2. Sampling Standards and Plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Variables Sampling Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Sequential Sampling Plans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218
3. Sample Integrity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224
Chapter 24 D. Measurement and Test. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
The Measurement Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227
1. Measurement Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228
2. Destructive and Nondestructive Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
viii Table of Contents
Chapter 25 E. Metrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Introduction and Scope. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Context of Measurements. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
Concepts in Metrology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
Traceability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252
Calibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Chapter 26 F. Measurement System Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Terms and Definitions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256
Gage Repeatability and Reproducibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
Summary of Part IV. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
Part V Continuous Improvement. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Chapter 27 A. Quality Control Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Flowchart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275
Pareto Chart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Cause-and-Effect Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
Check Sheets. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281
Histograms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282
Scatter Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Run Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Summary of the Graphical Tools. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
Chapter 28 B. Quality Management and Planning Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . 289
Affinity Diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290
Interrelationship Digraphs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292
Tree Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Process Decision Program Charts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298
Matrix Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299
Prioritization Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303
Activity Network Diagram and Arrow Diagram. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
Process Maps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308
Process Value Chain (PVC) Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Value Stream Mapping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
SIPOC Diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312
Benchmarking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313
Summary of Quality Management and Planning Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316
Chapter 29 C. Continuous Improvement Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Total Quality Management (TQM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
Kaizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
PDSA or PDCA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Reengineering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320
Six Sigma. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
Sustaining and Communicating Change. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
The DMAIC Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
Theory of Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Table of Contents ix
Lean Enterprise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Chapter 30 D. Corrective Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
Phase 1: Identify the Opportunity (Problem Identification). . . . . . . . . . . . . . . 347
Phase 2: Analyze the Current Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
Phase 3: Develop the Optimal Solution(s) (Correction). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
Phase 4: Implement Changes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
Phase 5: Study the Results . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Phase 6: Standardize the Solution (Recurrence Control). . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
Phase 7: Plan for the Future (Effectiveness Assessment). . . . . . . . . . . . . . . . . . 354
Chapter 31 E. Preventive Action . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355
Verifying the Effectiveness of Preventive Actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Robust Design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
Summary of Part V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357
Part VI Quantitative Methods and Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
Chapter 32 A. Collecting and Summarizing Data. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
1. Types of Data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360
2. Measurement Scales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
3. Data Collection Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361
4. Data Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363
5. Descriptive Statistics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365
6. Graphical Methods for Depicting Relationships. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372
7. Graphical Methods for Depicting Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
Chapter 33 B. Quantitative Concepts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
1. Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
2. Drawing Statistical Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
3. Probability Terms and Concepts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
Chapter 34 C. Probability Distributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
1. Continuous Distributions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394
2. Discrete Distributions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408
General Form of Expected Value and Variance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414
Central Limit Theorem Revisited . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415
Chapter 35 D. Statistical Decision Making. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
1. Point Estimates and Confidence Intervals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
2. Hypothesis Testing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430
3. Paired-Comparison Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
4. Goodness-of-Fit Tests . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 456
5. Analysis of Variance (ANOVA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459
6. Contingency Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469
Chapter 36 E. Relationships Between Variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
1. Linear Regression. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473
2. Simple Linear Correlation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 483
3. Time-Series Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488
x Table of Contents
Chapter 37 F. Statistical Process Control (SPC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
1. Objectives and Benefits. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 491
2. Common and Special Causes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
3. Selection of Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
4. Rational Subgrouping. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 493
5. Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 494
6. Control Chart Analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519
7. Pre-Control Charts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522
8. Short-Run Statistical Process Control. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 524
Chapter 38 G. Process and Performance Capability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
1. Process Capability Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527
2. Calculating Process Performance versus Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . 529
3. Process Capability Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 530
4. Process Performance Indices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 532
Chapter 39 H. Design and Analysis of Experiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
1. Terminology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 534
2. Planning and Organizing Experiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 538
3. Design Principles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540
4. One-Factor Experiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542
5. Full-Factorial Experiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549
6. Two-Level Fractional Factorial Experiments. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 566
Summary of Part VI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574
Part VII Appendices. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575
Appendix A ASQ Certified Quality Engineer (CQE) Body
of Knowledge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 576
Levels of Cognition Based on Bloom’s Taxonomy—Revised (2001) . . . . . . . . . . 584
Appendix B Control Limit Formulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
Variables Charts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
Attributes Charts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 585
Appendix C Constants for Control Charts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586
Appendix D Statistical Tolerance Factors for at Least 99 Percent of
the Population (“k-Values”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587
Appendix E Standard Normal Distribution for Selected Z-Values. . . . . . . . . 588
Appendix F Areas under Standard Normal Distribution to the Left
of Z-Values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
Appendix G F Distribution F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 593
0.10
Appendix H F Distribution F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597
0.05
Appendix I F Distribution F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601
0.01
Appendix J Binomial Distribution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Appendix K Chi-Square Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 607