統(tǒng)計過程控制在鉬粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

石大偉

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司金屬公司，陜西 西安 710077)

0 引 言

鉬粉作為鉬金屬初級產(chǎn)品，對后續(xù)金屬產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鉬金屬產(chǎn)品，先決條件就是要有優(yōu)質(zhì)的鉬粉。目前金堆城鉬業(yè)股份有限公司產(chǎn)品質(zhì)量主要是通過現(xiàn)場檢驗和成品檢驗來發(fā)現(xiàn)不合格品，這種事后檢查方法忽視了對制造過程的控制和改進，既造成人力、材料及時間的浪費，同時對產(chǎn)品的整體質(zhì)量造成影響。如何降低不合格品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中有效控制，并使加工能力不斷提高，這是一個十分重要的問題。本文探討SPC 在鉬粉生產(chǎn)中的應(yīng)用，以鉬粉粒度指標為例，對加工過程進行管理和控制，利用控制圖及時發(fā)現(xiàn)過程的不穩(wěn)定性，達到過程預(yù)警功能，使過程不斷改進，過程能力不斷提高。

1 SPC 原理

統(tǒng)計過程控制(Statistical Process Control，SPC)是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。應(yīng)用SPC 對質(zhì)量數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，建立分析用控制圖，并計算過程能力，再將分析用控制圖轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)過程控制用過程圖。通過數(shù)據(jù)采集，并在控制圖中打點的方法，利用判異準則，從質(zhì)量數(shù)據(jù)的排列分析生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定。從而區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的正常波動與異常波動，以便對過程的異常及時提出預(yù)警，提醒管理人員采取措施消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)定性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1.1 質(zhì)量控制圖的結(jié)構(gòu)

控制圖是對過程質(zhì)量特性值進行測定、記錄、評估，從而監(jiān)察過程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計方法設(shè)計的圖［1］。圖上有中心線(CL)、上控制線(UCL)和下控制線(LCL)，并有按時間順序抽取的樣本統(tǒng)計量數(shù)值的描點序列，參見圖1。UCL 與LCL 統(tǒng)稱控制線。若控制圖中的描點落在UCL 與LCL 之外或描點在UCL 與LCL 之間的排列不隨機(有規(guī)律或某些缺陷)，則表明過程異常?？刂茍D有一個很大的優(yōu)點，即在圖中將所描繪的點子與控制界限相比較，從而能夠直觀地看到產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量的變化。

質(zhì)量控制圖理論認為，產(chǎn)品指標數(shù)據(jù)作為觀測值存在變異性是不可避免的，這個變異性是由隨機抽取的或可定的因素引起的［2］。如果一個因素造成的影響顯著、不尋常且能在生產(chǎn)過程排除，則認為它是可定的，這樣的原因包括設(shè)備老化、工藝變更、作業(yè)人員變化及技能水平等。如果造成的影響小而不可控制，則認為它是隨機的。而質(zhì)量控制圖把反映生產(chǎn)過程的統(tǒng)計量，如移動極差，作為時間的函數(shù)進行標繪，是了解和減少生產(chǎn)過程變異性的一個重要工具［2］。

1.2 質(zhì)量控制圖上的模式分析

對控制圖上觀測點異常模式的分析，在確認可定因素上常常是有用的。異常模式如周而復(fù)始或連續(xù)接近一個控制限的數(shù)值，會指示存在非隨機變異。而許多判異準則可以發(fā)出警告幫助我們?nèi)ふ铱啥ㄒ蛩氐拇嬖?，為了討論判異準則的方便，可把控制圖分成圖1 所示的若干區(qū)域?？刂茍D上下兩側(cè)分隔諸區(qū)的虛線，在中心線(CL)和上控制線(UCL)及下控制線(LCL)之間是等距的。

判異準則有點出界和界內(nèi)點排列不隨機兩類［3］。在國標GB/T 4091－2001 中規(guī)定了8 種判異準則:

準則1:一點落在A 區(qū)以外。

準則2:連續(xù)9 點落在中心線同一側(cè)。

準則3:連續(xù)6 點遞增或遞減。

準則4:連續(xù)14 點相鄰點上下交替。

準則5:連續(xù)3 點中有兩點落在中心線同一側(cè)的B 區(qū)以外。

準則6:連續(xù)5 點中有4 點落在中心線同一側(cè)的C 區(qū)以外。

準則7:連續(xù)15 點在C 區(qū)中心線上下。

準則8:連續(xù)8 點在中心線兩側(cè)，但無一在C 區(qū)中。

2 SPC 在鉬粉生產(chǎn)中的實際應(yīng)用

2.1 選擇控制點

鉬粉生產(chǎn)過程是一個還原過程，其主要控制指標有:

化學(xué)指標:化學(xué)指標的控制主要取決于原料的指標，在鉬粉的生產(chǎn)過程中，只要控制好設(shè)備、料舟以及環(huán)境因素，化學(xué)指標基本上不會發(fā)生太大的變化。

物理指標:在鉬粉的物理指標中，粒度會隨著生產(chǎn)工藝的不同產(chǎn)生較大的變化，且粒度指標對后續(xù)的加工過程是非常重要的。

在使用控制圖時應(yīng)該選擇能夠真正代表過程的主要指標作為控制對象，因此，本文選擇鉬粉的物理指標粒度為控制變量，闡述SPC 方法的實際應(yīng)用。

2.2 建立分析用控制圖

表1 計量控制圖系數(shù)表

表2 中給出了連續(xù)10 批鉬粉的粒度值，希望將鉬粉粒度指標控制在4.5 以下。由于發(fā)現(xiàn)單批內(nèi)抽樣變差可以忽略，因此決定對每批只抽取一個觀測值，并以連續(xù)各批的移動極差作為設(shè)置控制限的基礎(chǔ)。

表2 鉬粉粒度值及極差值

X=3.62

Rs=0.28

移動極差(Rs)控制圖:

CLRs=Rs=0.28

UCLRs=D4Rs=3.267 ×0.28 =0.91

LCLRs=D3Rs=0 ×0.28

系數(shù)D3、D4的值由計量控制圖系數(shù)表1 中按n=2查得，根據(jù)以上計算，繪制移動極差控制圖。

由于該移動極差已經(jīng)呈現(xiàn)出統(tǒng)計控制狀態(tài)(如圖1 所示)，于是可以進行單值控制圖的繪制。

圖1 表1 數(shù)據(jù)的移動極差Rs 控制圖

單值X 控制圖:

CLx= X=3.53

UCLx= X+E2R=3.62 +2.66 ×0.28 =4.36

LCLx= X－E2R=3.62－2.66 ×0.2 =2.88

表1 數(shù)據(jù)的單值X 控制圖見圖1。

圖2 表1 數(shù)據(jù)的單值X 控制圖

由圖2 可以看出，已經(jīng)有連續(xù)7 點落在中心線的同一側(cè)，判斷過程異常。

2.3 對控制圖進行分析

利用對控制圖的分析，及時發(fā)現(xiàn)變異，及時尋找造成過程異常的根本原因，采取必要的措施，最終使生產(chǎn)過程穩(wěn)定。這是一個PDCA 循環(huán)過程。當(dāng)控制持續(xù)一段時間后，工序狀態(tài)必然會發(fā)生變化，如:設(shè)備老化、工藝變更、作業(yè)人員變化及技能水平等，因此，需要重新進行計算，驗證控制狀態(tài)的穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)對鉬粉生產(chǎn)過程的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進行分析和監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)異常，改善加工過程，提高過程能力，達到改善鉬粉性能的目的。所以在目前對鉬粉性能日益提高的要求下，統(tǒng)計過程控制是一種很好的控制產(chǎn)品質(zhì)量的方法。

［1］ 陳俊芳，黃 培，張愛文.質(zhì)量管理學(xué)［M］.北京:中國標準出版社，2004.

［2］ 龔國華，龔益鳴. 生產(chǎn)與運營管理［M］. 上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，1998.

［3］ 董文堯，于偉利，陳巖.質(zhì)量管理學(xué)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2006.