基于Minitab的壓延工序質量分析控制

夏永林，付宏才，王 冬，陳立暢

（云南農業大學 工程技術學院，云南 昆明 650201）

基于Minitab的壓延工序質量分析控制

夏永林，付宏才，王 冬，陳立暢

（云南農業大學 工程技術學院，云南 昆明 650201）

通過對云南某板簧公司生產現場情況的研究，筆者得出使用質量控制圖可提高該公司鋼板彈簧質量、降低生產成本的判斷；在實際應用中，利用Minitab軟件繪制均值—標準差控制圖進行分析，可方便準確地判斷鋼板彈簧壓延工序的質量現狀、實施質量控制。

Minitab軟件；控制圖；質量控制

0 引言

生產實踐表明，在生產制造過程中，無論工序條件多么嚴格，工序環境多么理想，都無法加工出兩個完全相同的零件，它們的質量特性值總是存在一定的差異。工作質量控制的任務，是把質量特性值控制在規定的波動范圍內，使工序處于受控狀態，能穩定地生產合格品[1]。如何根據 “關鍵的少數，次要的多數”原則對關鍵工序進行質量分析與控制，如何針對異常的關鍵工序質量進行實時監控、預警和糾正是很多制造企業急需解決的問題。以云南某板簧公司為例：板簧生產經過好幾道工序，而壓延工序是其重要工序，這道工序控制的好壞直接關系到板簧的質量與使用壽命。

工序控制一般是通過控制圖來對生產現場的情況進行控制。本文利用Minitab軟件繪制均值-標準差控制圖對某板簧公司生產流水線和產品進行研究，通過分析均值-標準差控制圖是否處于受控狀態，判斷是否穩定，實現對壓延工序的預防控制，以提高壓延工序質量、減少廢品率，幫助企業在質量控制上真正做到 “事前”預防和控制。

1 質量控制的統計分析工具——控制圖

控制圖是對生產過程中產品質量狀況進行實時控制的統計工具，是質量控制中最重要的方法。美國的休哈特首先提出用控制圖進行工序控制，可直接控制生產過程，穩定生產過程的質量，達到預防質量波動的目的[2]。控制圖主要用于分析判斷生產過程的穩定性，及時發現生產過程中的異常現象，區分質量波動究竟是由偶然原因引起還是由系統原因引起的，以便針對具體情況，分別給予及時有效的解決，控制生產過程的質量。控制圖按統計量分為計量值控制圖和計數值控制圖兩類。

2 Minitab軟件在工序質量控制中的應用

2.1 Minitab軟件簡介

Minitab軟件是Minitab公司開發的一款專用統計數據技術處理軟件，核心功能是數據分析、圖形分析和趨勢預測[4]。Minitab幾乎涵蓋統計技術的所有內容，而且只需輸入數據，系統就可以自動對其進行處理；在處理的基礎上還可進行圖形分析，并且可以對任意兩組圖形進行對比分析， 并預測未來發展趨勢。 同時， 在Minitab中，SPC（統計過程控制）、試驗設計分析、過程能力分析、測量系統分析、可靠性分析等工具應有盡有，可為質量管理體系提供良好的數據分析與處理平臺。

2.2 壓延工序簡介

以產品前鋼板彈簧WG923252002672為例，該產品由10片彈簧片組成，其壓延技術要求是：①壓延后端頭厚度A達工藝圖紙要求，無明確要求按±0.8mm執行；②壓延長度B達工藝圖紙要求，無明確要求按±8mm執行；③根據工藝要求進行切邊（角）、切頭處理；④不得過熱、過燒，不允許有軋制缺陷。依據壓延工序技術要求參數，可計算出該產品的壓延長度B=95，端頭厚度A=6。由阿基米德曲線原理可知，壓延角度從而推出θ=4°，即壓延角度為4°，也就是壓延裝置轉過的角度為4°。

2.3 基于Minitab軟件的質量控制分析方法

本文主要采用均值-標準差控制圖對壓延工序進行數據分析，主要步驟有[5,6]：①收集數據。根據選定的特性值，按一定的時間間隔，抽取一個容量為n的樣本，共取k樣本，一般要求k≥25，n=4,5。②計算每一個樣本的均值與標準差。③計算k個樣本均值的均值與標準差的均值。④計算圖與s圖的上、下控制限。

控制圖判斷異常的準則有兩條[5，7]：點出界則判斷異常；界內點若排列不隨機則判斷異常。

（1）壓延工序的厚度控制圖分析。該板簧廠生產規格為WG923252002672的前鋼板彈簧，在首檢三件合格后，每隔一小時隨機抽取四個產品（表中用A1，A2，A3，A4表示）測量其端頭厚度，得到一個樣本，把各樣本數據列入表1中。

利用Minitab軟件，可作出控制圖1和控制圖2。通過觀察圖1、圖2，依據控制圖的判斷準則可知：均值控制圖處于受控狀態，標準差控制圖處于非受控狀態。從標準差控制圖可以看到，4點和7點落在控制線的下控制線上，可以認為這兩點符合產品規格要求；但12～18點和21點分別落在中心控制線的上方和下方，說明在端頭厚度加工過程中并不穩定。因此，在該工序加工過程中要嚴格關注端頭厚度尺寸。一旦出現以上情況，在接下來的加工過程中，要連續檢驗一批產品，直到工序加工穩定后才改變檢驗方式。這樣才能提高質量，減少廢品率。

表1 各樣本的端頭厚度數據（數據單位均為mm）

圖1 端頭厚度平均值A控制圖

圖2 端頭厚度標準差S控制圖

（2）壓延工序的壓延長度控制圖分析。該板簧廠生產規格為WG923252002672的前鋼板彈簧，在首檢三件合格后，每隔一小時隨機抽取四個產品（表中用B1，B2，B3，B4表示）測量其壓延長度，得到一個樣本，把各樣本數據列入表2中。

表2 各樣本的壓延長度數據（數據單位均為mm）

利用Minitab軟件作控制圖，得控制圖3和圖4。通過觀察圖3、圖4，依據控制圖的判斷準則可知：均值控制圖處于受控狀態，標準差控制圖處于非受控狀態。在圖4中，12～18點和21點落在中心控制線的上方和下方，由此判斷，該工序在壓延長度加工過程中并不穩定。因此，在加工過程中要嚴格關注壓延長度尺寸。

圖3 壓延長度平均值B控制圖

圖4 壓延長度標準差S控制圖

對比分析壓延長度和端頭厚度的均值—標準差控制圖，可以看出：均值控制圖都處于受控狀態，而標準差控制圖都處于非受控狀態；由于兩個尺寸是相互關聯的，依據阿基米德螺旋線原理[5]可知，在壓延工序生產過程中，壓延角度不變，只要控制好其中一個尺寸，另外一個尺寸也可以得到很好的控制。如果出現一個尺寸不受控，就要在接下來的加工過程中連續檢驗一批產品，直到工序加工穩定后才改變檢驗方式。這樣才能提高質量，減少廢品率。

3 壓延工序存在的問題及改進措施

壓延工作是一項精細、復雜的工作。由于壓延速度很快，只要操作掌握稍微不好就可能產生大量殘次品，直接影響產品的成本和質量，所以必須嚴格執行生產過程控制規程。利用Minitab軟件、通過控制圖及時處理出現的質量問題，可讓企業在生產過程中真正做到事前預防和控制。本文通過對壓延工序生產現場情況的調研和控制圖分析，發現了幾個問題，分析相應的原因并提出改進措施如表3所示。

表3 壓延工序質量問題與改進措施

4 結束語

針對控制圖的直觀表達不足、計算困難等缺點，利用Minitab軟件，可在生產過程中對工序質量進行及時控制，以有效降低廢品率、降低生產成本，提高產品質量與可靠性。本文針對某企業的壓延工序，利用Minitab軟件，采用均值-標準差控制圖進行質量控制，做到了縮短異常診斷的時間，有利于迅速采取糾正措施、減少損失，從而實現降低成本、保證產品質量的目的。這種生產質量控制方式，對于其他制造類企業也應有借鑒價值。

[1]白寶光.質量管理—理論與案例[M].北京:高等教育出版社，2012.

[2]尤建新，杜學美，張建同.質量管理學[M].北京:科學出版社，2008.

[3]李愛民，陳亮，彭耀輝.控制圖在裝備維修質量控制中的應用[J].四川兵工學報，2009，1.

[4]王作成.六西格瑪技術實施工具[M].北京:中國人民大學出版社，2003.

[5]尤建新，杜學美，張建同.質量管理學(第二版)[M].北京:科學出版社，2008.

[6]孫靜.GBT4091-2001常規控制圖理解與實施[M].北京:中國標準出版社，2002.

[7]馬曉夕，馮衛華.小企業的產品質量管理[J].企業標準化，2003，10.

Analysis and Control on the Quality of Calendaring Process Based on Minitab

XIA Yong-Lin，FU Hong-Cai，WANG Dong，CHENG Li-Chang
（Faculty of Engineering and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming Yunnan 650201,China）

By study on the work site of a leaf spring company in Yunnan,the writer concludes that using quality control charts can improve the production quality and reduce the production cost;In practical work,if we use control charts of mean value and standard deviation drawn by Minitab software to analyze,we can conveniently and accurately judge the quality status of the leaf spring calendaring process and take control on it.

Minitab software；control chart；quality control

TP317

：Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2014.01.026

1002-6673（2014）01-070-03

2013－12－26

夏永林 （1991-），男，云南尋甸人，本科；付宏才 （1966-），男，湖北隨州人，博士，副教授。研究領域涉及機電、管理決策系統等。已發表論文三十余篇。