質(zhì)量工程學課程設計理論與實踐案例

薛麗

摘 要： 質(zhì)量工程學是結合統(tǒng)計學和工程學方法研究和解決質(zhì)量問題的一門系統(tǒng)科學，質(zhì)量工程學課程設計是與質(zhì)量工程學相配套的實踐課程。文章結合質(zhì)量工程學的特點，探討了從課程設計理論和課程設計實踐案例方面如何提高教學實踐的質(zhì)量問題。

關鍵詞： 質(zhì)量工程學 課程設計 實踐案例

質(zhì)量工程學是面向質(zhì)量與可靠性專業(yè)的本科生開設的專業(yè)必修課程，本課程的目的是使學生理解波動對產(chǎn)品質(zhì)量性能的影響，掌握生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)控工具——控制圖和質(zhì)量穩(wěn)健設計技術，提高學生的實踐應用能力[1]，[2]。課程設計是與理論教學配套的實踐環(huán)節(jié)之一。在完成理論教學的基礎上，對學生進行一次全面的實操性鍛煉，采用制造企業(yè)或實際生產(chǎn)生活中的實際案例和數(shù)據(jù)，要求學生完成某方面的實際設計內(nèi)容，包括統(tǒng)計過程控制、試驗設計等內(nèi)容。通過本環(huán)節(jié)的設計鍛煉，學生加深對本課程理論與方法的掌握，同時具備分析和解決生產(chǎn)運作系統(tǒng)問題的能力，改變傳統(tǒng)的理論教學與生產(chǎn)實際脫節(jié)的現(xiàn)象。為了讓學生系統(tǒng)地掌握其基本原理并得到很好的實際應用，下面分別從課程設計理論和實踐案例方面闡述如何提高本課程的教學質(zhì)量。

1.課程設計理論

在完成《質(zhì)量工程學》課堂教學的基礎上，選定生產(chǎn)或服務過程進行一次實操性鍛煉。設計采用選擇的項目所采集的數(shù)據(jù)，要求學生完成三大方面的實際設計內(nèi)容：（1）對項目某一質(zhì)量特性選擇合適的控制圖，并利用Minitab軟件生成控制分析用圖；（2）并用一定的方法分析過程、改進過程；（3）對改進后的過程采集新數(shù)據(jù)，更新控制圖直至過程為受控狀態(tài)，繪制控制用控制圖。

通過本環(huán)節(jié)的設計鍛煉，讓學生加深對本課程理論與方法的掌握，同時具備分析和解決生產(chǎn)過程質(zhì)量問題的能力，改變傳統(tǒng)的理論教學與生產(chǎn)實際脫節(jié)的現(xiàn)象。較好地掌握質(zhì)量工程的相關理論與方法，能靈活應用本課程理論知識和方法，分析和解決問題，通過本課程設計，實現(xiàn)如下目標：（1）了解和掌握SPC理論和方法，理解對一個給定的過程消除異常因素的方法；（2）培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，以團隊方式分析問題和解決問題的能力；（3）對質(zhì)量工程理論知識和方法與生產(chǎn)實踐的結合有更深入的感性認識。

課程設計過程按分組的方式進行，由指導教師向學生發(fā)放有關的課程設計背景資料，并向學生講述課程設計的方法、步驟和要求，設計過程采取課堂集中輔導，分散設計的方式進行。課程設計按四個人為一組，要求在小組內(nèi)分工協(xié)作、充分討論、相互啟發(fā)的基礎上形成設計方案，課程設計結束要求提交一份課程設計報告書，必要時可要求各小組選出一個代表，進行課程設計方案演示和答辯，評出若干優(yōu)秀設計成果。

2.課程設計實踐案例

下面給出實際中的具體案例，說明如何選取合適的控制圖對網(wǎng)速進行監(jiān)控，并實施改進。

隨著社會的不斷發(fā)展和信息時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)以其資源能夠共享、信息交流迅速與便捷工作與生活方式的優(yōu)點，快速地進入日常生活中。但隨著聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的組織與個人的不斷增多，網(wǎng)速成為大眾生活中被關注的話題。以鄭州航院東校區(qū)區(qū)域內(nèi)聯(lián)通網(wǎng)速為質(zhì)量特性值進行監(jiān)控，該質(zhì)量特性值的數(shù)據(jù)能夠通過軟件方便地得到，且影響網(wǎng)速的原因有很多，諸如：雙絞線的傳輸速率高低，電腦的硬件性能等，也可以通過適當改進提高網(wǎng)速，如更換質(zhì)量更好的雙絞線等。因此，該項目具有可控性、可操作性和可改性。網(wǎng)絡這一質(zhì)量特性值為計量型數(shù)據(jù)，可以應用均值—極差控制圖對過程加以控制，查找原因與改進過程，并制成控制用控制圖，用來監(jiān)控網(wǎng)速的穩(wěn)定性。

以網(wǎng)絡瞬時速度為質(zhì)量特性，由于事先不能確定網(wǎng)速的具體范圍，因此不再設置規(guī)格限。具體過程如下：（1）準備器材：一臺PC機，一個秒表計時器，筆記本與簽字筆；（2）從小組成員中選定兩位成員分工進行數(shù)據(jù)采集與記錄，具體方法如下：①一名小組成員負責記錄，另一名小組成員負責讀取數(shù)據(jù)與計時；②每隔30秒時間，進行一次集中抽樣，連續(xù)讀取5個數(shù)值；③如此進行30次，記錄下相應數(shù)據(jù)；（3）將采集到的數(shù)據(jù)輸入至Minitab軟件中，數(shù)據(jù)情況如下表：

由于小組選擇對網(wǎng)速這一計量值數(shù)據(jù)進行測定，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分組情況對該質(zhì)量特性值作均值—極差（Xbar-R）控制圖，如圖1所示：

結果分析：由圖可知該過程的極差控制圖的中心線為829，控制上下限分別為1753，0。在圖中可清晰地看到第17個點超出控制上限，對其當時所處的狀態(tài)進行分析可知：該點出現(xiàn)的原因是同寢室的使用聯(lián)通網(wǎng)絡的電腦有兩臺斷開了網(wǎng)絡。將該異常點剔除掉，重新生成控制圖，如圖2所示：

從圖2可知第10個點超出控制上限，控制圖報警。分析過程發(fā)現(xiàn)異常原因是電腦幾款運行軟件運行不穩(wěn)定。將該異常點剔除掉，重新生成控制圖，如圖3：

由圖3可知該過程處于統(tǒng)計過程控制狀態(tài)。

根據(jù)對前面異常原因分析結果，提出改進措施如下：（1）要確保過程處于穩(wěn)態(tài)情況下，將已斷開網(wǎng)絡兩臺電腦重新接入網(wǎng)絡；（2）保持本臺電腦運行軟件的穩(wěn)定運行。圖3確定的控制圖延長之后可以用作監(jiān)控改進后的生產(chǎn)過程的控制用控制圖。

3.課程設計方案的選取

在進行課程設計時，首先要選取合適的質(zhì)量特性值作為監(jiān)控對象。一般針對計量性數(shù)據(jù)可以選擇計量性控制圖。當樣本容量小于10時，可以選擇均值—極差控制圖；當n樣本容量比較大時，選擇均值—標準差控制圖；當樣本容量為單值時，可以選擇單值—移動極差控制圖。如果監(jiān)控的對象為計數(shù)型數(shù)據(jù)，比如產(chǎn)品的不合格品率或缺陷數(shù)，則可以選擇計數(shù)性控制圖。當質(zhì)量特性值服從二項分布時，可以選擇不合格品率控制圖或不合格品數(shù)控制圖；當質(zhì)量特性值服從泊松分布時，可以選擇缺陷數(shù)控制圖或單位缺陷數(shù)控制圖。例如要對學生投籃的準確率進行監(jiān)控，可以選擇使用不合格品率控制圖或不合格品數(shù)控制圖。如果對電腦的開機速度進行監(jiān)控，則可以選擇均值—極差控制圖或均值—標準差控制圖。

本文從課程設計理論、實踐案例及課程設計方案的選取三方面闡述如何提高質(zhì)量工程學課程的教學質(zhì)量，教師要充分調(diào)動學生課程設計的積極性，使學生在交流互動中增強學習技能。

參考文獻：

[1]孫靜，張公緒.新編質(zhì)量管理學[M].第二版，北京：高等教育出版社，2003.

[2]孫靜.質(zhì)量管理學（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1998.