Excel在質量控制中的應用

徐 挺，李宗亮

（中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽621908）

Excel在質量控制中的應用

徐 挺，李宗亮

（中國工程物理研究院材料研究所，四川 綿陽621908）

在對一個零件進行合格性判斷時，需要對諸多實測數據進行歸納、統計和運算，這一過程通常是手工進行的。但當加工零件數量和實測數據較多時，手工進行則易產生較多錯誤，且效率較低。為此利用excel內置的VBA及宏功能，通過編制程序的方式，實現數據的快速運算與處理功能，從而達到對零件進行高效且準確的合格性判斷。結合實例給出了這一控制過程。

尺寸控制；合格性判斷；電子表格；VBA

判斷一個零件是否合格，不僅要判斷它的線性尺寸是否合格，而且還有判斷它的形狀位置精度是否合格。其中，形位精度的計算由一些實測數據進行歸納和計算推導得出。它雖然是個計算值，但也是產品合格性判斷中不可缺少的環節。例如半球件位置度的檢測（如圖1所示），按位置度檢測要求，先要測量半圓球的外徑、外高、內徑、內深，然后對它的壁厚分四點進行測量。

圖1　某半球零件示意圖

將這些實測數據通過如下公式計算：

計算值θ為位置度，圖1中只有值θ≤SФ0.06時，該項值才合格。實際上我們所需要的只是一個位置度θ值，而參與計算的參數卻多達八個，且隨零件的變化而變化。當批量生產該類零件時，其計算量是相當大的。如果采用手工計算，極易產生錯誤，且效率極低。因此，需要找出一種方法簡化這種重復計算。

1　解決方案的分析

通過上例可看出此類問題具有的共同特點：

（1）隨著當前尺寸的變化，需重新計算之后的控制尺寸；

（2）測量控制過程和計算過程固定不變；

（3）需要不斷反復計算。

在實際檢測中，盡管需要檢測和運算的數據較多，但我們最關注的是當前尺寸的實際值和之后零件的結果值，至于中間計算過程，無論多么復雜都可交由計算機處理（如圖2所示）。其中虛線部分就是需要質量控制的部分，通過計算機編程來處理這些繁瑣但又固定不變的東西，這樣是一個較好的解決方案。

圖2　總體框圖

2　程序的編制

電子表格（Excel）可以將一堆雜亂無章的數據進行組織、分析，并有條理地展示出來。特別是利用表格的內置函數可實現數據間的各種計算和邏輯判斷，但電子表格（Excel）自帶的內置函數大多用于統計，符合零件加工數據處理的內置函數幾乎沒有，很難進行較為深入的零件加工數據處理和工程計算，更不用說在質量控制方面的應用了。因此，要將電子表格運用于零件加工數據處理和工程計算，以及之后的質量控制，首先必須開發并創建一套符合科學和工程處理的自定義函數。未達到此目的，必須經過如下幾個步驟才能完成自定義函數的建立（如圖3所示）。

圖3　創建自定義函數框圖

下面以位置度自定義函數的建立為例來具體說明自定義函數創建過程：

（1）編寫零件加工數據處理和工程計算的相關程序。其編譯過程首先打開電子表格（Excel）內置的VBA語言開發環境，進入圖4所示程序編制環境，例如圖中位置度程序的編寫，程序語言為BASIC語言，其數學模型從上述的公式獲得。程序中的外高、外徑、壁厚等均為局部變量，該變量只在本程序有效。編譯參數時，設定各計算單元格均為雙精度浮點型，以滿足工程計算。

圖4　VBA開發環境

在程序編制時，可將零件加工所需的各種計算和質量控制中所需的各種判斷，均可在此環境中編寫，在此就不一一累述了。

（2）將編好的程序創建為自定義函數（如圖5所示）。即在程序編制完成后，以加載宏的形式產生自定義函數。這是建立質量控制表格的關鍵所在，將來在編制表格時，就可以直接調用這些函數來進行測量數據的計算和控制了。

圖5　建立自定義函數

（3）自定義函數創建完成后，還只能在當前工作表格中使用，在別的工作表格中無法調用。如果應用到所有的工作表格中，還需要將自定義函數以加載宏的形式轉換加載文件（如圖6所示）。

圖6　加載宏

（4）自定義函數經過加載后，就成為電子表格（Excel）內置函數的一部分，整個自定義函數中的變量上升為全局變量，可在所有表格中運用。其使用方法與電子表格（Excel）默認的內置函數使用方法相同（如圖7所示）。

圖7　使用內置函數

（續上圖）

3　零件質量控制的實例

下面以圖1半球件實測為例，介紹Excel表格在質量控制中的實際應用，其數學模型為：

其中θ為位置度；θ極和θ赤分別表示半球件在兩極和赤道的誤差；H和h表示外高和內深；外和內表示外徑和內徑；T1、T2、T3、T4表示半球件的四點壁厚。該公式除了θ、θ極和θ赤需要通過計算獲得外，其余各變量都是實際測量所獲得的。

（1）首先創建質量控制表格。可以根據實際情況，以及加工零件時所需質量控制的具體情況，建立質量控制表格。例如圖8左邊所示的表格，該表格中黑體數字為實際測量數據，其余數據用于計算和判斷。當開始構建表格時每個單元格還不能計算和判斷數據，這時要將用于計算和判斷的單元格分別導入對應的自定義函數。然后當輸入實際測量數據時，用于計算和判斷的單元格就能自動產生計算值和判斷值了。例如位置度的計算，將黑底框中的單元格進入函數編輯，找出名為“位置度”的函數。雙擊打開該函數，輸入外徑 =C5、外高 =F5、內徑 =I5、內深=L5和T1=N14、T2=O14、T3=N15、T4=O15這八個參數，確定并退出函數參數后，實際表格中位置度單元格N16將會自動計算并生成位置度的計算值SФ0.0017 mm（如圖8所示）。整個表格中其它的計算和判斷功能與之類似，只是需要創建不同的自定義參數罷了。

圖8　存儲示意圖

（2）當零件質量控制表格建立完成后，就可以產生如下的質量控制。

1）將圖紙標注的各尺寸輸入進表格，表格將自動計算出以后各工序尺寸控制范圍。例如：半球件外徑尺寸為SR100±0.02 mm，填入該數值后表格將自動算出以后各工序外徑尺寸控制范圍，我們就按這個范圍來控制尺寸（如圖9所示）。

圖9　輸入控制尺寸

2）輸入本道工序的實際測量數據，如果本道工序中出現報警提示符號，則返回該道工序繼續加工控制。如果本道工序中未出現報警提示符號，則進入下一道工序的加工。例如：精加工工序中，雖然輸入的外徑、外高等的尺寸未出現報警提示，但位置度出現報警提示。說明該工序中的加工工件線性尺寸合格，但形位尺寸不合格，需繼續控制加工（如圖10所示）。

圖10　位置度報警

3）以此類推，直到最后一道工序結束。如果所有工序中均無報警提示符號，那么就可以自動生成電子版的產品質量報告單了（如圖11所示）。

（續下圖）

圖11　質量報告單示意圖

（3）為了確保對所有數據的計算和判斷過程準確無誤，防止人為介入，在程序編制完成后，采取了相應的保護措施（如圖12所示）。整個實際表格中，除了需要錄入的實測數據可以修改以外，其它的單元格數據均無法改動，否則出現報警提示。

圖12　程序保護示意圖

4　結束語

綜上所述，利用宏功能以及內置的VBA編寫的質量控制電子表格，完全改變了我們對Excel常規認識，使得實際工作中的數據處理和分析功能更為強大。采用該表格在質量控制方面具有以下顯著特點：首先是在每到工序加工前，已獲得了各實測數據的控制范圍，使得實際操作時心中有數，并為提早發現問題和解決問題提供了依據。其次是在每道工序加工結束后，都要進行合格性的判斷。避免了零件加工完成后才發現不合格這一重大問題的出現。最后是整個過程自動進行無需人為干預。如自動出具質量報告單，數據處理和分析過程中均為自動化進行等。減少了人為誤操作，提高了數據的可靠性和準確性，也提高了生產效率。可以肯定地說，加工零件的數量越多，復雜程度越高，所需控制的測量數據采用該方式建立的質量控制表格越能發揮其優勢。

［1］高麗，于濤，楊俊茹.互換性與測量技術基礎［M］.第一版.北京：國防工業出版社，2012：68-72.

［2］羅振壁，朱耀祥.現代制造系統［M］.北京：機械工業出版社，2004：113-119.

The Application of Excel in Quality Control

XU Ting，LI Zong-liang
（Materials Research Institute of China Academy of Engineering Physics，Mianyang Sichuan 621908，China）

When a part need to be judged，lot of data measurement need to be concluded，analysed and counted. Usually this process is done manually and inefficiency.This paper describes in detail how to use the excel built-in VBA and macro functions，the realization of the data fast calculation and processing functions，and gives the detailed process of combining examples.

size control；qualified judgement；electronic spreadsheet；VBA

TH161

A

1672-545X（2016）07-0245-04

2016-04-03

徐挺（1968-），男，重慶市人，本科，高級工程師，研究方向:精密檢測。