統計過程控制在原料品質提升中的應用

韓舒哲，張 文，丁順義

（濮陽濮耐高溫材料（集團）股份有限公司，河南 濮陽 457100）

中國是耐火材料生產的大國，近幾十年來由于鋼鐵行業的快速發展，耐火材料不僅在數量上的需求增加，在質量和使用條件上的要求也越來越高[1]。嚴把原料質量關是保證耐火材料產品質量的前提，合格只是對投產原料最基本的要求，想要進一步優化、提升產品品質，除保證原料合格外，更要重視原料的穩定性。規范限（標準）用來區分是否合格，控制限則用以區分偶然與異常波動，運用統計過程控制管理方法，及時監測原料指標波動，科學預警原料關鍵指標異常波動，推動原料不斷優化，已經成為企業提升產品質量水平的重要途徑。

1 用控制圖評估D50指標

統計過程控制管理包括兩方面內容，一是利用控制圖分析過程能力的穩定性，二是計算過程能力指數，分析過程能力?？刂茍D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?，F象，查明生產設備和工藝裝備的實際精度，為評定產品質量提供依據[2]?？刂茍D包括中心線（CL）、上控制限（UCL）、下控制限（LCL），橫軸為時間或樣本號，縱軸為樣本統計量數值。控制限對測量數據進行統計分析可以更加形象地表現出所測數據的變化趨勢，及時對測量過程進行監測、分析和評估，以達到改進計量檢測過程的目的[3]。

1.1 收集數據

針對重點指標D50，選擇同一供應商，按照不同進料批次，每批到貨抽檢4次，收集25個子組大小為4的子組，數據詳見表1。

表1 D50指標值

1.2 用Minitab繪制分析用控制圖

運用Minitab軟件，按照均值標準差控制圖對檢測數據進行分析，分析結果詳見圖1。

圖1 D50值的Xbar-R控制圖

D50指標的R圖處于穩態，無異常點出現，然后觀察D50的Xbar圖，根據GB/T4091-2001《常規控制圖》中規定的判異準則進行判斷，D50的控制圖顯示子組2、3、21、22違反了判異準則，該指標處于非控制狀態。

2 除去可查明原因再次繪制控制圖

2.1 重新收集檢驗數據

緊急聯系該原料供應商，針對異常批次原料從人、機、料、法、環、測等方面展開調查，并要求其做出書面調查報告及制定后續穩定措施。供應商采取固定生產線供貨，穩定上游客戶等方法進行后續批次的生產供貨，改進一段時間后，重新取樣。將以上4組異常數據剔除，并添加整改后的4組樣本數據。

表2 4組子數據的樣本

2.2 再次用控制圖評估D50過程是否穩定

運用Minitab軟件再次做出D50指標的均值標準差控制圖，如圖2。根據判異規則，此時的D50指標處于統計控制狀態。

圖2 D50指標的均值標準差控制圖

3 計算過程能力指數

過程能力是過程在一定時間內處于統計控制狀態下的實際加工能力，用過程能力指數（CP）來衡量[1]。

其中公差T=TU-TL，TU為允許最大值，TL為允許最小值，σ為質量特性值總體的標準差。T為固定值，標準差是整個生產過程的穩定性，整個過程越平穩，控制曲線越平滑，標準偏差值越小，平均值越接近工藝標準值，CP就越大，越符合我們期望的值。當產品質量特性分布值的平均值與規范中心不重合時，無偏移的過程能力指數CP不能完全反映過程能力的實際情況，需要進一步考慮有偏移的過程能力指數CPK。

定義分布中心μ與規范中心M的偏移為ε，ε=|M-μ|，μ與M的偏移度為K，K=2ε/T，則：

過程能力指數的計算，也可通過Minitab軟件實現，首先對處于穩態的D50指數值進行過正態檢驗，顯示P值為0.517大于0.05，符合正態分布。然后進行正態過程能力分析，結果顯示CP為1.55、Cpk為1.49，均大于1.33，根據評級規則判斷過程能力充分。如果此時CP或Cpk小于1.33，則需繼續與供應商聯系進行過程改進，重新進行控制圖評估和過程能力判定，直至處于穩態并過程能力充足。

4 生成控制用控制圖

日本有句質量管理的名言：“始于控制圖，終于控制圖”是指對過程的分析結束，最終建立了控制用控制圖。當過程達到控制狀態（穩態）并判斷過程能力充足后，可延長分析用控制圖的控制線作為控制用控制圖，進行日常管理。

碳化硅D50指標的標準是20μm～45μm之間，控制線在28.04μm～36.12μm之間。每次將檢測結果錄入控制圖中，可以及時發現出界的異常點，對異常波動批次原料進行及時告警。

5 結論

（1）將該原料后續的D50數值輸入控制用控制圖中，如無異常，可確保該指標過程穩定和能力充足。當發現異常時要及時查找原因，進行調整，確保D50指標處于穩態。

（2）以上過程改進方法可推廣至對能追溯時間序列的原料進行評估和監控，使原料關鍵指標處于合格并且穩定的水平。