摘要：隨著產品質量競爭的日趨激烈，利用SPC工具對生產過程進行在線監控并提前預防質量問題的發生尤為重要‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。本文基于統計過程控制及變差分析理論，選取產品重要特性參數為研究對象，從人、機、料、法、環、測等多個方面了解加工過程，確認過程的穩定性‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。通過建立數據收集方案，使用控制圖和變差分析方法，對引起變差的特殊原因進行消除，對生產過程進行初使過程能力研究和在線監控，達到使生產過程統計受控的目的‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　關鍵詞：SPC變差分析,初始過程能力研究,控制圖,特殊原因

　　1緒論

　　(1)選題背景

　　目前，濰柴動力股份有限公司(以下簡稱“維柴動力”)正開展在線檢測智能化項目和工藝細化工作，SPC研究工作也正在如火如荼的進行中，并取得了一定的成績和效果。各專業廠也已陸續配備各種高精度在線測量設備，比如德國尼伯丁、瑞典AtlasCopco、意大利馬波斯測量儀等。如何規范在線測量設備的使用和利用在線設備的數據上傳實現生產過程的在線控制就成為亟待解決的課題。

　　(2)現狀描述

　　SPC項目實施目的是利用控制圖在線監控生產過程中出現的變差。前期在SPC的使用過程中，仍然存在一定的問題：

　　1)用于SPC過程能力分析的數據采集不合理，從而對過程變差的分析失真。也就是說，SPC并沒有真正地應用于生產過程控制;

　　2)沒有合理的控制限來監控制造過程。由于用于變差分析和過程能力研究的數據采集不合理，由此計算出的控制限就沒有參考意義，甚至在實際生產過程中出現沒有控制限直接在控制圖上描點的現象，這就失去了用控制圖進行在線監控的意義;

　　3)沒有形成規范的在線控制圖使用和填寫規范。生產過程中出現的一些計劃與非計劃事件，比如換刀、停機、設備維修等，不能合理地在控制圖中反應出來;

　　4)由于濰柴動力將統計技術手段應用于生產中的質量管理時間較短，整體水平與國際先進企業相比存在著明顯差距，對SPC技術的研究更晚，很多人迄今為止對科學的SPC思想仍然沒有能夠全面地理解，以致無法分清引起過程變差變化的普通原因或特殊原因，也就無法明確解決問題的方法;

　　5)不能充分利用在線高精度檢測設備來進行數據的自動采集及分析等。雖然濰柴動力配備了一系列高精度在線檢具，但因為操作性等原因并沒用實現有效的利用。

　　(3)主要工作

　　以濰柴動力二號工廠加工車間槍鉸工序為試點，制定合理的數據采集方案，通過多變差分析和過程能力研究，計算出合理的控制圖的控制限用于生產過程的在線監控。試點成功后，將項目研究成果予以推廣，總結項目實施過程中學到的知識和吸取的經驗教訓，將項目成果固化，真正實現產品質量的事前控制干頃防，達到滿足客戶需求的目的。

　　2項目開展準備工作

　　(1)識別參數及MSA

　　選取WP12氣缸蓋生產線T6960槍鉸機為SPC分析的切入點，對4-φ9+0.0150導管孔徑進行初始過程能力研究。

　　在機床主軸跳動、刀輔具等合格可控的前提下識別可控制的過程參數。所分析產品特性為4-φ9+0.0150導管孔孔徑。

　　首先進行測量系統分析，測量儀器為帶表塞規。

　　1)人員選擇

　　由三名日常操作該儀器的員工或檢驗員進行測量。

　　2)樣本選擇

　　由覆蓋整個生產過程變差的10個樣件組成。

　　3)測量方法

　�、賹�樣本中的工件進行編號后，由每名評價人分別隨機對10個工件進行盲測一遍(事先不知正在對該測量系統進行分析);

　　②打亂順序，按同樣方式對工件進行盲測第二遍;

　�、壑匦麓騺y工件順序，進行盲測第三遍;

　　④重復性和再現性分析報告。對所用表帶塞規進行測量系統分析，輸出MSA分析報告，確保測量系統的穩定性。經計算，重復性和再現性GR&R%=20%，分別數ndc=5，系統可以被接受。

　　(2)識別過程/產品流

　　4-φ9+0.0150導管孔由四個不同的主軸加工完成，所以共有四個流，并且是過程流，類型、層次數都是1。

　　(3)建立數據收集方案

　　通過測量系統分析，確認過程穩定性后，在SPC變差分析前需建立數據收集方案。參考刀具壽命和加工實際產量情況，按如下方案實施。

　　周期性的每隔10件抽取樣本，樣本容量定為5，且為五件連續的產品，并且開機后加工的前五件、每班生產的最后五件、調刀或換刀前后要對樣本進行檢測。最后保證收集完成25個子組的數據，形成數據收集表。計劃用時1.5天。

　　(4)收集數據

　　利用2月20日下午~2月21日1.5天的時間，在加工車間WP12氣缸蓋線T6960槍鉸工序，按抽樣方案進行現場數據收集，形成數據收集記錄表。為保證數據的準確性，在所有樣件上進行了數字標識，數據收集表數據的編碼與樣本的編碼保持一一對應關系。

　　(5)小結

　　本部分主要做了SPC變差分析過程能力研究前的準備工作，通過識別被研究產品特性參數，進行測量系統分析，確認設備穩定性。建立數據收集方案以及進行現場數據收集保證數據分析的正確性。

　　3初始過程能力研究

　　(1)變差分析

　　1)變差分析步驟

　　根據所收集數據，在進行變差分析和過程能力研究前首先建立變差分析的基本步驟。

　　2)多變差分析

　　樣本數據包含四個流，所以按上述“變差分析步驟”要求進行多變差分析。

　　在進行多變差分析之前，首先了解通過均值-極差圖分析變差一致性的基本判定原則。

　�、偌�對件變差(即組內變差)一致性通過極差圖進行分析。

　　判定規則為：

　　a)檢查是否所有的極差都落在控制限內;

　　b)對剛剛超出控制限的點，允許刪除15%的點后，重新分析。若超出控制限范圍較大或較多點超出控制限，需分析排除異常因素后重新進行數據收集;

　　c)層次數必須大于3，以便測量系統能捕獲到變差;

　　d)檢查非正常圖形：連續七個點上升，連續七個點下降，連續七個點在均值一邊。

　�、跁r對時變差(即組間變差)一致性通過均值圖進行分析

　　判定規則為：

　　a)連續七個點上升、下降或連續七個點在均值的一邊為異常圖形;

　　b)各時段平均值遵循正態分布曲線規則。

　�、劢Y論

　　a)件對件變差：所有組內極差的最大值，本例為6;

　　b)時對時變差：各時段總均值的極差，本例為3.55;

　　c)流對流變差：各時段各流均值極差的最大值，本例為4.6。

　　可以看出，件對件變差最大，說明系統內不存在引起變差的異常因素。

　　(2)過程能力研究

　　1)過程潛在能力分析

　　首先估算組內變差(變差分析的目標是估算在過程中任意的變差)：

　　由數據計算總極差均值R=2.743，查表知d2=2.33，σ=R/d2;

　　由USL=15μ，LSL=0知，短期過程能力指數Cp=(USL-LSL)/(6σ)=2.29;由Cp=2.29，Cpk=1.64均大于1.33可以看出，該過程能力充足，可以用控制圖對生產過程進行在線監控。

　　4在線控制-建立生產用控制圖

　　(1)計算控制限

　　如前所述，我們已經了解了通過均值-極差圖判定變差一致性(即過程穩定性)的判定規則。由六西格瑪理論知，所研究WP12氣缸蓋槍鉸導管孔工序，過程能力符合生產要求。

　　由此進行生產用控制圖的制定，對產品質量進行事前預防和控制，在生產用控制圖制定前首先進行控制限的計算。

　　1)極差圖控制限計算

　　查表知D4=2.11，由極差圖中心線R=2.743，代入得極差圖上控制限UCLR=D4·R=5.4;

　　因為樣本容量n=5<7，知D3=0，所以極差圖下控制限LCLR=D3·R=0。

　　2)均值圖控制限計算

　　查表知A2=0.58，由X=5.36，代入得均值圖上控制限，見式(5)：

　　UCLX=X+A2R=6.8(5)

　　均值圖下控制限：LCLX=X-A2R=3.9。顯然，均值圖如果按控制限UCLX=6.8，LCLX=3.9進行控制，會導致頻繁調刀，影響生產效率‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。說明加工過程存在引起變差的特殊原因，由均值-極差圖可知刀具磨損過快造成的頻繁調刀和刀桿導向條磨損是不可避免的特殊原因�？紤]到產品成本和經濟因素，我們允許此類特殊原因的存在。

　　但為將總均值控制在公差中間值附近，同時降低調刀頻率，需重新計算預控制均值圖的上、下控制限：即由過程能力指數反推預控制圖的上、下控制限。假定期望過程能力指數為1.67，則：

　　均值上控制限：UCL′X=USL-1.67·3σ=9.5，

　　均值下控制限：LCL′X=LSL+1.67·3σ=5.5。

　　在實際過程監控時，我們期望將產品尺寸控制在公差中值，所以均值圖中心線取X=7.5。

　　(2)制定生產用控制圖

　　針對加工車間槍鉸缸蓋導管孔工序制定生產用控制圖，內容如下：

　　1)在均值-極差圖上分別繪出上、下控制限制，以及中心線。

　　2)確定數據記錄頻次。參考刀具壽命以及數據采集要求，將記錄頻次定為1次/200件，5件/次，且五件工件連續。此記錄頻次做記錄參考用，若實際操作經驗豐富，某次測量發現連續五件工件尺寸均值未到下控制限或離下控制限較遠，則根據實際情況可不記錄數據，等到接近下控制限時再進行記錄。

　　3)對計劃事件(如工件首、末件檢驗，設備/夾具計劃性維修保養等)、非計劃事件(刀具更換或調整、切削液變化等)以及其他突發事件(打刀、斷電、設備調整等)發生前后要進行記錄。并在控制圖下方事件發生表格中相應位置對所發生事件進行標記，以備后期查找問題時進行追溯。

　　4)均值-極差圖中的描點與數據記錄表格中的點一一對應，保持上下對齊。

　　5)制定控制圖使用規范和調刀規范，異常發生時立即執行反應計劃(見下文)。

　　(3)控制圖使用規范

　　各組數據均值的上升和下降是由刀具磨損和調刀所引起的，在使用控制圖在現場監控時，需遵守以下規則：

　　在均值-極差圖上給出上、下控制限。

　　確定數據填寫頻次(參考刀具壽命)。

　　控制圖中的點與所記錄數據一一對應。

　　對計劃、非計劃事件以及突發事件發生前后要進行記錄。

　　對控制圖出現異常的情況進行描述，異常發生時立即執行反應計劃。

　　先查看極差圖，后查看均值圖。

　　極差圖出現以下異常要立即停機反饋給工藝員：超控制限;連續七點上升、下降或連續七點在均值一邊;在極差圖無異常情況下按以下規范調刀，即均值圖出現某組均值在下控制限以下進行調刀，調整到均值在上控制限附近。

　　(4)過程監控的實施

　　對操作者和檢驗員進行SPC預控制圖使用規范的培訓后，在槍鉸工序使用控制圖對過程進行在線實時監控，以便實時監控過程穩定性，遇到問題及時采取相應措施，實現對產品變差異常波動的事前預防和控制。

　　5項目推廣及總結

　　(1)項目推廣

　　選擇并確定另一個適宜變差分析的產品特性及其過程，按上述步驟，將SPC實施經驗進行推廣。

　　(2)項目總結

　　本文實施目的是利用控制圖在線監控生產過程中出現的變差。

　　基于變差分析與過程能力研究理論，以濰柴動力二號工廠加工車間WP12藍擎氣缸蓋生產線槍鉸導管工序為試點，以點及面，將SPC理論與實踐相結合，對生產過程進行多變差分析，進而制定出控制圖進行在線控制。工作內容如下：

　　1)在過程穩定情況下，建立數據收集方案并進行數據收集;

　　2)多變差分析和過程能力研究。形成變差分析的基本步驟和過程能力研究過程中均值-極差圖一致性的判定規則;

　　3)在線監控-生產用控制圖的制定。建立控制圖使用規范并在實際生產過程中進行在線監控，提前預防生產過程中產品特性變差異常波動的發生，使生產過程穩定受控。

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　　下面文章首先陳述了常用檢重秤的結構，然后列舉了應用實例，最后介紹了與其他稱重設備在生產過程應用相比較的優點。檢重秤作為一種高準確度的重量分類自動秤，在國內外大中型食品生產企業已經得到廣泛的應用，特別是食品行業中一些產品是以袋裝或紙箱包裝形式進入市場時，用戶已拋棄原有的人工重量抽檢的方式引入了檢重秤，這使得產品重量能百分之百達到要求。