預控圖在制絲車間小批量生產(chǎn)中的初步應用

李鵬舉

摘要：介紹了質(zhì)量管理預控圖的結(jié)構(gòu)、統(tǒng)計原理和控制規(guī)則，結(jié)合制絲線小批量生產(chǎn)特點確定了預控圖控制規(guī)則、過程監(jiān)控和異常情況分析處理，并以制絲小批量生產(chǎn)為例加以說明。

關(guān)鍵詞：制絲；預控圖；控制規(guī)則；監(jiān)控；小批量

引言

質(zhì)量控制是質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，是實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制、保持生產(chǎn)穩(wěn)定和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。二十世紀三十年代，美國貝爾電話實驗室休哈特(ShewhartW.A.)博士首創(chuàng)的統(tǒng)計質(zhì)量控制及其工具——質(zhì)量控制圖，它能對生產(chǎn)過程出現(xiàn)的異常狀況做出及時警告，之后休哈特控制圖被廣泛應用于各行業(yè)。但是，實際應用發(fā)現(xiàn)，休哈特控制圖僅適用于大批量生產(chǎn)，對小批量卻無能為力。

制絲車間小批量生產(chǎn)的樣本數(shù)據(jù)個數(shù)較少，每生產(chǎn)批次間隔時間較長（期間有可能會遇到設(shè)備改造、參數(shù)調(diào)整等），傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法要想取得所需的25組以上的預備數(shù)據(jù)是難以實現(xiàn)的，小批量生產(chǎn)也就無法采用傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法。煙草行業(yè)對大批量生產(chǎn)有較多的質(zhì)量控制研究，但對小批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制研究較少，所以有必要進行小批量生產(chǎn)過程質(zhì)量控制研究，提出比傳統(tǒng)控制圖更有效的方法，以改善小批量生產(chǎn)過程中的質(zhì)量控制水平。本文首先介紹了預控圖的相關(guān)概念，然后分析了制絲車間小批量生產(chǎn)的特點，嘗試了運用預控圖對小批量生產(chǎn)實施過程控制的初步應用。

1 預控圖的介紹

預控圖（PRE—Control），又叫彩虹圖，是一種基于規(guī)格界限來控制過程的簡單運算法則圖，是美國Rath&Strong咨詢公司于20世紀五十年代開發(fā)的。預控圖把控制界限與質(zhì)量標準規(guī)格界限合為一體，使控制圖既能反映工序質(zhì)量狀態(tài)，又能反映當工序出現(xiàn)異常波動時，產(chǎn)品不合格的狀況。由于它具有較強的預報功能，經(jīng)過逐步地完善稱為“預先控制圖”，簡稱“預控圖”。依據(jù)概率統(tǒng)計原理，通常預控圖控制區(qū)域分為綠區(qū)（目標區(qū)）、黃區(qū)（警戒區(qū)）、紅區(qū)（廢品）區(qū)三個區(qū)域（見圖1），根據(jù)落入各區(qū)間的概率不同實施生產(chǎn)過程監(jiān)控。

2 主要實施步驟與方法

2.1 確定關(guān)鍵質(zhì)量特性值

關(guān)鍵質(zhì)量特性值是指影響產(chǎn)品的關(guān)鍵要因，同時也是推進車間質(zhì)量過程控制技術(shù)的關(guān)鍵所在。根據(jù)制絲工藝流程，我們參照工藝技術(shù)標準，與設(shè)備技術(shù)人員、操作工等討論確定了松散回潮前電子秤瞬時流量、松散回潮熱風溫度、松散回潮出口水分率、烘絲前電子秤瞬時流量、薄板烘絲機熱風溫度、烘絲出口含水率、加香后成絲含水率、梗絲加料入口含水率、梗絲加料出口含水率、烘梗絲機熱風溫度、烘梗絲出口含水率共11個重點工藝參數(shù)。并對這11個關(guān)鍵質(zhì)量特性值實施預控圖監(jiān)控和分析，進一步提高制絲生產(chǎn)的參數(shù)控制水平和質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.2 過程監(jiān)控

依據(jù)預控圖區(qū)域劃分規(guī)則，在規(guī)格界限與規(guī)格中心（M線）之間1/2處設(shè)置兩條預控線（P-C線），將規(guī)格界限T范圍劃分為綠區(qū)、黃區(qū)、紅區(qū)三個區(qū)域。采用制絲MES系統(tǒng)中每30秒采集兩個數(shù)值取其平均值的數(shù)據(jù)采集方式，運用預控圖實時監(jiān)控關(guān)鍵工藝質(zhì)量參數(shù)，如圖2。為實現(xiàn)小批量生產(chǎn)過程的更好控制，同時引入過程動態(tài)管理實現(xiàn)實時的動態(tài)過程能力評價（即動態(tài)CPK）和標準偏差，輔助操作人員了解生產(chǎn)波動情況。在過程監(jiān)控中，現(xiàn)場操作工與中控操作工及時溝通協(xié)作，根據(jù)圖形趨勢做出相應調(diào)整，減小生產(chǎn)過程波動，預防異常波動的出現(xiàn)。

2.3 預控圖控制規(guī)則及修訂

預控圖的統(tǒng)計原理就是通過概率計算描述質(zhì)量保證可行性分析。以小概率事件原理為依據(jù)，通常設(shè)置小概率α=0.01，按確定的時間間隔，每次連續(xù)抽取2件產(chǎn)品，并按以下規(guī)則對過程實施質(zhì)量控制。

（1）若2件產(chǎn)品的實測值全部落入綠區(qū)，則判過程正常。

（2）若2件產(chǎn)品的實測值中有1只落入綠區(qū)，1只落入黃區(qū)，則判過程正常。

（3）若連續(xù)抽測的2件產(chǎn)品的實測值分別落入兩個黃區(qū)內(nèi)，則判過程異常。并認為過程質(zhì)量特性值的分布的標準偏差增大，應采取相應的措施減小散差。

（4）若連續(xù)抽測的2件產(chǎn)品的實測值落入同一黃區(qū)內(nèi)，則判過程異常。并認為過程質(zhì)量特性值的分布中心偏移，應采取相應的措施糾正。

（5）只要有1件產(chǎn)品的實測值落入紅區(qū)，就應判過程嚴重異常。此時應停止生產(chǎn)，進行質(zhì)量分析，采取糾正措施使過程恢復正常。當確認質(zhì)量改進取得成效之后，再接“1”條的規(guī)定重新開始。

前期運用該控制規(guī)則發(fā)現(xiàn)有較多誤報警，一定程度上增加了質(zhì)量成本，因此，必須結(jié)合制絲生產(chǎn)線特點對控制規(guī)則進行修改。在對歷史數(shù)據(jù)進行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合制絲生產(chǎn)線存在料頭、流量性、小波動、非剔除性、影響因素多等生產(chǎn)實際情況，對預控圖的控制規(guī)則根據(jù)各工序不同特點和生產(chǎn)實際進行了修訂。下面僅以烘絲出口含水率為例分析說明預控圖控制規(guī)則重新修訂的理由。

（1）對歷史數(shù)據(jù)總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)，烘絲工序啟用批次后在2分鐘左右料頭過完達到穩(wěn)定狀態(tài)，而機械加工行業(yè)不存在料頭現(xiàn)象，所以對穩(wěn)態(tài)的判斷不能簡單運用概率統(tǒng)計計算，要立足于行業(yè)特點、生產(chǎn)實際。因此，對穩(wěn)態(tài)的判斷規(guī)則修改為批次啟用后連續(xù)4個點全部落入綠區(qū)，則過程正常。

（2）制絲生產(chǎn)線具有流量性、小波動、非剔除性、影響因素較多、MES采集數(shù)據(jù)量大的特點，而且還存在生產(chǎn)中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（如來料水分有波動，非設(shè)備故障），如果通過調(diào)整參數(shù)后可以回到穩(wěn)態(tài)就不必停止生產(chǎn)（停止再恢復生產(chǎn)會產(chǎn)生更多料頭料尾）的實際情況。因此，為了允許適當?shù)牟▌油瑫r又考慮數(shù)據(jù)采集時間固定且連續(xù)的特點，這里設(shè)置α=0.001，每次考察連續(xù)3個數(shù)值點。

基于以上理由修訂控制規(guī)則如下：

（1）啟用批次后，如果連續(xù)4個點落入綠區(qū)，則判過程正常；

（2）連續(xù)3個數(shù)值中有2個落入綠區(qū)1個落入黃區(qū)，則判過程正常；

（3）連續(xù)3個數(shù)值中有1個落入綠區(qū)2個落入黃區(qū)，則判過程正常；

（4）連續(xù)3個數(shù)值全部落入黃區(qū)，則判過程異常，需要采取糾正措施；

(5) 連續(xù)3個數(shù)值中只要有1個落入紅區(qū)，則判過程異常，需要采取糾正措施并查找原因；

（6）連續(xù)3個數(shù)值中有2個以上落入紅區(qū)，則判過程嚴重異常，需要進行停機采取糾正措施，達到規(guī)則（1）后重新開始。

2.4 異常分析與處理

對生產(chǎn)過程出現(xiàn)控制規(guī)則（4）、（5）的異常點，操作工和數(shù)據(jù)分析員分別填寫異常分析表，并提交至修理工，修理工評定后反饋給操作工；對生產(chǎn)過程出現(xiàn)控制規(guī)則（6）的異常點，操作工和數(shù)據(jù)分析員以及修理工分別填寫異常分析表，并提交至車間技術(shù)組，技術(shù)組評定后反饋給操作工和修理工，車間每月對異常分析表分類統(tǒng)計后納入異常分析庫。

異常分析模式的建立，提高了職工的質(zhì)量意識和知識水平，加速了車間不通層次人員知識的交流，更重要的是異常分析庫的建立為日后質(zhì)量管理工作提供了重要參考依據(jù)。

3 預控圖應用效果

預控圖實現(xiàn)了小批量生產(chǎn)的過程控制，對生產(chǎn)過程中的異常情況能夠起到報警作用，提高了小批量生產(chǎn)質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。預控圖設(shè)計與規(guī)格界限相聯(lián)系，容易被操作者理解和掌握，這提高了各個層面對生產(chǎn)過程的控制水平以及車間的質(zhì)量管理水平。

因為數(shù)據(jù)采集方式為30秒內(nèi)采集兩個實測值并取其平均值，這樣有可能會出現(xiàn)一個大值和一個小值平均后為合格點而出現(xiàn)異常漏判的現(xiàn)象。因此，盡管預控圖在小批量生產(chǎn)中發(fā)揮了過程控制的效果，但仍需繼續(xù)摸索出更加合理、科學的數(shù)采方式以及完善控制規(guī)則來進一步提高預控圖的過程控制效果，同時還要將預控圖從11個質(zhì)量特性值控制進行進一步推廣應用。

4 結(jié)語

本文針對制絲車間小批量生產(chǎn)的特點，運用預控圖實施了生產(chǎn)過程監(jiān)控，修訂了預控圖的控制規(guī)則，并取得了較明顯的應用效果。預控圖在小批量生產(chǎn)中的初步應用，提高了小批量生產(chǎn)質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，加強了制絲車間對小批量生產(chǎn)的質(zhì)量管理水平，使質(zhì)量管理從結(jié)果控制向過程控制轉(zhuǎn)變。預控圖不僅可以用于小批量生產(chǎn)過程，也可以在大批量生產(chǎn)過程中應用，但是大批量生產(chǎn)過程中，預控圖的控制效果要比控制圖差，因此，今后將綜合運用預控圖和控制圖實施大批量生產(chǎn)的過程控制。

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