基于－R控制圖的瀝青拌合站油石比動態(tài)質(zhì)量控制

陳 斌

(湖南省常德市臨澧公路局，湖南臨澧 415200)

工程質(zhì)量過程控制是現(xiàn)代工業(yè)管理的重要手段，不同于傳統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量最終(事后)檢驗。它強(qiáng)調(diào)生產(chǎn)全過程的質(zhì)量管理，重視生產(chǎn)過程中各工藝環(huán)節(jié)順序?qū)罄m(xù)工藝環(huán)節(jié)質(zhì)量及其對于產(chǎn)品最終質(zhì)量的影響，強(qiáng)調(diào)過程中的質(zhì)量控制方法與質(zhì)量保證手段，通過過程控制及時糾正不正確的工藝、剔除不合格或不適用的原材料，并藉此提高最終產(chǎn)品的質(zhì)量。

隨著計算機(jī)技術(shù)的普及，信息系統(tǒng)和管理系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于路面施工過程，生產(chǎn)質(zhì)量的動態(tài)化管理已成為大的趨勢。瀝青路面施工過程控制的動態(tài)管理模式，國外工業(yè)發(fā)達(dá)國家早在20多年前就相當(dāng)普及［1］。當(dāng)初京津塘高速公路在外國監(jiān)理的指導(dǎo)下，自始至終很好地使用了這個方法，為質(zhì)量管理起到了很好的作用。但遺憾的是在京津塘高速公路以后，國內(nèi)高速公路工程的建設(shè)單位和監(jiān)理鮮有繼續(xù)采用這個方法，因此，把瀝青混合料質(zhì)量動態(tài)控制納入“統(tǒng)計過程控制”的范疇，科學(xué)地利用統(tǒng)計知識，對瀝青混合料生產(chǎn)過程進(jìn)行“實時監(jiān)控”，及時排除異常情況，提高產(chǎn)品質(zhì)量，具有重要的實用價值。

1 過程控制原理

利用控制圖實現(xiàn)產(chǎn)品動態(tài)質(zhì)量控制是一種簡單易行的控制方法，在很多生產(chǎn)領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用，取得顯著的控制效果?？刂茍D是對過程質(zhì)量特性值進(jìn)行測定、記錄、評估和監(jiān)察的一種用統(tǒng)計方法設(shè)計圖，用以過程控制狀態(tài)的管理?？刂茍D由中心線(Central Line，簡寫為CL)、上控制界限(Upper Control Limit，簡寫為UCL)和下控制界限(Lower Control Limit，簡寫為LCL)，并由時間序列抽取的樣本統(tǒng)計量為描點(diǎn)序列組成。UCL、CL和LCL統(tǒng)稱為控制線，若控制圖中描點(diǎn)落在UCL與LCL之外或描點(diǎn)在UCL和LCL之間且不為隨機(jī)排列，則表明統(tǒng)計量異常，在實際應(yīng)用中，通過控制圖判斷過程控制的異常情況，依此為基礎(chǔ)分析此過程產(chǎn)生異常的原因，通過排查，排除異常，提高質(zhì)量控制水平。

休哈特控制圖是一種應(yīng)用最廣泛的控制圖方法。它認(rèn)為檢測值服從正態(tài)分布。正態(tài)分布不依賴于均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，產(chǎn)品質(zhì)量的檢測值落在μ±3σ區(qū)間的概率為99.73%，落在此區(qū)間之外的概率為0.27%，此概率非常小。休哈特控制圖通過樣本均值、極差R等作為統(tǒng)計量，并稱為點(diǎn)子，點(diǎn)子如果落在μ±3σ區(qū)間之外，即點(diǎn)子出界，根據(jù)小概率事件原理，可以判為生產(chǎn)條件異常。

2.1 數(shù)據(jù)收集

從瀝青拌合廠收集120個AC25C型混合料批次產(chǎn)品的瀝青油石比數(shù)據(jù)，列于表1。樣本大小n為4(n=4或n=5為宜)，每組的4個數(shù)據(jù)來源于拌合樓1 h內(nèi)的油石比記錄值，共收集了30組，并計算每組的均值和極差。

2.2 控制界限計算

均值控制圖和極差控制圖上分別有三條控制界限，即中心值CL、上控制界限 UCL和下控制界限LCL，以上3條控制界限的位置，在均值x控制圖上為:

中心值

在極差R控制圖中:

同理，極差R控制圖上的控制界限為:

其中，系數(shù)D3和D4由表2查得。由表1計算得到 x=3.61，R=0.18。因此，x控制圖的界限值為:CL=3.61，UCL=3.74，LCL=3.48;R 控制圖的界限值為:CL=0.18，UCL=0.41，LCL=0。

表1 AC25C型混合料油石比 %

表2 －R控制圖計算界限參數(shù)用表［2］

表2 －R控制圖計算界限參數(shù)用表［2］

樣本大小 平均數(shù)控制圖用A1 A2 d2 d3 D1 D2 D3 D4 2 2.121 3.76 1.88 1.128 0.853 0 3.686 0 3.極差控制圖用A 267 3 1.732 2.394 1.023 1.693 0.888 0 4.358 0 2.575 4 1.5 1.88 0.729 2.059 0.88 0 4.698 0 2.282 5 1.342 1.596 0.577 2.326 0.864 0 4.918 0 2.115

3 異常分析

將表1中的各組油石比均值和極差以及上節(jié)計算得到的控制圖界限繪制于圖1中，發(fā)現(xiàn)在均值x圖中20組、27組異常，其他各組數(shù)據(jù)較均勻的隨機(jī)分布在中心值附近;在極差R圖中6組、8組異常，前幾組的極差較大，后幾組極差較小，分布較均勻。一般，在瀝青混合料拌合生產(chǎn)中，瀝青、礦粉投放計量較準(zhǔn)確，誤差波動小;熱料倉篩分計量波動較大，與設(shè)定值的誤差較大，因此在異常原因查找中，利用熱料倉篩分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，將各組熱料倉計量數(shù)據(jù)繪制于圖2中，從圖中發(fā)現(xiàn)，1#倉和2#波動較大，存在系統(tǒng)誤差，即1#倉曲線比設(shè)定值偏高，2#倉曲線比設(shè)定值偏低。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn):1#倉和2#倉波動曲線峰－峰相遇時，可能造成油石比偏低，如圖2中27組;當(dāng)兩條曲線谷—谷相遇時，可能造成油石比偏高，如圖2中的20組;而峰－谷相遇時，油石比組內(nèi)極差較大，如圖2中的前半段1#、2#曲線，總是峰－谷相遇。造成這些曲線波動的原因非常復(fù)雜，首先存在熱料倉稱量系統(tǒng)的問題，即1#倉的放料閘門提前量估計不足，由此造成1#曲線向下偏離設(shè)定值，2#倉放料閘門提前量估計剩余，由此造成2#曲線向上偏離設(shè)定值;其次，冷料倉放料不均勻，冷料倉設(shè)定級配和熱料篩分級配不匹配，從而造成熱料倉料位不均勻，從而造成各倉放料量與設(shè)定值的差異波動較大，最終造成各曲線峰－峰相遇或谷－谷相遇的這種極端情況;最后，天然級配局部變異較大或冷料倉存在局部離析，因此，造成組內(nèi)極差較大的情況，一般為偶然因素。

由以上分析可知，通過x－R控制圖能夠發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異常情況，做到了對質(zhì)量的動態(tài)跟蹤，為及時發(fā)現(xiàn)、排除質(zhì)量隱患提供預(yù)警信息，為進(jìn)一步提高質(zhì)量控制打下基礎(chǔ)。

圖1 油石比x－R控制圖

圖2 熱料倉篩分?jǐn)?shù)據(jù)波動

4 結(jié)語

對瀝青混合料生產(chǎn)過程中的重要指標(biāo)進(jìn)行動態(tài)質(zhì)量監(jiān)控，如油石比監(jiān)控，通過統(tǒng)計分析技術(shù)，如x－R控制圖能夠及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的異常情況，并為及時排除隱患，進(jìn)一步提高質(zhì)量控制奠定基礎(chǔ)。以此類推，可以實現(xiàn)以預(yù)防為主的瀝青混合料動態(tài)管理模式，保證整個生產(chǎn)過程處于受控狀態(tài)，穩(wěn)定持續(xù)的生產(chǎn)瀝青混合料，從而為瀝青路面建設(shè)提供有利保障。

［1］張肖寧.瀝青路面施工的全面質(zhì)量控制［J］.公路，2005(1).

［2］張肖寧.瀝青路面施工質(zhì)量控制與保證［M］.北京:人民交通出版社，2009.