SPC在鐵路行業(yè)零配件入庫(kù)檢驗(yàn)控制中的實(shí)施與應(yīng)用

楊慧玲

(南車株洲電力機(jī)車有限公司,湖南 株洲 412001)

0 前 言

生產(chǎn)過(guò)程是產(chǎn)品質(zhì)量形成的關(guān)鍵環(huán)節(jié),在確保設(shè)計(jì)質(zhì)量的前提下,產(chǎn)品質(zhì)量很大程度上依賴于生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量.對(duì)于同一批產(chǎn)品,即使所采用的原材料、制造工藝、操作方法、檢測(cè)手段和生產(chǎn)環(huán)境均相同,但其中每個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量也不可能完全一樣.產(chǎn)品的質(zhì)量特性值總是波動(dòng)的,這種波動(dòng)可分為偶然波動(dòng)和異常波動(dòng).偶然波動(dòng)由偶然因素造成,異常波動(dòng)由異常因素造成.偶然波動(dòng)不可避免,但對(duì)質(zhì)量的影響一般不大.異常波動(dòng)對(duì)質(zhì)量影響大,且可以通過(guò)采取恰當(dāng)?shù)拇胧┘右韵?所以在過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)注意異常波動(dòng)及造成異常波動(dòng)的原因.異因的產(chǎn)生主要是原材料不均勻、工具磨損、工藝和操作以及加工和檢測(cè)設(shè)備的不穩(wěn)定等,即5M1E(人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)),可以通過(guò)改進(jìn)而避免.運(yùn)用SPC技術(shù)能發(fā)現(xiàn)偶因和異因引起的產(chǎn)品質(zhì)量特性值波動(dòng),因此,可作為控制和改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的主要手段.

目前,公司機(jī)車上70%左右的產(chǎn)品由供應(yīng)商提供,供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的好壞直接影響機(jī)車產(chǎn)品的質(zhì)量.因此,對(duì)供方質(zhì)量的控制是急需解決的問(wèn)題,但目前很難做到完全控制,特別是產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量特性的控制.現(xiàn)在,對(duì)外購(gòu)供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的控制一般采取入廠檢驗(yàn)的方式進(jìn)行,檢驗(yàn)內(nèi)容包括審核技術(shù)質(zhì)量證明文件和目測(cè)外觀質(zhì)量,根據(jù)訂貨技術(shù)條件(規(guī)范)運(yùn)用檢驗(yàn)器具檢驗(yàn)，通過(guò)計(jì)量理化鑒定分析等.但限于檢驗(yàn)手段和質(zhì)量成本的考慮,對(duì)技術(shù)性能指標(biāo)無(wú)法做到完全復(fù)檢.針對(duì)以上情況,可運(yùn)用SPC技術(shù)對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品實(shí)施質(zhì)量控制,以降低檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn),有效控制供應(yīng)商的產(chǎn)品質(zhì)量.

1 SPC技術(shù)的基本原理

SPC技術(shù)是為貫徹預(yù)防原則,應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)過(guò)程中的各個(gè)階段進(jìn)行監(jiān)控,從而達(dá)到改進(jìn)和保證質(zhì)量為目的的一種統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制.控制圖是SPC技術(shù)的主要工具,是對(duì)過(guò)程質(zhì)量特性值進(jìn)行測(cè)定、記錄并運(yùn)用其進(jìn)行控制的一種運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖.控制圖將產(chǎn)品質(zhì)量特性值作為一個(gè)服從正態(tài)分布規(guī)律的隨機(jī)變量,正態(tài)分布概率密度函數(shù)為:

(1)

式中:μ為平均值;σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差,反映數(shù)據(jù)的分散程度.

正態(tài)分布總體的樣本落在(μ-kσ,μ+kσ)區(qū)間的概率為:

(2)

經(jīng)過(guò)計(jì)算,當(dāng)k=1時(shí):

p(μ-kσ<μ+kσ)=68.27%;

當(dāng)k=3時(shí):

p(μ-kσ<μ+kσ)=99.73%;

當(dāng)k=6時(shí):

p(μ-kσ<μ+kσ)=99.999 999 8%.

從正態(tài)分布的結(jié)論中可以看出,在μ±3σ范圍內(nèi)包括了全部數(shù)據(jù)的99.73%.如果能將99.73%的質(zhì)量數(shù)據(jù)控制住,過(guò)程就基本上實(shí)現(xiàn)了受控.將產(chǎn)品質(zhì)量特性實(shí)際分布的μ±3σ范圍內(nèi)的正態(tài)分布曲線轉(zhuǎn)換為控制圖,μ、μ+3σ和μ-3σ分別標(biāo)為CL、UCL和LCL,建立如圖1所示的常規(guī)控制圖.

圖1 常規(guī)控制圖

常用的判異準(zhǔn)則分為有點(diǎn)出界和界內(nèi)排列不隨機(jī)兩類,通常有八種情況:(1) 一點(diǎn)落在A區(qū)以外;(2) 連續(xù)9點(diǎn)落在中心線同一側(cè);(3) 連續(xù)6點(diǎn)遞增或遞減;(4) 連續(xù)14點(diǎn)相鄰點(diǎn)上下交替;(5) 連續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的B區(qū)之外;(6) 連續(xù)5點(diǎn)中4點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的C之外;(7) 連續(xù)15點(diǎn)在C區(qū)中心線上下;(8) 連續(xù)8點(diǎn)在中心線兩側(cè),但無(wú)一在C區(qū)中.通過(guò)以上判異準(zhǔn)則作出的控制圖,可以把出現(xiàn)的此類現(xiàn)象作為異?，F(xiàn)象處理,然后從數(shù)據(jù)源進(jìn)行分析.

根據(jù)過(guò)程輸出質(zhì)量特性的數(shù)據(jù)性質(zhì),常規(guī)控制圖可分為兩大類:一類是計(jì)量控制圖,包括均值-極差控制圖、均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖、中位數(shù)-極差控制圖和單值-移動(dòng)極差控制圖;另一類是計(jì)數(shù)控制圖,包括不合格品率(數(shù))控制圖、單位不合格數(shù)控制圖和不合格數(shù)控制圖.應(yīng)用最廣泛的控制圖是均值-極差控制圖,適用于控制對(duì)象為長(zhǎng)度、重量、強(qiáng)度等計(jì)量值數(shù)據(jù).其作圖步驟見(jiàn)表1.

2 過(guò)程能力分析

過(guò)程能力指數(shù)(CP)反映了過(guò)程加工質(zhì)量滿足產(chǎn)品規(guī)范要求的程度,計(jì)算公式為:

(3)

表1 均值-極差控制圖作圖步驟

其中TU、TL為上、下規(guī)范界限,σ為過(guò)程特性值分布的總體標(biāo)準(zhǔn)差.

當(dāng)過(guò)程中心μ與規(guī)范中心M不重合(有偏移)時(shí),需加以修正,其偏移度為:

(4)

則式(3)的過(guò)程能力指數(shù)可修正為:

(5)

根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量特性分類,按表2可對(duì)其過(guò)程能力進(jìn)行評(píng)價(jià),其中Ⅲ為最適宜的過(guò)程能力,如低于Ⅲ級(jí)需提高過(guò)程能力.

表2 過(guò)程綜合能力等級(jí)評(píng)價(jià)

3 SPC實(shí)施步驟和方法

因供應(yīng)商產(chǎn)品類別多,不論是采用GB 2828抽樣管理辦法,還是百分比抽樣,其檢驗(yàn)樣本量都較大.而入庫(kù)檢查員人手有限,檢查員可能會(huì)人為降低樣本量,或匆忙檢查以完成檢驗(yàn)(檢驗(yàn)不完,要停工,要追究責(zé)任).長(zhǎng)期以來(lái),入庫(kù)檢驗(yàn)不但壓力大,還帶來(lái)質(zhì)量隱患,存在很大的風(fēng)險(xiǎn).檢查員只按檢驗(yàn)文件對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)每批產(chǎn)品采集數(shù)據(jù),合格與否按檢驗(yàn)文件要求執(zhí)行,但未對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,這樣對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品的過(guò)程能力無(wú)法判定.為降低庫(kù)存成本,減少庫(kù)存量,可采用SPC技術(shù)控制進(jìn)貨檢驗(yàn)過(guò)程,將統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制SPC理論用于統(tǒng)計(jì)分析.

3.1 SPC實(shí)施步驟

SPC實(shí)施步驟:

(1) 根據(jù)技術(shù)規(guī)范要求確定每個(gè)配件的關(guān)鍵特性尺寸;

(2) 針對(duì)幾個(gè)關(guān)鍵特性,每批進(jìn)貨隨機(jī)抽取幾個(gè)配件進(jìn)行測(cè)量(連續(xù)批采樣),并記錄數(shù)據(jù),共采集25組數(shù)據(jù);

(3) 運(yùn)用SPC知識(shí)制作分析用控制圖(上下限考慮到風(fēng)險(xiǎn)可適當(dāng)加嚴(yán));

(4) 判斷此配件的進(jìn)貨過(guò)程(含包裝運(yùn)輸)是否穩(wěn)定;

(5) 穩(wěn)定以后轉(zhuǎn)入控制用控制圖;

(6) 以后每批貨只需檢測(cè)幾個(gè)配件的關(guān)鍵特性尺寸,將平均值和極差打點(diǎn)于控制圖(一個(gè)關(guān)鍵特性尺寸一張控制圖)上,根據(jù)點(diǎn)是否出界就可判定本批是否合格.

3.2 SPC方案優(yōu)點(diǎn)

SPC方案的優(yōu)點(diǎn):

(1) 可減少抽檢樣本量,大大縮短檢測(cè)時(shí)間,彌補(bǔ)了人員不足和檢測(cè)不完善造成的風(fēng)險(xiǎn).同時(shí)提高了效率,減少了浪費(fèi);

(2) 可監(jiān)控配件質(zhì)量的發(fā)展趨勢(shì),及早報(bào)警,給供方提供預(yù)警信息.等檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)不合格,不但影響生產(chǎn),還會(huì)給供方帶來(lái)運(yùn)輸、返工、返修等消耗費(fèi)用;

(3) 將運(yùn)輸中造成的缺陷(或變化)也納入了監(jiān)控;

(4) 可和供應(yīng)商生產(chǎn)過(guò)程控制的SPC做對(duì)比,根據(jù)控制圖的趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)其它未料事宜;

(5) 必要時(shí)雙方做MSA測(cè)量系統(tǒng)分析,以避免供方檢測(cè)合格,而我方檢測(cè)不合格造成的誤判.也避免供方的不合格產(chǎn)品,被我方測(cè)量合格而誤用.

3.3 SPC方案缺點(diǎn)

SPC方案的缺點(diǎn)：

(1) 因?yàn)榻M間采樣不連續(xù)(隨機(jī)),可能引進(jìn)了其他影響因素,導(dǎo)致變差增大.主要通過(guò)加嚴(yán)控制線來(lái)減小誤判的概率.

(2) 剛開始時(shí)較復(fù)雜,需要一段時(shí)間數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累.

4 運(yùn)用SPC技術(shù)分析產(chǎn)品質(zhì)量

現(xiàn)以入庫(kù)一批軸為例,連續(xù)對(duì)軸徑進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)SPC技術(shù)的控制圖對(duì)其質(zhì)量狀況進(jìn)行分析.

(1) 確定該軸外徑為控制對(duì)象;

(2) 取檢測(cè)值,分25個(gè)樣本(子組),每組樣本量為5個(gè);

(3) 計(jì)算各樣本(子組)的均值和極差,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3;

其中:x1、x2…為子組內(nèi)的每個(gè)測(cè)量值,n為子組的樣本容量.R=xmax-xmin

其中K為子組的數(shù)量.

(5) 計(jì)算和R控制圖控制邊界及中心線;

查控制圖的常數(shù)和公式可得x和控制圖系數(shù)A2=0.58、D3=0、D4=2.11,R控制圖上下控制邊界及中心線:

控制圖上下控制邊界及中心線:

(7) 計(jì)算過(guò)程能力控制CP;

過(guò)程能力指數(shù):

有偏移過(guò)程能力指數(shù)為:

CPK=(1-K)CP=(1-0.05)×0.87=0.83

根據(jù)表2可知,該零件供應(yīng)商的制造過(guò)程能力屬A類的Ⅵ級(jí),表明其過(guò)程能力明顯不足,過(guò)程質(zhì)量控制能力已很差,應(yīng)采取措施立即改進(jìn).

表計(jì)算結(jié)果

5 結(jié)束語(yǔ)

SPC控制理論應(yīng)用于機(jī)車零配件入庫(kù)檢驗(yàn),可以對(duì)供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的變異進(jìn)行監(jiān)控,對(duì)過(guò)程質(zhì)量和過(guò)程發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)定性的分析和把握,從而達(dá)到過(guò)程失控預(yù)警、過(guò)程不斷改進(jìn)和過(guò)程能力不斷提高的目的,保證供應(yīng)商產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高.降低產(chǎn)品入庫(kù)檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn),對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行有效控制,促進(jìn)供應(yīng)商對(duì)其制造過(guò)程業(yè)績(jī)監(jiān)控.

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