統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在鉬粉生產(chǎn)中的應(yīng)用

石大偉

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司金屬公司，陜西 西安 710077)

0 引 言

鉬粉作為鉬金屬初級(jí)產(chǎn)品，對(duì)后續(xù)金屬產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的鉬金屬產(chǎn)品，先決條件就是要有優(yōu)質(zhì)的鉬粉。目前金堆城鉬業(yè)股份有限公司產(chǎn)品質(zhì)量主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和成品檢驗(yàn)來(lái)發(fā)現(xiàn)不合格品，這種事后檢查方法忽視了對(duì)制造過(guò)程的控制和改進(jìn)，既造成人力、材料及時(shí)間的浪費(fèi)，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的整體質(zhì)量造成影響。如何降低不合格品率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中有效控制，并使加工能力不斷提高，這是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。本文探討SPC 在鉬粉生產(chǎn)中的應(yīng)用，以鉬粉粒度指標(biāo)為例，對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行管理和控制，利用控制圖及時(shí)發(fā)現(xiàn)過(guò)程的不穩(wěn)定性，達(dá)到過(guò)程預(yù)警功能，使過(guò)程不斷改進(jìn)，過(guò)程能力不斷提高。

1 SPC 原理

統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制(Statistical Process Control，SPC)是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過(guò)程控制工具。應(yīng)用SPC 對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析，建立分析用控制圖，并計(jì)算過(guò)程能力，再將分析用控制圖轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)過(guò)程控制用過(guò)程圖。通過(guò)數(shù)據(jù)采集，并在控制圖中打點(diǎn)的方法，利用判異準(zhǔn)則，從質(zhì)量數(shù)據(jù)的排列分析生產(chǎn)過(guò)程是否穩(wěn)定。從而區(qū)分出生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量的正常波動(dòng)與異常波動(dòng)，以便對(duì)過(guò)程的異常及時(shí)提出預(yù)警，提醒管理人員采取措施消除異常，恢復(fù)過(guò)程的穩(wěn)定性，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

1.1 質(zhì)量控制圖的結(jié)構(gòu)

控制圖是對(duì)過(guò)程質(zhì)量特性值進(jìn)行測(cè)定、記錄、評(píng)估，從而監(jiān)察過(guò)程是否處于控制狀態(tài)的一種用統(tǒng)計(jì)方法設(shè)計(jì)的圖［1］。圖上有中心線(CL)、上控制線(UCL)和下控制線(LCL)，并有按時(shí)間順序抽取的樣本統(tǒng)計(jì)量數(shù)值的描點(diǎn)序列，參見(jiàn)圖1。UCL 與LCL 統(tǒng)稱控制線。若控制圖中的描點(diǎn)落在UCL 與LCL 之外或描點(diǎn)在UCL 與LCL 之間的排列不隨機(jī)(有規(guī)律或某些缺陷)，則表明過(guò)程異常?？刂茍D有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，即在圖中將所描繪的點(diǎn)子與控制界限相比較，從而能夠直觀地看到產(chǎn)品或服務(wù)質(zhì)量的變化。

質(zhì)量控制圖理論認(rèn)為，產(chǎn)品指標(biāo)數(shù)據(jù)作為觀測(cè)值存在變異性是不可避免的，這個(gè)變異性是由隨機(jī)抽取的或可定的因素引起的［2］。如果一個(gè)因素造成的影響顯著、不尋常且能在生產(chǎn)過(guò)程排除，則認(rèn)為它是可定的，這樣的原因包括設(shè)備老化、工藝變更、作業(yè)人員變化及技能水平等。如果造成的影響小而不可控制，則認(rèn)為它是隨機(jī)的。而質(zhì)量控制圖把反映生產(chǎn)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)量，如移動(dòng)極差，作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行標(biāo)繪，是了解和減少生產(chǎn)過(guò)程變異性的一個(gè)重要工具［2］。

1.2 質(zhì)量控制圖上的模式分析

對(duì)控制圖上觀測(cè)點(diǎn)異常模式的分析，在確認(rèn)可定因素上常常是有用的。異常模式如周而復(fù)始或連續(xù)接近一個(gè)控制限的數(shù)值，會(huì)指示存在非隨機(jī)變異。而許多判異準(zhǔn)則可以發(fā)出警告幫助我們?nèi)ふ铱啥ㄒ蛩氐拇嬖?，為了討論判異?zhǔn)則的方便，可把控制圖分成圖1 所示的若干區(qū)域?？刂茍D上下兩側(cè)分隔諸區(qū)的虛線，在中心線(CL)和上控制線(UCL)及下控制線(LCL)之間是等距的。

判異準(zhǔn)則有點(diǎn)出界和界內(nèi)點(diǎn)排列不隨機(jī)兩類［3］。在國(guó)標(biāo)GB/T 4091－2001 中規(guī)定了8 種判異準(zhǔn)則:

準(zhǔn)則1:一點(diǎn)落在A 區(qū)以外。

準(zhǔn)則2:連續(xù)9 點(diǎn)落在中心線同一側(cè)。

準(zhǔn)則3:連續(xù)6 點(diǎn)遞增或遞減。

準(zhǔn)則4:連續(xù)14 點(diǎn)相鄰點(diǎn)上下交替。

準(zhǔn)則5:連續(xù)3 點(diǎn)中有兩點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的B 區(qū)以外。

準(zhǔn)則6:連續(xù)5 點(diǎn)中有4 點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的C 區(qū)以外。

準(zhǔn)則7:連續(xù)15 點(diǎn)在C 區(qū)中心線上下。

準(zhǔn)則8:連續(xù)8 點(diǎn)在中心線兩側(cè)，但無(wú)一在C 區(qū)中。

2 SPC 在鉬粉生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 選擇控制點(diǎn)

鉬粉生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)還原過(guò)程，其主要控制指標(biāo)有:

化學(xué)指標(biāo):化學(xué)指標(biāo)的控制主要取決于原料的指標(biāo)，在鉬粉的生產(chǎn)過(guò)程中，只要控制好設(shè)備、料舟以及環(huán)境因素，化學(xué)指標(biāo)基本上不會(huì)發(fā)生太大的變化。

物理指標(biāo):在鉬粉的物理指標(biāo)中，粒度會(huì)隨著生產(chǎn)工藝的不同產(chǎn)生較大的變化，且粒度指標(biāo)對(duì)后續(xù)的加工過(guò)程是非常重要的。

在使用控制圖時(shí)應(yīng)該選擇能夠真正代表過(guò)程的主要指標(biāo)作為控制對(duì)象，因此，本文選擇鉬粉的物理指標(biāo)粒度為控制變量，闡述SPC 方法的實(shí)際應(yīng)用。

2.2 建立分析用控制圖

表1 計(jì)量控制圖系數(shù)表

表2 中給出了連續(xù)10 批鉬粉的粒度值，希望將鉬粉粒度指標(biāo)控制在4.5 以下。由于發(fā)現(xiàn)單批內(nèi)抽樣變差可以忽略，因此決定對(duì)每批只抽取一個(gè)觀測(cè)值，并以連續(xù)各批的移動(dòng)極差作為設(shè)置控制限的基礎(chǔ)。

表2 鉬粉粒度值及極差值

X=3.62

Rs=0.28

移動(dòng)極差(Rs)控制圖:

CLRs=Rs=0.28

UCLRs=D4Rs=3.267 ×0.28 =0.91

LCLRs=D3Rs=0 ×0.28

系數(shù)D3、D4的值由計(jì)量控制圖系數(shù)表1 中按n=2查得，根據(jù)以上計(jì)算，繪制移動(dòng)極差控制圖。

由于該移動(dòng)極差已經(jīng)呈現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)(如圖1 所示)，于是可以進(jìn)行單值控制圖的繪制。

圖1 表1 數(shù)據(jù)的移動(dòng)極差Rs 控制圖

單值X 控制圖:

CLx= X=3.53

UCLx= X+E2R=3.62 +2.66 ×0.28 =4.36

LCLx= X－E2R=3.62－2.66 ×0.2 =2.88

表1 數(shù)據(jù)的單值X 控制圖見(jiàn)圖1。

圖2 表1 數(shù)據(jù)的單值X 控制圖

由圖2 可以看出，已經(jīng)有連續(xù)7 點(diǎn)落在中心線的同一側(cè)，判斷過(guò)程異常。

2.3 對(duì)控制圖進(jìn)行分析

利用對(duì)控制圖的分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變異，及時(shí)尋找造成過(guò)程異常的根本原因，采取必要的措施，最終使生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定。這是一個(gè)PDCA 循環(huán)過(guò)程。當(dāng)控制持續(xù)一段時(shí)間后，工序狀態(tài)必然會(huì)發(fā)生變化，如:設(shè)備老化、工藝變更、作業(yè)人員變化及技能水平等，因此，需要重新進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)證控制狀態(tài)的穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

應(yīng)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)對(duì)鉬粉生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析和監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，改善加工過(guò)程，提高過(guò)程能力，達(dá)到改善鉬粉性能的目的。所以在目前對(duì)鉬粉性能日益提高的要求下，統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制是一種很好的控制產(chǎn)品質(zhì)量的方法。

［1］ 陳俊芳，黃 培，張愛(ài)文.質(zhì)量管理學(xué)［M］.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004.

［2］ 龔國(guó)華，龔益鳴. 生產(chǎn)與運(yùn)營(yíng)管理［M］. 上海:復(fù)旦大學(xué)出版社，1998.

［3］ 董文堯，于偉利，陳巖.質(zhì)量管理學(xué)［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2006.