統(tǒng)計(jì)過程控制在六氟磷酸鋰質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

王永勤 閆春生

多氟多化工股份有限公司 454006

隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日益激烈,產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)生存與發(fā)展、取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵所在。競(jìng)爭(zhēng)實(shí)質(zhì)就是產(chǎn)品質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng),因此眾多企業(yè)紛紛從質(zhì)量入手,去贏得市場(chǎng),從而對(duì)產(chǎn)品管理提出了更高的要求。統(tǒng)計(jì)過程控制作為一種提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證能力的重要技術(shù)措施，可以幫助企業(yè)降低廢品率,提高產(chǎn)品質(zhì)量,增加企業(yè)效益,推進(jìn)全面質(zhì)量管理，正在受到越來越多企業(yè)的重視和采用。

一、統(tǒng)計(jì)過程控制基本知識(shí)

1.統(tǒng)計(jì)過程控制的概念

統(tǒng)計(jì)過程控制（SPC）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法的過程控制工具。它對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，根據(jù)反饋信息及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機(jī)性因素影響的受控狀態(tài)，以達(dá)到控制質(zhì)量的目的。

2.統(tǒng)計(jì)過程控制的常用工具——控制圖

（1）控制圖的概念及原理

控制圖是對(duì)過程質(zhì)量加以測(cè)定、記錄從而進(jìn)行控制管理的一種科學(xué)方法設(shè)計(jì)的圖。圖上有中心線（CL）、上控制限（UCL）和下控制限（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，如圖1所示。

根據(jù)來源不同，質(zhì)量因素可以分為人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面。但從對(duì)質(zhì)量的影響大小來看，質(zhì)量因素可分為偶然因素與異常因素兩類。偶然因素是始終存在的，對(duì)質(zhì)量的影響微小，但難以除去；異常因素則有時(shí)存在，對(duì)質(zhì)量影響大，但不難除去。

（2）控制圖判定準(zhǔn)則

（1）判穩(wěn)準(zhǔn)則①連續(xù)25個(gè)點(diǎn)子都在控制界限內(nèi)；②連續(xù)35個(gè)點(diǎn)子至多1個(gè)點(diǎn)子落在控制界限外；③連續(xù)100個(gè)點(diǎn)子至多2個(gè)電子落在控制界限外；（2）判異準(zhǔn)則①點(diǎn)出界就判異；②界內(nèi)點(diǎn)排列不隨機(jī)判異：a、連續(xù)9點(diǎn)落在中心線同一側(cè)b、連續(xù)6點(diǎn)遞增或遞減；c、連續(xù)14點(diǎn)中相鄰點(diǎn)交替上下；d、連續(xù)3點(diǎn)中有2點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的B區(qū)以外；e、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；f、連續(xù)15點(diǎn)落在中心線兩側(cè)的C區(qū)內(nèi)；g、連續(xù)8點(diǎn)落在中心線兩側(cè)且無一在C區(qū)內(nèi)。

二、過程能力研究

過程能力是指處于穩(wěn)定的、標(biāo)準(zhǔn)的條件下的過程實(shí)際加工能力。它反應(yīng)了過程在統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)下的變差大小。它是由造成變差的普通原因確定的，通常代表過程本身的最佳性能，與技術(shù)（公差）規(guī)范無關(guān)。通常用CP和CPK來表示過程能力滿足技術(shù)規(guī)范的程度。

三、六氟磷酸鋰生產(chǎn)過程統(tǒng)計(jì)分析

1.數(shù)據(jù)樣本以2013年六氟磷酸鋰的酸度質(zhì)量指標(biāo)為例，每月按照不同的結(jié)晶釜隨機(jī)抽取7組數(shù)據(jù)，12個(gè)樣本，共84組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2.統(tǒng)計(jì)分析工具

Minitab軟件是MINITAB公司開發(fā)的一款統(tǒng)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)處理軟件。它包含豐富的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息，既可以進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理，又可以進(jìn)行圖形分析對(duì)比，同時(shí)對(duì)未來進(jìn)行預(yù)測(cè)。

它具有以下特點(diǎn)：（1）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能；（2）具有明顯的圖形處理優(yōu)勢(shì)；（3）提供多問題解決工具；（4）簡(jiǎn)單、直接、清晰和易懂等。因此，其被廣泛應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)過程控制。

2.3 數(shù)據(jù)分析結(jié)果與討論2.3.1酸度分布狀況選擇酸度，繪制直方圖，查看其分布規(guī)律及變化趨勢(shì)：

（1）從minitab菜單中選擇“統(tǒng)計(jì)”→“基本統(tǒng)計(jì)量”→“圖形化匯總”（2）以“酸度”作為變量，置信區(qū)間選擇“95.0%”（;3）單擊“確定”，得到下圖1。

由圖1可知，酸度的數(shù)據(jù)分布曲線近似服從正態(tài)分布N（50.699，6.3432）。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程只受隨機(jī)波動(dòng)干擾時(shí)，其質(zhì)量特性值才會(huì)服從正態(tài)分布，所以該結(jié)果表明當(dāng)前生產(chǎn)過程無系統(tǒng)波動(dòng)。

3.受控狀態(tài)評(píng)估

判定一個(gè)生產(chǎn)過程是否僅受隨機(jī)因素的影響，處于受控狀態(tài)，通常采用控制圖進(jìn)行評(píng)估。

4.生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控

通過控制圖分析，我們得到了一個(gè)穩(wěn)定受控的過程；通過過程能力分析，我們知道了過程能力充足，滿足生產(chǎn)要求。接下來，我們就可以通過前兩個(gè)階段的分析數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線監(jiān)控。

根據(jù)圖3控制圖的使用流程，通過確定控制圖上的三條控制線：上下控制限和中心線，將分析用控制圖轉(zhuǎn)化為控制用控制圖；然后，實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，在控制圖上打點(diǎn)，根據(jù)點(diǎn)的走勢(shì)來判斷過程是否發(fā)生變異，一旦出現(xiàn)過大的變異就及時(shí)采取措施調(diào)整生產(chǎn)過程，從而達(dá)到過程控制的目的。

5.月份對(duì)酸度指標(biāo)的影響分析

影響酸度的因素多種多樣，從而造成產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)性。根據(jù)影響因素對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)分層，并利用單值控制圖分別分析，簡(jiǎn)化獨(dú)立多因素質(zhì)量問題的分析。

（1）從minitab菜單中選擇“圖形”→“箱線圖”→“一個(gè)Y”；

（2）以“酸度”作為圖形變量，并按“月份”進(jìn)行分組;

（3）單擊“確定”，得到下圖9。

由圖9可知，不同月份生產(chǎn)的六氟磷酸鋰產(chǎn)品的酸度平均值不同，但總體差異不大，說明月份對(duì)酸度的影響不大。

6.結(jié)晶釜對(duì)酸度指標(biāo)的影響分析

（1）從minitab菜單中選擇“圖形”→“箱線圖”→“一個(gè)Y”；

（2）以“酸度”作為圖形變量，并按“結(jié)晶釜”進(jìn)行分組;

（3）單擊“確定”，得到下圖10。

由圖10可知，不同結(jié)晶釜生產(chǎn)的六氟磷酸鋰產(chǎn)品的酸度平均值不同，但總體差異不大，說明結(jié)晶釜對(duì)酸度的影響不大。

7.過程能力提升影響生產(chǎn)過程能力的關(guān)鍵因素為質(zhì)量特性分布均值、規(guī)格限和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)差。在進(jìn)行過程能力提升時(shí)，可以從這三個(gè)方面入手，改變相關(guān)的參數(shù)值，從而提升生產(chǎn)過程能力指數(shù)。為了提升過程能力，我們?cè)谑覝叵?，將六氟磷酸鋰產(chǎn)品溶解在碳酸二甲酯溶劑中，配制成飽和溶液；然后在低溫冷凍結(jié)晶，過濾，干燥，得到純化后的六氟磷酸鋰產(chǎn)品。每天抽取7組數(shù)據(jù)，共12天，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表4所示：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析如下圖11所示：

表4 純化后的LiPF6酸度分析數(shù)據(jù)

通過對(duì)比圖11和圖4、6、8可知，酸度的平均值由50.699降至39.233，標(biāo)準(zhǔn)差由6.343降至3.493，過程能力指數(shù)由2.29提升至5.32，說明將六氟磷酸鋰在碳酸二甲酯中進(jìn)行重結(jié)晶，可以有效地降低產(chǎn)品的酸度。

結(jié)論

借助于minitab軟件，對(duì)六氟磷酸鋰的酸度生產(chǎn)過程進(jìn)行能力分析，結(jié)果表明該生產(chǎn)過程完全滿足生產(chǎn)要求，同時(shí)也提出了一種改善六氟磷酸鋰酸度的方法。隨著市場(chǎng)需求對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和質(zhì)量管理水平要求的不斷提高，我們可以通過不斷發(fā)揮統(tǒng)計(jì)過程控制的作用，使其成為全體工人和管理人員的共同語言，從而切實(shí)解決企業(yè)的質(zhì)量問題。