統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在產(chǎn)品尺寸管控中的應(yīng)用研究

李戈

摘要：論文通過(guò)介紹SPC在中航富士達(dá)產(chǎn)品尺寸管控中的應(yīng)用，不僅能夠提升過(guò)程能力、提升員工素質(zhì)，而且能顯著降低成本，提高效益，對(duì)其他企業(yè)快速有效實(shí)施SPC有一定借鑒價(jià)值。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制 關(guān)鍵尺寸 層次分析法 模糊綜合評(píng)價(jià)法

Application of Statistical Process Control in Product Size Control

—Case on China Aviation Forstar S&T Co.， Ltd

Li Ge （ Shaanxi Institute for Energy Quality Supervision & Inspection ）

Abstract： This paper introduces the application of SPC in China Aviation Forstar S&T Co.， Ltd product size control. It can not only enhance the quality of the staff， improve process capability， but also significantly reduce costs and improve efficiency. It has some reference value for other enterprises to implement SPC quickly and effectively.

Key words： Statistical Process Control （SPC）， key size， Analytic Hierarchy Process（AHP）， Fuzzy Comprehensive Evaluation

強(qiáng)化檢驗(yàn)過(guò)程并不能影響產(chǎn)品的質(zhì)量，質(zhì)量是靠生產(chǎn)制造出來(lái)的，因此企業(yè)提升產(chǎn)品的質(zhì)量，就必須要重點(diǎn)控制產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程[1]，使得生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)關(guān)，只有這樣才會(huì)降低不良率，節(jié)約成本，為進(jìn)一步提升質(zhì)量提供條件。制造產(chǎn)品的過(guò)程中，常由于某些原因?qū)е庐a(chǎn)品尺寸精度存在一定的波動(dòng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)說(shuō)這種波動(dòng)的影響是很大的，為了預(yù)防和消除這種波動(dòng)，企業(yè)往往采用過(guò)程控制的方法。運(yùn)用過(guò)程控制的方法可以避免或消除產(chǎn)品制造過(guò)程中產(chǎn)生的異常波動(dòng)，使制程處于受控狀態(tài)。如今，規(guī)模較大的公司在生產(chǎn)過(guò)程中都運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（Statistical Process Control，SPC）技術(shù)，SPC已成為制造業(yè)質(zhì)量管理中成熟的工具。

SPC重在全過(guò)程管控、全系統(tǒng)參與，特別強(qiáng)調(diào)用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕y(tǒng)計(jì)方法來(lái)確保全過(guò)程的穩(wěn)定。大量實(shí)踐證明，運(yùn)用SPC可以使企業(yè)在質(zhì)量控制上實(shí)現(xiàn)“事前”預(yù)防以及過(guò)程控制。但是在我國(guó)實(shí)施SPC進(jìn)行質(zhì)量管控的行業(yè)不多，主要涉及的行業(yè)為汽車及其相關(guān)零部件的制造、配套的電子/電器的機(jī)械加工過(guò)程等。而其他類型的企業(yè)對(duì)SPC的關(guān)注較少，通常依靠事后檢驗(yàn)的方式進(jìn)行質(zhì)量管控，導(dǎo)致質(zhì)量問(wèn)題頻發(fā)，以至于質(zhì)量成本越來(lái)越高。

1 相關(guān)概念

1.1 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制

統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，即利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的工具，對(duì)過(guò)程采集的樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定生產(chǎn)過(guò)程的波動(dòng)是否可以接受。若此波動(dòng)對(duì)質(zhì)量穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，則需要調(diào)整工藝參數(shù)，使產(chǎn)品質(zhì)量特征值趨近要求的目標(biāo)值，使全過(guò)程保持在只受偶然因素影響的穩(wěn)定狀態(tài)下。為了提高過(guò)程的高效性，強(qiáng)調(diào)在可控和有制程能力的條件下開(kāi)展，使產(chǎn)品的特性能夠持續(xù)穩(wěn)定地滿足客戶的要求。

1.2 關(guān)鍵尺寸

產(chǎn)品關(guān)鍵特征存在偏差就會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題，關(guān)鍵特征（Key Characteristic，KC）指其生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的不良現(xiàn)象對(duì)產(chǎn)品的性能產(chǎn)生重大影響的 參數(shù)。

2 中航富士達(dá)質(zhì)量概況

中航富士達(dá)科技股份有限公司創(chuàng)立于1998年5月，隸屬于中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司，公司主要研發(fā)、生產(chǎn)和銷售射頻同軸連接器、微波無(wú)源器件等產(chǎn)品，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通訊、國(guó)防以及航空航天、精密儀器等領(lǐng)域。至今，公司在國(guó)內(nèi)射頻同軸連接器行業(yè)綜合實(shí)力排名處于前三位，公司在生產(chǎn)過(guò)程中，注重各種質(zhì)量管理工具在實(shí)際質(zhì)量管理工作中的合理運(yùn)用。通過(guò)企業(yè)文化精細(xì)化質(zhì)量改進(jìn)、職能管理精細(xì)化質(zhì)量改進(jìn)、產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)精細(xì)化質(zhì)量改進(jìn)，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，但偶發(fā)的產(chǎn)品尺寸超差現(xiàn)象時(shí)不時(shí)會(huì)收到客戶的反饋。

3 中航富士達(dá)SPC實(shí)施

構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)、清晰的實(shí)施流程是保證SPC在企業(yè)內(nèi)部成功實(shí)施的關(guān)鍵。實(shí)施的具體工作內(nèi)容 如下：

1. 實(shí)施準(zhǔn)備

（1）確認(rèn)職責(zé)；

（2）明確定義；

（3）控制要求。

2. 確定控制點(diǎn)

（1）識(shí)別關(guān)鍵過(guò)程；

（2）確定過(guò)程關(guān)鍵變量（特性）；

（3）制定過(guò)程控制計(jì)劃和規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)。

3. 確定測(cè)量系統(tǒng)

（1）選擇合適的測(cè)量工具；

（2）分析測(cè)量系統(tǒng)。

4. 獲取數(shù)據(jù)

（1）采集數(shù)據(jù)；

（2）分析處理數(shù)據(jù)。

5. 做分析用控制圖

（1）選擇控制圖類型；

（2）計(jì)算統(tǒng)計(jì)特征量并繪制分析用控制圖。

6. 分析控制圖

（1）選擇判異準(zhǔn)則；

（2）判斷過(guò)程是否受控；

（3）分析異因。

4 富士達(dá)產(chǎn)品的尺寸控制原則

中航富士達(dá)產(chǎn)品射頻同軸連接器關(guān)鍵尺寸控制的重要環(huán)節(jié)點(diǎn)識(shí)別需從如下兩方面著手：

（1）關(guān)鍵工序和特殊過(guò)程；

（2）制作過(guò)程導(dǎo)致產(chǎn)品尺寸失效頻率高的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵尺寸加工工序識(shí)別和確認(rèn)原則：

（1）形成關(guān)鍵、重要特性的過(guò)程；

（2）加工難度大、質(zhì)量不穩(wěn)定、不合格易造成重大經(jīng)濟(jì)損失或重大影響的過(guò)程；

（3）波動(dòng)將對(duì)產(chǎn)品的裝配、性能、使用壽命或可制造性產(chǎn)生重大影響的過(guò)程。

5 基于SPC的關(guān)鍵尺寸管控過(guò)程

本次運(yùn)用SPC對(duì)產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行管控，在過(guò)程能力CPK從整體不達(dá)標(biāo)到達(dá)標(biāo)一共試驗(yàn)了三批：

前兩批通過(guò)率過(guò)低，第一批總體不達(dá)標(biāo)，第二批整體制程能力有所提升，但仍不達(dá)標(biāo)（CPK≥1.33為達(dá)標(biāo)），四種零件的關(guān)鍵尺寸具體的過(guò)程能力變化趨勢(shì)如圖1～圖4。（圖中縱坐標(biāo)為制造過(guò)程能力值（CPK），橫坐標(biāo)表示的是零件各個(gè)關(guān)鍵部位尺寸的合格范圍，我們將在這個(gè)范圍內(nèi)研究它的集中能力，提高它的過(guò)程能力。）

以上四種零件在不同產(chǎn)線生產(chǎn)了三批，結(jié)合關(guān)鍵尺寸的過(guò)程能力變化可以看出，前兩批產(chǎn)品的過(guò)程能力都不達(dá)標(biāo)，經(jīng)過(guò)兩次PDCA的循環(huán)改進(jìn)，第三批的過(guò)程能力全部達(dá)標(biāo)，具體分析如下：

（1）第一批

數(shù)據(jù)分析：尺寸在公差極限波動(dòng)，CPK值大概都在1.0以下；

原因分析：人員方面：操作員多為新進(jìn)員工，經(jīng)驗(yàn)少、產(chǎn)品定位不熟練，導(dǎo)致部分產(chǎn)品在車外圓時(shí)有輕微的擺動(dòng)；

機(jī)臺(tái)方面：機(jī)臺(tái)精度低并且刀具有鈍化現(xiàn)象，導(dǎo)致切削不到位。

臨時(shí)對(duì)策：

人員方面：將操作工換成2年以上的熟練工，并且對(duì)產(chǎn)品的夾裝位置作出明確規(guī)定，避免人為因素導(dǎo)致不良品產(chǎn)生；

機(jī)臺(tái)方面：將產(chǎn)品加工轉(zhuǎn)至高精度機(jī)臺(tái)，并由專人定期對(duì)刀具進(jìn)行檢查，杜絕因刀具鈍化造成不良品產(chǎn)生。

（2）第二批

數(shù)據(jù)分析：第二批尺寸密集性差，且很大一部分零件具有一定的橢圓度，導(dǎo)致過(guò)程能力仍不達(dá)標(biāo)；

原因分析：機(jī)臺(tái)主軸因未及時(shí)保養(yǎng)，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，使零件在加工過(guò)程中切削深度不一致，產(chǎn)生了橢圓。

臨時(shí)對(duì)策：立即對(duì)相關(guān)機(jī)臺(tái)進(jìn)行保養(yǎng)，重新進(jìn)行首件測(cè)試，無(wú)橢圓方可繼續(xù)安排生產(chǎn)，并安排專人負(fù)責(zé)主軸的保養(yǎng)與維護(hù)。

長(zhǎng)期對(duì)策：機(jī)臺(tái)主軸維護(hù)與保養(yǎng)，維持生產(chǎn)環(huán)境穩(wěn)定，同時(shí)定人定崗定機(jī)臺(tái)作業(yè)；

效果說(shuō)明：第二批零件的關(guān)鍵尺寸CPK值有顯著提升；

第二批問(wèn)題點(diǎn)：尺寸密集性差，且很大一部分零件有一定的橢圓度，造成數(shù)據(jù)波動(dòng)大，過(guò)程能力不足。

（3）第三批

按照過(guò)程能力分析標(biāo)準(zhǔn)，CPK計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)為：特級(jí)加工CPK大于1.67；一級(jí)加工CPK在1.33～1.67理想的狀態(tài)，并只占67%～75%的公差，維持現(xiàn)狀；二級(jí)加工CPK在1.00～1.33確實(shí)進(jìn)行過(guò)程控制，使其保持在管理的狀態(tài)，當(dāng)CP接近于1時(shí)，會(huì)有不良品產(chǎn)生，盡可能改善制成能力及生產(chǎn)能力；三級(jí)加工CPK在0.67～1.00需要改善過(guò)程，過(guò)程的中心在規(guī)格內(nèi)，但部分分布超出規(guī)格限；四級(jí)加工CPK小于0.67制程基本處于失控狀態(tài)。為滿足項(xiàng)目要求，本項(xiàng)目CPK為一級(jí)加工標(biāo)準(zhǔn)，即CPK需大于1.33。

效果說(shuō)明：第三批CPK達(dá)標(biāo)率提升至100%。

分析總結(jié)：通過(guò)本次小批量試驗(yàn)以CPK以及零件的產(chǎn)出合格率數(shù)據(jù)分析可得出，三批試驗(yàn)數(shù)據(jù)呈明顯改善趨勢(shì)，在定人定崗定機(jī)臺(tái)且制程無(wú)異常的生產(chǎn)條件下，制程能力穩(wěn)定，CPK值可達(dá)1.33以上，合格率達(dá)到了100%。

6 實(shí)施評(píng)價(jià)

根據(jù)本文采用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在中航富士達(dá)的實(shí)施效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，見(jiàn)表1。

統(tǒng)計(jì)表1打分結(jié)果，形成隸屬度矩陣，并結(jié)合模糊綜合評(píng)價(jià)法的計(jì)算步驟，經(jīng)過(guò)計(jì)算得出評(píng)判集S=（0.025，0.112，0.319，0.421，0.123），根據(jù)最大隸屬度原則，最大值為0.421，屬于第四等級(jí)。也就是說(shuō)本次統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在中航富士達(dá)產(chǎn)品尺寸管控的應(yīng)用后，達(dá)到的效果較好，屬于較高水平。

7 研究結(jié)論

本文通過(guò)將統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制運(yùn)用到企業(yè)核心產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸管控中，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析后，參考過(guò)程能力指數(shù)對(duì)中航富士達(dá)公司的部分產(chǎn)品加工過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，制定相應(yīng)的改進(jìn)措施以及配套的驗(yàn)證改進(jìn)效果，最后利用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)SPC的實(shí)施效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出以下結(jié)論：

（1）通過(guò)對(duì)中航富士達(dá)公司產(chǎn)品的關(guān)鍵尺寸的加工質(zhì)量分析，發(fā)現(xiàn)外徑尺寸存在加工問(wèn)題，雖然表面上抽到的產(chǎn)品都是合格的，但是由于產(chǎn)品尺寸精度波動(dòng)范圍超過(guò)生產(chǎn)工藝的要求，從而造成企業(yè)生產(chǎn)成本的上升。

（2）在對(duì)產(chǎn)品直徑尺寸的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集后，根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制控制圖發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的直徑尺寸在加工過(guò)程中存在異常。從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)六個(gè)角度分析了導(dǎo)致這種異常產(chǎn)生的主要因素。

（3）從發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的異常點(diǎn)入手，制定改進(jìn)措施。在該廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，第一步要在加工前對(duì)夾具進(jìn)行仔細(xì)檢查，保證毛坯的中心與機(jī)床的旋轉(zhuǎn)中心一致。加工方式上，使用金屬切削加工液，起到潤(rùn)滑、冷卻、清潔、防銹的作用。在切削過(guò)程中，可以減小切削刃與加工表面間的相互摩擦作用，提高產(chǎn)品加工表面的表面質(zhì)量。對(duì)環(huán)境溫度的控制也非常重要，將車間溫度控制在一定的范圍。

（4）建立實(shí)施效果評(píng)價(jià)體系，對(duì)改進(jìn)后的結(jié)果進(jìn)行評(píng)估。該評(píng)價(jià)指標(biāo)系統(tǒng)能考慮到有效實(shí)施SPC的各種因素影響，為統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制在關(guān)鍵尺寸的管控指明了提升和改善的方向。

（5）利用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)SPC的實(shí)施效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果的分?jǐn)?shù)，SPC在該企業(yè)的應(yīng)用還是得到了大部分員工的認(rèn)可，能夠繼續(xù)實(shí)施下去。在后期SPC的應(yīng)用中還應(yīng)在保證符合經(jīng)濟(jì)性的前提下，注重對(duì)員工專業(yè)技能的培訓(xùn)，加強(qiáng)全面質(zhì)量管理體系建設(shè)，增加全員參與的熱情。

參考文獻(xiàn)

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