電磁兼容實(shí)驗(yàn)室本底校場數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)過程控制研究

毛曉君 蔣慧 游元杰

摘 要：機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品電磁兼容測試技術(shù)的不斷拓展，為保證實(shí)驗(yàn)室對數(shù)據(jù)輸出及報(bào)告質(zhì)量得以控制和提高，需要建立一套針對實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)特性的質(zhì)量監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)。本文提出一種將質(zhì)量統(tǒng)計(jì)技術(shù)運(yùn)用于研究電磁兼容實(shí)驗(yàn)室本底校場數(shù)據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)過程控制的方法，通過建立標(biāo)準(zhǔn)化工作流程積累數(shù)據(jù)，掌握質(zhì)量缺陷發(fā)生趨勢，排查解決實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，達(dá)到持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量工作的目的。

關(guān)鍵詞：電磁兼容 統(tǒng)計(jì)過程控制 質(zhì)量監(jiān)控 報(bào)警系統(tǒng)

中圖分類號：TN97 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（b）-0087-04

研究目的在于能在開始測試之前對實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)質(zhì)量發(fā)現(xiàn)測試系統(tǒng)的質(zhì)量缺陷，通過數(shù)據(jù)積累掌握質(zhì)量缺陷發(fā)生趨勢，建立標(biāo)準(zhǔn)化工作流程排查解決實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，持續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量工作。

目前大多數(shù)的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室對于質(zhì)量管理仍舊停留在保證質(zhì)量體系穩(wěn)定運(yùn)行的定性管理上，由于電磁兼容實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備精度，場地差異等因素的復(fù)雜性和多樣性，尚未有標(biāo)準(zhǔn)化的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量數(shù)據(jù)定量分析的手段和方法。通過質(zhì)量統(tǒng)計(jì)過程控制原理和運(yùn)籌學(xué)統(tǒng)計(jì)理論的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)可以將質(zhì)量統(tǒng)計(jì)技術(shù)運(yùn)用于研究和開發(fā)。

1 總體方案設(shè)計(jì)

質(zhì)量統(tǒng)計(jì)過程控制工程目前往往在企業(yè)中比較多見，在企業(yè)質(zhì)量管理和質(zhì)量提升方面，被視作為一種“報(bào)警裝置”，我們可以通過質(zhì)量控制圖直觀地發(fā)現(xiàn)企業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量是否出現(xiàn)了缺陷。質(zhì)量控制圖發(fā)源于歐美，20世紀(jì)90年代更在日本企業(yè)手中發(fā)揚(yáng)光大。

電磁兼容實(shí)驗(yàn)室同樣也可以利用質(zhì)量控制圖監(jiān)控實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是否存在異常波動(dòng)，保證對外數(shù)據(jù)輸出的穩(wěn)定性和可靠性，在測試開展前期，我們可以通過控制圖判斷出實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是否存在質(zhì)量缺陷，在造成損失之前，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。電磁兼容實(shí)驗(yàn)室有著一些不同于其他實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)，在控制圖制作之前，我們需要先明確如何用易于操作并且快速準(zhǔn)確的方法來制作控制圖，建立起報(bào)警裝置。

控制圖一般分為兩種類型，計(jì)量型及計(jì)數(shù)型。計(jì)量型控制圖容易探測過程中的質(zhì)量變異，能幫助及時(shí)找出變異原因，使質(zhì)量穩(wěn)定。計(jì)數(shù)型需在樣品或者數(shù)據(jù)完成后才能實(shí)行，樣本獲得容易能直觀體現(xiàn)整體質(zhì)量水平。

因?yàn)槟康氖窃谟陔姶偶嫒輰?shí)驗(yàn)室中建立質(zhì)量預(yù)警裝置，所以需在對樣品正式測試之前，對實(shí)驗(yàn)室本底及校場數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，而不是對實(shí)驗(yàn)室本底和校場數(shù)據(jù)進(jìn)行合格不合格統(tǒng)計(jì)，并且想通過質(zhì)量控制圖來尋找出問題。綜合以上需求，故選擇計(jì)量型Xbar-R chart均值-極差控制圖?？刂茍D如圖1所示。

2 控制圖數(shù)據(jù)建模

2.1 選擇子組樣本容量、頻率和數(shù)量

子組容量原則：子組內(nèi)的樣本之間出現(xiàn)變差的機(jī)會(huì)要盡量小，一般為4～5次（連續(xù)測量）。

分組頻率（是指子組之間的間隔時(shí)間）原則：要能反映出潛在的變化。它與研究的目的有關(guān)，如想暴露短時(shí)間存在的問題，則組間的間隔要短。反之可以加長，可以每小時(shí)、每班、每周，視目的而異。

子組數(shù)量原則：收集數(shù)據(jù)的時(shí)間足夠長、確保變差原因有機(jī)會(huì)出現(xiàn)。一般25組或更多些，數(shù)量的增加可使置信度提高。

2.2 建立控制圖并作好原始數(shù)據(jù)的記錄

把控制限畫在控制圖上。

3 數(shù)據(jù)篩選

以10m法半電波暗室本底數(shù)據(jù)為例，由于本底數(shù)據(jù)數(shù)量龐大，每個(gè)頻點(diǎn)都進(jìn)行監(jiān)控將使得統(tǒng)計(jì)工作十分緩慢，所以根據(jù)ECE法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)方法，在30～1000MHz中篩選數(shù)據(jù)篩選方法為選取30～34MHz、34～45MHz、45～60MHz、60～80MHz、80～100MHz、100～130MHz、130～170MHz、170～225MHz、225～300MHz、300～400MHz、400～525MHz、525～700MHz、700～850MHz、850～1000MHz中的準(zhǔn)峰值測量最大值作為統(tǒng)計(jì)樣本。

對于抗擾度測試來說，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對測試頻點(diǎn)都有不同步進(jìn)要求，為使統(tǒng)計(jì)過程盡可能滿足各類客戶對于頻點(diǎn)的質(zhì)量要求，我們根據(jù)ISO 11451-1標(biāo)準(zhǔn)中給出的標(biāo)準(zhǔn)步進(jìn)表，對抗擾度校場數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程控制。

4 軟件制作

用AVERAGE函數(shù)和復(fù)制拖動(dòng)，計(jì)算10組數(shù)據(jù)每組的平均值（如圖2）。

用MAX（B3：B8）-MIN（B3：B8）來計(jì)算組內(nèi)極差（如圖3）。

用AVERAGE函數(shù)計(jì)算“總平均值”，范圍從$B$2到$U$6，然后拷貝直到U10單元（如圖4）。

用AVERAGE函數(shù)計(jì)算“平均極差”值，范圍從$B$8到$U$8，然后拷貝直到U11單元（如圖5）。

計(jì)算控制圖上控制限UCL=總平均值+A2×平均極差、LCL=總評均值-A2×平均極差、CL=平均值（A2為統(tǒng)計(jì)技術(shù)常數(shù)，詳情見表1）（如圖6）。

用鼠標(biāo)選中“組內(nèi)平均值”后面的數(shù)據(jù)B7-U7，然后按住Ctrl鍵，用鼠標(biāo)分別選中UCL、CL、LCL后面的數(shù)據(jù)。

點(diǎn)擊工具欄中“圖表向?qū)А卑粹o，在彈出的對話框中選擇“折線圖”后，按完成退出（如圖7）。

至此控制圖制作完畢，控制圖制作并不繁瑣，但需要大量的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)支持，才能真正顯示出實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量特性，幫助標(biāo)準(zhǔn)化工作手冊建立，讓實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)質(zhì)量得以控制，待數(shù)據(jù)足夠多時(shí)，方能完成此質(zhì)量報(bào)警系統(tǒng)。

5 控制圖應(yīng)用

根據(jù)控制圖原理，當(dāng)某組監(jiān)控頻點(diǎn)的數(shù)據(jù)低于或高于控制限制，我們視為此現(xiàn)象為質(zhì)量報(bào)警現(xiàn)象，需要根據(jù)制定故障排除及標(biāo)準(zhǔn)化工作手冊，一步步根據(jù)指示進(jìn)行質(zhì)量故障排查，避免最終數(shù)據(jù)導(dǎo)致客戶滿意度下降。相關(guān)流程圖示例詳見圖8。

6 結(jié)語

本系統(tǒng)的建立能夠?qū)崿F(xiàn)對于電磁兼容實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)控，并對設(shè)備進(jìn)行排查，減少了因?yàn)闇y試設(shè)備或者測試軟件的誤操作以及損壞帶來的質(zhì)量故障事件數(shù)量，可以提供實(shí)驗(yàn)室工作效率，為實(shí)驗(yàn)室?guī)砀痈咝У馁|(zhì)量控制方法。

通過研究，研制了一套專用于汽車整車電磁兼容測試的質(zhì)量報(bào)警系統(tǒng)，在研究的同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)室設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和場地變化較小的測試環(huán)境下，我們同樣也可以將這套系統(tǒng)用于監(jiān)控整車產(chǎn)品或者零部件一個(gè)長期的電磁兼容性能的質(zhì)量管控，為長期在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研發(fā)測試的客戶提供一個(gè)質(zhì)量監(jiān)控方法，便于開展機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品研發(fā)工作。

參考文獻(xiàn)

[1] ECE R10 Rev.5 UNIFORM PROVISIONS CONCERNING THE APPROVAL OF VEHICLES WITH REGARD TO ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY[S].2014.

[2] ISO 11451-1：2015 Road vehicles–Vehicle test methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy–Part 1： General principles and terminology[S].2015.