基于SPC 方法的試驗設(shè)備維修質(zhì)量管理設(shè)計

齊天樂

（航天工程大學(xué)研究生院，北京 102206）

0 引言

軍事裝備維修質(zhì)量的優(yōu)劣是武器裝備保障現(xiàn)代化建設(shè)的重要標志之一，直接影響到部隊戰(zhàn)斗力的形成，甚至關(guān)系到戰(zhàn)爭的成敗和國家安危[1]。隨著我軍實戰(zhàn)化進程不斷深入，裝備維修要求緊貼作戰(zhàn)任務(wù)、作戰(zhàn)對手和作戰(zhàn)環(huán)境，采用了大量新材料、新工藝、新技術(shù)。技術(shù)高度密集，工程實現(xiàn)極為復(fù)雜，進而維修保障方式發(fā)生了重大改變。新形勢下，全面貫徹集約高效發(fā)展理念，堅持精準謀劃、精準規(guī)劃、精準部署、精準落實、精準維修，加快建立以效能為核心、以精準為導(dǎo)向的裝備維修工作運行機制，探索實踐新方法新路子，抓好質(zhì)量標準體系貫徹落實，確保裝備產(chǎn)品高質(zhì)量發(fā)展。

火箭軍某型導(dǎo)彈試驗裝備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度高，元器件需滿足實戰(zhàn)化條件下抗惡劣自然侵蝕、電磁、核生化環(huán)境特殊要求，其可靠性、維修性、保障性、測試性和安全性備受關(guān)注。機電產(chǎn)品質(zhì)量波動是不可避免的，但產(chǎn)品質(zhì)量特性統(tǒng)計數(shù)據(jù)往往服從一定的分布規(guī)律，即質(zhì)量波動曲線的統(tǒng)計規(guī)律性[2]。故可采取統(tǒng)計過程技術(shù)進行實時評估與監(jiān)控，通過軟件構(gòu)建模型實現(xiàn)對過程質(zhì)量的數(shù)據(jù)收集、狀態(tài)判定、質(zhì)量監(jiān)控和典型質(zhì)量問題的一體化故障分析和改進。

1 火箭軍導(dǎo)彈試驗裝備特性

（1）導(dǎo)彈試驗設(shè)備種類多，分布廣，多型并存，多代并行。導(dǎo)彈試驗裝備多代并存、分布廣、層次多、技術(shù)復(fù)雜，武器系統(tǒng)基本上實現(xiàn)了標準化、自動化、信息化。對維修人員的技術(shù)協(xié)調(diào)、把關(guān)作用，對操作使用人員的規(guī)范化操作、維修能力，管理人員的管理水平都提出了較高的要求。一些老舊裝備甚至因生產(chǎn)廠家的技術(shù)更新而停產(chǎn)，導(dǎo)致缺乏基本的備件供應(yīng)手段。

（2）技術(shù)復(fù)雜、科技含量高，專業(yè)覆蓋面寬，價值昂貴，系統(tǒng)模塊化集成度、精密度高，需協(xié)調(diào)因素多，對維修操作人員的素質(zhì)要求較高。導(dǎo)彈試驗裝備緊跟國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展，體現(xiàn)國防綜合技術(shù)成果。在裝備科研試驗中，為了滿足試驗任務(wù)的需求，需要應(yīng)該最新的研究成果對試驗裝備進行改造，期間所需參試人員成分復(fù)雜，產(chǎn)生的成本費用較高，周期較長。由于導(dǎo)彈試驗裝備故障維修指揮決策，影響因素多、環(huán)境多樣、保障體系復(fù)雜，必須依賴可靠的定量分析才能保證決策的科學(xué)。

（3）非標準設(shè)備多,標準性、通用性較差。導(dǎo)彈試驗裝備大都獨立成型，單獨執(zhí)行任務(wù)，與通用裝備無論是在結(jié)構(gòu)功能上，還是在日常維修保障中，都存在較大差異。試驗裝備具有“四特”性質(zhì)，即特種裝備，特種燃料，特種工程，特種運輸，因此試驗裝備是非標準裝備并且具有非通用性，存在一定的儲存、啟封、運輸、裝卸載、維修、銷毀等特殊環(huán)境及要求。

（4）時限性要求高。時限性是導(dǎo)彈試驗裝備指揮過程中的重要特征。鑒于部分導(dǎo)彈試驗裝備擔負實際戰(zhàn)場環(huán)境中作戰(zhàn)后援力量要素，故其時限性要求十分嚴格，各參試裝備均需按時完成部署，且與需維修裝備在時間節(jié)點上保持同步。如出現(xiàn)故障必須在一定時間內(nèi)排除，維修力量的使用、各種資源的調(diào)整往往需要很短的時間做出決策,否則就可能影響整個發(fā)射任務(wù)。

（5）批量小,使用環(huán)境復(fù)雜，可靠性要求高。受戰(zhàn)場環(huán)境影響，導(dǎo)彈試驗裝備運行環(huán)境復(fù)雜，并且多數(shù)情況下執(zhí)行每種任務(wù)的設(shè)備僅有一臺，所以一旦出現(xiàn)故障很難用其他設(shè)備對其現(xiàn)有功能進行彌補，影響任務(wù)進展，而且使用環(huán)境復(fù)雜，所以對試驗裝備可靠性的要求較高。

（6）待機工作時間長。導(dǎo)彈試驗裝備執(zhí)行特殊的任務(wù)，數(shù)量少且任務(wù)密集度大，這使得試驗裝備開機工作時間很長，有的甚至每天24 h 開機。出現(xiàn)了“技術(shù)準備時間短、狀態(tài)轉(zhuǎn)換周期短、維修維護周期短、任務(wù)密集程度大”等新情況。這就對導(dǎo)彈試驗裝備保障特性提出了較高的要求，一旦出現(xiàn)問題就要在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)。

（7）固定發(fā)射點位多、目標大、隱蔽性差。導(dǎo)彈武器體型龐大，機動發(fā)射轉(zhuǎn)場中不便于隱藏，容易被敵方偵測發(fā)現(xiàn)或火力打擊，其自身安全防護性大大降低。

兼顧試驗裝備的這些特性，針對裝備維修質(zhì)量管理，采用合適的維修任務(wù)模型，確定維修級別和時機，采取控住圖原理定量分析維修質(zhì)量管理過程。

2 控制用控住圖設(shè)計方法

20 世紀30 年代，美國休哈特（Shewhart）博士在對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行質(zhì)量監(jiān)測控制中提出了SPC（Statistical Process Control，統(tǒng)計過程控制方法）[3]。控住圖是判斷過程是否穩(wěn)定受控以及發(fā)現(xiàn)過程是否異常的重要工具?？刂茍D應(yīng)該有3 個基本正規(guī)條件：①數(shù)據(jù)相互獨立；②數(shù)據(jù)大體是正態(tài)分布；③過程變異只有隨機誤差。選用控制圖方法流程如圖1 所示。

圖1 控制圖選用流程

此外，而對于非正態(tài)數(shù)據(jù)的控制圖，實踐證明對數(shù)據(jù)作變換會改變分布類型，即：通過適當?shù)淖儞Q可使非正態(tài)分布轉(zhuǎn)化為正態(tài)分布。比較規(guī)范和通用的作法是運用Box—Cox 進行轉(zhuǎn)換[4]。Box—Cox 法的基本思路是首先選擇一個合適的λ 值，然后帶入轉(zhuǎn)化公式中，將原來隨機變量y 變換成新的隨機變量，最終得到服從正態(tài)分布或近似正態(tài)分布的隨機變量y*，具體步驟如下。

（1）根據(jù)數(shù)據(jù)進行分類，選擇恰當類型的控制圖。

（2）讀取控制圖，判斷是否處于受控狀態(tài)。

（3）能力指數(shù)評定。對照過程能力指數(shù)Cp（表1），查詢當前能力指數(shù)范圍[5]。

（4）劃定標準值和初始狀態(tài)。分析當前所處過程狀態(tài)，確定標準值和初始狀態(tài)，并以此為基準依據(jù)需求進行全時監(jiān)控。

（5）總結(jié)分析，提交質(zhì)量監(jiān)控報告說明書。

表1 過程能力指數(shù)（Cp）等級劃分評判和維修加工處理參考

3 試驗裝備維修質(zhì)量管理應(yīng)用

結(jié)合上述理論原理，對某型導(dǎo)彈試驗設(shè)備維修質(zhì)量進行數(shù)據(jù)采集并分析，采用控制用控制圖進行分析，發(fā)揮監(jiān)控作用。通過不斷從生產(chǎn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)往圖上打點，就可判斷現(xiàn)在的過程與初始過程相比是否發(fā)生了異常變化。

3.1 確定控制標準

依據(jù)《武器裝備維修質(zhì)量評定要求和方法》[6]和《質(zhì)量管理體系要求》[7]，結(jié)合火箭軍某型導(dǎo)彈試驗裝備設(shè)計圖紙和該型設(shè)備安裝技術(shù)工藝文件，考慮某車間的實際加工能力和加工精度，制定該裝備正常取值范圍為（75～85）mm，過程能力指數(shù)Cp≥1。

3.2 收集數(shù)據(jù)信息

收集某試驗設(shè)備一個維修作業(yè)工時內(nèi)，每隔5 min 進行測量取值，分5 組，如表2 匯總所示。

表2 維修質(zhì)量檢測值

3.3 軟件模擬分析

利用MINITAB 軟件繪制控制圖，分析判斷產(chǎn)品質(zhì)量波動規(guī)律，找出失控原因（隨機因素或系統(tǒng)因素），提高質(zhì)量過程管理。該軟件是一款數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計工具，具備很強的數(shù)據(jù)計算和模擬能力，在圖形生成和編輯功能上，靈活地數(shù)據(jù)導(dǎo)入、導(dǎo)出和處理，可靠性、穩(wěn)定性較強。

（1）作出測試值的均值—極差圖（圖2）。

圖2 測試值的均值—極差圖

從圖2 可以看出，均值圖和極差圖均無異常，特殊原因檢測也沒有問題，說明過程是穩(wěn)定受控的。

（2）判斷過程是否達到技術(shù)穩(wěn)定。對數(shù)據(jù)進行過程能力分析，如圖3 所示。

從結(jié)果分析可知，1＜Cp=1.26≤1.33，查表為2 級維修加工能力，試驗裝備維修質(zhì)量過程能力尚可，說明現(xiàn)有的生產(chǎn)過程能確保試驗裝備維修產(chǎn)品質(zhì)量達到工程技術(shù)要求。如果按照更高標準要求降低不合格率，則需進一步縮小規(guī)格上下限標準值才能實現(xiàn)。因此，可將此作為初始狀態(tài)，實現(xiàn)后續(xù)質(zhì)量生產(chǎn)過程控制。

（3）后續(xù)狀態(tài)控制。以出現(xiàn)的穩(wěn)定技術(shù)指標為基準，即取均值為81.088，標準差為1.324 16，如圖4 所示。這2 個參數(shù)定好后，可以去維修生產(chǎn)線采集新的質(zhì)量數(shù)據(jù)或?qū)齑娴漠a(chǎn)品進行抽查，并及時匯總輸入軟件進行分析對比，檢查產(chǎn)品質(zhì)量能否滿足用戶需求，掌握產(chǎn)品質(zhì)量信息，進行實時在線監(jiān)控，同時應(yīng)用先進的管理理念和對策做好計劃規(guī)劃，規(guī)避質(zhì)量風(fēng)險，提高裝備質(zhì)量，確保生成質(zhì)量可控。

4 結(jié)語

統(tǒng)計過程控制是一種可以在現(xiàn)場直接研究質(zhì)量特性數(shù)據(jù)隨時間變化的統(tǒng)計規(guī)律的動態(tài)方法，可方便地分析現(xiàn)狀與預(yù)測未來的質(zhì)量狀態(tài)，在實際工序生產(chǎn)中利用控制圖可將靜態(tài)控制轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r動態(tài)跟蹤控制，大幅降低不合格率，有效遏制質(zhì)量產(chǎn)品缺陷，到達質(zhì)量監(jiān)控的目的。新時代下，加快建立以效能為核心、以精準為導(dǎo)向的裝備工作運行機制，以試驗部隊任務(wù)為需求，堅持高標準常態(tài)化質(zhì)量運行機制，最大限度滿足戰(zhàn)斗力需求，為裝備維修保障提供堅實基礎(chǔ)和有力保證。

圖3 測量值過程能力分析

圖4 設(shè)定2 個重要參數(shù)