Minitab在C開關(guān)組件操作力矩測量系統(tǒng)分析與改進(jìn)中的應(yīng)用

南京康尼機(jī)電股份有限公司軌道總部海外事業(yè)部□趙 靜

K企業(yè)C開關(guān)組件出廠合格率極低，約5.9%，主要問題為操作力矩超差。由于該問題無法及時解決，嚴(yán)重阻礙了交付進(jìn)度，導(dǎo)致現(xiàn)場缺件客戶無法裝車，引起客戶強(qiáng)烈不滿。經(jīng)分析，C開關(guān)操作力矩的測量系統(tǒng)是操作力矩值的要因之一。本文將利用Minitab軟件，進(jìn)行測量系統(tǒng)的分析、改進(jìn)和效果確認(rèn)。

1 應(yīng)用實例

（1）問題描述

出廠檢驗程序規(guī)定，順時針或逆時針操作C開關(guān)組件到最大位置，操作力矩應(yīng)小于1N·m，即任何一個方向超過1N·m，則判定不合格。

共檢測17件C開關(guān)組件，僅一件操作力矩符合程序要求，順時針和逆時針最大位置均為0.8N·m。其余C開關(guān)組件均超標(biāo)，順時針力矩范圍 0.7～1.4N·m， 逆時針力矩范圍 0.8～1.6N·m。由于客戶鑰匙的操作手柄較小，力臂較短，當(dāng)力矩超過1.1N·m時，將操作吃力。

（2）測量系統(tǒng)分析

1）測量設(shè)備與工裝

測量設(shè)備與工裝包括：表盤式扭力扳手，表盤式扭力扳手-專用鑰匙轉(zhuǎn)接頭，X2888專用乘務(wù)員鑰匙。工裝清單詳見表1。

表1 C開關(guān)組件操作力矩檢測設(shè)備與工裝

2）測量方法

使用表盤式扭矩扳手，配合轉(zhuǎn)接接頭，將X2888專用乘務(wù)員鑰匙插入鎖頭，起始位置下壓，分別旋轉(zhuǎn)到OPEN位置和AUX OFF位置，乘務(wù)員開關(guān)組件檢測見圖1。

圖1 乘務(wù)員開關(guān)組件檢測

3）測量系統(tǒng)分辨率

表盤式扭力扳手最小測量間距是0.1N·m，即分辨力為0.1N·m。

4）測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性

任意抽取10個C開關(guān)組件，編號1～10，再選取兩名操作人員甲和乙。兩名操作者按隨機(jī)順序?qū)?0個零件測量兩次。測量數(shù)據(jù)匯總見表2：

表2 初始測量系統(tǒng)分析 N·m

用Minitab軟件計算，從統(tǒng)計→質(zhì)量工具→量具研究→量具R&R研究 （交叉）入口，計算得出測量系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性百分比，GradeR&R=80.01%＞30%，測量系統(tǒng)不合格，不可接受，分組數(shù)=1＜5，分辨力低，只能指出過程輸出是否合格，不能用于過程參數(shù)及指數(shù)的估計，不能用于控制和分析過程。具體結(jié)果見圖2。

圖2 Minitab軟件測量系統(tǒng)分析結(jié)果

根據(jù)Minitab軟件測量系統(tǒng)六合一 （圖3），分析如下：

左上變異分量圖百分比貢獻(xiàn)條形表表示各波動分量的方差與總體波動分量波動之比，一般量具R&R的百分比貢獻(xiàn)條形高度要小于1%，而實測圖量具R&R的百分比超過40%，也超過部件間的百分比貢獻(xiàn)條形高度，不合格。

左中極差R控制圖，是以每個測量員測量同一部件形成的極差控制圖，數(shù)據(jù)絕大多數(shù)落在控制限內(nèi)，說明各部件測量結(jié)果的極差無特異性。

左下均值X控制圖，以所有部件的總均值為中心，正常情況下應(yīng)該絕大多數(shù)均值落在控制域外，因為越多的數(shù)據(jù)點超出控制限，表明過程實際波動越大，同時測量系統(tǒng)能力越高。而實際圖形顯示測量系統(tǒng)性能并不十分準(zhǔn)確。

右上圖為部件分組測量結(jié)果運行圖，連線變化大，表明過程實際波動大；均值周圍散點不集中，表示重復(fù)性和再現(xiàn)性的波動大。

右下圖為測量人員按部件分組的測量結(jié)果均值運行圖，連線的變化大，表明過程實際的波動大，部件3和部件10測量兩個部件使得測量員間 “分歧”較大。

綜上，該測量系統(tǒng)能力不足，所以需對其進(jìn)行改進(jìn)。

圖3 Minitab軟件測量系統(tǒng)分析六合一

（3）測量系統(tǒng)改進(jìn)

1）新測量設(shè)備與工裝

新測量設(shè)備與工裝包括：表盤式扭力扳手，表盤式扭力扳手-專用鑰匙轉(zhuǎn)接頭，X2888專用乘務(wù)員鑰匙，固定工裝。工裝清單詳見表3。

2）測量方法

使用表盤式扭矩扳手，配合轉(zhuǎn)接接頭，將X2888專用乘務(wù)員鑰匙插入鎖頭，起始位置下壓，旋轉(zhuǎn)到測量位置。乘務(wù)員開關(guān)組件檢測示意見圖4。

表3 乘務(wù)員開關(guān)組件操作扭矩測量設(shè)備與工裝

表3（續(xù)）

圖4 乘務(wù)員開關(guān)組件檢測

3）測量系統(tǒng)分辨率

表盤式扭力扳手最小測量間距是0.02N·m，即分辨力為0.02N·m。

4）測量系統(tǒng)重復(fù)性和再現(xiàn)性

任意抽取10個C開關(guān)組件，編號1～10，再選取兩名操作人員甲和乙。兩名操作者按隨機(jī)順序?qū)?0個零件測量兩次。測量數(shù)據(jù)匯總見表4。

用Minitab軟件計算，從統(tǒng)計→質(zhì)量工具→量具研究→量具R&R研究 （交叉）入口，計算得出測量系統(tǒng)重復(fù)性與再現(xiàn)性百分比，GradeR&R=27.67%＜30%，可區(qū)分組數(shù)為4。當(dāng)%GradeR&R介于10%～30%時，能夠用于不太敏感的計量型控制圖，可用于過程參數(shù)及指數(shù)的粗略估計，測量系統(tǒng)勉強(qiáng)可接受。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，測量系統(tǒng)無需再做改進(jìn)，見圖5。

表4 改善后測量系統(tǒng)分析 N·m

圖5 Minitab軟件測量系統(tǒng)分析結(jié)果

根據(jù)Minitab軟件測量系統(tǒng)六合一 （圖6），分析如下：

左上變異分量圖中量具R&R的百分比貢獻(xiàn)條形高度明顯小于部件間R&R的百分比貢獻(xiàn)條形高度，基本接近1/99。

左中極差R控制圖，數(shù)據(jù)絕大多數(shù)落在控制限內(nèi)，說明各部件測量結(jié)果的極差無特異性。

左下均值X控制圖，絕大多是均值落在控制域外，測量系統(tǒng)性能比較準(zhǔn)確。

右上圖部件分組測量結(jié)果運行圖，均值周圍的多個散點分布集中，表示重復(fù)性和再現(xiàn)性的波動小。

右下圖為測量人員按部件分組的測量結(jié)果均值運行圖，兩條連線接近平行，表明人員與部件的交互作用小。

綜上，該測量系統(tǒng)能力充足，滿足要求。對比兩種測量系統(tǒng)檢測的操作力矩，方案二順時針操作力矩平均比方案一低0.28N·m，占接受標(biāo)準(zhǔn)的28%；方案二逆時針操作力矩平均比方案一低0.33N·m，占接受標(biāo)準(zhǔn)的33%；對測量結(jié)果影響大，改進(jìn)效果明顯。

圖6 Minitab軟件測量系統(tǒng)分析六合一

2 總結(jié)

該文介紹了Minitab軟件在解決K企業(yè)C開關(guān)組件測量系統(tǒng)分析和改進(jìn)的問題中的應(yīng)用。通過分辨率、重復(fù)性和再現(xiàn)性的測量與對比，確認(rèn)測量系統(tǒng)改進(jìn)的有效性，有力消除了測量系統(tǒng)對于C開關(guān)組件操作力矩值的負(fù)影響。