統(tǒng)計(jì)過程控制在原料品質(zhì)提升中的應(yīng)用

韓舒哲，張 文，丁順義

（濮陽濮耐高溫材料（集團(tuán)）股份有限公司，河南 濮陽 457100）

中國(guó)是耐火材料生產(chǎn)的大國(guó)，近幾十年來由于鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，耐火材料不僅在數(shù)量上的需求增加，在質(zhì)量和使用條件上的要求也越來越高[1]。嚴(yán)把原料質(zhì)量關(guān)是保證耐火材料產(chǎn)品質(zhì)量的前提，合格只是對(duì)投產(chǎn)原料最基本的要求，想要進(jìn)一步優(yōu)化、提升產(chǎn)品品質(zhì)，除保證原料合格外，更要重視原料的穩(wěn)定性。規(guī)范限（標(biāo)準(zhǔn)）用來區(qū)分是否合格，控制限則用以區(qū)分偶然與異常波動(dòng)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過程控制管理方法，及時(shí)監(jiān)測(cè)原料指標(biāo)波動(dòng)，科學(xué)預(yù)警原料關(guān)鍵指標(biāo)異常波動(dòng)，推動(dòng)原料不斷優(yōu)化，已經(jīng)成為企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量水平的重要途徑。

1 用控制圖評(píng)估D50指標(biāo)

統(tǒng)計(jì)過程控制管理包括兩方面內(nèi)容，一是利用控制圖分析過程能力的穩(wěn)定性，二是計(jì)算過程能力指數(shù)，分析過程能力。控制圖主要用于分析判斷生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的異?，F(xiàn)象，查明生產(chǎn)設(shè)備和工藝裝備的實(shí)際精度，為評(píng)定產(chǎn)品質(zhì)量提供依據(jù)[2]?？刂茍D包括中心線（CL）、上控制限（UCL）、下控制限（LCL），橫軸為時(shí)間或樣本號(hào)，縱軸為樣本統(tǒng)計(jì)量數(shù)值。控制限對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以更加形象地表現(xiàn)出所測(cè)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，及時(shí)對(duì)測(cè)量過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析和評(píng)估，以達(dá)到改進(jìn)計(jì)量檢測(cè)過程的目的[3]。

1.1 收集數(shù)據(jù)

針對(duì)重點(diǎn)指標(biāo)D50，選擇同一供應(yīng)商，按照不同進(jìn)料批次，每批到貨抽檢4次，收集25個(gè)子組大小為4的子組，數(shù)據(jù)詳見表1。

表1 D50指標(biāo)值

1.2 用Minitab繪制分析用控制圖

運(yùn)用Minitab軟件，按照均值標(biāo)準(zhǔn)差控制圖對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，分析結(jié)果詳見圖1。

圖1 D50值的Xbar-R控制圖

D50指標(biāo)的R圖處于穩(wěn)態(tài)，無異常點(diǎn)出現(xiàn)，然后觀察D50的Xbar圖，根據(jù)GB/T4091-2001《常規(guī)控制圖》中規(guī)定的判異準(zhǔn)則進(jìn)行判斷，D50的控制圖顯示子組2、3、21、22違反了判異準(zhǔn)則，該指標(biāo)處于非控制狀態(tài)。

2 除去可查明原因再次繪制控制圖

2.1 重新收集檢驗(yàn)數(shù)據(jù)

緊急聯(lián)系該原料供應(yīng)商，針對(duì)異常批次原料從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等方面展開調(diào)查，并要求其做出書面調(diào)查報(bào)告及制定后續(xù)穩(wěn)定措施。供應(yīng)商采取固定生產(chǎn)線供貨，穩(wěn)定上游客戶等方法進(jìn)行后續(xù)批次的生產(chǎn)供貨，改進(jìn)一段時(shí)間后，重新取樣。將以上4組異常數(shù)據(jù)剔除，并添加整改后的4組樣本數(shù)據(jù)。

表2 4組子數(shù)據(jù)的樣本

2.2 再次用控制圖評(píng)估D50過程是否穩(wěn)定

運(yùn)用Minitab軟件再次做出D50指標(biāo)的均值標(biāo)準(zhǔn)差控制圖，如圖2。根據(jù)判異規(guī)則，此時(shí)的D50指標(biāo)處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)。

圖2 D50指標(biāo)的均值標(biāo)準(zhǔn)差控制圖

3 計(jì)算過程能力指數(shù)

過程能力是過程在一定時(shí)間內(nèi)處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)下的實(shí)際加工能力，用過程能力指數(shù)（CP）來衡量[1]。

其中公差T=TU-TL，TU為允許最大值，TL為允許最小值，σ為質(zhì)量特性值總體的標(biāo)準(zhǔn)差。T為固定值，標(biāo)準(zhǔn)差是整個(gè)生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性，整個(gè)過程越平穩(wěn)，控制曲線越平滑，標(biāo)準(zhǔn)偏差值越小，平均值越接近工藝標(biāo)準(zhǔn)值，CP就越大，越符合我們期望的值。當(dāng)產(chǎn)品質(zhì)量特性分布值的平均值與規(guī)范中心不重合時(shí)，無偏移的過程能力指數(shù)CP不能完全反映過程能力的實(shí)際情況，需要進(jìn)一步考慮有偏移的過程能力指數(shù)CPK。

定義分布中心μ與規(guī)范中心M的偏移為ε，ε=|M-μ|，μ與M的偏移度為K，K=2ε/T，則：

過程能力指數(shù)的計(jì)算，也可通過Minitab軟件實(shí)現(xiàn)，首先對(duì)處于穩(wěn)態(tài)的D50指數(shù)值進(jìn)行過正態(tài)檢驗(yàn)，顯示P值為0.517大于0.05，符合正態(tài)分布。然后進(jìn)行正態(tài)過程能力分析，結(jié)果顯示CP為1.55、Cpk為1.49，均大于1.33，根據(jù)評(píng)級(jí)規(guī)則判斷過程能力充分。如果此時(shí)CP或Cpk小于1.33，則需繼續(xù)與供應(yīng)商聯(lián)系進(jìn)行過程改進(jìn)，重新進(jìn)行控制圖評(píng)估和過程能力判定，直至處于穩(wěn)態(tài)并過程能力充足。

4 生成控制用控制圖

日本有句質(zhì)量管理的名言：“始于控制圖，終于控制圖”是指對(duì)過程的分析結(jié)束，最終建立了控制用控制圖。當(dāng)過程達(dá)到控制狀態(tài)（穩(wěn)態(tài)）并判斷過程能力充足后，可延長(zhǎng)分析用控制圖的控制線作為控制用控制圖，進(jìn)行日常管理。

碳化硅D50指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)是20μm～45μm之間，控制線在28.04μm～36.12μm之間。每次將檢測(cè)結(jié)果錄入控制圖中，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)出界的異常點(diǎn)，對(duì)異常波動(dòng)批次原料進(jìn)行及時(shí)告警。

5 結(jié)論

（1）將該原料后續(xù)的D50數(shù)值輸入控制用控制圖中，如無異常，可確保該指標(biāo)過程穩(wěn)定和能力充足。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)要及時(shí)查找原因，進(jìn)行調(diào)整，確保D50指標(biāo)處于穩(wěn)態(tài)。

（2）以上過程改進(jìn)方法可推廣至對(duì)能追溯時(shí)間序列的原料進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)控，使原料關(guān)鍵指標(biāo)處于合格并且穩(wěn)定的水平。