面向多品種小批量機(jī)加工車間的工序質(zhì)量控制方法

吳婷 李興朝 邢路

西安艾力特電子實(shí)業(yè)有限公司 陜西 西安 710114

1 多品種小批量質(zhì)量控制的方法選擇

從以往的大批量機(jī)加工車間生產(chǎn)質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)，人們?cè)谶M(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)往往會(huì)將重點(diǎn)放在工件加工層次當(dāng)中，一般會(huì)應(yīng)用SPC技術(shù)手段對(duì)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)變化曲線進(jìn)行分析。若發(fā)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中存在異常波動(dòng)的情況，那么則需要第一時(shí)間找到導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的原因，并科學(xué)合理地進(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整[1]。但是針對(duì)多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的SPC質(zhì)量控制技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)質(zhì)量控制需求。因?yàn)槎嗥贩N小批量機(jī)械生產(chǎn)加工時(shí)，具備產(chǎn)品數(shù)量少﹑產(chǎn)品種類多等諸多特點(diǎn)，所以在進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，就應(yīng)該將質(zhì)量控制轉(zhuǎn)移到工序?qū)哟萎?dāng)中。將多品種小批量的數(shù)據(jù)借助數(shù)理變換的方式，集合成大批量的數(shù)據(jù)信息并科學(xué)合理的實(shí)施質(zhì)量控制。當(dāng)前多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要方法有以下幾個(gè)內(nèi)容[2]。①基于工序相似性，分析比較數(shù)據(jù)變換法﹑建模法﹑貝葉斯法，結(jié)合工程理論和信息理論的角度出發(fā)，對(duì)多品種小批量生產(chǎn)模式當(dāng)中的各個(gè)工序?qū)φ麄€(gè)加工環(huán)境情況進(jìn)行分析整合，提出一種包含共組質(zhì)量狀態(tài)分析﹑相似性工序識(shí)別﹑控制圖設(shè)計(jì)﹑控制圖模式識(shí)別﹑失控原因控制等模塊，并且將其在多品種小批量模式SPC當(dāng)中實(shí)現(xiàn)。②借助概率積分變換理論方式，服從正態(tài)分析的獨(dú)立﹑同分布﹑順序型樣本數(shù)據(jù)分別實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建出一種適應(yīng)多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)質(zhì)量控制模式，借助實(shí)例分析的方式明確該方法應(yīng)用可行性。③結(jié)合多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)的特點(diǎn)，將過(guò)程控制傳統(tǒng)模式與現(xiàn)有的機(jī)械加工生產(chǎn)質(zhì)量要求緊密結(jié)合。

2 多品種小批量機(jī)加工車間的工序質(zhì)量控制基本思想

多品種小批量加工模式主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)，分別是[3]：①產(chǎn)品要求多樣化，產(chǎn)品生產(chǎn)的尺寸﹑形狀﹑材料呈現(xiàn)出多種多樣，精度要求不統(tǒng)一，同一個(gè)產(chǎn)品的數(shù)量對(duì)較少；②加工設(shè)備多樣化；③工藝路線多樣化，工藝參數(shù)也存在較大的差異，生產(chǎn)加工過(guò)程當(dāng)中器具的轉(zhuǎn)換相對(duì)頻繁；④加工過(guò)程的連續(xù)性與斷續(xù)性交替。從現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制的角度來(lái)看，大批量加工相對(duì)困難，其中存在較多問(wèn)題。①影響加工質(zhì)量的因素非常多，各因素之間相互影響，促使關(guān)系變得相對(duì)復(fù)雜。②由于同一個(gè)產(chǎn)品加工數(shù)量相對(duì)較少，傳統(tǒng)質(zhì)量控制方法很難滿足對(duì)樣本容量的要求。③在線質(zhì)量控制的實(shí)現(xiàn)非常短，并且生產(chǎn)批量小﹑加工時(shí)間短，當(dāng)采集完足夠的數(shù)據(jù)之后來(lái)進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)，加工已經(jīng)完成。④若每一種產(chǎn)品的質(zhì)量控制結(jié)果都做出了質(zhì)量控制圖，那么質(zhì)量控制的種類復(fù)雜，管理難度也相對(duì)較大，質(zhì)量控制圖缺乏通用性，很容易造成極大程度的浪費(fèi)。⑤加工完成之后，每一種產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)沒(méi)有充分利用，相比對(duì)大批量產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制來(lái)說(shuō)，多品種小批量質(zhì)量加工面向的是對(duì)品質(zhì)﹑小批量的加工模式，眾多因素促使加工質(zhì)量一直處于變動(dòng)狀態(tài)。

3 多品種小批量機(jī)加工車間的工序質(zhì)量控制模型

多品種小批量機(jī)械加工模式的生產(chǎn)工序控制，最為關(guān)鍵的目標(biāo)便是促使工序長(zhǎng)期處于一個(gè)穩(wěn)定﹑可持續(xù)的生產(chǎn)狀態(tài)之下，并且可以結(jié)合產(chǎn)品工藝的需求，分析出產(chǎn)品波動(dòng)規(guī)律，判斷導(dǎo)致異常波動(dòng)的因素，實(shí)施各種措施，確保波動(dòng)保持在技術(shù)要求范圍當(dāng)中。工序質(zhì)量集成控制系統(tǒng)當(dāng)中包含生產(chǎn)前期準(zhǔn)備工作﹑質(zhì)量預(yù)防階段﹑質(zhì)量控制階段三個(gè)內(nèi)容。具體的內(nèi)容應(yīng)該結(jié)合工序質(zhì)量繼承控制模型進(jìn)行分析，如圖1所示。為了有效克服傳統(tǒng)質(zhì)量控制體系當(dāng)中存在的質(zhì)量閉塞問(wèn)題﹑信息不流通問(wèn)題﹑歷史數(shù)據(jù)難以調(diào)用問(wèn)題，那么應(yīng)該構(gòu)建出一個(gè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息庫(kù)，有效解決并分析質(zhì)量影響因素以及設(shè)定工藝路線時(shí)無(wú)法參考?xì)v史數(shù)據(jù)的困難。科學(xué)合理的控制系統(tǒng)內(nèi)部，借助優(yōu)化相關(guān)參數(shù)的方式來(lái)找到制造過(guò)程當(dāng)中各個(gè)影響因素，并且實(shí)現(xiàn)最佳組合，借助過(guò)程反饋的方式對(duì)各項(xiàng)內(nèi)容開展合理調(diào)整，確保多品種小批量機(jī)械系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程中保持良好狀態(tài)。

圖1 工序質(zhì)量集成控制模型

4 多品種小批量機(jī)加工車間的工序質(zhì)量控制實(shí)現(xiàn)策略

4.1 前期準(zhǔn)備工作

在開展多品種小批量機(jī)械加工之前，應(yīng)該對(duì)零件的相似性進(jìn)行合理分析，對(duì)不同類型零件的產(chǎn)品參數(shù)控制，制定出明確的工藝路線，并確定工藝參數(shù)。對(duì)初定的工藝路線和加工參數(shù)，構(gòu)建出仿真模型對(duì)加工零件的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析，并與所期望的目標(biāo)數(shù)值進(jìn)行比較分析。若能夠達(dá)到相應(yīng)的期望預(yù)期，必須要按照指定的工藝路線和工藝參數(shù)進(jìn)行合理加工。若無(wú)法實(shí)現(xiàn)加工目標(biāo)，那么則需要重新設(shè)定生產(chǎn)工藝參數(shù)，切實(shí)滿足多品種小批量機(jī)加工生產(chǎn)質(zhì)量控制目標(biāo)。

4.2 質(zhì)量預(yù)防階段

質(zhì)量路線制定與完成，應(yīng)該在仿真中達(dá)到預(yù)期目標(biāo)之后，結(jié)合市場(chǎng)需求和客戶需求為基礎(chǔ)原則，選取質(zhì)量控制目標(biāo)。結(jié)合控制目標(biāo)的需求，確定零件加工過(guò)程的一般工序﹑關(guān)鍵工序﹑特殊工序內(nèi)容，對(duì)關(guān)鍵工序進(jìn)行重點(diǎn)控制。設(shè)置工序質(zhì)量控制重點(diǎn)，為采集數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)準(zhǔn)備，質(zhì)量控制點(diǎn)選擇非常重要，為采集數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。在質(zhì)量控制點(diǎn)選擇時(shí)非常重要，是質(zhì)量控制工作基礎(chǔ)，在選擇質(zhì)量控制點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該遵循以下要求內(nèi)容。①對(duì)產(chǎn)品的參數(shù)進(jìn)行明確，明確產(chǎn)品性能﹑精度﹑壽命﹑可靠性﹑安全性等諸多關(guān)鍵性特質(zhì)，明確產(chǎn)品的關(guān)鍵部位和重要質(zhì)量影響因素，把控產(chǎn)品質(zhì)量控制的要點(diǎn)。②對(duì)工藝上進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，對(duì)一下工序開展嚴(yán)格把控。明確生產(chǎn)零件關(guān)鍵的特質(zhì)，對(duì)零件關(guān)鍵的部位進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制。③對(duì)質(zhì)量不穩(wěn)定或者容易出現(xiàn)不合格的項(xiàng)目進(jìn)行嚴(yán)格控制。④詳細(xì)分析客戶反饋的數(shù)據(jù)信息，構(gòu)建出質(zhì)量問(wèn)題控制問(wèn)題管理機(jī)制，做到防微杜漸。⑤針對(duì)獲取緊缺或者可能對(duì)生產(chǎn)安排存在影響的項(xiàng)目進(jìn)行分析，構(gòu)建出質(zhì)量控制點(diǎn)。針對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，在數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)的過(guò)程中，可以引入SPC體系。轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)事后檢驗(yàn)的質(zhì)量控制模式，引入事前預(yù)測(cè)模式。借助詳細(xì)分析，對(duì)多品種小批量機(jī)加工車間生產(chǎn)當(dāng)中潛在的質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行把控，預(yù)測(cè)未來(lái)潛在的質(zhì)量問(wèn)題狀態(tài)，杜絕超出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，減少因?yàn)橘|(zhì)量不過(guò)關(guān)造成的零件廢品。此外，在多品種小批量機(jī)加工車間質(zhì)量控制系統(tǒng)當(dāng)中若出現(xiàn)了質(zhì)量異常波動(dòng)問(wèn)題，必須要立即停止多品種小批量生產(chǎn)，杜絕連續(xù)生產(chǎn)導(dǎo)致更多的質(zhì)量異常零件出現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常并阻止異常出現(xiàn)。

4.3 制造過(guò)程的質(zhì)量診斷分析

借助質(zhì)量預(yù)防階段的數(shù)據(jù)分析和控制圖分析，第一時(shí)間對(duì)多品種小批量機(jī)加工車間生產(chǎn)加工過(guò)程當(dāng)中的穩(wěn)定性進(jìn)行把控。若多品種小批量機(jī)加生產(chǎn)工序穩(wěn)定﹑工序能力指數(shù)充分，那么則應(yīng)該繼續(xù)進(jìn)行加工。若生產(chǎn)工序存在不穩(wěn)定的情況，生產(chǎn)工序過(guò)程的能力指數(shù)大于1.67小時(shí)或者小于1小時(shí)，那么必須要對(duì)導(dǎo)致該情況的原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并且找到最佳解決該問(wèn)題的原因，充分保障多品種小批量機(jī)加工生產(chǎn)能力。若制造過(guò)程當(dāng)中出現(xiàn)了異常問(wèn)題，停止生產(chǎn)加工時(shí)，那么為了有效減少多品種小批量機(jī)械加工生產(chǎn)停止時(shí)間，應(yīng)該從產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中找到產(chǎn)品加工的影響因子，并且及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成生產(chǎn)異常波動(dòng)的因素，引入六西格瑪工具快速的進(jìn)行改進(jìn)，調(diào)節(jié)生產(chǎn)加工當(dāng)中的不良因素。在進(jìn)行零件生產(chǎn)的過(guò)程中，應(yīng)該按照工藝路線進(jìn)行加工處理，結(jié)合零件加工設(shè)置質(zhì)量控制點(diǎn)并且采集數(shù)據(jù)信息。對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷加工過(guò)程當(dāng)中是否穩(wěn)定。若加工過(guò)程穩(wěn)定，那么工序能力便可以得到充分發(fā)揮，多品種小批量機(jī)械便可以繼續(xù)進(jìn)行生產(chǎn)，否則應(yīng)該第一時(shí)間查找原因，借助正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法尋找各個(gè)影響因素當(dāng)中的最優(yōu)組合。利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法來(lái)尋找各個(gè)影響因子當(dāng)中的最優(yōu)組合，引入用六西格瑪改進(jìn)工具和控制圖，分析工序加工過(guò)程，計(jì)算工序加工能力是否是最優(yōu)狀態(tài)，并且對(duì)過(guò)程當(dāng)中的問(wèn)題進(jìn)行預(yù)判斷，通過(guò)一系列方法找到影響工序質(zhì)量的因素，及時(shí)進(jìn)行改進(jìn)找到反饋目標(biāo)。為了有效改進(jìn)因素的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證并且加工狀態(tài)是否處于良好的狀態(tài)。產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)在診斷分析階段是最為關(guān)鍵的重要環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)信息量的大小以及完整性，直接影響質(zhì)量成本控制。其中信息應(yīng)該包含了以往的零件生產(chǎn)工藝路線與工藝參數(shù)﹑影響某個(gè)零件生產(chǎn)工序質(zhì)量的因素﹑各個(gè)因素對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的影響結(jié)果，六西格瑪工具中對(duì)影響因素的改進(jìn)措施與方法。

4.4 集成控制系統(tǒng)質(zhì)量管控結(jié)果

借助科學(xué)合理的測(cè)量判斷以及調(diào)整，促使整個(gè)制造過(guò)程始終保持在一種良好的運(yùn)行狀態(tài)當(dāng)中。結(jié)合多品種小批量機(jī)加工車間的實(shí)際情況，預(yù)判出產(chǎn)品的走勢(shì)，有效對(duì)各種零件生產(chǎn)情況開展動(dòng)態(tài)化的調(diào)整，確保工序處于受控制狀態(tài)當(dāng)中。在進(jìn)行控制的過(guò)程中，應(yīng)該動(dòng)態(tài)化的改進(jìn)結(jié)果，對(duì)得到的數(shù)據(jù)第一時(shí)間存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中，這樣才能夠在零件加工的過(guò)程中，把控零件加工生產(chǎn)質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，多種小批量生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)品種類變化相對(duì)較快，質(zhì)量樣本數(shù)據(jù)量相對(duì)較少，若出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題，那么很容易導(dǎo)致產(chǎn)品的批量返修或者報(bào)廢情況。為了有效應(yīng)對(duì)此種情況，就應(yīng)該的找出面向多品種小批量機(jī)加工車間的生產(chǎn)工序質(zhì)量控制方法。