測試系統(tǒng)分析在質(zhì)量控制中的應(yīng)用

陳典斌，韓東霏，馬 杰，馬俊英

（中國人民解放軍63850 部隊，吉林白城 137001）

0 引言

隨著科技現(xiàn)代化程度的不斷提高，處于傳統(tǒng)質(zhì)量控制[1-3]下的實驗室裝備中各系統(tǒng)、設(shè)備長期服役，其質(zhì)量影響因素呈現(xiàn)增長局面。為有效遏制實驗過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題、進(jìn)一步提升質(zhì)量監(jiān)督效率，向多元過程的質(zhì)量控制轉(zhuǎn)變具有重要的理論意義和工程價值。以實驗室所用系統(tǒng)設(shè)備作為研究分析對象，以精益六西格瑪[4-6]為工具開展質(zhì)量控制活動。

1 管理概念

ISO 9001 是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的國際標(biāo)準(zhǔn)，精益六西格瑪（6σ）[7-9]是一種持續(xù)改進(jìn)的方法，兩者有明顯的區(qū)別。ISO 9001力求建立規(guī)范化的質(zhì)量管理體系，不太關(guān)注質(zhì)量的經(jīng)濟性，強調(diào)全員參與，但部門和個人職責(zé)范圍狹小，可以說它是一種接近于及格的評價。六西格瑪是自發(fā)追求卓越的行為，沒有終點，其本身就是一種質(zhì)量改進(jìn)的方法，與項目管理結(jié)合緊密，并廣泛采用各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計工具，更強調(diào)具體的統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用。

2 應(yīng)用分析意義

設(shè)備經(jīng)過長期使用，不但性能可能會下降，人員操作差異性大也可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤測。對設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，不但可以評估實驗室系統(tǒng)設(shè)備的穩(wěn)定性，還能提前發(fā)現(xiàn)設(shè)備在運行過程中可能存在的問題，是過程質(zhì)量管理的完善方向。通過持續(xù)不斷的培訓(xùn)和各部門的互相協(xié)作，對技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行量化和分析，驗證實驗人員的判斷，從而避免錯誤分析掩蓋實際應(yīng)用問題，避免解決問題憑經(jīng)驗、憑直覺或想當(dāng)然。精益六西格瑪可用于裝備保障、戰(zhàn)場環(huán)境和特種作戰(zhàn)環(huán)境中等復(fù)雜多變的應(yīng)用中。

3 維修概率

電蒸汽發(fā)生器設(shè)備連續(xù)長期工作，會引發(fā)其相關(guān)部件出現(xiàn)各種不同的故障。若系統(tǒng)首次發(fā)生故障的時間T（單位h）服從指數(shù)分布E（0.002 5）：

概率密度函數(shù)曲線如圖1 所示。若對鍋爐在連續(xù)工作100 h以內(nèi)、200～400 h、500 h 以后需要維修的概率進(jìn)行預(yù)測，鍋爐在不同工作時間情況下的維修概率通過計算可得到，即鍋爐在100 h 以內(nèi)的維修概率為22.1%，在200～400 h 的維修概率為23.9%，500 h 以后需要維修的概率是28.7%。

圖1 指數(shù)分布E（0.002 5）的概率密度曲線及指數(shù)分布分析結(jié)果

4 數(shù)據(jù)一致性分析

測量系統(tǒng)分析中一致性問題是研究數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的切入點。量化一致性測量指標(biāo)和選擇合適的測量函數(shù)來計算指標(biāo)值的過程是十分復(fù)雜的，分別以結(jié)合測量系統(tǒng)的分析與生產(chǎn)過程的波動，以及先不考慮生產(chǎn)過程的波動這兩種方法進(jìn)行分析。

4.1 測量精確度

實驗時需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和計算。實際實驗過程中，除了電子系統(tǒng)進(jìn)行測量外，也常用人工對數(shù)據(jù)進(jìn)行測量記錄。實際操作過程中，數(shù)據(jù)會受到溫度、濕度、壓力、人員、部件等多個因素的影響，在分析過程中，不應(yīng)該輕易排除任意一個影響因素。

對這種具有重復(fù)性和再現(xiàn)性的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和整理，考察測量過程是否穩(wěn)定，同時為簡化計算，只計算和分析了人員和部件兩個變異因素。測量系統(tǒng)分析時，選擇A、B、C 三個操作者，對8 個測量量筒進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，波動源方差分析和測量系統(tǒng)能力的計算結(jié)果如圖2 所示。

圖2 試驗數(shù)據(jù)重復(fù)性與再現(xiàn)性分析

采集數(shù)據(jù)分析計算結(jié)果：重復(fù)性方差為2.437 5，檢驗員方差為1.150 3，檢驗員與量筒交互作用方差為3.339 3，再線性方差為2.118 86，重復(fù)性方差與再現(xiàn)性方差求和（）為4.556 36，過程方差為23.166 7，的值為30.093 8。計算可得到：Gage R&R=47.98%＞10%，P/T=1579.16，可見重復(fù)性和再現(xiàn)性的水平都不高；ndc=2＜5，可見分辨力較弱?？傊?，測量系統(tǒng)不合格，需再次評估。

4.2 無波動測量分析

加速腐蝕實驗需判定被試品表面腐蝕缺陷情況。測厚儀測量被試品表面膜層厚度和公差是，標(biāo)準(zhǔn)差σp=。選用一組固定被試品，在12 h、24 h 和48 h 三個不同時刻各進(jìn)行裝上/卸下3 次循環(huán)，每次循環(huán)中重復(fù)測量3 次膜厚，進(jìn)行測量系統(tǒng)分析（圖3）。

圖3 測量系統(tǒng)固定件多變異圖及方差分析

從圖3 及數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，循環(huán)的影響似乎不大，但時間影響顯著。方差分析計算可得到P/T=10，Cp=0.75。兩項指標(biāo)都沒有達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)，說明過程能力較差，因為該指標(biāo)是過程的關(guān)鍵指標(biāo)，因而測量系統(tǒng)必須改進(jìn)。

5 結(jié)束語

測量系統(tǒng)分析對提高質(zhì)量至關(guān)重要。本文針對實驗中的設(shè)備維修、數(shù)據(jù)處理和實驗結(jié)果3 個方面的問題，使用Minitab 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行了系統(tǒng)分析，保證輸出真實有效的實驗室統(tǒng)計數(shù)據(jù)結(jié)果，使測量具有可控性，切實提高了保障效率，保證實驗可靠性。