摘要：隨著產(chǎn)品質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，利用SPC工具對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線監(jiān)控并提前預(yù)防質(zhì)量問題的發(fā)生尤為重要‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。本文基于統(tǒng)計(jì)過程控制及變差分析理論，選取產(chǎn)品重要特性參數(shù)為研究對(duì)象，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)等多個(gè)方面了解加工過程，確認(rèn)過程的穩(wěn)定性‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。通過建立數(shù)據(jù)收集方案，使用控制圖和變差分析方法，對(duì)引起變差的特殊原因進(jìn)行消除，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行初使過程能力研究和在線監(jiān)控，達(dá)到使生產(chǎn)過程統(tǒng)計(jì)受控的目的‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。

　　關(guān)鍵詞：SPC變差分析,初始過程能力研究,控制圖,特殊原因

　　1緒論

　　(1)選題背景

　　目前，濰柴動(dòng)力股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“維柴動(dòng)力”)正開展在線檢測(cè)智能化項(xiàng)目和工藝細(xì)化工作，SPC研究工作也正在如火如荼的進(jìn)行中，并取得了一定的成績(jī)和效果。各專業(yè)廠也已陸續(xù)配備各種高精度在線測(cè)量設(shè)備，比如德國(guó)尼伯丁、瑞典AtlasCopco、意大利馬波斯測(cè)量?jī)x等。如何規(guī)范在線測(cè)量設(shè)備的使用和利用在線設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的在線控制就成為亟待解決的課題。

　　(2)現(xiàn)狀描述

　　SPC項(xiàng)目實(shí)施目的是利用控制圖在線監(jiān)控生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的變差。前期在SPC的使用過程中，仍然存在一定的問題：

　　1)用于SPC過程能力分析的數(shù)據(jù)采集不合理，從而對(duì)過程變差的分析失真。也就是說，SPC并沒有真正地應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制;

　　2)沒有合理的控制限來監(jiān)控制造過程。由于用于變差分析和過程能力研究的數(shù)據(jù)采集不合理，由此計(jì)算出的控制限就沒有參考意義，甚至在實(shí)際生產(chǎn)過程中出現(xiàn)沒有控制限直接在控制圖上描點(diǎn)的現(xiàn)象，這就失去了用控制圖進(jìn)行在線監(jiān)控的意義;

　　3)沒有形成規(guī)范的在線控制圖使用和填寫規(guī)范。生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一些計(jì)劃與非計(jì)劃事件，比如換刀、停機(jī)、設(shè)備維修等，不能合理地在控制圖中反應(yīng)出來;

　　4)由于濰柴動(dòng)力將統(tǒng)計(jì)技術(shù)手段應(yīng)用于生產(chǎn)中的質(zhì)量管理時(shí)間較短，整體水平與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)相比存在著明顯差距，對(duì)SPC技術(shù)的研究更晚，很多人迄今為止對(duì)科學(xué)的SPC思想仍然沒有能夠全面地理解，以致無法分清引起過程變差變化的普通原因或特殊原因，也就無法明確解決問題的方法;

　　5)不能充分利用在線高精度檢測(cè)設(shè)備來進(jìn)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及分析等。雖然濰柴動(dòng)力配備了一系列高精度在線檢具，但因?yàn)椴僮餍缘仍�因并沒用實(shí)現(xiàn)有效的利用。

　　(3)主要工作

　　以濰柴動(dòng)力二號(hào)工廠加工車間槍鉸工序?yàn)樵圏c(diǎn)，制定合理的數(shù)據(jù)采集方案，通過多變差分析和過程能力研究，計(jì)算出合理的控制圖的控制限用于生產(chǎn)過程的在線監(jiān)控。試點(diǎn)成功后，將項(xiàng)目研究成果予以推廣，總結(jié)項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)到的知識(shí)和吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，將項(xiàng)目成果固化，真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的事前控制干頃防，達(dá)到滿足客戶需求的目的。

　　2項(xiàng)目開展準(zhǔn)備工作

　　(1)識(shí)別參數(shù)及MSA

　　選取WP12氣缸蓋生產(chǎn)線T6960槍鉸機(jī)為SPC分析的切入點(diǎn)，對(duì)4-φ9+0.0150導(dǎo)管孔徑進(jìn)行初始過程能力研究。

　　在機(jī)床主軸跳動(dòng)、刀輔具等合格可控的前提下識(shí)別可控制的過程參數(shù)。所分析產(chǎn)品特性為4-φ9+0.0150導(dǎo)管孔孔徑。

　　首先進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析，測(cè)量?jī)x器為帶表塞規(guī)。

　　1)人員選擇

　　由三名日常操作該儀器的員工或檢驗(yàn)員進(jìn)行測(cè)量。

　　2)樣本選擇

　　由覆蓋整個(gè)生產(chǎn)過程變差的10個(gè)樣件組成。

　　3)測(cè)量方法

　　①對(duì)樣本中的工件進(jìn)行編號(hào)后，由每名評(píng)價(jià)人分別隨機(jī)對(duì)10個(gè)工件進(jìn)行盲測(cè)一遍(事先不知正在對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析);

　　②打亂順序，按同樣方式對(duì)工件進(jìn)行盲測(cè)第二遍;

　　③重新打亂工件順序，進(jìn)行盲測(cè)第三遍;

　　④重復(fù)性和再現(xiàn)性分析報(bào)告。對(duì)所用表帶塞規(guī)進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析，輸出MSA分析報(bào)告，確保測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性。經(jīng)計(jì)算，重復(fù)性和再現(xiàn)性GR&R%=20%，分別數(shù)ndc=5，系統(tǒng)可以被接受。

　　(2)識(shí)別過程/產(chǎn)品流

　　4-φ9+0.0150導(dǎo)管孔由四個(gè)不同的主軸加工完成，所以共有四個(gè)流，并且是過程流，類型、層次數(shù)都是1。

　　(3)建立數(shù)據(jù)收集方案

　　通過測(cè)量系統(tǒng)分析，確認(rèn)過程穩(wěn)定性后，在SPC變差分析前需建立數(shù)據(jù)收集方案。參考刀具壽命和加工實(shí)際產(chǎn)量情況，按如下方案實(shí)施。

　　周期性的每隔10件抽取樣本，樣本容量定為5，且為五件連續(xù)的產(chǎn)品，并且開機(jī)后加工的前五件、每班生產(chǎn)的最后五件、調(diào)刀或換刀前后要對(duì)樣本進(jìn)行檢測(cè)。最后保證收集完成25個(gè)子組的數(shù)據(jù)，形成數(shù)據(jù)收集表。計(jì)劃用時(shí)1.5天。

　　(4)收集數(shù)據(jù)

　　利用2月20日下午~2月21日1.5天的時(shí)間，在加工車間WP12氣缸蓋線T6960槍鉸工序，按抽樣方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集，形成數(shù)據(jù)收集記錄表。為保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在所有樣件上進(jìn)行了數(shù)字標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)收集表數(shù)據(jù)的編碼與樣本的編碼保持一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。

　　(5)小結(jié)

　　本部分主要做了SPC變差分析過程能力研究前的準(zhǔn)備工作，通過識(shí)別被研究產(chǎn)品特性參數(shù)，進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析，確認(rèn)設(shè)備穩(wěn)定性。建立數(shù)據(jù)收集方案以及進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)收集保證數(shù)據(jù)分析的正確性。

　　3初始過程能力研究

　　(1)變差分析

　　1)變差分析步驟

　　根據(jù)所收集數(shù)據(jù)，在進(jìn)行變差分析和過程能力研究前首先建立變差分析的基本步驟。

　　2)多變差分析

　　樣本數(shù)據(jù)包含四個(gè)流，所以按上述“變差分析步驟”要求進(jìn)行多變差分析。

　　在進(jìn)行多變差分析之前，首先了解通過均值-極差圖分析變差一致性的基本判定原則。

　　①件對(duì)件變差(即組內(nèi)變差)一致性通過極差圖進(jìn)行分析。

　　判定規(guī)則為：

　　a)檢查是否所有的極差都落在控制限內(nèi);

　　b)對(duì)剛剛超出控制限的點(diǎn)，允許刪除15%的點(diǎn)后，重新分析。若超出控制限范圍較大或較多點(diǎn)超出控制限，需分析排除異常因素后重新進(jìn)行數(shù)據(jù)收集;

　　c)層次數(shù)必須大于3，以便測(cè)量系統(tǒng)能捕獲到變差;

　　d)檢查非正常圖形：連續(xù)七個(gè)點(diǎn)上升，連續(xù)七個(gè)點(diǎn)下降，連續(xù)七個(gè)點(diǎn)在均值一邊。

　　②時(shí)對(duì)時(shí)變差(即組間變差)一致性通過均值圖進(jìn)行分析

　　判定規(guī)則為：

　　a)連續(xù)七個(gè)點(diǎn)上升、下降或連續(xù)七個(gè)點(diǎn)在均值的一邊為異常圖形;

　　b)各時(shí)段平均值遵循正態(tài)分布曲線規(guī)則。

　　③結(jié)論

　　a)件對(duì)件變差：所有組內(nèi)極差的最大值，本例為6;

　　b)時(shí)對(duì)時(shí)變差：各時(shí)段總均值的極差，本例為3.55;

　　c)流對(duì)流變差：各時(shí)段各流均值極差的最大值，本例為4.6。

　　可以看出，件對(duì)件變差最大，說明系統(tǒng)內(nèi)不存在引起變差的異常因素。

　　(2)過程能力研究

　　1)過程潛在能力分析

　　首先估算組內(nèi)變差(變差分析的目標(biāo)是估算在過程中任意的變差)：

　　由數(shù)據(jù)計(jì)算總極差均值R=2.743，查表知d2=2.33，σ=R/d2;

　　由USL=15μ，LSL=0知，短期過程能力指數(shù)Cp=(USL-LSL)/(6σ)=2.29;由Cp=2.29，Cpk=1.64均大于1.33可以看出，該過程能力充足，可以用控制圖對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行在線監(jiān)控。

　　4在線控制-建立生產(chǎn)用控制圖

　　(1)計(jì)算控制限

　　如前所述，我們已經(jīng)了解了通過均值-極差圖判定變差一致性(即過程穩(wěn)定性)的判定規(guī)則。由六西格瑪理論知，所研究WP12氣缸蓋槍鉸導(dǎo)管孔工序，過程能力符合生產(chǎn)要求。

　　由此進(jìn)行生產(chǎn)用控制圖的制定，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行事前預(yù)防和控制，在生產(chǎn)用控制圖制定前首先進(jìn)行控制限的計(jì)算。

　　1)極差圖控制限計(jì)算

　　查表知D4=2.11，由極差圖中心線R=2.743，代入得極差圖上控制限UCLR=D4·R=5.4;

　　因?yàn)闃颖救萘縩=5<7，知D3=0，所以極差圖下控制限LCLR=D3·R=0。

　　2)均值圖控制限計(jì)算

　　查表知A2=0.58，由X=5.36，代入得均值圖上控制限，見式(5)：

　　UCLX=X+A2R=6.8(5)

　　均值圖下控制限：LCLX=X-A2R=3.9。顯然，均值圖如果按控制限UCLX=6.8，LCLX=3.9進(jìn)行控制，會(huì)導(dǎo)致頻繁調(diào)刀，影響生產(chǎn)效率‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。說明加工過程存在引起變差的特殊原因，由均值-極差圖可知刀具磨損過快造成的頻繁調(diào)刀和刀桿導(dǎo)向條磨損是不可避免的特殊原因。考慮到產(chǎn)品成本和經(jīng)濟(jì)因素，我們?cè)试S此類特殊原因的存在。

　　但為將總均值控制在公差中間值附近，同時(shí)降低調(diào)刀頻率，需重新計(jì)算預(yù)控制均值圖的上、下控制限：即由過程能力指數(shù)反推預(yù)控制圖的上、下控制限。假定期望過程能力指數(shù)為1.67，則：

　　均值上控制限：UCL′X=USL-1.67·3σ=9.5，

　　均值下控制限：LCL′X=LSL+1.67·3σ=5.5。

　　在實(shí)際過程監(jiān)控時(shí)，我們期望將產(chǎn)品尺寸控制在公差中值，所以均值圖中心線取X=7.5。

　　(2)制定生產(chǎn)用控制圖

　　針對(duì)加工車間槍鉸缸蓋導(dǎo)管孔工序制定生產(chǎn)用控制圖，內(nèi)容如下：

　　1)在均值-極差圖上分別繪出上、下控制限制，以及中心線。

　　2)確定數(shù)據(jù)記錄頻次。參考刀具壽命以及數(shù)據(jù)采集要求，將記錄頻次定為1次/200件，5件/次，且五件工件連續(xù)。此記錄頻次做記錄參考用，若實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)豐富，某次測(cè)量發(fā)現(xiàn)連續(xù)五件工件尺寸均值未到下控制限或離下控制限較遠(yuǎn)，則根據(jù)實(shí)際情況可不記錄數(shù)據(jù)，等到接近下控制限時(shí)再進(jìn)行記錄。

　　3)對(duì)計(jì)劃事件(如工件首、末件檢驗(yàn)，設(shè)備/夾具計(jì)劃性維修保養(yǎng)等)、非計(jì)劃事件(刀具更換或調(diào)整、切削液變化等)以及其他突發(fā)事件(打刀、斷電、設(shè)備調(diào)整等)發(fā)生前后要進(jìn)行記錄。并在控制圖下方事件發(fā)生表格中相應(yīng)位置對(duì)所發(fā)生事件進(jìn)行標(biāo)記，以備后期查找問題時(shí)進(jìn)行追溯。

　　4)均值-極差圖中的描點(diǎn)與數(shù)據(jù)記錄表格中的點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，保持上下對(duì)齊。

　　5)制定控制圖使用規(guī)范和調(diào)刀規(guī)范，異常發(fā)生時(shí)立即執(zhí)行反應(yīng)計(jì)劃(見下文)。

　　(3)控制圖使用規(guī)范

　　各組數(shù)據(jù)均值的上升和下降是由刀具磨損和調(diào)刀所引起的，在使用控制圖在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控時(shí)，需遵守以下規(guī)則：

　　在均值-極差圖上給出上、下控制限。

　　確定數(shù)據(jù)填寫頻次(參考刀具壽命)。

　　控制圖中的點(diǎn)與所記錄數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。

　　對(duì)計(jì)劃、非計(jì)劃事件以及突發(fā)事件發(fā)生前后要進(jìn)行記錄。

　　對(duì)控制圖出現(xiàn)異常的情況進(jìn)行描述，異常發(fā)生時(shí)立即執(zhí)行反應(yīng)計(jì)劃。

　　先查看極差圖，后查看均值圖。

　　極差圖出現(xiàn)以下異常要立即停機(jī)反饋給工藝員：超控制限;連續(xù)七點(diǎn)上升、下降或連續(xù)七點(diǎn)在均值一邊;在極差圖無異常情況下按以下規(guī)范調(diào)刀，即均值圖出現(xiàn)某組均值在下控制限以下進(jìn)行調(diào)刀，調(diào)整到均值在上控制限附近。

　　(4)過程監(jiān)控的實(shí)施

　　對(duì)操作者和檢驗(yàn)員進(jìn)行SPC預(yù)控制圖使用規(guī)范的培訓(xùn)后，在槍鉸工序使用控制圖對(duì)過程進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，以便實(shí)時(shí)監(jiān)控過程穩(wěn)定性，遇到問題及時(shí)采取相應(yīng)措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品變差異常波動(dòng)的事前預(yù)防和控制。

　　5項(xiàng)目推廣及總結(jié)

　　(1)項(xiàng)目推廣

　　選擇并確定另一個(gè)適宜變差分析的產(chǎn)品特性及其過程，按上述步驟，將SPC實(shí)施經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣。

　　(2)項(xiàng)目總結(jié)

　　本文實(shí)施目的是利用控制圖在線監(jiān)控生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的變差。

　　基于變差分析與過程能力研究理論，以濰柴動(dòng)力二號(hào)工廠加工車間WP12藍(lán)擎氣缸蓋生產(chǎn)線槍鉸導(dǎo)管工序?yàn)樵圏c(diǎn)，以點(diǎn)及面，將SPC理論與實(shí)踐相結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行多變差分析，進(jìn)而制定出控制圖進(jìn)行在線控制。工作內(nèi)容如下：

　　1)在過程穩(wěn)定情況下，建立數(shù)據(jù)收集方案并進(jìn)行數(shù)據(jù)收集;

　　2)多變差分析和過程能力研究。形成變差分析的基本步驟和過程能力研究過程中均值-極差圖一致性的判定規(guī)則;

　　3)在線監(jiān)控-生產(chǎn)用控制圖的制定。建立控制圖使用規(guī)范并在實(shí)際生產(chǎn)過程中進(jìn)行在線監(jiān)控，提前預(yù)防生產(chǎn)過程中產(chǎn)品特性變差異常波動(dòng)的發(fā)生，使生產(chǎn)過程穩(wěn)定受控。

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