豐良鳳

摘要:在小批量生產過程中,由于樣品量少,無法采用常規(guī)的統(tǒng)計過程控制技術進行控制。在分析統(tǒng)計過程控制技術在實際應用過程中存在的缺陷上,介紹工序預控制圖在多產品小批量生產過程質量控制中的應用,發(fā)現(xiàn)該方法高效、簡便,既實現(xiàn)了小批量生產過程的質量控制,又降低了誤判的概率。

關鍵詞:小批量生產 工序預控制圖

隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展,顧客對產品的需求日益多樣化和個性化,致使越來越多的企業(yè)開始轉向了多品種、小批量生產。由于樣品量少,得到廣泛應用的統(tǒng)計過程控制技術已經(jīng)無法再在小批量生產的工序質量控制過程中發(fā)揮作用。本文將分析統(tǒng)計過程控制技術在實際應用過程中存在的缺陷和重點介紹工序預控制圖在多產品小批量生產過程質量控制中的應用。

一、統(tǒng)計制程控制(Statistical Process Control)應用的實際問題

統(tǒng)計制程控制方法自20世紀20年代在貝爾實驗室發(fā)明以來。廣為各公司使用,已被證明是過程控制的強有力工具,但是在實際應用過程中,也發(fā)現(xiàn)存在一些缺陷,主要表現(xiàn)在如下幾個方面:

1. 計算公式較為復雜

控制圖是基于統(tǒng)計分布理論發(fā)展出來的方法,每種控制圖都有對應的計算公式,對這些計算公司的理解需要一定的統(tǒng)計基礎,在實際中常發(fā)生用錯公式的現(xiàn)象。

2. 判定條件較為繁多

控制圖的判穩(wěn)準則和判異準則有一套復雜的判定程序,在實際使用中容易顧此失彼,或得出不符合過程實際狀況的結論。

3. 數(shù)據(jù)要求在20組以上,收據(jù)數(shù)據(jù)的時間長,工作量大,且不適合小批量生產

控制圖一般需要收集20組以上的數(shù)據(jù)才能夠作判斷,這可能需要較長的時間,如果在過程中普遍采用控制圖,將大大增加作業(yè)人員的工作量或需要另設專人進行數(shù)據(jù)收集、分析和處理,同時,在小批量生產條件下,這一要求在短時間內很難實現(xiàn)。有些產品在一個月甚至在一個季度內生產的批量不足20批次,在這樣的生產模式下,很難達到20組數(shù)據(jù)的要求;有些產品零星生產,即使經(jīng)過時間的累積達到了20組的要求,這樣的收集到的數(shù)據(jù)因為時間跨度大,得出的結論往往不符合過程實際狀況。

二、工序預控制圖的基本原理

過程的變異分為兩種,即特殊原因引起的變異和普通原因引起的變異,并對特殊原因引起的變異進行控制,按照3σ原理,在過程控制參數(shù)服從正態(tài)分布的前提下,過程沒有發(fā)生特殊變異時,控制對象的測量結果的任一點落在Xbar+/-3σ區(qū)域內的概率為99.73%。無論是統(tǒng)計制程控制還是工序預控制,均遵循3σ原理。因此,我們可以知道要工序預控制是基于統(tǒng)計原理的的過程控制方法,它的應用應滿足以下三個條件:

(1)工序質量特性服從正態(tài)分布。因為正態(tài)分布是過程控制的基礎,也是在質量管理中最重要也最常使用的分布,它能夠描述很多工序質量特性的統(tǒng)計規(guī)律性。只有工序質量特性服從正態(tài)分布,才能夠用預控制的判定規(guī)則對工序的狀態(tài)作判定。絕大多數(shù)的工序質量特性均服從正態(tài)分布,如經(jīng)過判斷,數(shù)據(jù)不服從正態(tài)分布,則說明可能在測量時出現(xiàn)偏差,應重新確認測量數(shù)據(jù)或重新進行測量。實際使用時為了簡便,往往不進行正態(tài)性檢驗。

(2)工序中心未偏移。工序中心未偏移是指工序質量特性的分布中心與目標重合,這的重合是一個相對的概率,根據(jù)六西格瑪理論,隨著實際的推移,任一工序的分布中心會在“目標+/-1.5σ”范圍內動態(tài)變化,在使用工序預控制方法時,工序中心是否偏移的判斷方法是,連續(xù)抽取5個樣品進行測量,如果5個樣品的測量數(shù)據(jù)全部落在目標區(qū)域內,則說明過程中心偏移在+/-1.5σ的可接受范圍內,即認為過程中心未發(fā)生偏移。否則不能判定過程均值未偏移,需要對過程進行調整,直至連續(xù)抽取的5個樣品的測量數(shù)據(jù)全部落在目標區(qū)域內。

(3)CP>=1.即短期過程能力,其計算公式為CP=(規(guī)格上限-規(guī)格下限)/6σ。它反映的是工序中心未偏移時的過程能力,對于工序預控制方法而言,CP>=1即規(guī)格上限-規(guī)格下限>=6σ,這樣,即意味著當工序沒有特殊原因引起變異時,任一樣品的測量值落在規(guī)格界限的概率大于或等于99.73%。

工序預控制是用工序預控制圖來實施控制的,工序預控制圖如下圖所示,從圖上可以看出,工序預控制圖的控制線為控制對象的規(guī)格界限,與控制線即為規(guī)格界限與目標間隔的一半?？刂茀^(qū)域被分為三個(1)目標區(qū):如綠色所示,即為兩條預控制線之間的區(qū)域。綠色代表安全、暢通,在工序預控制圖中,用綠色表示目標區(qū),如果測量值落在這個區(qū)域,表示工序受控。(2)警戒區(qū):如黃色所示,即為預控制線與規(guī)格界限之間的區(qū)域。綠色代表警示,在工序預控制圖中,用綠色表示警戒區(qū),如果測量值落在這個區(qū)域,表示工序有異常趨勢,需要對制程進行判定和調整。(3)不良區(qū):如紅色所示,即為規(guī)格界限之外的區(qū)域。紅色代表危險,在工序預控制圖中,用紅色表示不良區(qū),如果測量值落在這個區(qū)域,表示工序有嚴重異常趨勢,需要馬上停止生產,進行分析和改善。

三、工序預控制圖的應用

工序預控制圖具有簡單實用的優(yōu)點,被廣泛的應用在多產品小批量生產過程質量控制中,下面我們介紹工序預控制圖的應用步驟和各區(qū)域的概率:

1. 確定控制對象和確定預控制執(zhí)行的人員,并對相關人員進行培訓;

2. 判斷該工序滿足工序預控制的三個條件;

3. 按照規(guī)定的抽樣頻率抽取一個樣品進行測量,對比工序預控制圖按照流程圖對測量結果進行判斷。

(1)如果該樣品數(shù)據(jù)落在目標區(qū)(綠色區(qū)域),則說明過程正常,無須采取任何行動。

(2)如果該樣品數(shù)據(jù)落在警戒區(qū)(黃色區(qū)域),則須再抽一個樣品進行判斷。

(a)如果抽取的第二個樣品落在綠色區(qū)域,則說明過程正常,無須采取任何行動。

(b)如果抽取的第二個樣品落在與第一個樣品同一側的黃色區(qū)域,則說明過程中心偏移,須進行過程調整以降低過程偏移。

(c)如果抽取的第二個樣品落在與第一個樣品相對一側的黃色區(qū)域,則說明過程分布變寬,須進行過程調整以降低過程波動。

(3)如果該樣品數(shù)據(jù)落在不良區(qū)(紅色區(qū)域),則說明過程異常,則需要停止生產,進行分析和改善,改善后的過程應重新進行判斷其是否滿足工序預控制的應用條件,重新開始預控制。

按照工序預控制圖的假設條件可知,工序受控的時候,即CP>=1時,抽取一個樣品落在目標區(qū)的概率大于或等于86.64%,落在每個警戒區(qū)的概率大于或等于6.54%,整個警戒區(qū)的概率大于或等于13.08%,落在每個不良區(qū)的概率大于或等于0.135%,整個不良區(qū)的概率大于或等于0.27%。

按照工序預控制的抽樣方法,樣品數(shù)據(jù)所在區(qū)域所有可能的組合、聯(lián)合概率、過程判斷和對過程處置如下圖所示

四、工序預控制圖的特點

綜上所述,我們可以講工序預控制圖的優(yōu)點歸納如下:

1. 控制規(guī)格與規(guī)格公差相同,容易理解和應用,控制方法簡單,采用運用色彩管理方法,用紅、黃、綠代表表示工序所處的不同的三種不同狀態(tài),簡單明了,易學易用,預控制執(zhí)行的人員可直接由檢驗員負責;

2. 所需數(shù)據(jù)量比控制圖少,減少了檢驗人員的工作量;可以廣泛應用于各類制造過程,尤其適用于小批量生產,可以及時的發(fā)現(xiàn)不良趨勢,起到預防作用;

3. 可用于對計量值和記數(shù)值的控制,比應用統(tǒng)計制程控制更為簡單。

在實際使用中,因為工序預控制圖上的點只需要判斷每個樣品量測值所落在的區(qū)域,樣品量測值在工序預控制圖上的位置并不十分重要,因此,每個企業(yè)可以根據(jù)實際情況制作通用工序預控制圖用于所有產品的控制。

參考文獻:

[1]張馳,六西格瑪控制階段[M].廣州:廣東經(jīng)濟出版社,2003.4.