李鵬舉

摘要：介紹了質(zhì)量管理預(yù)控圖的結(jié)構(gòu)、統(tǒng)計(jì)原理和控制規(guī)則，結(jié)合制絲線小批量生產(chǎn)特點(diǎn)確定了預(yù)控圖控制規(guī)則、過(guò)程監(jiān)控和異常情況分析處理，并以制絲小批量生產(chǎn)為例加以說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：制絲；預(yù)控圖；控制規(guī)則；監(jiān)控；小批量

引言

質(zhì)量控制是質(zhì)量管理的重要內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制、保持生產(chǎn)穩(wěn)定和保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。二十世紀(jì)三十年代，美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室休哈特(ShewhartW.A.)博士首創(chuàng)的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制及其工具——質(zhì)量控制圖，它能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)的異常狀況做出及時(shí)警告，之后休哈特控制圖被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)。但是，實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，休哈特控制圖僅適用于大批量生產(chǎn)，對(duì)小批量卻無(wú)能為力。

制絲車(chē)間小批量生產(chǎn)的樣本數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)較少，每生產(chǎn)批次間隔時(shí)間較長(zhǎng)（期間有可能會(huì)遇到設(shè)備改造、參數(shù)調(diào)整等），傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法要想取得所需的25組以上的預(yù)備數(shù)據(jù)是難以實(shí)現(xiàn)的，小批量生產(chǎn)也就無(wú)法采用傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法。煙草行業(yè)對(duì)大批量生產(chǎn)有較多的質(zhì)量控制研究，但對(duì)小批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制研究較少，所以有必要進(jìn)行小批量生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量控制研究，提出比傳統(tǒng)控制圖更有效的方法，以改善小批量生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制水平。本文首先介紹了預(yù)控圖的相關(guān)概念，然后分析了制絲車(chē)間小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，嘗試了運(yùn)用預(yù)控圖對(duì)小批量生產(chǎn)實(shí)施過(guò)程控制的初步應(yīng)用。

1 預(yù)控圖的介紹

預(yù)控圖（PRE—Control），又叫彩虹圖，是一種基于規(guī)格界限來(lái)控制過(guò)程的簡(jiǎn)單運(yùn)算法則圖，是美國(guó)Rath&Strong咨詢(xún)公司于20世紀(jì)五十年代開(kāi)發(fā)的。預(yù)控圖把控制界限與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格界限合為一體，使控制圖既能反映工序質(zhì)量狀態(tài)，又能反映當(dāng)工序出現(xiàn)異常波動(dòng)時(shí)，產(chǎn)品不合格的狀況。由于它具有較強(qiáng)的預(yù)報(bào)功能，經(jīng)過(guò)逐步地完善稱(chēng)為“預(yù)先控制圖”，簡(jiǎn)稱(chēng)“預(yù)控圖”。依據(jù)概率統(tǒng)計(jì)原理，通常預(yù)控圖控制區(qū)域分為綠區(qū)（目標(biāo)區(qū)）、黃區(qū)（警戒區(qū)）、紅區(qū)（廢品）區(qū)三個(gè)區(qū)域（見(jiàn)圖1），根據(jù)落入各區(qū)間的概率不同實(shí)施生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控。

2 主要實(shí)施步驟與方法

2.1 確定關(guān)鍵質(zhì)量特性值

關(guān)鍵質(zhì)量特性值是指影響產(chǎn)品的關(guān)鍵要因，同時(shí)也是推進(jìn)車(chē)間質(zhì)量過(guò)程控制技術(shù)的關(guān)鍵所在。根據(jù)制絲工藝流程，我們參照工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與設(shè)備技術(shù)人員、操作工等討論確定了松散回潮前電子秤瞬時(shí)流量、松散回潮熱風(fēng)溫度、松散回潮出口水分率、烘絲前電子秤瞬時(shí)流量、薄板烘絲機(jī)熱風(fēng)溫度、烘絲出口含水率、加香后成絲含水率、梗絲加料入口含水率、梗絲加料出口含水率、烘梗絲機(jī)熱風(fēng)溫度、烘梗絲出口含水率共11個(gè)重點(diǎn)工藝參數(shù)。并對(duì)這11個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量特性值實(shí)施預(yù)控圖監(jiān)控和分析，進(jìn)一步提高制絲生產(chǎn)的參數(shù)控制水平和質(zhì)量穩(wěn)定性。

2.2 過(guò)程監(jiān)控

依據(jù)預(yù)控圖區(qū)域劃分規(guī)則，在規(guī)格界限與規(guī)格中心（M線）之間1/2處設(shè)置兩條預(yù)控線（P-C線），將規(guī)格界限T范圍劃分為綠區(qū)、黃區(qū)、紅區(qū)三個(gè)區(qū)域。采用制絲MES系統(tǒng)中每30秒采集兩個(gè)數(shù)值取其平均值的數(shù)據(jù)采集方式，運(yùn)用預(yù)控圖實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵工藝質(zhì)量參數(shù)，如圖2。為實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn)過(guò)程的更好控制，同時(shí)引入過(guò)程動(dòng)態(tài)管理實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程能力評(píng)價(jià)（即動(dòng)態(tài)CPK）和標(biāo)準(zhǔn)偏差，輔助操作人員了解生產(chǎn)波動(dòng)情況。在過(guò)程監(jiān)控中，現(xiàn)場(chǎng)操作工與中控操作工及時(shí)溝通協(xié)作，根據(jù)圖形趨勢(shì)做出相應(yīng)調(diào)整，減小生產(chǎn)過(guò)程波動(dòng)，預(yù)防異常波動(dòng)的出現(xiàn)。

2.3 預(yù)控圖控制規(guī)則及修訂

預(yù)控圖的統(tǒng)計(jì)原理就是通過(guò)概率計(jì)算描述質(zhì)量保證可行性分析。以小概率事件原理為依據(jù)，通常設(shè)置小概率α=0.01，按確定的時(shí)間間隔，每次連續(xù)抽取2件產(chǎn)品，并按以下規(guī)則對(duì)過(guò)程實(shí)施質(zhì)量控制。

（1）若2件產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值全部落入綠區(qū)，則判過(guò)程正常。

（2）若2件產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值中有1只落入綠區(qū)，1只落入黃區(qū)，則判過(guò)程正常。

（3）若連續(xù)抽測(cè)的2件產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值分別落入兩個(gè)黃區(qū)內(nèi)，則判過(guò)程異常。并認(rèn)為過(guò)程質(zhì)量特性值的分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，應(yīng)采取相應(yīng)的措施減小散差。

（4）若連續(xù)抽測(cè)的2件產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值落入同一黃區(qū)內(nèi)，則判過(guò)程異常。并認(rèn)為過(guò)程質(zhì)量特性值的分布中心偏移，應(yīng)采取相應(yīng)的措施糾正。

（5）只要有1件產(chǎn)品的實(shí)測(cè)值落入紅區(qū)，就應(yīng)判過(guò)程嚴(yán)重異常。此時(shí)應(yīng)停止生產(chǎn)，進(jìn)行質(zhì)量分析，采取糾正措施使過(guò)程恢復(fù)正常。當(dāng)確認(rèn)質(zhì)量改進(jìn)取得成效之后，再接“1”條的規(guī)定重新開(kāi)始。

前期運(yùn)用該控制規(guī)則發(fā)現(xiàn)有較多誤報(bào)警，一定程度上增加了質(zhì)量成本，因此，必須結(jié)合制絲生產(chǎn)線特點(diǎn)對(duì)控制規(guī)則進(jìn)行修改。在對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合制絲生產(chǎn)線存在料頭、流量性、小波動(dòng)、非剔除性、影響因素多等生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)預(yù)控圖的控制規(guī)則根據(jù)各工序不同特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行了修訂。下面僅以烘絲出口含水率為例分析說(shuō)明預(yù)控圖控制規(guī)則重新修訂的理由。

（1）對(duì)歷史數(shù)據(jù)總結(jié)分析后發(fā)現(xiàn)，烘絲工序啟用批次后在2分鐘左右料頭過(guò)完達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而機(jī)械加工行業(yè)不存在料頭現(xiàn)象，所以對(duì)穩(wěn)態(tài)的判斷不能簡(jiǎn)單運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)計(jì)算，要立足于行業(yè)特點(diǎn)、生產(chǎn)實(shí)際。因此，對(duì)穩(wěn)態(tài)的判斷規(guī)則修改為批次啟用后連續(xù)4個(gè)點(diǎn)全部落入綠區(qū)，則過(guò)程正常。

（2）制絲生產(chǎn)線具有流量性、小波動(dòng)、非剔除性、影響因素較多、MES采集數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，而且還存在生產(chǎn)中出現(xiàn)異?，F(xiàn)象（如來(lái)料水分有波動(dòng)，非設(shè)備故障），如果通過(guò)調(diào)整參數(shù)后可以回到穩(wěn)態(tài)就不必停止生產(chǎn)（停止再恢復(fù)生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生更多料頭料尾）的實(shí)際情況。因此，為了允許適當(dāng)?shù)牟▌?dòng)同時(shí)又考慮數(shù)據(jù)采集時(shí)間固定且連續(xù)的特點(diǎn)，這里設(shè)置α=0.001，每次考察連續(xù)3個(gè)數(shù)值點(diǎn)。

基于以上理由修訂控制規(guī)則如下：

（1）啟用批次后，如果連續(xù)4個(gè)點(diǎn)落入綠區(qū)，則判過(guò)程正常；

（2）連續(xù)3個(gè)數(shù)值中有2個(gè)落入綠區(qū)1個(gè)落入黃區(qū)，則判過(guò)程正常；

（3）連續(xù)3個(gè)數(shù)值中有1個(gè)落入綠區(qū)2個(gè)落入黃區(qū)，則判過(guò)程正常；

（4）連續(xù)3個(gè)數(shù)值全部落入黃區(qū)，則判過(guò)程異常，需要采取糾正措施；

(5) 連續(xù)3個(gè)數(shù)值中只要有1個(gè)落入紅區(qū)，則判過(guò)程異常，需要采取糾正措施并查找原因；

（6）連續(xù)3個(gè)數(shù)值中有2個(gè)以上落入紅區(qū)，則判過(guò)程嚴(yán)重異常，需要進(jìn)行停機(jī)采取糾正措施，達(dá)到規(guī)則（1）后重新開(kāi)始。

2.4 異常分析與處理

對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)控制規(guī)則（4）、（5）的異常點(diǎn)，操作工和數(shù)據(jù)分析員分別填寫(xiě)異常分析表，并提交至修理工，修理工評(píng)定后反饋給操作工；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)控制規(guī)則（6）的異常點(diǎn)，操作工和數(shù)據(jù)分析員以及修理工分別填寫(xiě)異常分析表，并提交至車(chē)間技術(shù)組，技術(shù)組評(píng)定后反饋給操作工和修理工，車(chē)間每月對(duì)異常分析表分類(lèi)統(tǒng)計(jì)后納入異常分析庫(kù)。

異常分析模式的建立，提高了職工的質(zhì)量意識(shí)和知識(shí)水平，加速了車(chē)間不通層次人員知識(shí)的交流，更重要的是異常分析庫(kù)的建立為日后質(zhì)量管理工作提供了重要參考依據(jù)。

3 預(yù)控圖應(yīng)用效果

預(yù)控圖實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)的過(guò)程控制，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的異常情況能夠起到報(bào)警作用，提高了小批量生產(chǎn)質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。預(yù)控圖設(shè)計(jì)與規(guī)格界限相聯(lián)系，容易被操作者理解和掌握，這提高了各個(gè)層面對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制水平以及車(chē)間的質(zhì)量管理水平。

因?yàn)閿?shù)據(jù)采集方式為30秒內(nèi)采集兩個(gè)實(shí)測(cè)值并取其平均值，這樣有可能會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大值和一個(gè)小值平均后為合格點(diǎn)而出現(xiàn)異常漏判的現(xiàn)象。因此，盡管預(yù)控圖在小批量生產(chǎn)中發(fā)揮了過(guò)程控制的效果，但仍需繼續(xù)摸索出更加合理、科學(xué)的數(shù)采方式以及完善控制規(guī)則來(lái)進(jìn)一步提高預(yù)控圖的過(guò)程控制效果，同時(shí)還要將預(yù)控圖從11個(gè)質(zhì)量特性值控制進(jìn)行進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)制絲車(chē)間小批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，運(yùn)用預(yù)控圖實(shí)施了生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控，修訂了預(yù)控圖的控制規(guī)則，并取得了較明顯的應(yīng)用效果。預(yù)控圖在小批量生產(chǎn)中的初步應(yīng)用，提高了小批量生產(chǎn)質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性，加強(qiáng)了制絲車(chē)間對(duì)小批量生產(chǎn)的質(zhì)量管理水平，使質(zhì)量管理從結(jié)果控制向過(guò)程控制轉(zhuǎn)變。預(yù)控圖不僅可以用于小批量生產(chǎn)過(guò)程，也可以在大批量生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用，但是大批量生產(chǎn)過(guò)程中，預(yù)控圖的控制效果要比控制圖差，因此，今后將綜合運(yùn)用預(yù)控圖和控制圖實(shí)施大批量生產(chǎn)的過(guò)程控制。

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