(北京鐵科工程檢測中心 北京 100000)

一、統(tǒng)計過程控制原理

在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的加工尺寸、性能指標(biāo)等的波動是不可避免的。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當(dāng)過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機(jī)分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。SPC就是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。

二、統(tǒng)計工具的選擇

在用SPC做過程控制時，需要用到的工具手段就是控制圖，控制圖是一種統(tǒng)計管理工具。橡膠套靴和微孔橡膠墊板的檢測項目如：拉伸強(qiáng)度、拉斷伸長率、定伸應(yīng)力、靜剛度等均可用計量儀器測出，并可以數(shù)值形式表現(xiàn)其測量結(jié)果，屬于計量數(shù)值。

三、統(tǒng)計控制狀態(tài)與過程能力分析

(一)數(shù)據(jù)收集與整理

在正常穩(wěn)定生產(chǎn)狀態(tài)下，以橡膠套靴半成品膠片拉伸強(qiáng)度(MPa)、微孔橡膠墊板成品靜剛度(kN/mm)兩個檢測項目為例，遵循“合理子組原則”，對連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)品進(jìn)行“塊抽樣”，盡可能避免異常因素進(jìn)入子組。針對以上兩個檢測項目分別收集25個，容量為n=5的子組。具體數(shù)據(jù)省略。

(二)統(tǒng)計控制狀態(tài)分析

統(tǒng)計控制狀態(tài)，簡稱穩(wěn)態(tài)，是只有偶然原因沒有異常原因的狀態(tài)，亦是控制階段實施過程控制所追求的目標(biāo)。控制圖就是用來區(qū)分正常波動與異常波動的一種工具，分別由三條平行于橫軸的直線:中心線(CL)、上控制界限(UCL)和下控制界限(LCL)，以及按時間順序抽取的樣本統(tǒng)計量數(shù)值的描點序列組成。

(1)

(2)

其中：A2,D4,D3——均為控制界限系數(shù)，通過查計量控制圖系數(shù)表可得。

將采集的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行處理，遵循常規(guī)控制圖判斷異常的八條檢驗準(zhǔn)則，得出均值-極差控制圖，如圖1所示，同理也可以形成微孔橡膠墊板成品靜剛度均值-極差控制圖(省略)。圖中均未出現(xiàn)異常原因的八種模式，說明橡膠套靴半成品膠片的拉伸性能和微孔橡膠墊板成品靜剛度均處于統(tǒng)計控制狀態(tài)。

圖1 橡膠套靴半成品膠片拉伸強(qiáng)度均值-極差控制圖

(三)過程能力分析

過程能力是指工序中人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(5M1E)諸因素均處于規(guī)定條件下，操作呈穩(wěn)定狀態(tài)時所具有的質(zhì)量水平。通常用過程能力指數(shù)表示過程能力滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(產(chǎn)品規(guī)格、公差)的程度，一般記為PCI或Cp。

對于雙側(cè)規(guī)格情況(如：微孔橡膠墊板成品靜剛度)，過程能力指數(shù)Cp的計算公式如下：

(3)

其中：T=TU-TL是技術(shù)規(guī)格的公差幅度；TU是上規(guī)格限，亦可記為UTL或USL；TL是下規(guī)格限，亦可記為LTL或LSL；σ是標(biāo)準(zhǔn)差。

對于只有規(guī)格下限的要求，而對規(guī)格上限無要求的情況(如：橡膠套靴半成品膠片拉伸強(qiáng)度)，則單邊規(guī)格的過程能力指數(shù)如下：

(4)

其中：CPL是下單側(cè)過程能力指數(shù)；μ是均值。

實際生產(chǎn)過程中，因過程特性值的均值μ與公差或規(guī)格中心M=(TU-TL)/2并不重合(即有偏移)，導(dǎo)致不合格品率的增大，因此Cp已不足以反映有偏移的實際情況，需要加以修正。

μ與M的偏移度K為：

(5)

有偏移的過程能力指數(shù)為：

(6)

CPK值反映制造加工過程控制能力的大小，數(shù)值越大表示該過程的控制能力越好。一般以產(chǎn)品在量產(chǎn)階段CPK≥1，為能力充足，生產(chǎn)穩(wěn)定狀態(tài)。

1.將采集的橡膠套靴半成品膠片拉伸強(qiáng)度數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行工序能力分析，得到如下信息。

PPMUSL=0.00

工序能力分析：統(tǒng)計控制狀態(tài)下的有偏移過程能力指數(shù)CPK=3.55>1，預(yù)期性能PPM=0，生產(chǎn)狀態(tài)特優(yōu)，可酌情考慮簡化管理與降低成本。

2.將采集的微孔橡膠墊板成品靜剛度數(shù)據(jù)，通過統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行工序能力分析，得到如下信息。

PPMUSL=2988.88

工序能力分析：統(tǒng)計控制狀態(tài)下的過程能力指數(shù)CP=1.20>1，但是，由于存在均值與公差中心的偏移，偏移過程能力指數(shù)CPK=0.92<1；預(yù)期性能PPM>USL=2988.88，即潛在的組內(nèi)能力超出控制上限的可能是百萬分之2988.88，生產(chǎn)因素稍有變異即有產(chǎn)生不良的危險，應(yīng)利用各種資源及方法加強(qiáng)工序管理和改善，將CPk值提升。

四、結(jié)論

橡膠套靴和微孔橡膠墊板產(chǎn)品的駐廠監(jiān)造，適于應(yīng)用統(tǒng)計過程控制工具進(jìn)行監(jiān)督檢查，通過科學(xué)的數(shù)據(jù)采集分析，描述產(chǎn)品的質(zhì)量狀況、預(yù)測過程能力的發(fā)展趨勢，從而對過程改進(jìn)提出合理的建議和意見，提高駐廠監(jiān)造的工作質(zhì)量和工作水平。