郭歡歡，楊福常，呂洲，胡振豪

(1.寧波吉利羅佑發(fā)動(dòng)機(jī)零部件有限公司，浙江寧波 315336；2.浙江吉利動(dòng)力總成有限公司，浙江寧波 315800)

0 引言

隨著市場(chǎng)需求的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)自制件年產(chǎn)量逐年遞增，急需保證所產(chǎn)產(chǎn)品的合格率、降低不合格產(chǎn)品產(chǎn)出的風(fēng)險(xiǎn)，因此，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用統(tǒng)計(jì)過程分析方法對(duì)產(chǎn)出的產(chǎn)品進(jìn)行管控。這就需要發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)加線在前期規(guī)劃時(shí)，考慮實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線檢測(cè)以便獲取數(shù)據(jù)，這樣現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量人員可以依據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)，提前識(shí)別導(dǎo)致產(chǎn)品超差的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并為之改善，避免超差，降低產(chǎn)線自制件超差成本、提升自制件下線率。

控制圖是基于統(tǒng)計(jì)分析原理，提前消除產(chǎn)品加工過程中的異常原因、保證加工質(zhì)量的有效方法。在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中質(zhì)量控制人員只需根據(jù)所選取的控制圖以及控制圖上設(shè)置的控制線以及獲得的數(shù)據(jù)趨勢(shì)來判斷后續(xù)加工有無超差風(fēng)險(xiǎn)，提前識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)、避免不合格品的產(chǎn)生，從而達(dá)到降低成本、提高加工效率的目的。

1 質(zhì)量控制圖概述

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)過程能力和抽取的樣本量選取彩虹圖或常規(guī)控制圖。

1.1 彩虹圖

彩虹圖是在預(yù)控制圖基礎(chǔ)上演變而來的，是美國Rath & Strong咨詢公司于20世紀(jì)50年代開發(fā)的，彩虹圖是基于公差流對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行控制的，控制線是基于產(chǎn)品公差打折獲得的[1]。如圖1所示，控制區(qū)域分為綠色、黃色、紅色三色區(qū)域，分別為合格區(qū)、警戒區(qū)、超差區(qū)(圖1中灰色代表綠色區(qū)域、白色代表黃色區(qū)域、黑色代表紅色區(qū)域)。若檢測(cè)數(shù)據(jù)在綠色區(qū)域則判定合格；黃色區(qū)域?yàn)榫鋮^(qū)域，需要分析查找原因消除異常因素；紅色區(qū)域?yàn)槌顖?bào)警區(qū)域，需要停機(jī)維修。

圖1 彩虹圖

1.2 常規(guī)控制圖

休哈特博士根據(jù)正態(tài)分布理論提出了休哈特控制圖，即常規(guī)質(zhì)量控制圖，常規(guī)控制圖是基于過程流的方法對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行控制，即過程需要穩(wěn)定[2]。休哈特博士將引起生產(chǎn)過程波動(dòng)的因素分為普通原因引起的和特殊原因引起的[2]。其中普通原因引起的波動(dòng)是系統(tǒng)固有的、無法徹底根除；特殊原因引起的波動(dòng)是在加工過程中偶發(fā)因素引起的、易造成生產(chǎn)過程波動(dòng)，一般從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)，即5M1E 6個(gè)方面考慮[2]。

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量所獲得的數(shù)據(jù)分為計(jì)量型數(shù)據(jù)和計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)[2]。計(jì)量型數(shù)據(jù)為在加工現(xiàn)場(chǎng)可以連續(xù)測(cè)量、直接獲取的數(shù)據(jù)，通常在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)此類數(shù)據(jù)的獲取是通過氣電類檢具、帶表類檢具、在線三坐標(biāo)獲取；計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)是在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)不能連續(xù)測(cè)量、只能判斷合格與否，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)獲得此類數(shù)據(jù)的檢具有通止規(guī)；在現(xiàn)場(chǎng)由于并未將通止類檢具連接到SPC控制系統(tǒng)中，因此，SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)只涉及計(jì)量型控制圖。

2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)

在線檢測(cè)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自制件產(chǎn)品特性和過程特性的在線檢測(cè)、檢測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上傳，產(chǎn)品特性和過程特性數(shù)據(jù)在線監(jiān)控、判異并自動(dòng)報(bào)警，過程能力輸出。其硬件及軟件系統(tǒng)主要由線邊檢測(cè)站、在線三坐標(biāo)、Q-Das系統(tǒng)軟件構(gòu)成。

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的控制圖分為分析用控制圖和控制用控制圖，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用控制用控制圖的前提條件為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)加線的過程能力滿足要求、分析用控制圖無異常點(diǎn)，此時(shí)計(jì)算控制線、控制線固化以供控制用控制圖使用，控制用控制圖需周期修正控制線[3]，具體流程如圖2所示。

圖2 SPC統(tǒng)計(jì)過程流程

2.1 SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)管控特性確定

SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要來源于線邊檢測(cè)站、在線三坐標(biāo)。SPC管控清單中的管控特性一般來自于控制計(jì)劃，控制計(jì)劃中產(chǎn)品關(guān)重特性和影響產(chǎn)品關(guān)重特性的過程特性均需要納入SPC管控清單，如圖3所示。

圖3 SPC站部分特性管控清單

2.2 SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)控制圖

在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用控制圖時(shí)，必須滿足數(shù)據(jù)正態(tài)、數(shù)據(jù)獨(dú)立、測(cè)量系統(tǒng)MSA合格[Cg/Cgk>1.33，GR&R≥10%(方差分析法)]3個(gè)前提條件[4]。

2.2.1 控制圖選用原則

生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)依據(jù)設(shè)備能力指數(shù)或過程能力和樣本數(shù)量來決定選用彩虹圖或者常規(guī)控制圖。

當(dāng)設(shè)備能力指數(shù)Cmk≥1.67或短期過程能力Ppk≥1.67時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)使用彩虹圖；當(dāng)設(shè)備能力指數(shù)1.33≤Cmk<1.67或短期過程能力1.33≤Ppk<1.67且子組數(shù)據(jù)量為1時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)使用99.73%單值圖，此時(shí)需要改進(jìn)設(shè)備；當(dāng)設(shè)備能力指數(shù)1.33≤Cmk<1.67或短期過程能力1.33≤Ppk<1.67子組數(shù)據(jù)量為2時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)使用常規(guī)控制圖，此時(shí)需要改進(jìn)設(shè)備[4]。

2.2.2 SPC質(zhì)量控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)抽樣原則

控制圖主要用于監(jiān)控生產(chǎn)過程。休哈特將過程波動(dòng)分為組內(nèi)波動(dòng)和組間波動(dòng)，組內(nèi)波動(dòng)一般由偶然因素引起，組間一般由特殊原因引起，為使控制圖合理監(jiān)控過程波動(dòng)，抽取數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)涵蓋日常頻檢數(shù)據(jù)和產(chǎn)線變化點(diǎn)后的首末件檢測(cè)數(shù)據(jù)。

分析用控制圖數(shù)據(jù)量一般與短期過程能力數(shù)據(jù)量一致；控制用控制圖生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的抽樣頻次一般按控制計(jì)劃規(guī)定的頻次一致，當(dāng)遇到換刀、工藝參數(shù)調(diào)整、機(jī)床夾具調(diào)整時(shí)需要檢測(cè)首末件，因此，采取這種組合抽樣的方式獲取生產(chǎn)數(shù)據(jù)，用于后續(xù)計(jì)算控制線和監(jiān)控生產(chǎn)過程。

2.2.3 控制圖控制界限確定

生產(chǎn)線SOP前需要短期過程能力符合標(biāo)準(zhǔn)。短期過程能力的合格標(biāo)準(zhǔn)為:125個(gè)樣本量Ppk≥1.67，因此，在生產(chǎn)線SOP后暫用彩虹圖作為分析用控制圖控制，量產(chǎn)后數(shù)據(jù)量充足后依據(jù)獲得的生產(chǎn)數(shù)據(jù)計(jì)算產(chǎn)線長(zhǎng)期過程能力指數(shù)，依據(jù)長(zhǎng)期過程能力指數(shù)重新修正控制圖控制線，控制線依據(jù)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)定期修正。

2.2.3.1 彩虹圖

當(dāng)Cmk≥1.67或Ppk≥1.67時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用分析用控制圖；當(dāng)產(chǎn)品公差為雙邊公差時(shí),以公差中心±25%作為警戒線, 如圖4所示。當(dāng)產(chǎn)品公差為單邊公差時(shí)，采用公差線打折66.7%T進(jìn)行管控，如圖5所示。

圖4 分析用控制圖50%控制線設(shè)置

圖5 分析用控制圖66.7%控制線設(shè)置

在生產(chǎn)線SOP后，當(dāng)獲取充足生產(chǎn)數(shù)據(jù)后，需進(jìn)行長(zhǎng)期過程能力分析，重新計(jì)算、修正控制線，作為控制用控制圖控制線使用，采用上公差線減去n倍標(biāo)準(zhǔn)差，下公差線加上n倍標(biāo)準(zhǔn)差方式作為控制線，n的取值取決據(jù)產(chǎn)線PPM的要求，如圖6所示，控制線需定期修正。

圖6 控制用控制圖控制線設(shè)置

2.2.3.2 常規(guī)控制圖

(1)均值極差圖

均值圖控制線設(shè)置：

(1)

(2)

(3)

極差圖控制線設(shè)置：

(4)

(5)

(6)

表1 均值極差圖控制線系數(shù)

(2)均值標(biāo)準(zhǔn)差圖

均值圖控制線設(shè)置：

(7)

(8)

(9)

標(biāo)準(zhǔn)差圖：

(10)

(11)

(12)

表2 均值標(biāo)準(zhǔn)差圖控制線系數(shù)

2.2.4 控制圖判異準(zhǔn)則

彩虹圖和休哈特常規(guī)控制圖，兩種控制圖的判異標(biāo)準(zhǔn)不同。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)使用彩虹圖時(shí)，點(diǎn)超控制線則判異，如圖7所示。

若生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用常規(guī)控制圖，則遵循常規(guī)控制圖的判異準(zhǔn)則。休哈特常規(guī)控制圖有八大判異準(zhǔn)則，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)為了避免過分約束、造成生產(chǎn)成本提高，通常采用前3條準(zhǔn)則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行判異：

(1)點(diǎn)超出控制線判異；

(2)連續(xù)9點(diǎn)落在中心限同一側(cè)；

(3)連續(xù)6點(diǎn)遞增或遞減。

圖7 異常彩虹圖

2.3 過程能力調(diào)查及控制線修正

某公司以季度為周期進(jìn)行長(zhǎng)期過程能力分析，每季度初輸出產(chǎn)線過程能力數(shù)據(jù)，針對(duì)過程能力指數(shù)(Cp/Cpk)不合格的項(xiàng)，召集設(shè)備維修人員、工藝員、SPC專員、檢具管理員、檢驗(yàn)人員制定臨時(shí)檢測(cè)方案，然后分析調(diào)整異常點(diǎn)，如：機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)角度、切削刀具、NC程序中刀補(bǔ)、NC程序中工件坐標(biāo)系、在線檢具等。在對(duì)5M1E相關(guān)因素改善后，初設(shè)控制線，控制圖無異常、過程能力指數(shù)(Cp/Cpk)合格時(shí)，控制線固化，此控制線作為控制用控制圖控制線使用。

2.4 案例分析

結(jié)合工作過程中實(shí)際案例，將SOP后現(xiàn)場(chǎng)管控方法做如下總結(jié)：

(1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行季度能力調(diào)查，形成Cp/Cpk管控表；

(2)針對(duì)管控表中Cp/Cpk不合格項(xiàng)進(jìn)行原因分析，由數(shù)據(jù)的趨勢(shì)可以著手從程序、刀具、夾具(轉(zhuǎn)臺(tái)角度、夾具定位塊高度)、檢測(cè)設(shè)備等方面進(jìn)行改善。如現(xiàn)場(chǎng)601/602銷孔位置度Cp/Cpk不符合要求，首先分析NC加工程序，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特性均在同一工件坐標(biāo)系加工，且此坐標(biāo)系下其他孔Cp/Cpk數(shù)據(jù)合格，排除NC程序；再排查加設(shè)備夾具，通過分析夾具高度、主軸靜態(tài)精度等，鎖定是夾具高度因素造成Cp/Cpk數(shù)據(jù)不合格原因，對(duì)夾具高度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后送檢首件，將首檢數(shù)據(jù)控制在33%T范圍內(nèi)；

(3)Cp/Cpk數(shù)據(jù)合格后，重新計(jì)算控制線，按照公差上下線加減n倍標(biāo)準(zhǔn)差作為現(xiàn)場(chǎng)SPC站控制圖進(jìn)行管控。

3 結(jié)論

文中主要分析了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施SPC質(zhì)量控制圖的基本流程，簡(jiǎn)述了SPC質(zhì)量控制圖前期管控特性確定、抽樣原則、控制圖的選擇等，在SOP后期需要持續(xù)改進(jìn)、定期輸出過程能力，從而保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定、提升產(chǎn)品質(zhì)量。