統計過程控制在六氟磷酸鋰質量管理中的應用研究

王永勤 閆春生

多氟多化工股份有限公司 454006

隨著市場競爭的日益激烈,產品質量是企業生存與發展、取得競爭優勢的關鍵所在。競爭實質就是產品質量的競爭,因此眾多企業紛紛從質量入手,去贏得市場,從而對產品管理提出了更高的要求。統計過程控制作為一種提高產品質量和保證能力的重要技術措施，可以幫助企業降低廢品率,提高產品質量,增加企業效益,推進全面質量管理，正在受到越來越多企業的重視和采用。

一、統計過程控制基本知識

1.統計過程控制的概念

統計過程控制（SPC）是一種借助數理統計方法的過程控制工具。它對生產過程進行分析評價，根據反饋信息及時發現系統性因素出現的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態，以達到控制質量的目的。

2.統計過程控制的常用工具——控制圖

（1）控制圖的概念及原理

控制圖是對過程質量加以測定、記錄從而進行控制管理的一種科學方法設計的圖。圖上有中心線（CL）、上控制限（UCL）和下控制限（LCL），并有按時間順序抽取的樣本統計量數值的描點序列，如圖1所示。

根據來源不同，質量因素可以分為人、機、料、法、環五個方面。但從對質量的影響大小來看，質量因素可分為偶然因素與異常因素兩類。偶然因素是始終存在的，對質量的影響微小，但難以除去；異常因素則有時存在，對質量影響大，但不難除去。

（2）控制圖判定準則

（1）判穩準則①連續25個點子都在控制界限內；②連續35個點子至多1個點子落在控制界限外；③連續100個點子至多2個電子落在控制界限外；（2）判異準則①點出界就判異；②界內點排列不隨機判異：a、連續9點落在中心線同一側b、連續6點遞增或遞減；c、連續14點中相鄰點交替上下；d、連續3點中有2點落在中心線同一側的B區以外；e、連續5點中有4點落在中心線同一側的C區以外；f、連續15點落在中心線兩側的C區內；g、連續8點落在中心線兩側且無一在C區內。

二、過程能力研究

過程能力是指處于穩定的、標準的條件下的過程實際加工能力。它反應了過程在統計受控狀態下的變差大小。它是由造成變差的普通原因確定的，通常代表過程本身的最佳性能，與技術（公差）規范無關。通常用CP和CPK來表示過程能力滿足技術規范的程度。

三、六氟磷酸鋰生產過程統計分析

1.數據樣本以2013年六氟磷酸鋰的酸度質量指標為例，每月按照不同的結晶釜隨機抽取7組數據，12個樣本，共84組數據進行分析。

2.統計分析工具

Minitab軟件是MINITAB公司開發的一款統計技術數據處理軟件。它包含豐富的統計數據信息，既可以進行數據分析處理，又可以進行圖形分析對比，同時對未來進行預測。

它具有以下特點：（1）強大的數據處理功能；（2）具有明顯的圖形處理優勢；（3）提供多問題解決工具；（4）簡單、直接、清晰和易懂等。因此，其被廣泛應用于統計過程控制。

2.3 數據分析結果與討論2.3.1酸度分布狀況選擇酸度，繪制直方圖，查看其分布規律及變化趨勢：

（1）從minitab菜單中選擇“統計”→“基本統計量”→“圖形化匯總”（2）以“酸度”作為變量，置信區間選擇“95.0%”（;3）單擊“確定”，得到下圖1。

由圖1可知，酸度的數據分布曲線近似服從正態分布N（50.699，6.3432）。因為在生產過程只受隨機波動干擾時，其質量特性值才會服從正態分布，所以該結果表明當前生產過程無系統波動。

3.受控狀態評估

判定一個生產過程是否僅受隨機因素的影響，處于受控狀態，通常采用控制圖進行評估。

4.生產過程的在線監控

通過控制圖分析，我們得到了一個穩定受控的過程；通過過程能力分析，我們知道了過程能力充足，滿足生產要求。接下來，我們就可以通過前兩個階段的分析數據對生產過程進行在線監控。

根據圖3控制圖的使用流程，通過確定控制圖上的三條控制線：上下控制限和中心線，將分析用控制圖轉化為控制用控制圖；然后，實時采集數據，在控制圖上打點，根據點的走勢來判斷過程是否發生變異，一旦出現過大的變異就及時采取措施調整生產過程，從而達到過程控制的目的。

5.月份對酸度指標的影響分析

影響酸度的因素多種多樣，從而造成產品質量的波動性。根據影響因素對產品進行系統分層，并利用單值控制圖分別分析，簡化獨立多因素質量問題的分析。

（1）從minitab菜單中選擇“圖形”→“箱線圖”→“一個Y”；

（2）以“酸度”作為圖形變量，并按“月份”進行分組;

（3）單擊“確定”，得到下圖9。

由圖9可知，不同月份生產的六氟磷酸鋰產品的酸度平均值不同，但總體差異不大，說明月份對酸度的影響不大。

6.結晶釜對酸度指標的影響分析

（1）從minitab菜單中選擇“圖形”→“箱線圖”→“一個Y”；

（2）以“酸度”作為圖形變量，并按“結晶釜”進行分組;

（3）單擊“確定”，得到下圖10。

由圖10可知，不同結晶釜生產的六氟磷酸鋰產品的酸度平均值不同，但總體差異不大，說明結晶釜對酸度的影響不大。

7.過程能力提升影響生產過程能力的關鍵因素為質量特性分布均值、規格限和產品標準差。在進行過程能力提升時，可以從這三個方面入手，改變相關的參數值，從而提升生產過程能力指數。為了提升過程能力，我們在室溫下，將六氟磷酸鋰產品溶解在碳酸二甲酯溶劑中，配制成飽和溶液；然后在低溫冷凍結晶，過濾，干燥，得到純化后的六氟磷酸鋰產品。每天抽取7組數據，共12天，實驗數據如下表4所示：實驗數據分析如下圖11所示：

表4 純化后的LiPF6酸度分析數據

通過對比圖11和圖4、6、8可知，酸度的平均值由50.699降至39.233，標準差由6.343降至3.493，過程能力指數由2.29提升至5.32，說明將六氟磷酸鋰在碳酸二甲酯中進行重結晶，可以有效地降低產品的酸度。

結論

借助于minitab軟件，對六氟磷酸鋰的酸度生產過程進行能力分析，結果表明該生產過程完全滿足生產要求，同時也提出了一種改善六氟磷酸鋰酸度的方法。隨著市場需求對產品質量和質量管理水平要求的不斷提高，我們可以通過不斷發揮統計過程控制的作用，使其成為全體工人和管理人員的共同語言，從而切實解決企業的質量問題。