工業(yè)在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

劉佳

摘 要：隨著IATF 16949：2016新版的發(fā)布，汽車行業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量的要求也越來越高.在其相關(guān)參數(shù)及尺寸的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中，若能采用在線SPC仿真系統(tǒng)對其進(jìn)行實(shí)時(shí)有效的控制，對其生產(chǎn)質(zhì)量的提升具有積極的作用。文章對在線SPC統(tǒng)計(jì)控制系統(tǒng)的構(gòu)造、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及其運(yùn)行效果進(jìn)行簡單分析，對于汽車零部件生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量的提升都具有非常重要的作用。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)過程控制；在線系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌粩?shù)據(jù)庫技術(shù)

中圖分類號：TH165.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0097-02

Abstract： With the release of the new version of "IATF 16949： 2016"， the production quality requirements of automotive products are becoming higher and higher. In the process of design and production of the related parameters and dimensions. If the on-line SPC simulation system can be used to control it in real time and effectively， it will play a positive role in improving the production quality. In this paper， the construction， design and implementation of online SPC statistical control system and its operation effect are analyzed， which plays an important role in improving the production efficiency and production quality of automobile parts.

Keywords： statistical process control； online system； network topology； database technology

隨著汽車的普遍應(yīng)用，汽車零配件市場也在快速的發(fā)展，除了零部件數(shù)量需求的增大，對于其生產(chǎn)質(zhì)量的要求也在不斷地提升，要保證汽車零配件的生產(chǎn)質(zhì)量，保證其能夠滿足客戶的相關(guān)需求，在其生產(chǎn)的過程中，加強(qiáng)生產(chǎn)質(zhì)量的控制，保證其生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性，并在此基礎(chǔ)上有效地降低低生產(chǎn)成本是非常重要的，要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就需要建立起完善的質(zhì)量控制系統(tǒng)，SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用對于提升汽車零配件的生產(chǎn)質(zhì)量具有非常重要的作用，本文就對其建立及應(yīng)用進(jìn)行簡單分析。

1 工業(yè)在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的建立

1.1 基礎(chǔ)資料

為了對汽車零配件的生產(chǎn)過程進(jìn)行有效的控制，本次研究中提出的在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)基于LabVIEW和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，開發(fā)的在線SPC系統(tǒng)具有報(bào)表查詢、數(shù)據(jù)分析、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)維護(hù)、基礎(chǔ)資料設(shè)置等多種功能，并且通過該軟件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)表自動生成、質(zhì)量狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控、制程異常自動報(bào)警、改善方案建議等功能。

1.2 工業(yè)在線SPC的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

本次研究中建立的在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，應(yīng)用到了自動錄入、電腦錄入、串口量儀錄入等各種數(shù)據(jù)錄入方式，其控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)部分組成，主要有：現(xiàn)場SPC工作站、管理層監(jiān)控工作站、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作站、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，對其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單分析，其數(shù)據(jù)庫服務(wù)器下設(shè)SPC工作站管理層與SPC工作站公司領(lǐng)導(dǎo)層，系統(tǒng)中的各個(gè)單元中的每個(gè)工作站中的串口儀器設(shè)備會自動完成各種數(shù)據(jù)的自動采集，將采集到的數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，供SPC工作站的管理層及領(lǐng)導(dǎo)層查閱及決策用，應(yīng)用層服務(wù)器中具有各個(gè)SPC工作站管理層，用戶可以通過應(yīng)用服務(wù)器來進(jìn)行SPC工作站管理層各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的查詢，并將其應(yīng)用于實(shí)際的控制管理工作中，對于整個(gè)控制管理工作具有積極的作用。

1.3 產(chǎn)品關(guān)鍵質(zhì)量特性的識別建立

在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的一個(gè)重要的功能就是要對產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量進(jìn)行有效的控制，產(chǎn)品的關(guān)鍵質(zhì)量特性包含了設(shè)計(jì)和過程兩個(gè)方面。“做對的事，把事做對”只有選取了正確的產(chǎn)品質(zhì)量特性，而后進(jìn)行的管控才有意義。關(guān)鍵質(zhì)量特性可以依據(jù)客戶的實(shí)際需求及關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行識別，在具體的質(zhì)量識別特性設(shè)計(jì)過程中，還需要參照DFMEA、PFMEA及產(chǎn)品控制計(jì)劃等文件來進(jìn)行確定，這對于控制系統(tǒng)的工作效率及工作質(zhì)量具有非常重要的影響。

2 在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

2.1 數(shù)據(jù)的輸入

工業(yè)在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入方式有：自動錄入、電腦錄入、串口量儀錄入。常用的串口量儀有：數(shù)顯游標(biāo)卡尺與數(shù)顯三爪千分尺，再通過連接應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的47.61046接口線來進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，也可以應(yīng)用RS232來實(shí)現(xiàn)單通道模式的轉(zhuǎn)換并顯示數(shù)值。在實(shí)際的工作過程中，在對零部件的關(guān)鍵尺寸進(jìn)行測量時(shí)，由現(xiàn)場的操作人員應(yīng)用帶有串口的RS232數(shù)據(jù)接口的游標(biāo)卡尺及內(nèi)徑三爪來進(jìn)行測量，測量所得的結(jié)果會通過一定的傳輸方式傳送至SPC的處理機(jī)上，SPC處理機(jī)會對相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析，能夠成功實(shí)現(xiàn)零部件的在線測量、相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸以及數(shù)據(jù)分析的一體化。

2.2 數(shù)據(jù)分析以及運(yùn)行過程中的異常反饋

在對零部件進(jìn)行質(zhì)量特性識別之后，要依據(jù)相關(guān)的識別結(jié)果來進(jìn)行在線SPC系統(tǒng)的控制圖的選擇及實(shí)現(xiàn)，對質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行實(shí)施的測量與監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)測其是否發(fā)生異常。一旦管制圖的點(diǎn)觸發(fā)八大判異，如：管制點(diǎn)超出控制界限，系統(tǒng)的界面上將該點(diǎn)標(biāo)紅顯示，同時(shí)界面上的報(bào)警按鈕閃動，同時(shí)系統(tǒng)自動的通過郵件的形式將系統(tǒng)中出現(xiàn)的異常情況向過程工程師、設(shè)計(jì)工程師以及管理人員進(jìn)行反饋，同時(shí)給出相應(yīng)的處理建議方案。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)能再故障發(fā)生前提前預(yù)警，相關(guān)人員對異常進(jìn)行判斷處理，采用相應(yīng)的對策，從而保證生產(chǎn)過程質(zhì)量。endprint

2.3 系統(tǒng)中異常情況的處理方法

如果在線控制系統(tǒng)在運(yùn)行的過程中，發(fā)現(xiàn)了零部件生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了異常情況，制造人員以及相關(guān)的質(zhì)量監(jiān)督管理人員，應(yīng)該立即的異常情況產(chǎn)生的原因進(jìn)行有效分析，對于八大判異的不同情況，尋找制程異常的原因，處理并消除異常，消除后重新將系統(tǒng)導(dǎo)入制程。同時(shí)將異常的原因記入過程生產(chǎn)記錄簿并寫入SOP防止異常再次發(fā)生。

2.4 在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的運(yùn)行效果

本文選取一個(gè)簡單的控制實(shí)例來對其運(yùn)行效果進(jìn)行簡單分析，某汽車零部件的SPC系統(tǒng)零部件的基礎(chǔ)資料為：數(shù)據(jù)精度值為4，控制圖分區(qū)為：A，B，C，百分?jǐn)?shù)顯示精度為：2，顏色設(shè)置為：A區(qū)：紅色，B區(qū)：黃色，C區(qū)：綠色，層別信息為：生產(chǎn)日期、設(shè)備、零件號、過程變化、單元、操作人員、備注、班次、班產(chǎn)量。其缺陷項(xiàng)目只要有：（1）鑄造，尺寸超差、少肉、砂眼、氣紋、毛坯生銹、漏氣、冷隔、孔偏、多肉、材質(zhì)問題；（2）機(jī)加工，振紋、臺階、絲錐段、生銹、碰傷、毛刺、法蘭薄、尺寸超差、崩刀、孔偏。異常原因主要表現(xiàn)為：設(shè)備、人為原因、毛坯、量具、檢測、工裝、工藝、輔料、刀具、車間環(huán)境、操作方法。后將控制圖進(jìn)行八大判異準(zhǔn)則分析，異常點(diǎn)警報(bào)并采取相應(yīng)措施。

本次研究中所選實(shí)例的產(chǎn)品關(guān)鍵特性為法蘭孔內(nèi)徑：規(guī)格范圍為內(nèi)徑？漬10.95±0.035mm，抽樣頻率為每兩小時(shí)一次，每次抽樣5件，故選用Xbar-R控制圖。質(zhì)量特性為內(nèi)徑：C，代碼為：HG-neijing，規(guī)格類型：雙側(cè)公差，規(guī)格限：10.915-10.985mm，樣本容量：5，計(jì)量單位：mm，顯示精度：5，控制圖：Xbar-R Chart，控制標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)：3，質(zhì)量特性狀態(tài)：控制階段，LCL：Xbar：10.98546 ，R：0；CL：Xbar：10.95228， R：0.0575；UCL：Xbar：10.98546， R：0.1217，層別信息：過程變化，生產(chǎn)日期，零件號，單元，操作人員，班次，期望Cpk：Cpk=1.67。

通過在線SPC仿真系統(tǒng)對內(nèi)徑為？漬10.95±0.035mm的項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測，繪制得到其Xbar-R控制界面圖（如圖1所示），圖中有一點(diǎn)觸犯規(guī)則6：連續(xù)5點(diǎn)中有4點(diǎn)落在中心線同一側(cè)的C區(qū)以外，此時(shí)預(yù)警器紅燈閃。同時(shí)，系統(tǒng)將該判異點(diǎn)及觸犯規(guī)則起始點(diǎn)標(biāo)紅叉，并通過郵件的形式將異常情況反饋各相關(guān)的工作人員，經(jīng)過對故障原因進(jìn)行分析檢查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該項(xiàng)異常出現(xiàn)的最主要的原因是物料供應(yīng)商的更換，通過對供應(yīng)商來料質(zhì)量的管控，并將新供應(yīng)商管理制度寫進(jìn)SOP，最終整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。

通過工業(yè)在線SPC統(tǒng)計(jì)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，汽車零部件的生產(chǎn)過程得到有效監(jiān)控，效率得到了有效提升，利用在線系統(tǒng)將出現(xiàn)過異常處理方法都納入了系統(tǒng)庫，有效地防止不不良再次發(fā)生，具有非常好的應(yīng)用效果。

3 結(jié)束語

本文針對工業(yè)在線SPC仿真系統(tǒng)的構(gòu)建、設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行了簡單分析，通過該系統(tǒng)能較好的實(shí)現(xiàn)工業(yè)連續(xù)制造過程生產(chǎn)質(zhì)量的監(jiān)控，通過管制圖的繪制與判定在不良趨勢產(chǎn)生前就預(yù)警，能提高產(chǎn)品的一次合格率從而提高生產(chǎn)能效。

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