統計過程控制在橡膠套靴和微孔橡膠墊板駐廠監造中的應用

(北京鐵科工程檢測中心 北京 100000)

一、統計過程控制原理

在生產過程中，產品的加工尺寸、性能指標等的波動是不可避免的。由于過程波動具有統計規律性，當過程受控時，過程特性一般服從穩定的隨機分布；而失控時，過程分布將發生改變。SPC就是一種借助數理統計方法的過程控制工具。

二、統計工具的選擇

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：拉伸強度、拉斷伸長率、定伸應力、靜剛度等均可用計量儀器測出，并可以數值形式表現其測量結果，屬于計量數值。

三、統計控制狀態與過程能力分析

(一)數據收集與整理

在正常穩定生產狀態下，以橡膠套靴半成品膠片拉伸強度(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”，對連續生產的產品進行“塊抽樣”，盡可能避免異常因素進入子組。針對以上兩個檢測項目分別收集25個，容量為n=5的子組。具體數據省略。

(二)統計控制狀態分析

統計控制狀態，簡稱穩態，是只有偶然原因沒有異常原因的狀態，亦是控制階段實施過程控制所追求的目標。控制圖就是用來區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計量數值的描點序列組成。

(1)

(2)

其中：A2,D4,D3——均為控制界限系數，通過查計量控制圖系數表可得。

將采集的數據通過統計分析軟件進行處理，遵循常規控制圖判斷異常的八條檢驗準則，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計控制狀態。

圖1 橡膠套靴半成品膠片拉伸強度均值-極差控制圖

(三)過程能力分析

過程能力是指工序中人、機、料、法、環、測(5M1E)諸因素均處于規定條件下，操作呈穩定狀態時所具有的質量水平。通常用過程能力指數表示過程能力滿足技術標準(產品規格、公差)的程度，一般記為PCI或Cp。

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

(3)

其中：T=TU-TL是技術規格的公差幅度；TU是上規格限，亦可記為UTL或USL；TL是下規格限，亦可記為LTL或LSL；σ是標準差。

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

(4)

其中：CPL是下單側過程能力指數；μ是均值。

實際生產過程中，因過程特性值的均值μ與公差或規格中心M=(TU-TL)/2并不重合(即有偏移)，導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為：

(6)

CPK值反映制造加工過程控制能力的大小，數值越大表示該過程的控制能力越好。一般以產品在量產階段CPK≥1，為能力充足，生產穩定狀態。

1.將采集的橡膠套靴半成品膠片拉伸強度數據，通過統計分析軟件進行工序能力分析，得到如下信息。

PPMUSL=0.00

工序能力分析：統計控制狀態下的有偏移過程能力指數CPK=3.55>1，預期性能PPM=0，生產狀態特優，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據，通過統計分析軟件進行工序能力分析，得到如下信息。

PPMUSL=2988.88

工序能力分析：統計控制狀態下的過程能力指數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CPK=0.92<1；預期性能PPM>USL=2988.88，即潛在的組內能力超出控制上限的可能是百萬分之2988.88，生產因素稍有變異即有產生不良的危險，應利用各種資源及方法加強工序管理和改善，將CPk值提升。

四、結論

橡膠套靴和微孔橡膠墊板產品的駐廠監造，適于應用統計過程控制工具進行監督檢查，通過科學的數據采集分析，描述產品的質量狀況、預測過程能力的發展趨勢，從而對過程改進提出合理的建議和意見，提高駐廠監造的工作質量和工作水平。