控制計劃抽檢頻次選擇及優化

鐘安飛　唐龍

【摘 要】生產和加工制造過程是控制產品質量和成本的關鍵，直接影響客戶的滿意度。控制計劃是整個制造過程的重要指導性文件，影響整個制造過程的運行成本和質量控制。APQP中已經有整個控制計劃的制定過程，但是沒有對如何選擇抽檢頻次進行詳細說明。文章結合SPC和概率統計知識，提出了抽檢頻次的方法，并描述了控制計劃的優化過程。

【關鍵詞】控制計劃；抽檢頻次；質量

【中圖分類號】U466 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）09-0123-04

0 前言

我國是制造大國，然而在通往制造強國的過程中，必須正確和深入應用好各項質量管理工具，如SPC、PFMEA、APQP等。生產制造領域現場離不開控制計劃的指導。控制計劃的目的是為滿足顧客要求制造出優質和價格適中的產品，控制生產計劃的制訂過程，通過總體系設計、選擇和實施增值性控制方法（包含抽檢頻次等），以提供結構性的途徑來達到企業和最終客戶的目標。控制計劃是用來最大限度地減少制造過程和產品變差的體系的必要說明。

制訂控制計劃也是質量策劃過程（APQP）的一個重要階段。控制計劃是對控制制造過程的各種參數、尺寸的抽檢內容，檢查工具、方法，樣本容量和反應計劃等內容進行書面規定。一個控制計劃適用于以相同過程、相同原料生產出來的一組或一個系列的產品。實際上，控制計劃描述了制造過程每個階段所需采取的控制措施，包括保證進貨、制造過程、出廠和階段性要求等均處于控制狀態。在制造過程中，控制計劃為控制特性的過程提供監控方法。 控制計劃在整個產品壽命周期中被保持、使用和優化。在產品壽命周期設計和試驗階段，控制計劃主要起到對過程提出控制要求和交流的目的，它指導操作者在生產中如何控制整個制造生產過程，確保生產過程穩定和產品質量達標。最終，控制計劃作為動態文件，反映當前使用的控制方法和測量系統。隨著生產不斷地運行，現場持續改善，控制計劃在測量系統、控制方法的評價和改進中不斷被修訂。在質量方面，控制計劃方法論減少了浪費并提高了設計、制造和裝配中的產品質量。控制計劃為產品和制造過程提供完整與有效的評價。結合SPC相關技術的運用，控制計劃識別過程特征，幫助識別導致產品特性變差的過程特性的變差源，并將資源用于對顧客重要的特性有關的過程和產品。通過設定合理的抽檢頻次，將資源正確分配在這些重要項目，有助于在保證質量的情況下降低成本，提高客戶滿意度。

1 控制計劃特征識別和抽檢頻次影響因素分析

識別控制計劃的各個特性是了解控制計劃的第一步，也為后續工作奠定基礎。以軸頸和連桿頸磨削為例，首先，通過制造過程流程圖（如圖1所示），把整個過程中的加工內容和動作識別出來，應用PMEA工具識別各加工過程每個特征的潛在風險，并對其進行分析，確定采取的控制措施（如果PFMEA由其他人員完成可以直接應用到控制計劃的制訂過程中），表1為已經完成PFMEA分析的示例（僅僅1個特征幾個影響因素）。

然后，確定抽檢頻次的影響因素：？譹？訛產品設計時，分析每一個產品特征對性能和客戶滿意度的影響程度，并對其進行分類，一般分為KPC、PQC和一般特征3類。這些特征在生產線設計和制造過程中要求設備到達的過程能力是不一樣的，一般KPC和PQC要求的過程能力指數Cp≥2.0，CpK≥1.67，一般特征尺寸要求的過程能力指數Cp≥1.67，CpK≥1.33。針對KPC和PQC特征，加工線在投資允許的情況下運用在線過程100%測量的方式，或采用較高的抽檢頻次確認過程的穩定性，因為這些尺寸偏離中值越大，客戶損失越大，整個制造過程不能僅以超差或合格來衡量，圖2為KPC和PQC偏離中值的客戶損失示意圖。針對一般特征尺寸可以在過程穩定的情況下，采用較低的抽檢頻次減少過程控制浪費。？譺？訛生產線的過程能力，在制造過程非常穩定的情況下，如Pp≥2.0時，抽檢頻次間隔可以適當放寬。？譻？訛從成本上考慮，若抽檢需要破壞產品，則根據設計和制造變化點的最低頻次確定。

最后，控制計劃的制訂小組，應從人、機、料、法、環5個方面分析加工過程中的影響質量和安全特征，并在控制計劃中監控和確定抽檢頻次，或確認頻次，如圖3所示。在制訂控制計劃的過程中還會用到其他工具，如SPC統計和計算加工設備的過程能力，或裝配過程中的合格率等。以磨削曲軸主軸和連桿頸為例進行分析（4缸直列發動機曲軸），結合產品圖、工藝卡、過程流程圖、PFMEA、產品設計特征重要程度和魚骨圖，可以確定相應的監控特征和初步的抽檢頻次。

2 抽檢頻次類型

根據不同的目的和工件的破壞程度，可以把抽檢頻次分為以下3類：①Ⅰ類。生產設備或生產線穩定正常的加工過程中，出現任何變化都必須體現在控制計劃的抽檢頻次里面，確保變化點受控。②Ⅱ類。為監控穩定生產設備和生產線的加工過程，需要定期抽檢一些零件確保過程處于穩定狀態。③Ⅲ類。根據產品的性能要求，需要定期進行破壞性試驗，這些試驗的頻次一般都較低。表2為3類抽檢頻次類型的例子。

3 抽檢頻次選擇標準

控制計劃抽檢頻次的選擇遵循在保證產品質量的前提下，采用成本最低的抽檢頻次。

（1）變化點處都需要抽檢。

（2）在生產線和設備穩定的情況下，根據生產線和設備的實際過程能力確定抽檢頻次；抽檢頻次代表的變差要小于等于公差的T/10，T為加工零件的公差。過程能力指數的計算公式如下：

Cp=■（1）

抽檢樣本誤差為：

σx=■（2）

結合公式（1）和（2）得到抽檢數量和過程能力的關系式：

σx=■×■≤■（3）

以上公式中，n為一定周期內的抽檢頻次，T為抽檢特征的公差，Cp為生產穩定的生產線、設備或工位的過程能力指數，σ為SPC統計樣本的標準差。

根據一般工廠的質量標準，整批工件的合格率要達到99.73%，建議過程能力在1.67以上，每300件至少抽檢1件，以確保監控過程的穩定性。控制計劃制訂小組可以根據經驗、生產線的實際情況調整相應的頻次。表3為過程能力Cp和抽檢頻次建議，Cp為正常生產的抽檢計算結果。

（3）破壞性試驗的抽檢要根據設計部門的建議和生產運行的變化來設定抽檢頻次。設備穩定生產時按設計部門的要求抽檢（最低標準）；生產過程中，設備修復、停機時間長一般都需要進行抽檢。

4 抽檢頻次優化方法

控制計劃的制訂是一個動態過程。在生產運行過程中，遵循持續改進、持續優化和持續改善的原則調整控制計劃，以達到提升產品質量和降低運行成本的目標。控制計劃優化步驟如下：定期回顧控制計劃，評估其有效性；制訂控制計劃的優化目標；結合質量和成本選擇優化內容；運用問題解決工具，如PDCA、魚骨圖、頭腦風暴等，制定優化內容的方案和措施；驗證方案和措施；結合驗證結果優化控制計劃的抽檢頻次、測量方法等內容。

5 結語

控制計劃是產品生產線評判質量標準的唯一指導文件。好的控制計劃可以有效監控整個生產過程，確保產品質量的一致性。控制計劃的抽檢要求直接影響生產運行的成本。因此，本控制計劃小組提供了制訂和優化控制計劃的依據與方向，提高控制計劃制訂過程的準確性和效率，并為新員工提供有效的經驗教訓。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]