貴州航天電器股份有限公司　韓征權(quán)　王　旭　李云召

1　引言

繼電器是一種關(guān)鍵的電子器件，在航空、航天、航海、兵器、電子、通信等領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用，完成信號(hào)傳遞、執(zhí)行控制、系統(tǒng)配電等功能。繼電器的可靠性對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的可靠性有著直接的影響。

繼電器執(zhí)行線路切換的既有電磁感應(yīng)機(jī)構(gòu)，又有機(jī)械推動(dòng)機(jī)構(gòu)，這兩者與具體參數(shù)相關(guān)，例如，電壓類參數(shù)有動(dòng)作、釋放電壓，電阻類參數(shù)有線圈電阻、接觸電阻，時(shí)間類參數(shù)有動(dòng)作時(shí)間、釋放時(shí)間、同步時(shí)間等，參數(shù)的一致性影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)較多人員針對(duì)多品種、小批量產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量控制方法研究，孫嵐等人使用SPC對(duì)半導(dǎo)體生產(chǎn)線的氧化工序開展SPC應(yīng)用，賈彬等人對(duì)航天器件關(guān)鍵工序的統(tǒng)計(jì)過程方法進(jìn)行研究。因此，本文將相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法引入到繼電器生產(chǎn)制造過程中，針對(duì)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)收集、分析、判定，對(duì)產(chǎn)品的進(jìn)行評(píng)估、改進(jìn)，提升產(chǎn)品本質(zhì)可靠性。

2　數(shù)據(jù)的收集與預(yù)處理

2.1　數(shù)據(jù)來源

以某繼電器為例，其檢驗(yàn)的過程中需控制的主要機(jī)械或電性能參數(shù)見表1。

表1　某繼電器測(cè)試參數(shù)

以上參數(shù)大可量化并采集到，在數(shù)據(jù)分類里面屬于計(jì)量值數(shù)據(jù)?？山Y(jié)合出廠檢驗(yàn)測(cè)試采集歷年產(chǎn)品電性能參數(shù)，對(duì)同批次間、以及不同批次間的數(shù)據(jù)分析，評(píng)估單個(gè)產(chǎn)品或整批產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。

可靠性評(píng)估的數(shù)據(jù)來源于產(chǎn)品壽命周期各階段，如研制階段的可靠性試驗(yàn)、可靠性評(píng)審報(bào)告；生產(chǎn)階段的制造、裝配、檢驗(yàn)記錄、元器件的篩選與記錄。由于數(shù)據(jù)本身的質(zhì)和量對(duì)數(shù)據(jù)分析的結(jié)果影響很大，從統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看，處理的數(shù)據(jù)量應(yīng)盡量大，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)才具有代表性。因此，獲取更多的數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的基本要求。

2.2　數(shù)據(jù)整理

繼電器各工序崗位每天產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，例如交收工序，用綜合參數(shù)測(cè)試儀測(cè)試一次可以得到相關(guān)的電性能和時(shí)間參數(shù)。測(cè)試的各種參數(shù)是以不同格式存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)未進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，不能直接使用，需要將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各種分析結(jié)果圖表，便于分析使用。

為了快速準(zhǔn)確地讀取數(shù)據(jù)，這里使用到動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)（DDE鏈接）。需要進(jìn)行數(shù)據(jù)源管理,建立起數(shù)據(jù)自動(dòng)讀取更新的鏈接，通過不同數(shù)據(jù)庫之間的鏈接，可以在它們之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問、更新，這避免人為差錯(cuò)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)失誤。現(xiàn)在Minitab軟件為例，簡(jiǎn)單介紹數(shù)據(jù)讀取更新的流程方法，以Minitab軟件客戶端，建立起數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)交換（DDE鏈接），作為服務(wù)器關(guān)聯(lián)起來的excel表格數(shù)據(jù)改變，更新時(shí)間可以隨意設(shè)置，可設(shè)置到ms級(jí)別，保證了數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性。客戶端讀取的數(shù)據(jù)也隨著改變，以這些數(shù)據(jù)繪制的各種統(tǒng)計(jì)圖表設(shè)置自動(dòng)更新，數(shù)據(jù)就實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)更新?；谝陨蠑?shù)據(jù)，可以方便地借助于Minitab這個(gè)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)工具平臺(tái)開展各種質(zhì)量數(shù)據(jù)和圖表的分析。

3　一致性評(píng)價(jià)實(shí)例應(yīng)用

3.1　能力指數(shù)分析

能力指數(shù)分析使用的指標(biāo)有Cpk、Ppk等,在工藝規(guī)定要求固定的情況下，能力指數(shù)反映了參數(shù)的離散程度和趨中程度，數(shù)值越大，表明數(shù)據(jù)的一致性越好。

計(jì)算Cpk值的計(jì)算公式如下：

UL和UU分別為工藝規(guī)格下限和工藝規(guī)格上限。

Ppk值的計(jì)算方法類似，區(qū)別只在于估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的不一樣，通過對(duì)比Cpk、Ppk值，可以比較不同批次之間產(chǎn)品參數(shù)的穩(wěn)定性，從而評(píng)估不同批產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。在這里，結(jié)合直方圖進(jìn)行能力指數(shù)分析，可以更加直觀得觀察到參數(shù)一致性的變化。

能力指數(shù)分析是建立在直方圖和控制圖的基礎(chǔ)上。結(jié)合直方圖觀察數(shù)據(jù)的分布形態(tài)，控制圖用于判別數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，能力指數(shù)有Cpk、Ppk等。

圖1　動(dòng)作/釋放電壓能力指數(shù)分析示例圖

以某批繼電器為例，作出該批產(chǎn)品動(dòng)作電壓和釋放電壓的能力指數(shù)分析情況，從圖1所示中可以看出，兩者Cpk值分別為1.29、1.21，而Ppk只有0.98、0.97，只接近1，說明產(chǎn)品批產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定性還有待提高。

圖2　接觸電阻能力指數(shù)分析示例圖

圖2所示為該繼電器的四個(gè)觸點(diǎn)接觸電阻能力指數(shù)分析結(jié)果，從圖中可看出，第一三組觸點(diǎn)的Cpk、Ppk都較第二四組觸點(diǎn)大，說明同一只產(chǎn)品內(nèi)，雖結(jié)構(gòu)相同，但是觸點(diǎn)之間差異較明顯，要解決產(chǎn)品的本質(zhì)可靠性需要減少其差異性，提高零件一致性，控制產(chǎn)品裝配的一致性。

3.2　控制圖分析

常見的控制圖有單值-移動(dòng)極差控制圖、均值-極差控制圖、均值-標(biāo)準(zhǔn)差控制圖等，控制圖的原理及相關(guān)公式可參考GB/T 4091-2001《常規(guī)控制圖》。

控制圖關(guān)注的是每一個(gè)產(chǎn)品某一個(gè)質(zhì)量特性對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。軍品必為精品，不能僅僅關(guān)注產(chǎn)品的總體狀況，還需關(guān)注到每一個(gè)個(gè)體?？刂茍D就是一個(gè)很好的工具，可以將大量產(chǎn)品的參數(shù)繪制在一張控制圖表中，對(duì)比觀察每一個(gè)產(chǎn)品之間的差異，容易找出那些明顯離群的個(gè)體產(chǎn)品，做好分析，及時(shí)采取措施。

以某批次繼電器產(chǎn)品的動(dòng)作電壓和釋放回跳時(shí)間數(shù)據(jù)為例，作出的控制圖，結(jié)合前面的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)交換技術(shù)（DDE鏈接），可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時(shí)更新，在一定程度上甚至可以達(dá)到實(shí)時(shí)在線監(jiān)控的目標(biāo)，見圖3和圖4所示。

圖3　動(dòng)作電壓均值控制圖

圖4　釋放回跳時(shí)間均值控制圖

從動(dòng)作電壓控制圖、釋放回跳時(shí)間控制圖可看出，大部分的參數(shù)值都集中在均值附近，其中的62#、61#、58#產(chǎn)品明顯偏離均值，這三只產(chǎn)品雖然參數(shù)滿足要求，但在后續(xù)的使用過程中，經(jīng)過環(huán)境應(yīng)力的作用后，這三只產(chǎn)品參數(shù)超差的概率比其他任何產(chǎn)品大，因此，應(yīng)按異常數(shù)據(jù)剔除。按照常規(guī)的檢驗(yàn)方法，這些產(chǎn)品都屬于合格品，但數(shù)據(jù)離散性較大，未引起重視。

在生產(chǎn)過程中引入控制圖的思維，有效區(qū)別并隔離少數(shù)參數(shù)異常的產(chǎn)品，可明顯降低產(chǎn)品使用的風(fēng)險(xiǎn)。因此，后續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量管控，將工作重心放在如何提高產(chǎn)品零件生產(chǎn)和裝配一致性上，產(chǎn)品本質(zhì)可靠性有了提升的可能性。

4　結(jié)束語

本文參數(shù)將一致性評(píng)價(jià)的兩個(gè)工具，即能力指數(shù)、控制圖引入到繼電器生產(chǎn)制造過程中，以具體實(shí)例進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出結(jié)果，評(píng)估產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性，挖掘隱藏在數(shù)據(jù)后面的質(zhì)量提升點(diǎn)。這種評(píng)估方法值得在其他元器件生產(chǎn)環(huán)節(jié)推廣，提升元器件的參數(shù)一致性水平，從根本上提高其質(zhì)量可靠性。

[1]周尊英,劉海峰,孫建國(guó).質(zhì)量管理實(shí)用統(tǒng)計(jì)技術(shù)[M].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[2]孫嵐,劉嶸倪,等.SPC在多品種小批量生產(chǎn)線的應(yīng)用研究[J].微電子學(xué),2007,10.

[3]趙宇,楊軍,馬小兵.可靠性數(shù)據(jù)分析教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009:16-20.

[4]常規(guī)控制圖[S].GB/T4091-2001,2011.

[5]全國(guó)質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室.質(zhì)量專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與實(shí)務(wù)[M].北京:中國(guó)人事出版社,2014:285-289.