姜曼迪 王曉旭 張友南 周貝 蔣富林

[摘 要] 全面的過程質(zhì)量管理信息化，一般包括以下六個步驟：收集、監(jiān)控、管理、評估、報告、歸檔。在T公司進(jìn)行質(zhì)量管理信息化建設(shè)的過程中，通過引入SPC分析軟件及數(shù)據(jù)自動采集量具，打破了傳統(tǒng)產(chǎn)品檢測數(shù)據(jù)手工錄入的模式，將紙質(zhì)記錄轉(zhuǎn)化為電子記錄，提高檢驗效率，便于查閱及追溯性管理。同時，建立了檢測平臺共享數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)的共享及使用，提升了數(shù)據(jù)處理及傳遞的效率。

[關(guān)鍵詞] SPC；效率提升；數(shù)據(jù)采集；檢測信息化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 039

[中圖分類號] F273 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2019）09- 0087- 03

1 引 言

產(chǎn)品質(zhì)量是操作人員在一定的環(huán)境中，運(yùn)用機(jī)器設(shè)備，按照規(guī)定的操作方法，對原材料加工制造出來的。由于這些制造因素在生產(chǎn)過程中不可能保持不變，所以產(chǎn)品質(zhì)量必然由于這些客觀因素的影響而在生產(chǎn)過程中不停地變化著，這就是生產(chǎn)過程的波動性。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品質(zhì)量的波動是難于避免的。主要分為兩種：正常波動和異常波動。正常波動是偶然性原因（不可避免因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量的影響微小，對質(zhì)量的影響始終存在，由于是隨機(jī)變化的，所以偶然因素對每件產(chǎn)品的影響程度都有所不同，除偶然因素在技術(shù)上難以實現(xiàn)或者在經(jīng)濟(jì)上不可行。異常波動則不同，它是由系統(tǒng)原因（異常因素）造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，以致產(chǎn)品質(zhì)量的不合格，但能夠采取措施避免和消除。過程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)[1，2]。

統(tǒng)計過程控制（Statistical Process Control），簡稱 SPC，是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法對生產(chǎn)過程進(jìn)行質(zhì)量控制的工具[3]。

1924 年，美國數(shù)理統(tǒng)計學(xué)家休哈特（Walter Shewhart）提出控制和預(yù)防缺陷的概念[4]?？梢哉f，休哈特是 SPC 之父。而它應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)控，科學(xué)區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機(jī)波動和異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預(yù)警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施。SPC 統(tǒng)計過程控制的目的，就是使過程處于一個穩(wěn)定并且可以接受的水平，以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為此，所應(yīng)用的主要工具就是休哈特控制圖。控制圖法首先用來幫助評估一個過程是否已達(dá)到、或繼續(xù)保持在具有適當(dāng)規(guī)定水平的統(tǒng)計控制狀態(tài)，然后用來幫助在生產(chǎn)過程中，通過保持連續(xù)的產(chǎn)品質(zhì)量記錄，來獲得并保持對重要產(chǎn)品或服務(wù)的特性的控制與高度一致性。應(yīng)用控制圖技術(shù)，并仔細(xì)分析控制圖，可以更好地控制和改進(jìn)過程[5，6]。

而在全面的過程質(zhì)量管理信息化進(jìn)程中，通過分析過程檢測的六個步驟：“采集數(shù)據(jù)、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理、結(jié)果評估、生成報告、信息歸檔”來實現(xiàn)。

要實現(xiàn)全面的過程質(zhì)量管理信息化，必須要針對每個步驟全面提升，搭建信息化檢測平臺。

2 建設(shè)過程中的主要問題分析

以T公司為例，如表1所示，通過統(tǒng)計分析2014-2015年質(zhì)量損失金額細(xì)分，我們得知，T公司65%的損失是在制造過程產(chǎn)生的。其產(chǎn)生原因是缺乏對過程數(shù)據(jù)的監(jiān)控、分析及過程風(fēng)險預(yù)測。

而提升過程質(zhì)量控制水平是有效降低過程質(zhì)量損失的重要方法，也是T公司實現(xiàn)全面質(zhì)量控制的當(dāng)務(wù)之急。通過分析，影響T公司過程質(zhì)量水平控制的主要問題主要有以下幾個方面。

2.1 過程數(shù)據(jù)采集水平落后

（1）檢測時，通過人工讀數(shù)，如圖1所示；

（2）讀數(shù)后，先由人工進(jìn)行紙質(zhì)記錄后，再將紙質(zhì)記錄轉(zhuǎn)化為電子版，耗時較多；

（3）為方便操作，部分檢驗員所記錄的檢測結(jié)果為一個范圍，而不是準(zhǔn)確的數(shù)值，不利于后續(xù)的質(zhì)量分析和追溯。

2.2 數(shù)據(jù)分析能力較弱

（1）由于缺乏準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致過程所積累的有效分析數(shù)據(jù)較少，不利于質(zhì)量工具的運(yùn)用和過程質(zhì)量的控制；

（2）不同人員的工具應(yīng)用水平不同，文化背景和受教育程度不同，難以形成以檢驗員為主導(dǎo)的人工分析控制手段。

2.3 無法實時監(jiān)控產(chǎn)品的質(zhì)量狀態(tài)

（1）無法觀測到檢測數(shù)據(jù)的變化；

（2）對部分重點(diǎn)產(chǎn)品人工進(jìn)行的SPC分析，只能事后發(fā)現(xiàn)問題，且分析不全面，耗時耗力；

（3）無法對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)測。

3 物料檢測信息化SPC應(yīng)用平臺搭建思路

過程由人、機(jī)、料、法、環(huán)組成并實現(xiàn)產(chǎn)品或服務(wù)。統(tǒng)計過程控制是一個監(jiān)視、控制、預(yù)防與分析過程的重要工具。我們所要搭建的SPC檢測數(shù)據(jù)信息化平臺，是以數(shù)學(xué)的方法來研究過程，主要著眼于過程的固有變差研究。這些變差主要是由于過程中很多偶然的原因造成的，但他們是可以預(yù)防的。

4 物料檢測信息化平臺的應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)收集

數(shù)據(jù)采集支持手工錄入數(shù)據(jù)、USB接口設(shè)備和單COM設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)自動連接輸入。可以同時對多個關(guān)系和產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

在檢測自動化平臺的搭建過程中，我們采用數(shù)顯量具進(jìn)行測量。通過數(shù)顯具測量被測產(chǎn)品尺寸，經(jīng)由數(shù)顯量具上的發(fā)射器，配對計算機(jī)上所連接的接收器，使被測數(shù)據(jù)直接錄入SPC軟件內(nèi)。當(dāng)數(shù)據(jù)錄入后，系統(tǒng)自動保存，不需要人為保存數(shù)據(jù)，這樣可以避免斷電或網(wǎng)絡(luò)中斷而丟失數(shù)據(jù)。

4.2 數(shù)據(jù)分析

當(dāng)數(shù)據(jù)收集完成后，工程師或技術(shù)人員可以實時查看數(shù)據(jù)，并可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改和刪除等，同時可以針對不同的ID條件和時間等對數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢分析，并形成控制圖進(jìn)行多種分析，如圖2所示。

在上述界面中，選擇任何一個控制特性，都會顯示該特性的對應(yīng)的計量控制圖、運(yùn)行圖和綜合過程能力圖。切換控制特性，控制圖對應(yīng)更新切換。

4.2.1 計量控制圖

對于計量型數(shù)據(jù)，控制圖能顯示Xbar & R、Xbar & S、X & MR或Mdn & R等，同時，控制圖上顯示圖中第一個樣本點(diǎn)和最后一個樣本點(diǎn)的日期和時間、極差和觀測值樣本數(shù)等。

4.2.2 運(yùn)行圖

運(yùn)行圖是針對單個觀測值連續(xù)監(jiān)控的一個控制圖。如果我們輸入了規(guī)范限，在運(yùn)行圖上將會顯示。

如果樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)在運(yùn)行圖上顯示是綠色，則說明數(shù)據(jù)點(diǎn)落在規(guī)范限內(nèi)。如果樣本點(diǎn)是黃色，這說明數(shù)據(jù)點(diǎn)落在高于中心線75%或低于中心線75%（默認(rèn)值）的區(qū)域。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)落在規(guī)范限之外，數(shù)據(jù)點(diǎn)則顯示紅色。

4.2.3 過程能力圖

過程能力分析圖顯示過程均值（AVG）與標(biāo)準(zhǔn)值（NOM）、±3σ（3S）和± 6σ（6S）與規(guī)范上限和規(guī)范下限的關(guān)系。Cp/Pp、Cpk/Ppk、Pc（Cr）/Pr、Sigma值、規(guī)范限、過程均值、Sigma限和其他的相關(guān)參數(shù)顯示在圖表的下方。

5 總 結(jié)

搭建SPC信息化檢測平臺，與原有的MES生產(chǎn)控制程序相對接。根據(jù)分析結(jié)果，它能科學(xué)地區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的偶然波動與異常波動，從而對過程的異常及時警告，以便人們采取措施，消除異常，恢復(fù)過程的穩(wěn)定。

以T公司為例，2016-2017年質(zhì)量損失金額細(xì)分如表2所示，相比2014-2015年，質(zhì)量損失金額明顯減少。當(dāng)然，質(zhì)量損失的降低必然與產(chǎn)品工藝技術(shù)的完善、質(zhì)量管理水平的提升等有著直接關(guān)聯(lián)。但是也從側(cè)面反映了SPC檢測平臺的應(yīng)用對公司產(chǎn)品質(zhì)量的提升有著或多或少的貢獻(xiàn)。

主要參考文獻(xiàn)

[1]張公緒，孫靜.常規(guī)控制圖標(biāo)準(zhǔn)及其應(yīng)用[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[2]Donald J Wheeler，David S Chambers. Understanding Statistical Process Control[M].Second Edition.Knoxville，TN：SPC Press，1992.

[3]王成柱.制造過程質(zhì)量管理探討[J].工業(yè)工程與管理，1998（5）：41-44.

[4]錢夕元，荊建芬，侯旭暹. 統(tǒng)計過程控制（SPC）及其應(yīng)用研究[J].計算機(jī)工程，2004（19）：144-145.

[5]張鳳榮.質(zhì)量管理與控制[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[6]宋友成.統(tǒng)計過程控制（SPC）的應(yīng)用研究[D].天津：天津大學(xué)，2002.