于 鵬 劉誠(chéng)波 楊桂玲

(1.青島博銳智遠(yuǎn)減振科技有限公司 山東 青島 266031； (2.中國(guó)鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司青島機(jī)車車輛監(jiān)造項(xiàng)目部 山東 青島 266031)

0 引言

伴隨著軌道交通行業(yè)質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)由IRIS更新至ISO 22163，體系中越來越注重預(yù)防的管控，在軌道交通行業(yè)制品的生產(chǎn)過程中引入有效可行的預(yù)防管控措施是非常必要的。

本公司主要承擔(dān)著軌道交通行業(yè)空氣彈簧和橡膠件等橡膠減振產(chǎn)品的開發(fā)與制造，混煉工序承擔(dān)著硫化制品所需要的各種混煉膠生產(chǎn)，橡膠減振產(chǎn)品的減振性能(剛度等)是由對(duì)應(yīng)配方的混煉膠硫化后而得，配方種類多，產(chǎn)量大。目前部分母煉膠的門尼黏度不合格的問題導(dǎo)致大量混煉膠返煉處理，造成生產(chǎn)、檢驗(yàn)方面的浪費(fèi)，延誤正常的生產(chǎn)計(jì)劃，增加工藝、質(zhì)量人員工作量。所以公司須采取必要的措施提高母煉膠的合格率，降低返煉比例，提高生產(chǎn)效率，最終決定使用統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)。

統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)(SPC)是通過收集生產(chǎn)過程的關(guān)鍵過程參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的分析計(jì)算，得出對(duì)應(yīng)的CPK(過程能力指數(shù))和控制圖(分析判斷過程是否處于穩(wěn)定狀態(tài)所使用帶有控制界限的圖)，通過分析了解生產(chǎn)過程中關(guān)鍵過程參數(shù)的實(shí)際波動(dòng)情況，從而直觀地發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程的異常波動(dòng)并予以消除；后續(xù)通過不斷的監(jiān)控過程參數(shù)異常波動(dòng)→消除異常波動(dòng)→監(jiān)控過程參數(shù)異常波動(dòng)的PDCA循環(huán)，最終實(shí)現(xiàn)從根本上預(yù)防和減少不合格品的產(chǎn)生，確保生產(chǎn)過程的正常進(jìn)行。

1 確認(rèn)質(zhì)量特性

由于公司現(xiàn)處于實(shí)施SPC的初步探索階段，因此在選擇質(zhì)量特性時(shí)，要注重以下幾點(diǎn)：批量穩(wěn)定生產(chǎn)的過程；每個(gè)生產(chǎn)批次的測(cè)量數(shù)據(jù)多；數(shù)據(jù)可及時(shí)測(cè)量；無需停放等待。這樣可以方便實(shí)時(shí)監(jiān)控和及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常波動(dòng)并予以消除。根據(jù)公司的實(shí)際情況以及混煉膠生產(chǎn)的流程(塑煉→母煉→終煉)，母煉膠由于未加入硫磺和促進(jìn)劑，不會(huì)出現(xiàn)因返工導(dǎo)致的提前硫化反應(yīng)。因此出現(xiàn)不合格時(shí)可以根據(jù)具體情況進(jìn)行返煉處理，返煉后再次檢驗(yàn)合格可以繼續(xù)使用，所以質(zhì)量特性應(yīng)從母煉膠的過程參數(shù)中選擇。門尼黏度值作為過程參數(shù)表征的是母煉膠加工性能的優(yōu)劣，如果門尼黏度值低，表明母煉膠存在密煉過量的問題，會(huì)導(dǎo)致硫化膠的物理機(jī)械性能下降，門尼黏度值高，表明母煉膠存在密煉不足的問題，會(huì)導(dǎo)致硫化膠的加工性能下降。因此選擇門尼黏度作為質(zhì)量特性。

2 確認(rèn)統(tǒng)計(jì)分析方案

選擇合理的控制圖類型(抽樣方案、子組范圍、子組大小)是保證SPC的及時(shí)性和準(zhǔn)確性的關(guān)鍵。綜合混煉生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況并根據(jù)2018年4月～2019年6月之間生產(chǎn)的母煉膠門尼黏度數(shù)據(jù)分析，確定了SPC的統(tǒng)計(jì)分析方案。

(1)質(zhì)量特性：母煉膠的門尼黏度。

(2)子組范圍：按生產(chǎn)批次劃分的母煉膠批次。

(3)抽樣方案：母煉膠的門尼黏度例行檢驗(yàn)比例為100%，SPC統(tǒng)計(jì)的抽樣方案為每批次的第一批、最后一批、中間一批。

(4)子組大小：3組。

根據(jù)門尼黏度值的數(shù)據(jù)類型(連續(xù)型)、子組范圍等綜合因素考慮，決定利用均值極差控制圖(Xbar-R)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控和統(tǒng)計(jì)分析。

3 具體實(shí)施步驟

(1)根據(jù)前期確定的統(tǒng)計(jì)分析方案以及2018年4月～2019年6月之間的門尼黏度數(shù)據(jù)，利用Minitab軟件做出初步分析用的控制圖和過程能力分析圖。

(2)從分析用控制圖中刪除異常波動(dòng)點(diǎn)，計(jì)算CPK，重復(fù)此過程直至CPK≥1.33，且分析用控制圖中無異常波動(dòng)點(diǎn)，以此作為后續(xù)監(jiān)控中使用的控制用控制圖。

(3)查找分析用控制圖中發(fā)現(xiàn)的異常點(diǎn)波動(dòng)原因，并采取措施予以整改。

(4)利用控制用控制圖對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的門尼黏度數(shù)據(jù)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)控，以期發(fā)現(xiàn)更多的異常波動(dòng)點(diǎn)并予以解決。

4 方案實(shí)施效果分析

4.1 方案實(shí)施前過程能力分析

對(duì)2018年4月～2019年6月之間的門尼黏度數(shù)據(jù)利用Minitab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出的分析用控制圖和過程能力分析圖如圖1和圖2所示。

圖1 門尼黏度數(shù)據(jù)的分析用控制圖

從圖1中可見，母煉膠的生產(chǎn)過程在2018年6～7月期間出現(xiàn)連續(xù)異常點(diǎn)；從圖2中可見，門尼黏度數(shù)據(jù)的過程能力曲線呈正常的正態(tài)分布，但略微偏上限，過程能力指數(shù)CPK=1.00(≤1.33)，表明生產(chǎn)過程保證能力尚可，處于基本受控但仍有改進(jìn)空間的狀態(tài)。

圖2 門尼黏度數(shù)據(jù)的過程能力分析圖

4.2 方案實(shí)施前制定控制用控制圖

對(duì)圖1中的異常點(diǎn)進(jìn)行刪減并重新利用Minitab軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得出刪減后的分析用控制圖和過程能力分析圖如圖3和圖4所示。

圖3 刪除異常點(diǎn)后的分析用控制圖

圖4 刪除異常點(diǎn)后的過程能力分析圖

從圖3中可見，轉(zhuǎn)化后的分析用控制圖中已經(jīng)無異常點(diǎn)；從圖4中可見，門尼黏度數(shù)據(jù)的過程能力曲線呈正常的正態(tài)分布，過程能力指數(shù)CPK=1.36(>1.33)，表明生產(chǎn)過程保證能力充足，處于完全受控狀態(tài)。

4.3 異常點(diǎn)的原因分析以及解決措施

通過對(duì)圖1中的異常點(diǎn)查詢到對(duì)應(yīng)的母煉膠批次，然后根據(jù)母煉膠批次查詢到對(duì)應(yīng)的原材料批次(生膠、油料、炭黑)以及密煉過程的監(jiān)控曲線(密煉參數(shù))，將異常點(diǎn)批次以及異常點(diǎn)前后批次之間的原材料批次以及密煉參數(shù)進(jìn)行綜合對(duì)比分析，采取“5M1E”等質(zhì)量分析方法，確認(rèn)了影響門尼黏度波動(dòng)的主要原因：

(1)通過原材料批次的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)波動(dòng)批次的生膠與前后批次相比發(fā)生了變更，可以判定此批次生膠的波動(dòng)是導(dǎo)致連續(xù)異常點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)原因；

(2)通過密煉監(jiān)控曲線的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)波動(dòng)批次母煉膠的排膠溫度與前后批次相比出現(xiàn)一定的波動(dòng)(仍都在控制范圍內(nèi))，可以判定排膠溫度的波動(dòng)是導(dǎo)致連續(xù)異常點(diǎn)產(chǎn)品的一個(gè)原因。

通過與相關(guān)工藝人員溝通，采取了一定措施進(jìn)行改進(jìn)和管控，具體如下：

(1)根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，將同一批次的生膠集中進(jìn)行塑煉處理以此減少生膠的內(nèi)部波動(dòng)；

(2)工藝人員更新混煉工藝文件，明確規(guī)定了排膠溫度的范圍，可以根據(jù)母煉膠的門尼黏度波動(dòng)情況做一定的調(diào)整，改變以往只規(guī)定最高排膠溫度的情況。

4.4 方案實(shí)施后的門尼黏度的過程能力分析

通過對(duì)影響門尼黏度的各種原因采取措施進(jìn)行管控后，在后續(xù)門尼黏度例行檢驗(yàn)中增加了控制用控制圖的打點(diǎn)管控，對(duì)控制圖中出現(xiàn)的異常點(diǎn)及時(shí)分析原因和采取措施，進(jìn)一步提升了對(duì)門尼黏度波動(dòng)的控制能力，2019年7月～2019年10月的控制圖以及過程能力分析圖如圖5和圖6所示。

圖5 2019.07～2019.10控制用控制圖

圖6 2019.07～2019.10過程能力分析圖

從圖5中可見，經(jīng)過3個(gè)月的改進(jìn)和重新統(tǒng)計(jì)，門尼黏度值控制圖中已經(jīng)沒有連續(xù)出現(xiàn)的異常點(diǎn)，僅出現(xiàn)一個(gè)獨(dú)立的異常點(diǎn)；過程能力指數(shù)CPK達(dá)到1.28，與之前的過程能力指數(shù)CPK=1相比，已有一定的改善，但距離理想中的控制用控制圖無異常點(diǎn)、過程能力指數(shù)CPK≥1.33的目標(biāo)仍有一定的改進(jìn)空間。

5 總結(jié)

(1)統(tǒng)計(jì)過程控制(SPC)方法在母煉膠的生產(chǎn)過程控制的運(yùn)用是可行的，對(duì)母煉膠的門尼黏度值波動(dòng)起到一定的改進(jìn)作用，降低了母煉膠返煉的頻率和次數(shù)，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

(2)基于在母煉膠工序?qū)嵤㏒PC控制的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于在混煉工序(塑煉→母煉→終煉)開展整體的SPC控制具有積極的推廣作用，從而提升混煉過程整體的過程能力管控。

(3)通過對(duì)母煉膠生產(chǎn)過程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過程控制，可以更直接地將ISO 22163體系中以預(yù)防為主的理念融入到實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，通過生產(chǎn)過程中實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，可以做到快速發(fā)現(xiàn)異常批次，及時(shí)對(duì)異常批次進(jìn)行原因排查并采取預(yù)防措施，不斷對(duì)生產(chǎn)和檢驗(yàn)過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化提升，從而真正做到持續(xù)改進(jìn)，提高對(duì)混煉過程的質(zhì)量控制能力。□