《自动化 前言讲座》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动化 前言讲座（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、统计过程控制技术 SPC 的应用及实现方法姓名：李红梅 学号：2010204057 专业：测试计量及技术及仪器摘要：统计过程控制（SPC）就是运用质量特性，使用控制图等统计技术来分析过程或其输出，确保生产过程始终处于统计控制状态，在现代企业生产质量管理中起着非常重要的作用。本文阐述了 SPC 技术在质量管理中的运用方法，提出了基于过程方法的 SPC 统计过程控制系统理论并对该理论进行了运用研究。关键词：质量控制；统计过程控制技术；SPC 技术运用0 引言统计过程控制（Statistical Process Control）技术是美国哈特博士在20 世纪 20 年代创造的理论。经过几十年的探索与
2、发展，特别是日本于 20 世纪50 年代引入并运用后所带来的令人瞩目的成绩，是该技术在 20 世纪 80 年代被西方企业列为高科技之一，目前已在世界范围内得到了广泛运用。有效的实施应用 SPC 可以及时发现过程中的问题，采取适当的改善措施，在发生问题之前，消除问题或降低问题带来的损失。近十年来，我国的制造企业也开始采用 SPC技术，随着 ISO9001 和 TSI6949 质量管理体系的导入，企业质量管理基础逐渐加强，在现在条件和环境下寻找一种适合国内制造业特别是中小企业的 SPC 统计过程技术应用方法是非常迫切和必要的。本文的应用研究对发挥 SPC 在质量管理中的作用，推广 SPC 应用具有
3、重要的现实意义。1. 基于过程方法的 SPC 统计过程控制系统1.1SPC 原理统计过程控制（SPC）是应用统计技术对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的并且稳定的水平。它是过程控制的一部分，从内容上来说主要有两个方面：一是利用控制图分析过程的稳定性，对过程存在的异常因素进行预警；二是计算过程能力指数分析稳定的过程能力满足技术要求的程度，对过程质量进行评价。控制图是 SPC 技术的主要工具，过程能力指数表示工序满足产品技术指标的程度。1.2过程方法过程方法是八项质量管理原则之一，在 ISO9000：2000 版标准中“过程”被定义为：“一组将输入转化为输出的相互关联或相互
4、作用的活动” 。过程具有分合性和网络性的特点，所谓分合性是指，任何一个较大的过程都可以分成若干个小的过程，反之，若干个相互关联的较小过程又可以组成一个较大的过程。网络性是指一个过程的输入或输出可能是另一过程的输入，各过程的输入和输出是相互关联的。“过程方法”被定义为：“将活动和相关资源作为过程进行管路，可以更高地得到期望的结果” 。过程方法实际上是对过程网络进行管理的一种方法，要求详尽地识别过程并进行控制、管理。1.3SPC 统计过程控制系统在产品实现大过程中，现有企业基本根据传统事后质量检验方法，通过抽样检验各工序结束后的产品或最终产品，发现设计与加工过程中的问题，然后再反馈给相关部门进行改
5、进。然而这时不合格产品已经生产出来，并造成了一定的损失。为了避免这种损失，达到顾客持续满意，较好的措施可应用过程方法和 SPC 统计技术相结合的方法实施进行预防，建立基于过程方法的 SPC 统计过程控制系统，如图 1 所示。假定对生产过程的每一道工序进行控制和管理，建立简单易行的控制系统，一旦出现质量问题就能及时发现、及时纠正，不使不合格的半成品流入下一道工序，这样就可以避免出现大量的不合格品，从而达到预防的目的。图 1 基于过程方法的 SPC 统计过程控制系统模型以生产过程为控制对象，该系统主要控制 4 个重要的内容：1) 识别和策划过程，过程的性能取决于和顾客之间的沟通，过程设计及实施方式
6、，以及运作和管理的方式等。故对生产过程的输入（工序要求顾客要求）是否充分、适宜进行评审，对过程开展的活动（作业方法，统计技术活动）等实施方式、使用的人力资源设备资源工作环境等资源、生产过程管理方式和运作方式等过程内容进行策划。2) 对过程实施监控。主要对关键零件的关键特性如尺寸公差、形位公差、表面粗糙度、硬度等实施过程控制。通过 SPC 统计控制技术分析生产过程的稳定状况，确定过程是否正常或非正常的方式下运行。若有必要可采取适当的措施来校准过程或刚产生的输出。3) 对过程采取措施。对过程或输出采取措施从而避免它偏离目标值太远，保持过程的稳定性并保持过程输出的波动在可接受的界限之内。采取措施包括
7、改变操作（例如：操作员培训、工序要求等） ，或改变过程本身更基本的因素（例如：设备的保养和维修、生产现场的环境温度和湿度等） 。应监测采取措施后的效果，如有必要还应进一步分析并采取措施。4) 对输出采取措施。如果目前的输出不能满足顾客的要求，有必要将所有的产品进行分类报废不合格品或者进行返工和返修，这种状态必然持续到对过程采取必要的改进措施并验证，或持续到产品规范更改为止。2. 基于过程方法的 SPC 统计过程控制技术的应用2.1 过程策划 为了有效利用SPC统计过程技术，应对生产过程、生产过程中的每道工序实施策划，其策划内容至少包括以下5项。1）明确过程产品质量或工序产品质量的控制目标。如：
8、一次交验合格率100，CP或CPK 10。2）全员培训。按培训控制程序对相关人员实施基于过程方法的SPC统计过程控制技术理论知识培训，并纳入绩效考核。3）确定关键质量特性、关键工序影响因素并编制关键特性控制作业指导书。影响产品质量因素很多，故必须找出直接影响产品质量的关键零部件，找出关键零部件的关键特性。同时根据产品生产过程与其周围的其他操作和上下使用者之间的关系，以及每道工序的影响因素（人、设备、材料、方法和环境）来确定关键过程或关键工序的影响因素，可采用因果分析图、过程流程表等技术来描述关键过程或关键工序影响因素。根据加工要求，编制关键零件关键特性控制作业指导书，明确工序操作时的操作规范，
9、工序控制内容，采用的设备、刀具、夹具、量具及其他辅助的工位器具，明确设备的主轴转速、切削用量等，并实施工艺验证。4）编制SPC应用作业指导书和过程能力研究作业指导书。根据SPC统计过程控制图应用的一般程序，编制各类控制图的应用程序，明确应用各类控制图的目的、适用范围、主要部门及相关部门的职责及接口关系、开展SPC应用的工作流程等内容。由于在SPC统计技术应用过程中必须实施过程能力研究，应编制过程能力研究作业指导书，明确过程能力研究的职能部门和配合部门、过程能力研究的工作程序等内容。5）确定生产过程管理和运作控制程序。可以按照IS09001：2000版要求，编制生产过程管理和运作控制程序，明确其
10、管理的目的、范围、职责、运作程序等内容。2.2 对重要部分的关键特性实施监控监控阶段的主要工作是用控制用控制图对过程进行监控，其中控制用控制图是由分析策划用控制图转化而来的，用于对过程进行连续监控。监控过程中，按照一定的抽样间隔抽取样本统计计算并在控制图上描点，以此来判断过程是否处于受控状态。如果发现过程失控，则必须寻找原因并尽快消除其影响。过程监控可以充分体现出 SPC预防控制的作用。应用SPC控制图一般遵循以下流程见图2所示。 图2 SPC控制图应用流程图该阶段主要应用SPC统计过程控制技术，控制图对重要的关键零件的关键特性实施监控。其主要原理为通过对受控过程产品质量特性值波动的研究，建立
11、有效的分析用控制图，并计算出受控状态下的过程能力，再将有效的分析用控制图转化为生产过程控制用控制图，对日常生产过程进行监控，从质量特性数据的排列状况分析生产过程是否稳定，从而判断过程质量是否存在异常波动，当该过程质量状态不稳定和出现异常波动时，发生偏移时，及时发现，采取预防措施。建立控制用控制图的步骤：步骤1：用作分析用控制图显示：过程处于受控状态，过程能力满足技术标准的要求时，将分析用控制图转化为控制用控制图；步骤2： 由生产工序管理员按规定的时间间隔测量零件特性值，并在控制用控制图上打点，记录加工过程。2.3 SPC技术在计算机信息系统中的实现方法应用计算机信息技术全面导人SPC技术的主体
12、工作是：确定主要T艺技术参数并使之标准化；控制图制作；建立评价模型和实现与参数化控制相对应的质量评价方式。SPC技术的核心是过程控制图。主要的T作是采集数据和进行图表分析。企业生产不同的产品。SPC关键质量特性值的设定也不同，需要采集的数据类型和采集的方式也会有根本上的不同；而对采集到的数据处理、SPC图表的制作以及质量分析过程则完全可以应用计算机技术来完成。具体有以下3种实现方法。第1种方法是利用现有计算机办公系统软件上的计算功能和图表绘制功能单独设计成一个软件来完成数据的统计和SPC图表的绘制及分析。这种方法比较简单，适合于企业一般管理人员或还没有开发、使用质量管理信息系统的企业。第2种方
13、法是应用比较成熟的统计过程控制SPC软件，可以单独使用，也可使其成为质量管理信息系统能够调用的一个模块来完成数据的统计和SPC图表的绘制及分析。这种方法也比较简单、实用，适合于很多中、小型企业或在中、小批产品生产企业（车间）中作为全面质量管理的一种重要工具和技术手段。第3种方法是在质量管理信息系统中专门设计和开发的SPC软件模块来完成数据的统计和SPC图表的绘制及分析。这是一种比较理想的实现方法，不但解决了企业间属于操作型事务处理的管理系统存在分析能力较弱的问题，还完善了质量管理信息系统中的SPC技术功能，达到了利用现代质量管理方法来帮助企业及其管理人员进行质量管理和预测的目的，从而可为企业的
14、管理者提供更多的决策支持。3. SPC 软件系统的设计与实现应用SPC软件自动生成所需的分析图表：随着计算机技术应用的发展，专门用于统计过程控制的SPC技术商业软件也已开发出了很多种类，ESPC就是目前比较成熟、使用较多的一种专用于SPC技术的软件。ESPC是以Microsoft Excel为应用平台、采用VB语言开发的一种统计分析程序，通过在Excel应用软件中加载基于各类型控制图参数计算公式的程序插件，能最大程度地使用户轻松地实现和达到高难度数据统计和分析的目的，自动生成分析图表和结果判断。3.1 需求分析SPC软件系统可实现产品生产实时监控和过程质量分析，其功能如下：1）实现控制工序数据
15、的录入、存取；2）实现控制工序数据的增加、删除和修改的操作；3）根据输入采样数据，计算控制限；4）根据计算结果，自动生成坐标系统，绘制控制图及直方图；5）计算过程能力、能力指数和性能指数；6）根据控制图及输入的数据，可判断生产过程是否处于控制状态，如果有失去控制的点报警显示；7）对于失控现象。列举可能引起此种现象的原因，以做参考；8）按照用户要求。输出数据文件或控制图。3.2 功能结构SPC软件系统的功能设计是根据统计质量控制的数据处理流程来划分的。包括数据文件类型的确定、数据的输入与存贮、丁序参数与控制图参数设置、数据统计与分析、绘制分析图与控制图、最后到数据报表输出与控制图打印输 等数据处
16、理全过程。SPC软件的主要功能结构包括：1）系统设置：文件管理、数据定义、参数设置；2）数据录入与编辑：实现数据的录入、修改、插入和删除等操作，能够对录入数据的有效性、正确性进行检查。利用光标移动及上、下翻页键可以把光标移动到待编辑的位置进行编辑，可以把磁盘上文本格式的数据文件直接读入并进行编辑和保存。3）绘图分析：SPC软件最为核心的部分。主要包含控制图的绘制、工序能力分析；4）报表输出：主要负责各种控制图的输出以及数据输 。3.3 开发工具系统的开发工具可以采用面向对象的编程工具，在VC+60开发环境下实现。VC+是运行于Windows平台上的可视化集成开发环境，它集程序的界面设计、代码编辑、编译、连接和调试等功能于一体，可以为SPC软件的开发提供方便而又完整的开发界面和有效的辅助开发工具。3.4 控制图的实现SPC软件系统的实现主要包括控制图、数据库及其它功能的实现。控制图的实现主要处理控制限的确定、控制线的绘制以及超出控制限的点的描述等问题。在此仅以均值极差(XR)
