运用SPC方法提升精车铁芯关键过程管理一车间史迎春.docx
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运用SPC方法提升精车铁芯关键过程管理一车间史迎春
运用“SPC”方法
提升“精车铁芯”关键过程管理
史迎春沈阳
摘要：
随着“高铁”时代的到来，铁路产品对质量的要求越来越高，如何运用统计过程控制的方法，把质量问题作为一个有机的整体加以综合分析、研究，已成为每个企业面临的紧迫问题。
铁芯是继电器的重要零部件，“精车铁芯”是生产工艺中的关键过程，本文主要结合全面质量管理理论，运用SPC方法，对“精车铁芯”工序进行了全面的分析、控制。
（保证产品生产稳定、产品质量）
关键词：
全面质量管理统计过程控制控制图关键过程
0．引言
铁芯是继电器的重要零部件，精车铁芯是生产工艺中的关键过程，那么如何运用统计过程控制（以下简称SPC）方法，把全面质量管理理念运用到具体的“精车铁芯”工艺过程控制当中去呢？
结合工作实际，从如下几个方面进行论述。
1．明确概念，正确理解全面质量管理
所谓全面质量管理是以质量为中心，以全员参与为基础，旨在通过让顾客和所有相关方受益而达到长期成功的一种管理途径。
它是一个不断发展、不断完善的过程，它推崇以质量为中心，强调综合的、全面的管理方式和管理理念，随着质量概念的不断深化、发展，质量管理更加强调工作中运用SPC等方法，现代的全面质量管理理论（TQM）更加突出了M“管理”，目前ISO9000族质量管理标准、美国波多里奇奖、欧洲质量奖等各种质量奖励及卓越绩效模式、六西格玛管理模式等，都是以全面质量管理的理论和方法为基础的。
贯彻“预防性原则”是现代质量管理的一个特点。
休哈特，现代质量管理的奠基者，美国统计学家，被人们尊称为“统计质量控制之父”，他在1924年5月提出了世界上第一张控制图，他把质量控制的重点放在制造阶段，将质量管理从事后把关提前到了事前控制，从而用有效的方法剔去了生产过程中可查明原因的异常波动。
作为全面质量管理的一种重要技术，SPC更加强调全员参加与团队精神，因为任何一种产品、任何一个生产过程都是设计、管理、生产等人员共同努力的结果，尤其是在关键过程，即在对形成产品或样机当前质量起决定作用的过程，由于加工难度大、质量不稳定、易造成重大经济损失，所以在关键过程中常常采用SPC控制方法。
2．运用SPC方法，对“精车铁芯”进行质量控制
无极继电器的电磁系统主要由铁芯、轭铁、角型衔铁（俗称三铁）、线圈等组成。
铁芯是继电器的关键部件，它是由电工纯铁制成，外层镀锌防护，极靴用冷镦方法加粗。
零件转入组装车间后，需对铁芯进行精车处理，如下图2.1、图2.2所示：
图2.1图2.2
2.1确认关键过程
由右图2.3可以看出，无极继电器电磁系统工作原理为：
在线圈上加上直流电压后，线圈中的电流Ｉ使铁芯磁化，在铁芯内产生工作磁通
，它由铁芯极靴处经过主工作气隙进入衔铁，又经过第二工作气隙进入轭铁，然后回到铁芯，形成一闭合回路。
在工作气隙处，由于
的作用，铁芯与衔铁间产生电磁吸力ＦＤ，当ＦＤ大到足以克服机械负载的阻力Ｆj时，衔铁即与铁芯吸合。
为了确保工作气隙等电磁特性，铁芯的右端面（见图2.4）与轭铁需密贴配合，因此长度
被确认为关键尺寸，精车铁芯工艺过程确定为关键过程。
2.2绘制控制图，确保“精车铁芯”过程稳定
2.2.1控制图原理及确认
控制图是对过程质量特性值进行测定、记录、评估，从而监测过程是否处于控制状态的一种方法。
产品的质量客观上是存在波动的，影响质量波动的原因可归结为5M1E（人员、设备、原材料、工艺方法、测量和环境），但从对产品质量的影响大小来分，又可分为偶然因素与异常因素两类，偶因是过程固有的，始终存在的，对质量的影响微小，但从技术上难以除去或从经济上考虑不值得消除；异因则非过程固有，有时存在，有时不存在，但对质量的影响大。
控制图的基本原理就是基于质量波动理论与作为判断准则的小概率原理。
通过生产状态的控制，达到对产品质量的完全把握。
结合“精车铁芯”的生产实际，确认控制对象为可测量连续值，且长度
尺寸为计量型数据，宜采用
-R控制图。
控制图主要用于观察正态分布的均值变化，当异常时，描点出界就更加容易，所以
图灵敏度较高，R控制图主要用于观察正态分布的分散或变异情况的变化，二者联合运用，用于观察正态分布的变化。
2.2.2“精车铁芯”数据采集
精车后铁芯长度数据的测量、采集是以磁性千分尺与标准量棒为基准进行的（如图2.5、图2.6所示）。
依据标准要求，工作者每天抽取4次数据，每次选取5个子组。
预备数据采集如表2.1所示。
表2.1预备数据
组号
观测值
样本均值
样本极差
备注
i
i=1,…,m,
m为样本（子组）数据
2.2.3数据计算
由于“精车铁芯”序采用的是计量控制图中的“均值-极差控制图”，所以在实际的分析控制过程中，我们还要对
、R的均值、上限、下限做出计算，计算遵循如下公式进行：
总平均值为：
过程均值:
极差:
极差均值:
X图的中心线及控制线为：
R图的中心线及控制线为：
其中的A2由查表2.2可以获得。
表2.2系数A2
n
2
3
4
5
6
7
8
A2
1.88
1.023
0.729
0.577
0.483
0.419
0.373
注:
红色标记为精车铁芯计算选用标准
D3、D4为与样本量n有关的系数,查表2.3可以获得。
表2.3系数D3、D4
n
2
3
4
5
6
7
8
D3
0
0
0
0
0
0.076
0.136
D4
3.267
2.574
2.282
2.114
2.004
1.924
1.864
注:
红色标记为精车铁芯计算选用标准
在“精车铁芯”工序，测量、收集对铁芯长度相关数据如表2.4。
表2.4精车铁芯长度样本数据
样本号
x1
x2
x3
x4
x5
样本号
x1
x2
x3
x4
x5
1
3.0
4.0
3.0
2.0
3.0
47
3.0
3.0
4.0
3.0
4.0
2
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
48
2.0
3.0
2.0
4.0
4.0
3
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
49
5.0
2.0
2.0
4.0
3.0
4
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
50
4.0
3.0
2.0
2.0
3.0
5
4.0
2.0
5.0
2.0
2.0
51
3.0
4.0
2.0
3.0
2.0
6
2.0
4.0
2.0
3.5
3.0
52
5.0
2.0
4.0
3.0
4.0
7
3.0
2.0
4.0
6.0
2.0
53
3.0
4.0
2.0
1.0
3.0
8
2.0
2.0
2.0
2.0
3.0
54
2.0
3.0
2.0
4.0
4.0
9
5.0
3.0
3.0
4.0
3.0
55
2.0
4.0
4.0
2.0
2.0
10
2.0
3.0
3.0
3.0
3.5
56
4.0
5.0
5.0
2.0
4.0
11
2.0
2.0
6.0
2.0
4.5
57
3.0
3.0
4.0
3.0
4.0
12
4.0
4.0
3.0
3.0
2.5
58
2.0
3.0
2.0
4.0
4.0
13
4.0
2.0
2.0
3.0
5.0
59
3.0
4.0
3.0
2.0
3.0
14
3.0
2.0
2.0
3.0
4.0
60
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
15
3.0
5.0
4.0
2.5
2.5
61
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
16
2.0
4.0
2.0
3.0
3.0
62
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
17
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
63
4.0
2.0
5.0
2.0
2.0
18
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
64
2.0
4.0
2.0
3.5
3.0
19
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
65
3.0
2.0
4.0
6.0
2.0
20
4.0
2.0
5.0
2.0
2.0
66
2.0
2.0
2.0
2.0
3.0
21
2.0
4.0
2.0
3.5
3.0
67
5.0
3.0
3.0
4.0
3.0
22
3.0
2.0
4.0
6.0
2.0
68
2.0
3.0
3.0
3.0
3.5
23
2.0
2.0
2.0
2.0
3.0
69
2.0
2.0
6.0
2.0
4.5
24
3.0
3.0
2.0
2.0
3.0
70
4.0
4.0
3.0
3.0
2.5
25
3.0
4.0
3.0
2.0
3.0
71
4.0
2.0
2.0
3.0
5.0
26
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
72
3.0
2.0
2.0
3.0
4.0
27
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
73
3.0
5.0
4.0
2.5
2.5
28
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
74
2.0
4.0
2.0
3.0
3.0
29
4.0
2.0
5.0
2.0
2.0
75
3.0
2.0
2.0
2.0
1.5
30
2.0
4.0
2.0
3.5
3.0
76
4.0
2.0
2.0
2.0
4.0
31
3.0
2.0
4.0
6.0
2.0
77
6.0
3.0
2.0
2.0
3.0
32
2.0
2.0
2.0
2.0
3.0
78
4.0
2.0
2.0
3.0
5.0
33
5.0
3.0
3.0
4.0
3.0
79
2.0
3.0
2.0
2.0
3.0
34
2.0
2.0
2.0
4.0
3.0
80
3.0
2.0
2.0
3.0
2.0
35
2.0
2.0
4.0
2.0
5.0
81
4.0
5.0
2.0
2.0
3.0
36
2.0
3.0
2.0
2.0
6.0
82
5.0
2.0
3.0
2.0
4.0
37
3.0
4.0
3.0
2.0
3.0
83
3.0
4.0
2.0
3.0
2.0
38
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
84
2.0
3.0
2.0
4.0
4.0
39
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
85
6.0
3.0
2.0
2.0
3.0
40
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
86
3.0
2.0
2.0
4.0
4.0
41
4.0
2.0
5.0
2.0
2.0
87
2.0
4.0
2.0
2.0
3.0
42
3.0
4.0
3.0
2.0
3.0
88
5.0
2.0
2.0
4.0
3.0
43
2.0
3.0
3.0
2.0
3.0
89
4.0
3.0
2.0
2.0
3.0
44
3.0
2.0
4.0
2.0
4.0
90
3.0
4.0
2.0
3.0
2.0
45
3.0
3.0
5.0
2.0
3.0
91
5.0
2.0
4.0
3.0
4.0
46
4.0
5.0
5.0
2.0
4.0
注:
表中数据单位0.01mm
利用上述公式计算控制限，具体数据如下：
2.2.4绘图分析
计算完成后就可以进行绘图了。
只有将过程的非稳态调整到稳态，产品质量满足质量要求,才能将分析用控制图的控制线延长作为控制用控制图。
GB/T4091-2001《常规控制图》明确规定：
在绘图的过程中应先绘制R图，R图判稳后才能可以绘制
图，如果R图未稳，则不能绘制
图。
在绘点过程中要时刻关注点子变化情况，严格遵守GB/T4091-2001中规定的8种判异标准。
为了应用这些准则，将控制图等分为6个区域，每个区域宽1δ，这6个区域的标号分别为：
A、B、C、C、B、A。
其中两个A区、B区及C区都关于中心线CL对称。
具体8项准则参见GB/T4091-2001。
根据表2.4精车铁芯长度样本数据,绘制
—R控制图如图2.7所示。
图2.7精车铁芯工序
—R控制图
通过不断的查找“精车铁芯”生产过程中失控的异常原因，并加以消除，去掉异常数据点，重复计算中心线和控制界限线，“精车铁芯”生产过程基本处于统计控制状态。
在实际的生产过程中，铁芯长度均能控制在合格范围内，质量要求全部满足。
目前，分析用控制图的控制线已延长作为控制用控制图，控制图的数据描点绘制、计算分析均实现了计算机处理。
3运用计算软件，逐步实现“精车铁芯”质量控制信息化
3.1手工记录、绘制、分析阶段
由于“精车铁芯工序”是关键过程，车间对“精车铁芯”工序的质量控制一直都很严格，在计算机未广泛普及阶段，精车铁芯序的职工和技术专责就采用手工记录数据、手工绘制
-R图，手工计算分析的办法来对过程进行控制的。
缺点：
手工计算、绘制繁锁、费时费力，不能及时发现过程异常。
3.2运用Excel软件实现绘图、分析自动化
针对手工工作中存在问题，结合Excel办公软件特点，提出解决办法：
即用计算机绘制“精车铁芯”工序质量控制
—R图，并实现工序能力指数自动计算。
工作者只需录入5次抽样的结果，其它相关数据和描点都由计算机自动计算完成，计算、绘图全部由一张工作表来完成（见图7），从而提高了工作者工作效率，提高了数据分析的可靠性与准确性。
3.3运用Minitab等统计软件进行数据统计分析（发展方向）
目前，由美国宾夕法尼亚大学开发的Minitab软件在SPC中应用较为广泛，Minitab的功能十分强大，包括统计技术、图形制作和六西格玛管理等方面，运用在“精车铁芯”工序分析如图3.3所示。
随着计算机和数理统计软件的广泛应用，统计分析变得已不再高不可攀，利用统计软件（如Minitab软件、SPSS软件、SAS软件等）可以帮助质量工作者从深奥和复杂的统计计算中解脱出来，从而提高工作效率和决策水平。
5小结
对企业而言，生产过程是产品质量形成的关键环节，在确保设计质量的前提下，产品质量很大程度上决定于生产过程控制。
在“精车铁芯”的生产中，（工艺技术）生产、管理人员运用SPC方法，根据产品质量的统计观点，运用数理统计知识、计算机技术对“精车铁芯”生产制造过程中的数据加以收集、整理和分析，从而监控“精车铁芯”的生产过程，确保了其运行状态的平稳，保证产品质量。
结束语
随着“高铁”时代的到来，铁路产品对质量的要求越来越高，我们的企业也越来越重视“产品责任”和“产品质量”，只有运用科学的管理方法，全面推进全面质量管理的，才能确保我们的继电器产品更加安全、可靠。
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