SPC技術在建立制絲車間質(zhì)量監(jiān)控新模式中的探索與實踐

PAGEPAGE13SPC技術在建立制絲車間質(zhì)量監(jiān)控新模式中的探索與實踐_____________________________________________________________________【摘要】統(tǒng)計過程控制(StatisticalProcessControl），簡稱SPC，是美國休哈特博士（Dr.Shewhart）在二十世紀二十年代所創(chuàng)造的理論。該理論把數(shù)理統(tǒng)計應用于工業(yè)生產(chǎn)中，由此把產(chǎn)品的質(zhì)量控制從事后檢驗改變?yōu)槭虑邦A防，這對保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率開辟了廣闊的前景。在統(tǒng)計過程控制中，控制圖是核心工具，控制圖是對過程控制中以測定、記錄并進行極限管理的一種用統(tǒng)計方法設計的圖。SPC主要是指應用控制圖對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。在我國，統(tǒng)計過程控制（SPC）技術的應用仍處于起步階段，特別是在國內(nèi)煙草行業(yè)，應用統(tǒng)計過程控制（SPC）技術的企業(yè)非常之少。因此，推進統(tǒng)計過程控制（SPC）技術在上海煙草企業(yè)的應用，對促進上海煙草質(zhì)量管理水平的提高和企業(yè)核心競爭力的提升具有非?，F(xiàn)實的意義。本文較為系統(tǒng)地介紹了車間應用SPC技術加強制絲生產(chǎn)過程控制和建立車間質(zhì)量管理模式的一系列主要工作：它包括對制絲生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集；確定主要工藝技術參數(shù)、并使之標準化；控制圖制作；過程穩(wěn)態(tài)條件下CPK值的達標、建立評價模型；實現(xiàn)與參數(shù)化控制相對應的質(zhì)量評價方法?！娟P鍵詞】統(tǒng)計過程控制車間質(zhì)量管理模式控制圖評價模型_____________________________________________________________________引言統(tǒng)計過程控制(SPC)技術是美國休哈特博士(Dr.Shewhart)在二十世紀二十年代所創(chuàng)造的理論。該理論把數(shù)理統(tǒng)計應用于工業(yè)生產(chǎn)中，制作出世界上第一張過程控制圖，即不合格率(p)控制圖，由此把產(chǎn)品的質(zhì)量控制從事后檢驗改變?yōu)槭虑邦A防，這對保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)率開辟了廣闊的前景。在二戰(zhàn)期間，SPC技術即在軍事工業(yè)得到了有效的應用。但SPC技術真正大規(guī)模的使用是從二十世紀八十年代西方各主要工業(yè)國推行統(tǒng)計過程控制(SPC)技術開始，并取得了很大的成功。而在我國，統(tǒng)計過程控制(SPC)技術的應用仍處于起步階段，特別是在國內(nèi)煙草行業(yè)，應用統(tǒng)計過程控制(SPC)技術的企業(yè)非常之少。因此，推進統(tǒng)計過程控制(SPC)技術在上海煙草企業(yè)的應用，對促進上海煙草質(zhì)量管理水平的提高和企業(yè)核心競爭力的提升具有非?，F(xiàn)實的意義。一、應用SPC技術的背景作為比較早的推行信息化的部門之一，我廠制絲車間較早地建成了上位機數(shù)采系統(tǒng)，能夠通過現(xiàn)場的PLC直接采集到實時的生產(chǎn)數(shù)據(jù)并發(fā)送到上位機上進行存儲。但目前的實際情況是對于采集到的大量生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及車間制絲的工藝參數(shù)并沒有進行很好的研究、整理和應用，顯得繁多而散亂，未物盡其用，也無法為車間的生產(chǎn)決策、考核提供有力依據(jù)，達不到穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。與信息化的主旨：即對數(shù)據(jù)的研究、探討，數(shù)據(jù)流向的把握、梳理并且依靠計算機等輔助設備的高效、準確，最終達到減少人為因素，減少手工勞動，穩(wěn)定生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的不符。并且與車間提出的“創(chuàng)建國內(nèi)最具競爭力的制絲車間”，與工廠“國內(nèi)一流，國際先進”的目標都存在著相當大的距離。面對這種局面，車間管理層在經(jīng)過認真的商討和在公司、工廠各方面的大力支持下，決定通過信息化手段和SPC技術提升車間質(zhì)量管理水平，實現(xiàn)車間質(zhì)量監(jiān)控模式的創(chuàng)新。二關于SPC技術的介紹1.基本概念SPC即統(tǒng)計過程控制(StatisticalProcessControl)。在統(tǒng)計過程控制中，控制圖是核心工具?？刂茍D是對過程控制加以測定、記錄并進行極限管理的一種用統(tǒng)計方法設計的圖。SPC主要是指應用控制圖對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，科學的區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，從而對生產(chǎn)過程的異常趨勢提出預警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施，消除異常，恢復過程的穩(wěn)定，從而達到提高和控制質(zhì)量的目的。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品加工過程中的質(zhì)量波動是不可避免的。它是由人、機器、材料、方法和環(huán)境等基本因素的波動影響所致。波動分為兩種：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)量影響較小，在技術上難以消除，在經(jīng)濟上也不值得消除。異常波動是由系統(tǒng)原因(異常因素)造成的。它對產(chǎn)品質(zhì)量影響很大，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)。2.SPC技術原理統(tǒng)計過程控制(SPC)是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。它對生產(chǎn)過程進行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)，以達到控制質(zhì)量的目的。當過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)(簡稱受控狀態(tài))；當過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)(簡稱失控狀態(tài))。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。SPC正是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律性對過程進行分析控制。因而，它強調(diào)過程在受控和有能力的狀態(tài)下運行，從而使產(chǎn)品和服務穩(wěn)定地滿足顧客的要求。3.工序能力評價在傳統(tǒng)的過程能力等級評價中認定Cp=1.33時是最理想、最佳水平。認為Cp<1時為過程能力不足；Cp≥1.67時為過程能力富余。然而，在經(jīng)濟全球化時代，企業(yè)競爭已日趨激烈，科學技術和生產(chǎn)力的高速度發(fā)展對質(zhì)量提出了高標準的要求：很多先進企業(yè)已經(jīng)提出Cp≥1.67的要求，甚至提出6σ管理或零缺陷管理的要求。日本質(zhì)量管理學家田口玄一對質(zhì)量的定義是：“對社會所造成的損失。損失函數(shù)是一個二次曲線，當分布曲線呈正態(tài)分布時，其質(zhì)量損失最小”。也就是過程穩(wěn)定呈正態(tài)分布時，對企業(yè)來說這是一種最經(jīng)濟的方式。圖1給出不圖1不同正態(tài)分布的過程能力同正態(tài)分布的過程能力，說明當分布曲線呈正態(tài)分布時，其集中度越高，即Cp越大，過程越穩(wěn)定，其質(zhì)量損失最小。4.現(xiàn)代SPC的發(fā)展特點經(jīng)過近70年在全世界范圍的實踐，SPC理論已經(jīng)發(fā)展得非常完善，其與計算機技術的結合日益緊密，特別是在企業(yè)內(nèi)的應用范圍、程度也已經(jīng)非常廣泛、深入。概括來講，現(xiàn)代SPC的發(fā)展呈現(xiàn)如下特點：(1)分析功能強大，輔助決策作用明顯在眾多企業(yè)的實踐基礎上發(fā)展出繁多的統(tǒng)計方法和分析工具，應用這些方法和工具可根據(jù)不同目的、從不同角度對數(shù)據(jù)進行深入的研究與分析，在這一過程中SPC的輔助決策功能越來越得到強化。(2)體現(xiàn)全面質(zhì)置管理思想隨著全面質(zhì)量管理思想的普及，SPC在企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量管理上的應用也逐漸從生產(chǎn)制造過程質(zhì)量控制擴展到產(chǎn)品設計、輔助生產(chǎn)過程、售后服務及產(chǎn)品使用等各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，強調(diào)全過程的預防與控制。(3)與計算機網(wǎng)絡技術緊密結合現(xiàn)代企業(yè)質(zhì)量管理要求將企業(yè)內(nèi)外更多的因素納入考察監(jiān)控范圍，企業(yè)內(nèi)部不同部門的管理職能呈現(xiàn)出分工越來越細與合作越來越緊密兩個特點，這都要求可快速處理不同來源的數(shù)據(jù)并做到最大程度的資源共享。適應這種需要，SPC與計算機技術尤其是網(wǎng)絡技術的結合越來越緊密。(4)系統(tǒng)自動化程度不斷加強傳統(tǒng)的SPC系統(tǒng)中，原始數(shù)據(jù)是手工抄錄，然后人工計算、打點描圖，或者采用人工輸入計算機，然后再利用計算機進行統(tǒng)計分析。隨著生產(chǎn)率的提高，在高速度、大規(guī)模、重復性生產(chǎn)的制造型企業(yè)里，SPC系統(tǒng)已更多采取利用數(shù)據(jù)采集設備自動進行數(shù)據(jù)采集，實時傳輸?shù)劫|(zhì)量控制中心進行分析的方式。(5)系統(tǒng)可擴展性和靈活性要求越來越高企業(yè)外部和內(nèi)部環(huán)境的發(fā)展變化速度呈現(xiàn)出加速度的趨勢，成功運用的系統(tǒng)不僅要適合現(xiàn)時的需要，更要符合未來發(fā)展的要求，在系統(tǒng)平臺的多樣性、軟件技術的先進性、功能適應性和靈活性以及系統(tǒng)開放性等方面提出越來越高的要求。三、車間質(zhì)量監(jiān)控模式的建立車間質(zhì)量監(jiān)控模式建立的主體工作是應用信息技術全面導入SPC技術：它包括對制絲生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集；確定主要工藝技術參數(shù)、并使之標準化；控制圖制作；過程穩(wěn)態(tài)條件下CPK值的達標、建立評價模型；實現(xiàn)與參數(shù)化控制相對應的質(zhì)量評價方式。1.確定主要工藝、技術參數(shù)，實現(xiàn)參數(shù)化控制實現(xiàn)生產(chǎn)參數(shù)標準化是車間質(zhì)量管理的發(fā)展要求。隨著卷煙制造技術的不斷提升，對卷煙內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定也提出了更高的要求。這就需要在制造加工過程中按照產(chǎn)品的設計參數(shù)進行生產(chǎn)，避免各工序點參數(shù)的隨意變動而引起制絲加工內(nèi)在品質(zhì)的波動，為了達到標準化生產(chǎn)。2003年，車間在對以往生產(chǎn)過程中使用的工藝參數(shù)、技術條件詳細調(diào)研的基礎上，結合國家卷煙工藝規(guī)范的要求和車間擋車工普遍的操作習慣，實施對100種主要的工藝參數(shù)和技術條件進行標準化控制。為確保參數(shù)標準化工作正常開展，車間以每月下達參數(shù)表的形式，指導和規(guī)范生產(chǎn)班的操作。實施對制葉絲工序、制梗絲工序和摻配與儲絲工序的工藝參數(shù)和技術條件進行標準化控制。通過此項措施的落實，使車間生產(chǎn)參數(shù)標準化更趨合理和規(guī)范，同時車間加強對過程參數(shù)的考核和管理，明確三班標準參數(shù)設置的范圍和修改權限，車間工質(zhì)員每月對實際操作情況進行匯總、分析，落實考核。目前擋車工對98種參數(shù)基本不作調(diào)整性操作，遇特殊情況需作調(diào)整也留下記錄。工藝參數(shù)和技術條件標準化的實施有效地確保了參數(shù)化控制在車間的執(zhí)行，進一步提高了制絲生產(chǎn)的參數(shù)控制水平和質(zhì)量穩(wěn)定能力。2.探索控制圖應用，實現(xiàn)質(zhì)量的過程控制(1)關鍵質(zhì)量特性值的確定關鍵質(zhì)量特性值是指影響產(chǎn)品的關鍵要因，同時也是推進車間SPC技術應用的關鍵所在。根據(jù)制絲生產(chǎn)流程的分析，車間確定以下9種質(zhì)量特性值為關鍵質(zhì)量特性值：煙葉加料比例、烘葉絲含水率、葉絲摻配比例、梗絲摻配比例、膨絲摻配比例、薄片絲摻配比例、煙絲加香比例、煙梗加料比例和烘梗絲含水比例。(2)控制圖制作及使用為深化SPC技術和提高數(shù)據(jù)分析能力，車間積極探索控制圖在制絲生產(chǎn)中的應用，組織專門的力量，經(jīng)多次調(diào)研、討論，最終形成了控制圖制作的需求，對車間9種關鍵質(zhì)量特性值，共28張控制圖的制作進行了確定，制絲控制圖具體制作方法如下：A∶每個控制圖分別制作偏差控制圖、偏差的平均值控制圖和偏差的標準偏差控制圖。B：偏差控制圖的制作：每線號、每煙號、每項目、每批號1個圖。中心線為0，上下限為質(zhì)量要求公差范圍。每分鐘采集1個數(shù)據(jù)，計算偏差(偏差=采集值-設定值)，在偏差控制圖上畫點。C：偏差的平均值控制圖的制作：每線號、每煙號、每項目1個圖。中心線為0，上下限為質(zhì)量要求公差范圍除以。計算批內(nèi)偏差的平均值，在偏差的平均值控制圖上畫點。D∶偏差的標準偏差控制圖的制作：每線號、每煙號、每項目1個圖。底線為0，上限為質(zhì)量要求公差范圍除以6。計算批內(nèi)偏差的標準偏差，在偏差的標準偏差控制圖上畫點。在車間上位機上制作這些制絲控制圖，由制絲數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)自動生成。即對煙葉加料比例、烘葉絲含水率、葉絲摻配比例、梗絲摻配比例、膨絲摻配比例、薄片絲摻配比例、煙絲加香比例、煙梗加料比例、烘梗絲含水率這些關鍵工序點的偏差做控制圖。偏差是實際生產(chǎn)質(zhì)量水平與工藝標準設定之間的差距，所以以偏差為統(tǒng)計量來做控制圖就能清楚的看出偏離設定值的程度和多少。通過平均值控制圖和標準偏差控制圖還可以看出批與批之間的波動、是否穩(wěn)定。同時針對上位機所做的制絲控制圖，提出七種異常點的判斷原則：A∶偏差控制圖中連續(xù)9點≥上限；B∶偏差控制圖中連續(xù)9點≤下限；C：偏差的平均值控制圖中有點≥上限；D：偏差的平均值控制圖中有點≤下限；E：偏差的平均值控制圖中連續(xù)5點在中心線和上限之間；F：偏差的平均值控制圖中連續(xù)5點在中心線和下限之間；G：偏差的標準偏差控制圖中有點≥上限。制絲控制圖判斷異常的輸出鏈接相應控制圖：異常描述(A或B)鏈接該項目、該批號偏差控制圖；異常描述(C或D或E或F或G)鏈接該線號、該煙號、該項目偏差的平均值控制圖和偏差的標準偏差控制圖(顯示最近10個平均值和10個標準偏差)。同時制作制絲控制圖的異常報警表，包括：生產(chǎn)日期、生產(chǎn)班別、生產(chǎn)班次、生產(chǎn)批號、線號、煙號、項目和異常描述，還可鏈接至相應的控制圖，以便異常處理的追溯。如：圖2是車間2#線葉絲出口水分的偏差的均值-標準偏差控制圖。通過該圖可以看出，第6點已超出了上界限(UCL)，根據(jù)判異原則C判異，說明該點已超出了工藝規(guī)范允許的偏差范圍，即該點是不符合工藝標準的，可能造成產(chǎn)品質(zhì)量上的問題。以此作為問題點，組織設備管理員、工藝員從設備情況、來料情況、操作方法等方面進行調(diào)查，進行原因分析，提高產(chǎn)品質(zhì)量。偏差的均值控制圖反映的是偏離工藝標準的情況，如果點全部都在工藝范圍之內(nèi)，也并不能說明生產(chǎn)情況是完好的，因為無法判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，有無波動，而偏差的標準偏差控制圖正是反映生產(chǎn)穩(wěn)定情況的，從圖2可見第9、33、50三點都超過了上界限，圖２車間２＃線葉絲出口水分的偏差數(shù)均值－標準偏差控制圖根據(jù)判異原則G判異，說明此三點的波動非常大，不穩(wěn)定，但從均值圖中則無法看出此三點的異常。所以應該同時結合這兩張圖來進行分析、控制，才能既保證產(chǎn)品符合工藝規(guī)范，又使生產(chǎn)過程受控，保證生產(chǎn)的順利進行。3.建立車間質(zhì)量監(jiān)控評價新方法隨著SPC技術在車間的不斷深入開展，無論是從推廣應用角度還是從鞏固成績角度，都需要建立一個與之相匹配的管理制度。為了推進SPC技術在車間工作中的進一步應用。車間對經(jīng)濟責任制中主體內(nèi)容(即質(zhì)量考核)進行了一次較大幅度的改變，將原有的一些常規(guī)檢測指標的考核比重進一步壓縮，并以合格率為主；將近70%左右的內(nèi)容轉(zhuǎn)變?yōu)閷Ω鞴ば螯c的Cpk值的全新考核。并在日常生產(chǎn)管理中形成月度原因分析制度，制定原因分析人、原因分析方法、原因分析內(nèi)容、判定標準和閉環(huán)措施的辦法、形成日、月的Cpk值統(tǒng)計表，因為Cpk作為衡量實際生產(chǎn)過程能力指數(shù)，它直接反映了生產(chǎn)過程能夠滿足規(guī)格要求的能力，反映了合格品率的高低。Cp即過程能力指數(shù)，它是指過程能力滿足質(zhì)量要求的程度，是一種理想狀態(tài)，是當質(zhì)量特性值的分布中心與目標值重合的時候產(chǎn)生的；Cpk則是因為實際情況下，兩者是偏離并不重合，它作為衡量實際生產(chǎn)過程能力指數(shù)直接反映了生產(chǎn)過程能夠滿足規(guī)格要求的能力，反映了合格品率的高低。同時車間根據(jù)實際情況還引入了Cpk1的概念，因為探測、計量工具本身存在著儀器誤差，造成儀器顯示值與實際值不同，所以計算的Cpk并不能說明實際的過程能力。引入Cpk1的概念，通過儀器顯示值與實際值間的差值轉(zhuǎn)換消除了儀器本身誤差，計算Cpk1的值才是真正反映了實際過程能力指數(shù)，真正對實際的生產(chǎn)過程加以分析和控制。如圖3所示，綠色的即為Cpk1值。圖３車間生產(chǎn)過程控制圖考核觀念的創(chuàng)新和轉(zhuǎn)變促進了擋車工實現(xiàn)“從關注結果向更關注過程”的轉(zhuǎn)變，分析思考質(zhì)量問題也溶入了新的觀念，進入了新的境地。如對待生產(chǎn)斷料問題，以往職工較為關心因為停機時間過長而影響產(chǎn)量完成，現(xiàn)在由于過程控制精度意識有了提高，職工更關心因停機而影響過程質(zhì)量。這一可喜的轉(zhuǎn)變，是車間管理和技術進步的具體體現(xiàn)，從近期來講，是為了Cpk指標的提高，而從長遠來看，是質(zhì)量評價觀念的徹底改變，是對車間不斷提升內(nèi)涵的重要支撐。通過以上這一系列方法和舉措的實施，車間標準化生產(chǎn)監(jiān)控模式已初步建成。4.效果與努力方向通過一年的努力，車間標準化生產(chǎn)監(jiān)控模式已初步形成，制絲生產(chǎn)的參數(shù)控制水平和質(zhì)量保證能力有較大的提高。制絲生產(chǎn)線確立的100種工藝參數(shù)，技術條件標準化應用率已達到98%。以控制圖為主的統(tǒng)計分析工具的設計應用，判異原則的探索及糾正措施的實施進一步提升了車間質(zhì)量管理和設備管理水平。16個工序檢測點中15個批合格率>88%。9個質(zhì)量特性值也運用上述控制圖加以分析、控制。具體各工序點在應用前后的數(shù)據(jù)分別見表1：通過上述一系列數(shù)據(jù)的對比，確實說明SPC技術的推廣應用給車間質(zhì)量管理帶來的成效。在看到成績的同時，我們也應該看到存在的不足和改