生产过程的SPC实时监控技术(20210201120237)

1、生产过程的SPC实时监控技术SPC技术存在的不足根据SPC手册，针对金属加工特点，我们归纳出实施 SPC的流程，如图1所示其中，对SPC控制项目的选择确定了下列原则:1）KPC（关键特性）项目。2）不是100%佥验的项目。3）不是送实验室检验的项目，确保检测数据获得及时。4）不是目测和通止规检查项目，确保过程特性为计量值。5）现场检具为工控机，具有 SPC功能，避免人工统计计算和作图。图2为按SPC手册确定控制限后，用于实时过程监控的 SPC实例。该图由Q DAS统计 分析软件生成，同一界面同时生成四张图，分别如图2所示。从图2中可看出，全部样本分布范围约占总公差的 1/5,且分布在公差中心区

2、域，其能 力指数为3.94。对于这样的控制图，直观上讲应是相当好的，但该控制图已发出报警，原因 是均值-极差图（图2c） 上有两个点超出控制限，离散图不稳定，根据SPC手册要求，应分析发生异常的原因并采取适当的措施。由于是离散性超上控制限，查找出真正原因有一定难 度，又由于本过程能力指数高达 3.94，工作人员都不愿意花精力去查找原因，也不可能有改 进措施，SPCS制在报警响应环节“失效”。171TV7；Z川1T 炖二i?IJY* 二L 严|T *4/IT*，1 T WiTg卜1心：7 * I:. I_:_:_；H M ；1 V I |M & 7u Xi; *! |ll |b 11(b)直方图

3、1.67的过程满足接受准则。现在通过反向 推导来确定现场SPC的控制限。假设过程质量特性的工程规范（公差）为T,作均值一极差控制图，样本数n=5,初始研究后是一个对中的正态分布过程， 分布宽度为B,则T/B 1.67， 得出 B 0.6T。因此，均值控制图的控制限为：双向公差：UCLX=M+0.3T, LCLX=M-0.3T（M为公差中心）； 单边公差：UCLX= M+0.6T LCLX=0由于是稳定过程，则 B=6Rbar/d2, UCLR=D4Rbar根据SPC手册，当样本量n=5时，d2=2.33 , D4=2.11,可得极差R图的控制UCLR=0.49T控制限设定后，仅当测量点超出控制

4、限时报警。尽管在推导日常监控用均值极差控制图的控制限时作了某些假设，但这些假设在日常生产中是可以再现的，这是因为在初始研究时已将过程调整为稳定状态按上述方法设置的控制限对多数使用均值一极差控制图的过程是适用的，对于一些特殊 情形，例如由于某种原因而人为地将产品特性值控制在公差上限或下限附近时则不适用，在 这类情况下，必须按SPC手册的方法计算控制限，且质量指数只考虑 Cp或Ppo3.SPC实时监控实例分析某发动机厂曲轴生产过程SPC实时监控实例如图3所示，测试结果由Q-DAS统计分析软 件生成。图3中所测曲轴OP90工序精磨连杆颈直径的工艺要求为 48-0.012 +0.004mm，控制限为：

5、UCLX=47.998 7mm LCLX=47.994 1mm UCLR=0.000 957mm 由图 3 可见，两个点超过 均值图的上控制限，一个点超过极差图的上控制限，已报警，Ppk=1.90o卜悴+7 W74-7圳州丄7孚川 0V(网itOJUJt悴州1Jf1上控EH8R图3曲轴连杆颈直径精磨均值一极差图本例中，工程规范给出的公差为 T=0.016 0mm而按SPC手册计算后，均值允许波动 范围B=0.004 3mm 公差利用率仅为 B/T X 100%=27%且组内极差仅允许波动 0.000 957mm， 公差利用率仅为5.98%，这对制造过程提出了过高的要求，当生产环境温度有所波动，

6、检具 有轻微的变化，甚至零件表面上有点灰尘都会造成检测数据的变化超过极差控制图的上控制 限而报警。若采取响应措施，如停机检查机床主轴跳动是否过大、对检具检修等，这些措施 都将影响生产的正常进行。很明显，这种质量控制方式很不经济。同时期按本文提出的控制限方案并重新计算设置控制限后，均值一极差控制图如图4所示。经计算，控制限为： UCLX=48.000 8mm LCLX=47.991 2mm UCLR=0.007 84m，控制限 已在现场工控机内设定。均值阳MMttPI 畑辱二1510I忡呃卜堆卅臥4乳必以- 嵋 fSVL- 科g.- 47.*iJU 4i.4mr图4曲轴连杆颈精磨控制图(重新计算

7、控制限)在控制图中，由于没有点超出控制限，故未发出报警，避免了过度调整。经过计算，过 程能力指数Cpk=5.20,过程发生不合格的概率极低，因此，不需要对过程作任何调整(由 Q -DAS软件计算出的质量指数较低，这是由于 Q- DAS软件对非标准型正态分布在计算质量 指数时有修正)。控制图生成后，当点子排列出现“链”、“周期性波动”、“靠近控制限”等异常情形 时，为避免过度调整，工作人员结合质量指数确定是否对过程采取纠正措施。(1) 质量指数1.33不采取纠正措施(2) 1.33 质量指数1.0生产现场工程师召集相关人员分析异常点出现的原因，制定 整改措施预案，密切关注产品质量变化趋势，发生批量不合格的可能性增大时实施整改措施 预案。(3) 质量指数V 1.0短期措施操作工抽检频次加严，直至全检，具体抽检频次由生产现 场工程师和质量保证工程师商定。长期措施：生产现场工程师召集相关人员进行原因分析， 制定改进措施并组织实施，质量保证工程师对改进措施实施后的过程组织初始研究，计算过 程能力指数(1.67)并重新计算、设定控制限。结