氧化锌工艺

统计过程控制在氧化锌生产中的运用

发布时间:2016/5/8
  在氧化锌工厂里经常听到的SPC,其中英文全称为statistical process control, 翻译成中文就是″统计过程控制″。这是一种借助数学统计方法来对生产过程进行控制的工具。简单地说,我们可以称之为氧化锌工厂数学,是分析数据的科学方法,并且可以利用分析结果来解决实际问题。只要问题能以数字表示,就可以应用SPC来分析。
  统计过程控制最早可以追溯到1924年,美国的休哈特(Walter A.Shewhart)博士绘制了世界上第一张SPC图,并在1931年出版了《加工产品品质的经济控制》(Economic Control of Quality of Manufactured Products)。自此以后,SPC开始被应用于更广阔的领域,特别是在工厂。
  统计过程控制的内容包括抽样检验和过程控制两部分。抽样检验是说要对现有氧化锌产品的随机样本进行检验,通过样本的数据判断是否全部产品合格;而统计过程控制是对过程的结果的随机样本进行检验,比如某零件的直径,以判断过程是否在正常运转。如果过程所检验的结果超出了预定范围,那么就需要调整和改善这个过程,使它的结果重新回到范围内。
  在了解SPC之前,还需要知道统计方法中的两种数据:计数值数据和计量值数据。通常我们判断氧化锌产品好或者坏,功能正常或者不正常,外观合格还是不合格,这就叫计数值数据,简单地说,就是yes和no;如果是产品尺寸要在一个数值范围内,功率要达到多少瓦才合格,也就是可以测量出来的数值,并可以与标准值比较判断,这就称为计量值数据。
  控制图是SPC中最重要的工具。目前在实际中大量运用的是基于休哈特原理的传统控制图。图5-5指明了不同的情况需要采用什么样的控制图。
  X-R图是针对计量值的控制图.中文叫均值极差图。要构建此图的话,需要搞清楚4个问题:样本容量、样本数、抽样频率和控制限。
(1)样本容量
  从图5-5可以看出,构建均值极差图,最好取较小的样本容量,为什么这样说呢?有两个原因,第一,样本需要在一个合理的时间长度内抽取,时间过长,有可能过程已经在抽取样本的时候发生变化。第二,抽取的样本越大,意味着工作越繁重,成本也越高。所以,通常情况下,样本容量在2~5之间。
一个样本容量又被称为一个子组。
(2)样本数
  所谓样本数,也是说子组数,简单地说,就是有多少个氧化锌样本容量一样的小组,应遵循以下2个原则:
  第一,所有子组包括的样本总数达100个以上;
  第二,子组数一般为25组。
   刚刚我们说了样本容量不超过5个。假设一个样本抽取5个氧化锌产品,那么就意味着我们要抽取总共25组,每组5个产品的子组,样本总数在100个以上。
(3)抽样频率
  确定子组收集的频率,其目的是检查经过一段时间后过程的变化,所以要遵循2个原则:
  第一,在适当的时间收集足够的样组,这样的话,样组才能反映潜在的变化,比如换班、操作人员的变更、材料批次的不同。
  第二,组间的间隔时间可随着过程的稳定状态进行调整(增加或减少)。通常情况下,一开始对过程抽样频繁一些,随着对过程信心的增加而可以逐渐减少抽样频率。
(4)控制限
  在计量值统计过程控制中,在制定控制限时,标准的做法是上控制限位于中心线上方3倍标准差处,下控制限位于中心线下方3倍标准差处。这意味着99.7%的样本均值有希望落在这两条控制限以内,在统计学上,我们可以称为在99.7%的置信区间内。如果有样本均值落在了上控制限和下控制限之间的范围之外,那就叫过程失控。
  知道了以上4点,接下来我们就可以开始构建X-R图。
  又图就是根据过程中抽取的样本的均值绘制的图。实际上,过程的标准差是不知道的,基于这个原因,通常的做法是运用实际的样本数据。
R图是用各个样本极差绘制的图。极差就是一个样本中最大值与最小值之间的差值。R值简化了方差计算,可以作为标准差来使用。
  计算中,R是每一个样本极差的均值,X是样本均值的平均值,或者是过程的
在X图和R图中,CL是中心线,UCL是上控制限,LCL是下控制限。
  这里举个例子吧,某工厂制造一批铜管,要用X-R控制图来控制其内径尺寸单位为毫米,利用下面的数据表,求得其控制界限并绘图。
   统计过程控制的目的就是要从经济的角度考虑,对那些能够影响过程的行为作出正确的决策以节省开支。这就意味着我们需要权衡可能产生的后果,然后才能采取行动,从而避免在非必要时采取多余的行动(过度控制),也要避免在需要时不予行动(控制过程)。
  而这个过程需要在两个变异来源的环境进行:特殊原因和普通原因。
  普通原因可以理解为在生产过程中人机料法环等各因素在正常状况下产生的随机波动,一般是难以避免的,是普遍存在的情况。要想改变的难度比较大,通常属于技术方面的难题,需要长期持续改善。比如天空下雨,这是自然界物质变化引起的现象,我们要想去改变,就得改变非常多的环节。
  特殊原因可以理解为有外力的干涉引起的偏离正常波动的异常波动,比如模具的损耗、操作不当等,这是可以采取纠正措施的,相对容易改变,一般属于氧化锌企业管理上的问题。
  SPC主要识别的就是要特殊原因,在图上的表现,就是出现不受控状态。具体识别有8条法则:戴明环( PDCA)与防爆电器质量管理
  (1)任何控制限之外的点:
  (2)连续有9个点在中心线同一边;
  (3)6个连续点全部上升或者下降;
  (4) 14个连续点交替上升或者下降;
  (5)同侧的3点中2点大于离中心线2个标准差;
  (6)同侧的4点中3点大于离中心线1个标准差;
  (7)连续15点在离中心线1个标准差之内;
  (8)连续8点大于离中线1个标准差以上。
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