统计过程控制在原料品质提升中的应用

时间：2024-11-04

韩舒哲，张文，丁顺义

（濮阳濮耐高温材料（集团）股份有限公司，河南濮阳 457100）

中国是耐火材料生产的大国，近几十年来由于钢铁行业的快速发展，耐火材料不仅在数量上的需求增加，在质量和使用条件上的要求也越来越高[1]。严把原料质量关是保证耐火材料产品质量的前提，合格只是对投产原料最基本的要求，想要进一步优化、提升产品品质，除保证原料合格外，更要重视原料的稳定性。规范限（标准）用来区分是否合格，控制限则用以区分偶然与异常波动，运用统计过程控制管理方法，及时监测原料指标波动，科学预警原料关键指标异常波动，推动原料不断优化，已经成为企业提升产品质量水平的重要途径。

1 用控制图评估D50指标

统计过程控制管理包括两方面内容，一是利用控制图分析过程能力的稳定性，二是计算过程能力指数，分析过程能力。控制图主要用于分析判断生产过程的稳定性，及时发现生产过程中的异常现象，查明生产设备和工艺装备的实际精度，为评定产品质量提供依据[2]。控制图包括中心线（CL）、上控制限（UCL）、下控制限（LCL），横轴为时间或样本号，纵轴为样本统计量数值。控制限对测量数据进行统计分析可以更加形象地表现出所测数据的变化趋势，及时对测量过程进行监测、分析和评估，以达到改进计量检测过程的目的[3]。

1.1 收集数据

针对重点指标D50，选择同一供应商，按照不同进料批次，每批到货抽检4次，收集25个子组大小为4的子组，数据详见表1。

表1 D50指标值

1.2 用Minitab绘制分析用控制图

运用Minitab软件，按照均值标准差控制图对检测数据进行分析，分析结果详见图1。

图1 D50值的Xbar-R控制图

D50指标的R图处于稳态，无异常点出现，然后观察D50的Xbar图，根据GB/T4091-2001《常规控制图》中规定的判异准则进行判断，D50的控制图显示子组2、3、21、22违反了判异准则，该指标处于非控制状态。

2 除去可查明原因再次绘制控制图

2.1 重新收集检验数据

紧急联系该原料供应商，针对异常批次原料从人、机、料、法、环、测等方面展开调查，并要求其做出书面调查报告及制定后续稳定措施。供应商采取固定生产线供货，稳定上游客户等方法进行后续批次的生产供货，改进一段时间后，重新取样。将以上4组异常数据剔除，并添加整改后的4组样本数据。

表2 4组子数据的样本

2.2 再次用控制图评估D50过程是否稳定

运用Minitab软件再次做出D50指标的均值标准差控制图，如图2。根据判异规则，此时的D50指标处于统计控制状态。

图2 D50指标的均值标准差控制图

3 计算过程能力指数

过程能力是过程在一定时间内处于统计控制状态下的实际加工能力，用过程能力指数（CP）来衡量[1]。

其中公差T=TU-TL，TU为允许最大值，TL为允许最小值，σ为质量特性值总体的标准差。T为固定值，标准差是整个生产过程的稳定性，整个过程越平稳，控制曲线越平滑，标准偏差值越小，平均值越接近工艺标准值，CP就越大，越符合我们期望的值。当产品质量特性分布值的平均值与规范中心不重合时，无偏移的过程能力指数CP不能完全反映过程能力的实际情况，需要进一步考虑有偏移的过程能力指数CPK。

定义分布中心μ与规范中心M的偏移为ε，ε=|M-μ|，μ与M的偏移度为K，K=2ε/T，则：

过程能力指数的计算，也可通过Minitab软件实现，首先对处于稳态的D50指数值进行过正态检验，显示P值为0.517大于0.05，符合正态分布。然后进行正态过程能力分析，结果显示CP为1.55、Cpk为1.49，均大于1.33，根据评级规则判断过程能力充分。如果此时CP或Cpk小于1.33，则需继续与供应商联系进行过程改进，重新进行控制图评估和过程能力判定，直至处于稳态并过程能力充足。