SPC技术在润滑油灌装过程中的应用

前言

SPC即统计过程控制 (Statistical Process Control) , 它主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控, 科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动, 从而对生产过程的异常趋势提出预警, 以便生产管理人员及时采取措施, 消除异常, 恢复过程的稳定, 从而达到提高和控制质量的目的。

一、范围

SPC技术的主要工具是控制图理论。对于任何过程, 凡需要对质量进行监控的场合都可以应用控制图。重量是顾客对润滑油产品最关注的, 重量作为过程的控制点;根据不同规格的产品, 可采用均值极差图 (-R图) 或均值标准差图 (-s图) 对灌装过程进行控制, 及时发现过程异常趋势, 提前采取措施, 达到事先预防目的。

二、计量型控制图原理

均值极差图以正态分布的三个标准差为理论依据, 中心线为平均值, 上下控制界限以

平均值加减三个标准差 (μ±3σ) 之值是常规控制图中的一种。此种图是给定的样本特性值与样本号对应的一种图形, 它包含一条中心线 (CL) , 作为所绘点特性的标准值, 它还包含由统计方法确定的两条控制线, 称为上控制线 (UCL) 和下控制线 (LCL) , 如图1所示。

从上图可以看出, 在μ±3σ范围内的合格率为99.73%。控制图的上下控制线分别取为μ+3σ、μ-3σ, 故落到两条控制线之外的不合格品率只有0.27%, 这是小概率事件发生了, 说明有某种特别原因造成的。

三、SPC控制图在润滑油20L灌装线的应用

1. 制定和使用控制图的步骤

(1) 收集预备数据, 作分析用控制图, 计算中心线与控制界限。判定准则为:

1、1点超出控制限;2、连续7点落在中心线同一侧;3、连续点上升或下降;4、连续14点上下交替;5、连续3点中有2点落在中心线同一侧且距中心线2σ区域以外;6、连续5点中有4点落在中心线同一侧且距中心线1σ区域以外;7、连续15点落在中心线两侧且距中心线1σ区域内;8、连续8点落在中心线两侧且无一在距中心线1σ区域内。

(2) 若生产过程不处于统计控制状态, 查找并消除降低质量的异常原因, 去掉异常数据点, 重新计算中心线和控制界限, 直至异因不再出现为止

(3) 制作控制用控制图, 对生产过程进行监测。

(4) 无异常时继续生产, 有异常时消除异因, 使之不再发生。

2. -R控制图在20L灌装线的应用实例

以16kg产品为例, 净重一般要求在16±0.15 kg, 故规范SL=16.00, USL=16.15, LSL=15.85。根据4.2.4所述, 当过程处于统计受控状态时, 控制用控制图使用一定时间后, 由于过程存在4M1E的影响因素, 应定期对过程的实际质量水平进行分析, 以便对中心线以及控制界限进行修正。

(1) 结合抽检收集原始数据

每小时抽检一次, 每次连续抽检5桶的重量 (净重) 填入数据收集与计算表, 如表1所示。

(2) 制作分析用控制图, 如图3所示

利用表1数据和办公软件制作分析用控制图, 分析过程是否处于统计受控状态。判断异常情况的原则可采用4.2.1中阐述的8项判异准则中较为实用的前三项, 准则一的可能原因是灌装参数设定有误, 或抽检时读数出现误读、描点或计算错误等;准则二的可能原因是设定参数有误或灌装头堵塞灌装量逐渐减小等;准则三的可能原因是由于环境影响, 电子控制系统漂移等等, 而其余5项则不必出现在相关的作业指导书中, 这是因为采用过多的判异准则会加大生产过程误报警的几率, 导致生产线停车以后找寻根本不存在的问题, 降低生产力和劳动效率, 增加成本。

由于解释子组极差或现场值的能力都取决于零件间的变差, 因此首先分析R图;xˉ图的控制界限取决于R图中变差的大小, 因此xˉ图的变差与R图的变差有关, 如果平均值没有得到控制, 则可能存在特殊原因的变差。根据判异准则得出结论, 图3表明过程处于统计受控状态, 分析用控制图可转为控制用控制图使用。

(3) 计算R图的中心值、上下界限值, 制作控制用控制图的Excel空白表

1) 计算样本总均值xˉ与平均样本极差Rˉ。

UCL=D4Rˉ=0.03171, CL=Rˉ=0.015, LCL=D3Rˉ=0, 其中D4=2.114, D3=0 (常数) 。对于样本容量小于7 (n=5) 的情况, R图的下限值 (LCL) 在技术上是一个负值, 在这种情况下, R图没有实际意义的下控制限, 此处可将LCL视为零。

2) 计算xˉ控制图的中心线、上下界限值

CL=xˉ=16.0077, UCL=xˉ+A2R=16.016, LCL=xˉ-A2R=15.999, 其中A2=0.577 (常数) 。

3) 根据计算结果制作R图和xˉ图空白表, 以供现场管理人员使用。

(4) 现场生产管理人员在抽检时记录原始数据, 并计算xˉ与R的值, 描点画图, 继续使用SPC技术对灌装过程进行监控。

小结

1.在润滑油灌装线的定量灌装过程中, 推行SPC技术, 应用均值-极差控制图对过程分析和监控, 可有效提高灌装精度, 预防灌装过程出现失控。

2.作为分析用的控制图, 它所需要的原始数据应精确, 这对抽检计量设备 (电子秤) 的精度提出了更高的要求。

3. 虽然连续抽检每个灌装头的产品重量, 但是均值-极差图并不能反映单个灌装头的过程趋势, 它反映的是整个灌装机灌装过程的平均趋势。

4. 当生产过程发生变化时, 如设备调整、参数变化等, 需要重新调整计算控制限, 控制界限需定期检讨, 以判断是否需要更新控制界限, 更新周期根据过程变化而定。

参考文献

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