SPC在航空航天緊韌體製造過程中的應用

本文簡述公司在航空航天緊韌體製造過程中，對關鍵控制點運用統計技術SPC對過程進行監控。

重點描述了SPC實施的流程以及在實施過程中應注意的問題。

１．統計過程控制

１．１　統計過程控制定義

ＳＰＣ是　Ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　的簡稱，即統計過程控制，主要是指應用統計分析技術對生產過程進行適時監控，科學區分出生產過程中產品質量的隨機波動與異常波動。

從而對生產過程的異常趨勢提出預警，以便生產管理人員及時採取措施，消除異常，恢復過程的穩定，從而達到提高和控制質量的目的，是緊韌體行業當前應用比較廣泛、比較成功的質量管理方法之一。

１．２　ＳＰＣ　技術原理

在生產過程中，產品的加工尺寸的波動是不可避免的。它是由人、機器、材料、方法和環境等基本因素的波動影響所致。

波動分為兩種：隨機波動和異常波動。

隨機波動是偶然性原因（不可避免因素）造成的，它對產品質量影響較小，在技術上難以消除，在經濟上也不值得消除。

異常波動是由系統原因（異常因素）造成的。它對產品質量影響很大，但能夠採取措施避免和消除。過程控制的目的就是消除、避免異常波動，使過程處於受控狀態。當過程僅有隨機波動時，過程的質量特性是呈現正態分佈的，其分佈狀態如圖　１－１：

圖　１－１　質量特性分佈圖

１．３　ＳＰＣ　實施的重要作用

產品質量的優劣，關係到公司的信譽，關係到公司的生存。

在生產過程中，在大批次生產條件下，如果公司全檢無能力（或不經濟），抽檢無法保證產品質量，在這種情況下用科學的質量管理方法　（ＳＰＣ）　控制產品的過程質量，及時發現生產過程中的異常情況，採取措施進行改進，把質量隱患消滅在萌芽狀態，真正達到防患於未然。

從而有效控制生產製造過程、不斷改進以提高產品質量。

２．航空航天緊韌體產品特點

２．１　產品型別介紹

公司生產的緊韌體產品主要涉及ＧＢ、ＧＪＢ　、ＱＪ、ＨＢ和公司企業標準，包括在各種級別、材料、強度的各種螺栓、螺母、螺釘、自鎖螺母、鉚釘、墊圈、銷軸、鎖類。

２．２　某型號高鎖螺栓產品關鍵控制點

選取高鎖螺栓作為本次ＳＰＣ過程控制研究的物件。高鎖螺栓包括螺紋、頭部、光桿，並在尾部具有內六方扳擰結構。以某型號鈦合金高鎖螺栓為例，其產品結構示意圖如圖２－２所示。

從圖中可以看出，該產品對光桿的加工質量要求特別高，表面粗糙度要求Ｒａ０．８　以上，尺寸公差包括塗鍍層僅為　０．０２５ｍｍ，為了給最終表面塗覆留出餘量，在加工過程中光桿公差控制在　０．０１４ｍｍ　之內。為保證該尺寸精度，加工中採用無心磨磨削杆部進行保證。

圖　２　某型號高鎖螺栓結構示意圖

３．某型號高鎖螺栓產品ＳＰＣ的應用流程

使用ＳＰＣ控制方法。需要花費一定的人力、物力，財力。故在正式實施前做好詳細的策劃和充分的準備工作，以保證實施的可靠性和有效性。ＳＰＣ的實施一般按以下程式進行：

３．１　建立ＳＰＣ工作組

建立ＳＰＣ工作組，明確工作職責。相關人員應包括質量主管領導、資訊科技人員、質量人員、檢驗員、生產一線工人。主要職責應包括資源配置、過程實施、資訊處理、實施監測以及資訊維護、週期計劃，節點跟蹤。

３．２　開展全員ＳＰＣ培訓工作

公司主管質量部門要向全體員工講述應用ＳＰＣ統計過程控制方法對產品質量的重要作用和意義，使員工從思想上認識到應用ＳＰＣ控制產品質量的重要性；

組織各質量管理人員和技術人員學習ＳＰＣ的基本原理、控制圖的選擇、描點方法，控制限的計算、工序能力指數的計算等應用技術；

對現場操作者進行ＳＰＣ知識的培訓，重點是控制圖的計算、繪製，判異準則的應用等，透過培訓使廣大員工提高對９ＰＣ理論的理解，深刻領會應用ＳＰＣ控制工序的重要性以及ＳＰＣ必備的理論知識，為開展ＳＰＣ工作打好基礎。

３．３　確定ＳＰＣ控制關鍵變數的原則

並非所有的過程都採用ＳＰＣ統計方法來控制，需要根據不同的要求來確定。但總體原則主要有：

對產品的效能、精度、壽命、可靠性、安全性等有直接影響的零部件的關鍵特性和重要特性；

圖紙給出的關鍵、重要特性；

經常出現故障的質量特性；

對下道工序影響較大的質量特性；

顧客明確要求的過程等。

本次選取某型號鈦合金高鎖螺栓光桿在磨削過程中作為控制物件。

３．４　選擇合適的控制圖

根據控制點的性質來選擇控制圖。對於連續測得的質量特性值，如長度、重量、強度等計量型資料，應選用均值—極差控制圖　（—Ｒ　圖）、均值—標準差控制圖　（—Ｓ　圖）；

按個數數得的非連續性取值的質量特性值，例如不合格品數、不合格率、鑄件的疵點數等質量特性值資料，應選用不合格品率控制圖　（Ｐ　圖）、不合格品數控制圖　（Ｐｎ　圖）、不合格數控制圖　（Ｃ　圖）、單位不合格控制圖　（Ｕ　圖）。

由於本次控制點物件是某型號鈦合金高鎖螺栓光桿磨削工序的尺寸控制，故選取均值—極差控制圖。

３．５　對測量系統進行檢查

測量系統受控狀態和準確性，對ＳＰＣ資料的真實性和正確性十分重要，否則會影響ＳＰＣ資料的準確度，導致浪費甚至起誤導作用。

對實施ＳＰＣ工序的測量系統時，必須進行嚴格地分析和檢查。對本次某型號鈦合金高鎖螺栓光桿測量來說，對ＳＰＣ專用千分尺，ＳＰＣ控制系統進行檢查，確保合格有效。

３．６　收集資料作控制圖

每個控制點至少收集２５組資料，每組５－１０個資料，做出分析用控制圖。大部分生產工序進行第一次收集資料分析時，往往都有異常點，及存在異常因數，處於非穩態。

必須將未處於統計控制狀態的異常點加以剔除，將非穩態的過程調整到穩態。經過校核後處於統計控制狀態的控制圖，才可供工序控制使用。某型號鈦合金高鎖螺栓光桿控制圖如３。

圖：３　某型號鈦合金高鎖螺栓光桿控制圖

３．７　確定過程能力指數

控制圖受控後，計算出工序過程能力指數。過程能力指數是指過程能力與過程目標相比較的定量描述的數值，即表示過程滿足產品質量標準（產品、規格、公差）的程度。一般以Ｃｐ或Ｃｐｋ表示。

Ｃｐ＝Ｔ／６σ＝（ＵＳＬ－ＬＳＬ）／６σ　

式中，Ｔ為技術狗公差幅度，ＵＳＬ、ＬＳＬ　分別為上下控制線，σ　為質量特性分佈的總體標準差。透過計算，某型號鈦合金高鎖螺栓光桿過程能力指數Ｃｐｋ為１．８３。

根據過程能力評價準則為過程能力過高，可以適當考慮放寬特性波動的控制，保證質量的同時降低質量成本。

Ｃｐ或Ｃｐｋ越大，說明過程能力越充足，產品的加工質量越高，但這時裝置、原材料和操作人員的要求也越高，加工成本也越大，所以一個過程的Ｃｐ定於什麼值要看需要與可能，或客戶的要求。

４．實施ＳＰＣ過程中應注意的幾個問題

４．１　來自不同總體的資料不能混雜在一起

如由於更換材料，控制圖的異常點比換料前增多；如用兩臺裝置加工的特性，減弱了控制圖對異常檢出的敏感性，控制圖上全部點子集中在中心線Ｃ區內，會出現控制限過寬的現象。

４．２　關注單側公差的控制特性

對於平行度、垂直度、圓度、跳動等這些特性值，只規定了單側標準，不能確定它的範圍，也不能確定它的中心。此時，質量特性分佈的中心與標準界限的距離，就決定了工序能力的大小。

４．３　抽取樣本時，需要連續抽樣

不連續抽樣，易造成樣本內部差異大，樣本間差異小，據此確定的控制限較寬，減弱了控制圖對異常檢出的敏感性，不易反映生產過程的變化。

４．４　應根據控制特性的要求提高測量系統的精度

質量系統的精度不夠導致的測量誤差，會使控制圖上出現週期波。

４．５　質量分佈中心與標準中心應保持一致

當控制圖第一步取得預備資料後，要調整好質量加工中心，當延長分析用控制圖的控制限轉化為控制用圖的控制限後，質量分佈中心會偏離標準中心，使不合格品率增加，工序能力Ｃｐｋ降低。

５．總　結

航空航天緊韌體產品由於使用環境的特殊性，對產品質量提出更高的要求。我們透過科學的質量管理方法理論和統計技術ＳＰＣ來進行過程控制，確保產品質量。