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礪星 | 一文回顧SPC:統計過程控制及其自動化行業應用
礪星 :  zaoche168.com   2023年08月30日

產品流出質量波動太大?

成熟的工藝但良品率低到感人?

生產過程有瑕疵,想改善卻沒有頭緒?

 

為解決上述問題,自動化行業早有一套科學成熟的方法用于改善過程、降低質量波動、提高發現和改善問題的效率——利用統計過程控制(簡稱SPC)這一工具。

 

什么是統計過程控制?

統計過程控制:(Statistical Process Control, 簡稱SPC)  是借助數理統計方法的過程控制工具,對生產過程進行分析,根據反饋信息及時發現系統性因素出現的征兆,并采取措施消除影響,達到控制質量的目的。

“SPC是汽車行業質量管理體系(如QS9000、ISO/TS16949、IATF16949等)中的五大核心工具之一,也是汽車質量管理體系認證審核的重要環節?!?/P>

 

圖1:過程控制系統模型

 

SPC關鍵詞:數理統計、過程控制(如圖1);SPC中使用到的數理統計方法簡單,我們繪制產品質量與工藝目標值的曲線或者直方圖,如圖2:

 

圖2:正態分布圖

 

圖例解析:正態分布圖反映了我們實際生產的現狀,即我們更希望產品質量向工藝值集中,而實際情況經常事與愿違:

 

圖3:理想與實際數據分布的區別

 

通過圖3 我們可以明確:數理統計可以直觀看出過程控制是否出現瑕疵或問題,以下用產品連續生產質量分布圖舉例:

 

圖4:質量分布圖(按時間生產順序)

 

通過圖4 可看出中間部分的生產出現異常。到此,我們的目的完成。后續我們再繼續了解形成原因、改善方法及經典圖例。

 

何時考慮統計過程控制?

通常情況下,生產過程中不可免的存在誤差,其中的誤差來源可能是:來料工件公差、不同供應商來料誤差、人工操作誤差、工藝允許誤差、生產設備精度誤差甚至是現場工作環境帶來的誤差。

 

圖5:BMW零部件生產過程

 

“不可抗力原因帶來的波動對產品質量影響小,技術層面來說較難消除,強行消除帶來的經濟時間成本較大。但異常誤差是系統波動引起的,這類誤差對產品質量影響較大,且能采取措施避免、改善、消除?!?/P>

 

圖6:BMW整車裝配過程

 

SPC強調全過程監控、全系統參與,并強調用科學方法(統計技術)保證全過程的預防。它不僅適用于質量控制,更應用于管理過程(如產品設計、市場分析等)。

其全員參與管理質量的思想,使SPC可以幫助企業在質量控制真正做到事前預防和控制。在生產過程、管理過程中都可用SPC降本增效、提高效率。

 

SPC的優勢如下

·  對過程作出可靠評估

· 及時監控過程情況以防止廢品發生

· 判斷過程是否失控和過程是否有能力

· 定時觀察及系統測量替代檢測和驗證工作

 

如何使用統計過程控制?

 

圖7:礪星壓機壓裝過程全程監控

 

首先,我們通過數理統計分析生產,需要全程采集生產樣本數據,做到全程監控、全程參與。

“例如礪星伺服壓機、主流擰緊槍、中高端視覺識別系統等,已經有了成熟的全程監控數據并記錄下來的功能,在采買設備時,供應商已經配套對應的軟件。隨著主機廠的要求和統一規則,一些主流工業品也兼容MAS系統,更便于工程師觀測總結規律?!?/P>

 

圖8:BMW電池模組生產裝配

 

獲得了足夠多數據樣本后,就可以繪制趨勢或分布圖進行分析,常見的圖表:均值和極差圖、均值和標準差圖、單值和移動極差圖、中位數和極差圖等......

數據繪制成圖表后,我們就可以行進分析和改善了,如圖9:

 

圖9

 

其中一組樣本可能存在不良風險,分析其產生的原因:原材料問題、裝配問題、操作流程問題.......如頻繁發生,則需盡快改善,可能與工藝流程有關。

如果偶發,就可能是供應商來料質量問題,這時可以統計來料質量合格率,再與供應商溝通。

 

圖10

 

如圖10,這幾組樣本符合工藝要求,均為合格品。但是如果出現連續七個數據樣本均在中值同一側的情況,可能的原因有:工藝變化、工裝更換、來料更換、設備維保后生產等......

 

圖11

 

如圖11,連續七個點出現遞增、遞減態勢時,需要注意其是否接近工藝上限/工藝下限值。如果沒有超出,但仍有變化趨勢,可能造成的原因有:工具磨損、工裝松動、沒有及時維保導致設備精度變差等。

 

圖12

 

如圖12,連續七個點分別分布在工藝中值兩側時,可能造成的原因有:兩類工件、兩位操作工(或者兩種操作方法)、工藝的過度調整、兩個供應商的來料......

 

總 結

SPC就是用于觀察數據變化、系統穩定程度的方法,只有系統足夠穩定,才能持續輸出高質量產品。

“注意:通過SPC分析得到結論,實踐并得到改善后應持續觀察過程控制,檢查分析是否正確,并將其添加到后續工藝流程之中?!?/P>

 

圖13:PDCA工作法

 

這一過程不是一次性的,而是可循環的,這里可以參考PDCA工作法,應用到工作和生產中去,不斷地積累、思考、總結,最終提高生產效率。

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