宏利鑄業(yè)有限公司SPC控制方案研究

1、大連工業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 題目：泊頭宏利鑄業(yè)有限公司SPC控制方案研究 子題： 專 業(yè)：工業(yè)工程 指導(dǎo)教師：時君麗學(xué)生姓名：劉媛媛 班級-學(xué)號：工業(yè)041-35 年 月1 SPC概述1.1質(zhì)量管理與SPC簡介質(zhì)量管理是指在質(zhì)量方面指揮和控制組織的協(xié)調(diào)的活動，通常包括制定質(zhì)量方針和質(zhì)量目標以及質(zhì)量策劃、質(zhì)量控制、質(zhì)量保證和質(zhì)量改進。任何一門科學(xué)的發(fā)展都有其內(nèi)在的規(guī)律性，質(zhì)量管理學(xué)的發(fā)展就是以社會對質(zhì)量的要求為原動力的。按照質(zhì)量管理在工業(yè)發(fā)達國家實踐中的特點，質(zhì)量管理的發(fā)展一般可分為三個階段：質(zhì)量檢驗階段（20世紀初至20世紀30年代）這一階段質(zhì)量管理的初級階段。其主要特點是以事后檢驗

2、為主。在此之前的工廠的產(chǎn)品檢驗都是通過工人的自檢來進行的。統(tǒng)計質(zhì)量控制階段（20世紀40年代至20世紀50年代）這一階段的主要特點是：從單純依靠質(zhì)量檢驗、事后把關(guān)，發(fā)展到過程控制，突出了質(zhì)量的預(yù)防性控制的管理方式。全面質(zhì)量管理階段（20世紀60年代起至今）全面質(zhì)量管理就是“三全”的管理，即全面的質(zhì)量、全過程、全員參與。其基本指導(dǎo)思想為：a.質(zhì)量第一、以質(zhì)量求生存、以質(zhì)量求繁榮；b.用戶至上；c.質(zhì)量是設(shè)計、制造出來的，而不是檢驗出來的；d.強調(diào)用數(shù)據(jù)說話；e.突出人的積極因素。SPC（Statistical Process Control，統(tǒng)計過程控制）是一種借助數(shù)理統(tǒng)計方法的過程控制工具。它

3、對生產(chǎn)過程進行分析評價，根據(jù)反饋信息及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)性因素出現(xiàn)的征兆，并采取措施消除其影響，使過程維持在僅受隨機性因素影響的受控狀態(tài)，以達到控制質(zhì)量的目的。它認為，當(dāng)過程僅受隨機因素影響時，過程處于統(tǒng)計控制狀態(tài)（簡稱受控狀態(tài)）；當(dāng)過程中存在系統(tǒng)因素的影響時，過程處于統(tǒng)計失控狀態(tài)（簡稱失控狀態(tài)）。由于過程波動具有統(tǒng)計規(guī)律性，當(dāng)過程受控時，過程特性一般服從穩(wěn)定的隨機分布；而失控時，過程分布將發(fā)生改變。SPC正是利用過程波動的統(tǒng)計規(guī)律性對過程進行分析控制的。因而，它強調(diào)過程在受控和有能力的狀態(tài)下運行，從而使產(chǎn)品和服務(wù)穩(wěn)定地滿足顧客的要求。1.2 SPC發(fā)展及其作用SPC于20世紀20年代首先由美國休哈特

4、(W.A.Shewhart)提出，今天的SPC與當(dāng)年的休哈特的過程控制方法并無根本的區(qū)別。SPC迄今已經(jīng)經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，即SPC、SPD、SPA階段。第一階段SPC休哈特的SPC理論開始并沒有得到他的同胞的重視，相反，二戰(zhàn)后經(jīng)濟遭受嚴重破壞的日本在1950年剛接觸SPC便十分敏感，立刻引進并大力推廣。經(jīng)過30年的努力，日本終于躍居世界質(zhì)量與生產(chǎn)率的領(lǐng)先地位。美國著名質(zhì)量管理專家伯格(RogerW.Berger)教授指出，日本成功的基石之一就是SPC。在日本強有力競爭的威脅下，從80年代起，西方工業(yè)國家紛紛開展“SPC復(fù)興”運動，美國從1980年開始大力推行SPC，經(jīng)過15年的努力，才于19

5、95年在民用品的質(zhì)量方面和日本扯平。我國從60年代起就開始引進了SPC，當(dāng)時由于生產(chǎn)發(fā)展的水平以及政治環(huán)境的制約，未能在企業(yè)中打下基礎(chǔ)。但學(xué)術(shù)界一直沒有停止沿著SPC探索的腳步。第二階段SPDSPD是英文Statistical Process Diagnosis的簡稱，即統(tǒng)計過程診斷。SPC雖然能對過程的異常進行告警，但是它并不能告訴我們是什么異常，發(fā)生于何處，也即不能進行診斷。1980年我國張公緒教授提出選控控制圖系列，為統(tǒng)計診斷理論奠定了基礎(chǔ)。1982年張公緒教授提出了兩種質(zhì)量診斷理論，即以總質(zhì)量與分質(zhì)量的概念（張公緒將當(dāng)前工序本身的固有加工質(zhì)量稱為分質(zhì)量，或稱工序固有質(zhì)量，而將通常的質(zhì)量

6、，即分質(zhì)量與上道工序?qū)ο碌拦ば虻挠绊懚叩木C合稱為總質(zhì)量）為基礎(chǔ)，然后將兩種質(zhì)量加以度量和比較從而進行診斷的一種理論，突破了傳統(tǒng)的美國休哈特質(zhì)量控制理論，開辟了統(tǒng)計質(zhì)量診斷的新方向，從此SPC上升為SPD。1994年，張公緒教授及其學(xué)生提出多元逐步診斷理論，解決了西方工業(yè)發(fā)達國家的診斷理論中存在的由于變量多而致犯第一種錯誤的概率大的問題。1996年，張公緒教授又提出兩種質(zhì)量多元診斷理論，解決了多工序、多指標系統(tǒng)的質(zhì)量控制與診斷問題。目前SPD已進入實用性階段，我國仍然居于領(lǐng)先地位。第三階段SPASPA是英文Statistical Process Adjustment，即統(tǒng)計過程調(diào)整。這方面國外

7、剛剛起步，并稱之為ASPC（算法的統(tǒng)計過程控制），目前尚無實用性的研究成果。SPC給企業(yè)各類人員都帶來好處：對于生產(chǎn)第一線的操作者，可用SPC方法改進他們的工作；對于管理者，可用SPC方法消除在生產(chǎn)部門與質(zhì)量管理部門間傳統(tǒng)的矛盾；對于領(lǐng)導(dǎo)者，可用SPC方法控制產(chǎn)品質(zhì)量，減少返工與浪費，提高生產(chǎn)率，最終可增加上繳利稅。通過有效實施SPC，可以從以下幾個方面使企業(yè)受益：提高產(chǎn)品質(zhì)量水平；降低質(zhì)量成本；提高客戶滿意度，贏得更多客戶；實物質(zhì)量和管理質(zhì)量的持續(xù)改進；幫助取得ISO9000、QS9000認證；以科學(xué)理論依據(jù)和量化管理保證最終輸出；提高整個供應(yīng)鏈的信心。通俗地說明SPC功效：看清品質(zhì)狀況，提

8、前發(fā)現(xiàn)問題；提出問題根源，少花錢辦好事；減少報表麻煩，滿足客戶要求；提升生產(chǎn)效力，降低品質(zhì)成本。1.3 SPC常用工具1.3.1 控制圖控制圖是由美國貝爾(Bell)通信研究所的休哈特(W.A Shewhart)博士發(fā)明的，因此也稱休哈特控制圖。 控制圖是反映和控制質(zhì)量特性值分布狀態(tài)隨時間而發(fā)生的變動情況的圖表。它是判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)、保持生產(chǎn)過程始終處于正常狀態(tài)的有效工具。圖1.1 控制圖示例如圖1.1所示，控制圖有如下基本特性：1.以隨時間推移而變動著的樣品號為橫坐標，以質(zhì)量特性值或其統(tǒng)計量為縱坐標的平面坐標系；2.三條具有統(tǒng)計意義的控制線：中心線CL、上控制線UCL和下控制線LCL

9、；3.一條質(zhì)量特性值或其統(tǒng)計量的波動曲線。在實際生產(chǎn)過程中，坐標系及三條控制線是由質(zhì)量管理人員事先經(jīng)過工序能力調(diào)查及其數(shù)據(jù) 的收集與計算繪制好的。工序的操作人員按預(yù)先規(guī)定好的時間間隔抽取規(guī)定數(shù)量的樣品，將 樣品的測定值或其統(tǒng)計量在控制圖上打點并聯(lián)接為質(zhì)量波動曲線，并通過點子的位置及排列情況判斷工序狀態(tài)。休哈特控制圖控制界限是以3原理確定的。即以質(zhì)量特性統(tǒng)計量的均值作為控制中線CL； 在距均值±3處作控制上、下線。由3原理確定的控制圖可以在最經(jīng)濟的條件下達到保證生產(chǎn)過程穩(wěn)定的目的。 由于數(shù)據(jù)分為計量值與計數(shù)值兩大類。因此控制圖分為計量值控制圖和計數(shù)值控制圖兩大類型。又因各種類型的控制圖

10、所選擇的統(tǒng)計量不同，因此又可分為不同種類的控制圖。常用的各種控制圖的特點及適用場合如表1.1所示。 表1.1 控制圖種類及適用場合類別名稱管理圖符號特點適用場合計量值控制圖均值極差控制圖最常用，判斷工序是否異常的效果好，但計算工作量大適用于產(chǎn)品批量較大而且穩(wěn)定正常的工序。均值標準差控制圖計算復(fù)雜，但效果較好適用于產(chǎn)品樣本量大于10的狀況。中位數(shù)極差控制圖計算簡便，但效果較差些，便于現(xiàn)場使用適用于現(xiàn)場檢驗，且樣本量為奇數(shù)的場合。單值移動極差控制圖XRs簡便省事，并能及時判斷工序是否處于穩(wěn)定狀態(tài)。缺點是不易發(fā)現(xiàn)工序分布中心的變化。因各種原因（時間費用等）每次只能得到一個數(shù)據(jù)或希望盡快發(fā)現(xiàn)并消除異常

11、原因計數(shù)值控制圖不合格品數(shù)控制圖np較常用，計算簡單，操作工人易于理解樣本容量相等不合格品率控制圖p計算量大，管理界限凹凸不平樣本容量可以不等缺陷數(shù)控制圖c較常用，計算簡單，操作工人易于理解，使用簡便樣本容量（面積或長度）相等單位缺陷數(shù)控制圖u計算量大，管理界限凹凸不平樣本容量（面積或長度）不等1.3.2過程能力指數(shù)過程能力是指過程處于正常狀態(tài)即穩(wěn)定狀態(tài)下所具有的實際加工能力。過程能力指數(shù)是指導(dǎo)該工序的加工精度能滿足公差要求程度的大小。數(shù)值上，工序能力指數(shù)是技術(shù)要求或產(chǎn)品公差（T）與工序能力（P）的比值。即 （1.1）由于生產(chǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)時，影響工序能力的偶然因素（隨機因素）的綜合作用結(jié)果近似

12、地服從正態(tài)分布，因此，可采用正態(tài)分布的特征參數(shù)標準（）作為工序能力的定量單位，一般用“6”表示。當(dāng)分布中心與公差中心重合時，如圖1.2所示，可直接利用Cp值的定義進行計算。由于母體標準差（）一般很難找到，通常用樣本的標準差（s）代替，即（1.2）圖1.2 分布中心與公差中心重合當(dāng)分布中心與公差中心不重合時，如圖1.3所示，其中，K為修正值；M為公差范圍中心值，X為實際尺寸分布范圍的中心值；為分布中心與公差中心的絕對偏移量，修正后的過程能力指數(shù)為： （1.3） （1.4） 圖1.3分布中心與公差中心不重合對于計件值數(shù)據(jù)來說，其過程能力指數(shù)為：（1.5）式中：Pu為允許的過程不合格品率上限；p為過

13、程不合格品率的平均值；對于計件值數(shù)據(jù)來說，其過程能力指數(shù)為：(1.6)式中：Cu為允許的缺陷數(shù)上限；c為過程不合格品率的平均值。一般地，對于過程能力指數(shù)制定了如表1.2所示的評價參考。表1.2 過程能力指數(shù)Cp值的評價參考Cp值的范圍級別過程能力的評價參考Cp1.67過程能力過高（應(yīng)視具體情況而定）1.67>Cp1.33過程能力充分，表示技術(shù)管理能力已很好，應(yīng)繼續(xù)維持1.33>Cp1.0過程能力較差，表示技術(shù)管理能力較勉強，應(yīng)設(shè)法提高為級10>Cp0.67過程能力不足，表示技術(shù)管理能力已很差，應(yīng)采取措施立即改善0.67>Cp過程能力嚴重不足，表示應(yīng)采取緊急措施和全面檢查

14、，必要時可停工整頓2 研究內(nèi)容及意義2.1 研究的背景泊頭宏利鑄業(yè)有限公司是泊頭市鑄造行業(yè)的龍頭企業(yè)，其主導(dǎo)產(chǎn)品為出口鑄件,年設(shè)計能力6000噸，其產(chǎn)品以質(zhì)量高、外觀美、經(jīng)久耐用而名震海外。本公司還具備強大的機加工能力，擁有車、銑、刨、磨、鉆、鏜等機加工設(shè)備160多臺，有全方位的機加工能力和近40年的鑄造經(jīng)驗。公司以承包外協(xié)件為主要生產(chǎn)項目，沒有自主產(chǎn)品，目前公司并沒有推行SPC，歸其原因有下：1.企業(yè)對SPC缺乏足夠的全面了解。SPC作為一種過程控制方法，它運用數(shù)理統(tǒng)計和概率論原理，可以及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的異常情況，從而及時采取措施進行改進，把質(zhì)量隱患消滅在萌芽狀態(tài)，真正達到防患于未然。SPC不

15、是簡單的幾個控制圖或統(tǒng)計量，而是要以這些圖形或數(shù)值為基礎(chǔ)建立一個以過程為核心的質(zhì)量管理體系；2.企業(yè)對實施SPC的前期準備工作重視不夠。所謂前期工作，除了對企業(yè)質(zhì)量管理現(xiàn)狀把握，還包括對員工進行SPC基本概念和知識培訓(xùn)，制定一個明確的質(zhì)量目標和計劃。只有參與者對SPC有了一定的了解和認識，才能激發(fā)他們的熱情和信心，將它們正確、有效地應(yīng)用在日常工作中。3.未能有效地總結(jié)和借鑒其他企業(yè)的經(jīng)驗。即使企業(yè)對可能導(dǎo)致不能有效實施SPC的原因有所認識，仍然會在實施過程中碰到一些實際問題，這些問題也是實施不成功的因素。美國一位著名醫(yī)生在羅斯?？偨y(tǒng)去世幾年后的一次會議上富有啟發(fā)性地說，如果羅斯福的醫(yī)生還有其他

16、病人，羅斯?？赡芑畹浆F(xiàn)在。因為優(yōu)秀的醫(yī)生需要通過大量的病例不斷學(xué)習(xí)和提高。所以，要善于利用外部優(yōu)秀的“醫(yī)生”來總結(jié)實際經(jīng)驗、充實提高應(yīng)用技能。2.2 研究的主要內(nèi)容與目的本次研究的主要內(nèi)容為泊頭宏利鑄業(yè)有限公司的SPC控制方案，通過研究該公司的SPC實施條件，包括公司組織架構(gòu)、品管部組織架構(gòu)、生產(chǎn)工藝流程等，做出該公司的SPC系統(tǒng)規(guī)劃，包括基本資料規(guī)劃、SPC運作流程規(guī)劃等，然后根據(jù)制定的抽樣計劃，收集相關(guān)數(shù)據(jù)，做出工序控制圖，對控制圖進行分析后，做出SPC實施對策，對企業(yè)管理者及質(zhì)管部負責(zé)人提出建議，最后進行工作總結(jié)及展望。希望能夠達到以下目的：1.使SPC得到管理層的認識和重視因為在實施S

17、PC的各階段都要得到管理層的支持，如在實施SPC的初期階段要安排培訓(xùn)，這需要資金與時間，需要管理層協(xié)調(diào)安排。在實施過程中有些過程需要做較大調(diào)整，有的甚至要更改工藝、更換設(shè)備等，這些都需要管理層的支持與認可。因此，有效實施SPC，管理層的認識和重視是非常重要的。2.加強培訓(xùn)對相關(guān)人員先期進行SPC培訓(xùn)是實施SPC的重要前提工作，因為SPC是基于數(shù)理統(tǒng)計和概率論的理論基礎(chǔ)上的管理方法，要能在生產(chǎn)過程中正確運用，必須要有一定的理論基礎(chǔ)。培訓(xùn)可以采取選送相關(guān)人員到外部培訓(xùn)單位參加培訓(xùn)，如有條件則應(yīng)盡量邀請培訓(xùn)機構(gòu)到工廠來培訓(xùn)，到廠培訓(xùn)一是可以增加受訓(xùn)的人數(shù)，另一方面也可以使培訓(xùn)內(nèi)容更切合工廠的實際，提

18、升培訓(xùn)效果。3.重視數(shù)據(jù)實施SPC本身就是一種量化管理，數(shù)據(jù)的質(zhì)量是非常重要的，數(shù)據(jù)的準確度、可信度直接影響到我們是否在適當(dāng)?shù)臅r候采取合適的行動。影響數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素主要有兩個方面，一方面是測量系統(tǒng)影響的，另一方面是記錄數(shù)據(jù)、計算等人為的影響。對于測量系統(tǒng)的影響，我們要定期進行測量系統(tǒng)分析，來確認我們的測量系統(tǒng)是否是可用的，從而來保證我們的數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時要盡量減少人為失誤。3.借助專業(yè)的SPC軟件在實施SPC過程中，由于要運用到大量的數(shù)據(jù)，同時要對這些數(shù)據(jù)進行計算，并用多種統(tǒng)計方法去分析，這中間的工作量是很大的。如未能及時計算出來結(jié)果，作出相應(yīng)的統(tǒng)計圖，就會錯過最佳改進時機。在實施SPC活動中，

19、如果能借助專業(yè)的SPC軟件，這些問題就迎刃而解了。4.實施PDCA循環(huán)，達到持續(xù)改進戴明博士最早提出了PDCA循環(huán)的概念，PDCA循環(huán)是能使任何一項活動有效進行的一種邏輯的工作程序：Plan（計劃）、Do（執(zhí)行）、Check（檢查）、Action（行動），特別是在質(zhì)量管理中得到了廣泛的應(yīng)用。實施SPC也要運用PDCA循環(huán)，借助SPC工具，不斷地分析質(zhì)量問題中各種影響因素，分析影響質(zhì)量問題的主要原因，針對主要原因，采取解決的措施，并進行針對性預(yù)防在下一循環(huán)中改進，從而達到持續(xù)改進的目的。2.3研究的意義SPC非常適用于重復(fù)性生產(chǎn)過程。它能夠幫助我們對過程做出可靠的評估；確定過程的統(tǒng)計控制界限，判

20、斷過程是否失控和過程是否有能力；為過程提供一個早期報警系統(tǒng)，及時監(jiān)控過程的情況以防止廢品的發(fā)生；減少對常規(guī)檢驗的依賴性，定時的觀察以及系統(tǒng)的測量方法替代了大量的檢測和驗證工作。通過有效實施SPC，可以從以下幾個方面使企業(yè)受益：1.提高產(chǎn)品質(zhì)量水平2.降低質(zhì)量成本3.提高客戶滿意度，贏得更多客戶4.實物質(zhì)量和管理質(zhì)量的持續(xù)改進5.幫助取得ISO9000、QS9000認證6.以科學(xué)理論依據(jù)和量化管理保證最終輸出7.提高整個供應(yīng)鏈的信心2.4 論文研究的技術(shù)路線3.河北省宏利鑄業(yè)有限公司SPC方案3.1 SPC實施條件3.1.1 公司組織架構(gòu)總經(jīng)理生產(chǎn)副總經(jīng)理行政副總經(jīng)理管理者代表生產(chǎn)部 行政部成品

21、倉庫生產(chǎn)計劃 客戶服務(wù)生產(chǎn)班組人事培訓(xùn)采購材料倉庫文件控制技檢部檢驗計量工藝技術(shù)質(zhì)量管理設(shè)備管理圖3.13.1.2 生產(chǎn)工藝流程3.2 SPC系統(tǒng)規(guī)劃3.2.1 基本資料規(guī)劃根據(jù)其公司特點與產(chǎn)品特性，作出以下基本資料規(guī)劃：1. 產(chǎn)品類別2. 缺點類別表3.1 缺點類別編號缺點類別名稱說明A多肉類缺陷B孔洞類缺陷C裂紋、冷隔類缺陷D表面類缺陷E殘缺類缺陷F尺寸、形狀和重量差錯類缺陷G夾雜類缺陷H性能、成分、組織不合格3. 缺點項目表3.2 缺點項目名稱編號缺點項目名稱所屬缺點類別說明A01飛邊多肉類缺陷A02毛刺A03抬型A04脹砂A05沖砂A06掉砂A07外滲物（豆）B01氣孔孔洞類缺陷B02針孔B03縮孔B04縮松B05疏松C01冷裂裂紋、冷隔類缺陷C02熱裂