統(tǒng)計技術(shù)在鈦管材質(zhì)量管理中的應(yīng)用

楊碧蕓，李 浩，惠 星

（西部鈦業(yè)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710201）

0 引言

鈦合金因具有強(qiáng)度高、耐蝕性好、耐熱性高等特點(diǎn)，被廣泛用于各個領(lǐng)域。鈦無縫管生產(chǎn)工序多、周期長、效率低、成本高，就質(zhì)量控制而言更增加了許多困難。所以，如何提高鈦無縫管生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制水平，是鈦管材生產(chǎn)者十分關(guān)注的問題之一。

同一批產(chǎn)品，即使所采用的原材料、生產(chǎn)工藝和操作方法均相同，其中每個產(chǎn)品的質(zhì)量也不可能絲毫不差，它們之間或多或少總是有些差別。產(chǎn)品質(zhì)量間的這種差異稱為質(zhì)量變異，在產(chǎn)品整個壽命周期的所有過程的運(yùn)行和結(jié)果中均可觀察到變異，即使是明顯穩(wěn)定的過程。變異是質(zhì)量的敵人，提高質(zhì)量的途徑便是持續(xù)地減少變異。而統(tǒng)計技術(shù)是研究事物變異性及其規(guī)律的科學(xué)，本文將討論統(tǒng)計技術(shù)在鈦管材生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，以提高管理效率和產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)水平在現(xiàn)有基礎(chǔ)上得到提高和發(fā)展。

1 影響質(zhì)量的因素

保證鈦管材產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在于產(chǎn)品的制造質(zhì)量。質(zhì)量的特質(zhì)具有波動性，在生產(chǎn)過程中盡管采用各種措施保持條件穩(wěn)定，但由于有偶然性因素的影響，生產(chǎn)出來的一批管材特性值總會有波動。理論和實(shí)踐證明，對于數(shù)量很大的一批產(chǎn)品來說，特性值的波動存在一定的規(guī)律，這種規(guī)律表現(xiàn)在頻率的分布上，就是一種大量現(xiàn)象的統(tǒng)計規(guī)律。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)的好壞是影響質(zhì)量的主要因素，影響過程質(zhì)量的原因主要有人員、材料、方法、機(jī)器、測量和環(huán)境6個方面，現(xiàn)對有關(guān)內(nèi)容分述如下：

（1）在鈦管材生產(chǎn)過程中，操作人員的質(zhì)量意識、技術(shù)水平、文化素養(yǎng)、熟練程度和身體素質(zhì)是人員控制的主要因素。操作人員應(yīng)充分了解工藝原理，掌握工藝關(guān)鍵內(nèi)容，熟練地完成各工序內(nèi)容的操作。對于研發(fā)型的生產(chǎn)過程，操作人員應(yīng)具有完成創(chuàng)造性工藝操作和改進(jìn)的能力，為此在生產(chǎn)過程中，應(yīng)對人員進(jìn)行控制。

（2）鈦管材的原材料為管坯棒，而管坯棒質(zhì)量的好壞直接影響到后續(xù)鈦管材制造的質(zhì)量。在生產(chǎn)的過程控制中，應(yīng)對原材料的化學(xué)成分、物理性能和外觀質(zhì)量進(jìn)行控制，即應(yīng)當(dāng)按標(biāo)準(zhǔn)要求和技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行選材，盡量選擇質(zhì)量較好的管坯棒，來生產(chǎn)出合格的成品。

（3）與生產(chǎn)過程相關(guān)的所有機(jī)器設(shè)備包括生產(chǎn)設(shè)備、檢測設(shè)備、工藝工裝等。除所需的生產(chǎn)設(shè)備與工裝模具外，還有質(zhì)量檢驗(yàn)中所需要的檢測設(shè)備。由此可見，機(jī)器設(shè)備在鈦管材的生產(chǎn)過程中發(fā)揮重要的作用，在生產(chǎn)的過程控制中，對機(jī)器設(shè)備的生產(chǎn)能力、維護(hù)保養(yǎng)狀況和工裝夾具的精度都應(yīng)給予重視。

（4）對于鈦管材的加工工藝、操作規(guī)程和作業(yè)指導(dǎo)書的正確程度都應(yīng)進(jìn)行控制，對于各種不同的工藝，生產(chǎn)過程中都有要點(diǎn)，這些要點(diǎn)就構(gòu)成了工藝參數(shù)。工藝參數(shù)除與工藝方法有關(guān)外，還與產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)特性有關(guān)。在鈦管材生產(chǎn)的過程控制中，對于工藝參數(shù)應(yīng)進(jìn)行有效控制，使其處于受控狀態(tài)，保證生產(chǎn)的工藝狀態(tài)穩(wěn)定，質(zhì)量得到有效保證。

（5）驗(yàn)證最終產(chǎn)品符合性的要素為檢測設(shè)備、試驗(yàn)手段和測試方法。在生產(chǎn)過程中應(yīng)針對鈦管材的產(chǎn)品類型與要求，選用適宜的檢測方法，以工藝規(guī)程和檢測規(guī)程為依據(jù)，對檢測方法進(jìn)行控制，使之能指導(dǎo)生產(chǎn)，規(guī)范生產(chǎn)過程，確保產(chǎn)品各項(xiàng)性能要求。

（6）工作場所的溫度、濕度、含塵度、照明等是環(huán)境控制的主要因素。鈦管材在生產(chǎn)過程中需要一定的環(huán)境條件，如擠壓過程中的擠壓溫度、酸洗過程中酸的濃度、熱處理過程中退火溫度和真空度等?？梢娫阝伖懿纳a(chǎn)過程中，必須對涉及工序的主要環(huán)境條件進(jìn)行控制。

2 統(tǒng)計技術(shù)對質(zhì)量控制的影響作用

統(tǒng)計技術(shù)是指有目的地收集、整理和分析數(shù)據(jù)的過程中采用的方法。它是以概率論為理論基礎(chǔ)發(fā)展起來的應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個分支。統(tǒng)計技術(shù)在制造業(yè)的質(zhì)量改進(jìn)過程中起著關(guān)鍵的作用，“用數(shù)據(jù)說話”是現(xiàn)代質(zhì)量管理的一個突出特點(diǎn)，數(shù)據(jù)是測量的結(jié)果，是過程運(yùn)行情況的客觀反映。

在鈦管材的生產(chǎn)質(zhì)量管理中應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)，通過收集和提供表示事物特征的數(shù)據(jù)，比較兩事物的差異，分析影響事物變化的因素和事物之間的相互關(guān)系，研究取樣和試驗(yàn)方法，確定合理的試驗(yàn)方案，再發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，分析和掌握質(zhì)量數(shù)據(jù)的分布狀況和動態(tài)變化，描述質(zhì)量形成過程，提出改進(jìn)方案。通過應(yīng)用統(tǒng)計技術(shù)，使鈦管材生產(chǎn)中質(zhì)量管理的控制及驗(yàn)證更加系統(tǒng)化和科學(xué)化。

3 常用統(tǒng)計技術(shù)應(yīng)用的方法

質(zhì)量管理的一項(xiàng)重要工作就是找出產(chǎn)品質(zhì)量波動的規(guī)律，把正常波動控制在合理的范圍內(nèi)，消除由系統(tǒng)原因引起的波動。在質(zhì)量的統(tǒng)計分析觀點(diǎn)的理論基礎(chǔ)上，人們?yōu)榱烁玫貙?shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提出了一系列質(zhì)量管理的統(tǒng)計技術(shù)和方法。早期常用的質(zhì)量管理方法主要包括調(diào)查法、分層法、排列圖法、因果圖法、直方圖法、散布圖法、控制圖法、推移圖法、對策表法、流程圖法。隨著人們對質(zhì)量管理認(rèn)識的加深，質(zhì)量工作被列入企業(yè)戰(zhàn)略工作中，因此，又產(chǎn)生了新型的質(zhì)量管理方法，如樹圖、親和圖法、關(guān)系圖法、系統(tǒng)圖法、過程決策程序圖法、矩陣圖法、矩陣數(shù)據(jù)解析圖法、網(wǎng)絡(luò)圖法、頭腦風(fēng)暴法、水平對比法等。除了采用上面提到的這些質(zhì)量管理方法，隨著統(tǒng)計技術(shù)在質(zhì)量管理中應(yīng)用的不斷深入和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，計算機(jī)在質(zhì)量管理工作中的應(yīng)用得到不斷推廣，統(tǒng)計過程控制、試驗(yàn)設(shè)計、假設(shè)檢驗(yàn)、回歸分析、方差分析、測量系統(tǒng)分析、測量不確定評估等統(tǒng)計技術(shù)與方法在質(zhì)量管理的應(yīng)用都得到不斷深化。

根據(jù)鈦管材在生產(chǎn)過程中影響質(zhì)量因素的具體內(nèi)容，應(yīng)采用適宜的統(tǒng)計工具與方法。統(tǒng)計技術(shù)分為描述性統(tǒng)計技術(shù)和推斷性統(tǒng)計技術(shù)。描述性統(tǒng)計技術(shù)用于對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和描述，比如簡易圖表（餅分圖、柱狀圖等）、直方圖、因果圖、排列圖等。推斷性統(tǒng)計技術(shù)是在對統(tǒng)計數(shù)據(jù)描述的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對其反映的問題進(jìn)行分析、解釋并做出推斷性結(jié)論，如控制圖、統(tǒng)計抽樣、試驗(yàn)設(shè)計等。

4 應(yīng)用實(shí)例

排列圖，又叫帕累托圖，它能夠找出主要的質(zhì)量問題，然后利用因果圖，從中找出主要原因，最后再針對找出的主要原因制定對策表，采取措施，解決問題。

圖1為某公司管材廠2010年12月成品管材一次檢驗(yàn)缺陷的帕累托圖（圖中折線為累計百分比折線）。通過對缺陷數(shù)據(jù)的收集作圖可見，管材未洗干凈是這個月發(fā)生頻數(shù)最多的質(zhì)量問題。成品管材在進(jìn)行熱處理后表面有氧化色，需通過酸洗達(dá)到管材表面清潔，所以我們繼續(xù)利用因果圖從酸洗過程中尋找問題的主要原因。

圖1 管材外觀尺寸檢查缺陷統(tǒng)計

因果圖，又叫石川圖、特性要因圖、樹枝圖、魚刺圖等，它揭示了質(zhì)量特性波動與潛在原因的關(guān)系，是表達(dá)和分析因果關(guān)系的一種圖表。圖2為影響管材酸洗質(zhì)量的因素分析，它對人、機(jī)、料、法、環(huán)這5個影響酸洗質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析。

圖2 影響管材酸洗質(zhì)量的因素分析

通過因果圖的分析，我們可以識別在環(huán)境因素中酸洗工序操作間的氣溫是不能明確甚至是無法控制的，所以我們需解決的問題是通過相關(guān)圖找出酸洗間的氣溫和管材表面未洗凈之間的關(guān)系。

相關(guān)圖是反映兩個變量之間相關(guān)關(guān)系的圖表，用以觀察與分析兩種因素之間的關(guān)系，以便對產(chǎn)品或工序進(jìn)行有效控制。圖3為氣溫與管材未洗凈數(shù)量之間的關(guān)系，它將全年氣溫和每月管材未洗凈數(shù)量成對地以點(diǎn)子形式描在直角坐標(biāo)圖上。

從圖3上兩個變量之間的關(guān)系可以得出以下結(jié)論：①鈦管未洗凈數(shù)量和氣溫屬非線性曲線相關(guān)；②鈦管未洗凈數(shù)量隨氣溫升高而減少，隨氣溫降低而增加；③在每年11，12，1，2月份地區(qū)氣溫相對較低時管材未洗凈數(shù)量突然增加。

我們對此現(xiàn)象進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在每年的這4個月份是全年平均氣溫最低的4個月。鈦管材在酸洗后進(jìn)行高壓水沖洗，如沒有快速烘干管材，管材表面會出現(xiàn)殘留酸漬、水漬，導(dǎo)致管材未洗凈。

圖3 氣溫與管材未洗凈數(shù)量之間的關(guān)系

針對上述分析，我們可制定以下對策：①提高酸洗車間的環(huán)境溫度；②在這4個氣溫較低的月份用高壓水沖洗之后可以先用干布反復(fù)擦拭管材表面的殘留水跡再去烘干，提高烘干效率；③采用適宜的烘干設(shè)備，提高烘熱溫度或增加烘干時間。

5 結(jié)語

綜上所述，通過排列圖、因果圖、相關(guān)圖的簡單實(shí)例得到了一種分析方法：用排列圖找出質(zhì)量問題，然后利用因果圖進(jìn)行原因分析找出問題潛在原因，最后用相關(guān)圖找出變量之間的關(guān)系，進(jìn)而得出對策，采取相關(guān)措施改進(jìn)和預(yù)防。在鈦管材的生產(chǎn)制造過程中，針對不同制造工序中出現(xiàn)的質(zhì)量問題可選用相應(yīng)的統(tǒng)計技術(shù)，幫助我們對觀察到的質(zhì)量問題進(jìn)行收集、分析和整理，更好地理解質(zhì)量問題的性質(zhì)、程度和產(chǎn)生原因，并且可對觀察到的問題做出推斷、預(yù)測，為決策提供依據(jù)進(jìn)而提高質(zhì)量管理水平。

［1］周友蘇，楊颯.質(zhì)量管理統(tǒng)計技術(shù)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2010.

［2］《稀有金屬材料加工手冊》編寫組.稀有金屬材料加工手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1984.