質(zhì)量工程學(xué)課程設(shè)計(jì)理論與實(shí)踐案例

薛麗

摘 要： 質(zhì)量工程學(xué)是結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)和工程學(xué)方法研究和解決質(zhì)量問題的一門系統(tǒng)科學(xué)，質(zhì)量工程學(xué)課程設(shè)計(jì)是與質(zhì)量工程學(xué)相配套的實(shí)踐課程。文章結(jié)合質(zhì)量工程學(xué)的特點(diǎn)，探討了從課程設(shè)計(jì)理論和課程設(shè)計(jì)實(shí)踐案例方面如何提高教學(xué)實(shí)踐的質(zhì)量問題。

關(guān)鍵詞： 質(zhì)量工程學(xué) 課程設(shè)計(jì) 實(shí)踐案例

質(zhì)量工程學(xué)是面向質(zhì)量與可靠性專業(yè)的本科生開設(shè)的專業(yè)必修課程，本課程的目的是使學(xué)生理解波動(dòng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量性能的影響，掌握生產(chǎn)過程中的質(zhì)量監(jiān)控工具——控制圖和質(zhì)量穩(wěn)健設(shè)計(jì)技術(shù)，提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力[1]，[2]。課程設(shè)計(jì)是與理論教學(xué)配套的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一。在完成理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次全面的實(shí)操性鍛煉，采用制造企業(yè)或?qū)嶋H生產(chǎn)生活中的實(shí)際案例和數(shù)據(jù)，要求學(xué)生完成某方面的實(shí)際設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括統(tǒng)計(jì)過程控制、試驗(yàn)設(shè)計(jì)等內(nèi)容。通過本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)鍛煉，學(xué)生加深對(duì)本課程理論與方法的掌握，同時(shí)具備分析和解決生產(chǎn)運(yùn)作系統(tǒng)問題的能力，改變傳統(tǒng)的理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)象。為了讓學(xué)生系統(tǒng)地掌握其基本原理并得到很好的實(shí)際應(yīng)用，下面分別從課程設(shè)計(jì)理論和實(shí)踐案例方面闡述如何提高本課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.課程設(shè)計(jì)理論

在完成《質(zhì)量工程學(xué)》課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，選定生產(chǎn)或服務(wù)過程進(jìn)行一次實(shí)操性鍛煉。設(shè)計(jì)采用選擇的項(xiàng)目所采集的數(shù)據(jù)，要求學(xué)生完成三大方面的實(shí)際設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）對(duì)項(xiàng)目某一質(zhì)量特性選擇合適的控制圖，并利用Minitab軟件生成控制分析用圖；（2）并用一定的方法分析過程、改進(jìn)過程；（3）對(duì)改進(jìn)后的過程采集新數(shù)據(jù)，更新控制圖直至過程為受控狀態(tài)，繪制控制用控制圖。

通過本環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)鍛煉，讓學(xué)生加深對(duì)本課程理論與方法的掌握，同時(shí)具備分析和解決生產(chǎn)過程質(zhì)量問題的能力，改變傳統(tǒng)的理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)象。較好地掌握質(zhì)量工程的相關(guān)理論與方法，能靈活應(yīng)用本課程理論知識(shí)和方法，分析和解決問題，通過本課程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)如下目標(biāo)：（1）了解和掌握SPC理論和方法，理解對(duì)一個(gè)給定的過程消除異常因素的方法；（2）培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，以團(tuán)隊(duì)方式分析問題和解決問題的能力；（3）對(duì)質(zhì)量工程理論知識(shí)和方法與生產(chǎn)實(shí)踐的結(jié)合有更深入的感性認(rèn)識(shí)。

課程設(shè)計(jì)過程按分組的方式進(jìn)行，由指導(dǎo)教師向?qū)W生發(fā)放有關(guān)的課程設(shè)計(jì)背景資料，并向?qū)W生講述課程設(shè)計(jì)的方法、步驟和要求，設(shè)計(jì)過程采取課堂集中輔導(dǎo)，分散設(shè)計(jì)的方式進(jìn)行。課程設(shè)計(jì)按四個(gè)人為一組，要求在小組內(nèi)分工協(xié)作、充分討論、相互啟發(fā)的基礎(chǔ)上形成設(shè)計(jì)方案，課程設(shè)計(jì)結(jié)束要求提交一份課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，必要時(shí)可要求各小組選出一個(gè)代表，進(jìn)行課程設(shè)計(jì)方案演示和答辯，評(píng)出若干優(yōu)秀設(shè)計(jì)成果。

2.課程設(shè)計(jì)實(shí)踐案例

下面給出實(shí)際中的具體案例，說明如何選取合適的控制圖對(duì)網(wǎng)速進(jìn)行監(jiān)控，并實(shí)施改進(jìn)。

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和信息時(shí)代的到來，互聯(lián)網(wǎng)以其資源能夠共享、信息交流迅速與便捷工作與生活方式的優(yōu)點(diǎn)，快速地進(jìn)入日常生活中。但隨著聯(lián)入互聯(lián)網(wǎng)的組織與個(gè)人的不斷增多，網(wǎng)速成為大眾生活中被關(guān)注的話題。以鄭州航院東校區(qū)區(qū)域內(nèi)聯(lián)通網(wǎng)速為質(zhì)量特性值進(jìn)行監(jiān)控，該質(zhì)量特性值的數(shù)據(jù)能夠通過軟件方便地得到，且影響網(wǎng)速的原因有很多，諸如：雙絞線的傳輸速率高低，電腦的硬件性能等，也可以通過適當(dāng)改進(jìn)提高網(wǎng)速，如更換質(zhì)量更好的雙絞線等。因此，該項(xiàng)目具有可控性、可操作性和可改性。網(wǎng)絡(luò)這一質(zhì)量特性值為計(jì)量型數(shù)據(jù)，可以應(yīng)用均值—極差控制圖對(duì)過程加以控制，查找原因與改進(jìn)過程，并制成控制用控制圖，用來監(jiān)控網(wǎng)速的穩(wěn)定性。

以網(wǎng)絡(luò)瞬時(shí)速度為質(zhì)量特性，由于事先不能確定網(wǎng)速的具體范圍，因此不再設(shè)置規(guī)格限。具體過程如下：（1）準(zhǔn)備器材：一臺(tái)PC機(jī)，一個(gè)秒表計(jì)時(shí)器，筆記本與簽字筆；（2）從小組成員中選定兩位成員分工進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與記錄，具體方法如下：①一名小組成員負(fù)責(zé)記錄，另一名小組成員負(fù)責(zé)讀取數(shù)據(jù)與計(jì)時(shí)；②每隔30秒時(shí)間，進(jìn)行一次集中抽樣，連續(xù)讀取5個(gè)數(shù)值；③如此進(jìn)行30次，記錄下相應(yīng)數(shù)據(jù)；（3）將采集到的數(shù)據(jù)輸入至Minitab軟件中，數(shù)據(jù)情況如下表：

由于小組選擇對(duì)網(wǎng)速這一計(jì)量值數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分組情況對(duì)該質(zhì)量特性值作均值—極差（Xbar-R）控制圖，如圖1所示：

結(jié)果分析：由圖可知該過程的極差控制圖的中心線為829，控制上下限分別為1753，0。在圖中可清晰地看到第17個(gè)點(diǎn)超出控制上限，對(duì)其當(dāng)時(shí)所處的狀態(tài)進(jìn)行分析可知：該點(diǎn)出現(xiàn)的原因是同寢室的使用聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)的電腦有兩臺(tái)斷開了網(wǎng)絡(luò)。將該異常點(diǎn)剔除掉，重新生成控制圖，如圖2所示：

從圖2可知第10個(gè)點(diǎn)超出控制上限，控制圖報(bào)警。分析過程發(fā)現(xiàn)異常原因是電腦幾款運(yùn)行軟件運(yùn)行不穩(wěn)定。將該異常點(diǎn)剔除掉，重新生成控制圖，如圖3：

由圖3可知該過程處于統(tǒng)計(jì)過程控制狀態(tài)。

根據(jù)對(duì)前面異常原因分析結(jié)果，提出改進(jìn)措施如下：（1）要確保過程處于穩(wěn)態(tài)情況下，將已斷開網(wǎng)絡(luò)兩臺(tái)電腦重新接入網(wǎng)絡(luò)；（2）保持本臺(tái)電腦運(yùn)行軟件的穩(wěn)定運(yùn)行。圖3確定的控制圖延長(zhǎng)之后可以用作監(jiān)控改進(jìn)后的生產(chǎn)過程的控制用控制圖。

3.課程設(shè)計(jì)方案的選取

在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選取合適的質(zhì)量特性值作為監(jiān)控對(duì)象。一般針對(duì)計(jì)量性數(shù)據(jù)可以選擇計(jì)量性控制圖。當(dāng)樣本容量小于10時(shí)，可以選擇均值—極差控制圖；當(dāng)n樣本容量比較大時(shí)，選擇均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖；當(dāng)樣本容量為單值時(shí)，可以選擇單值—移動(dòng)極差控制圖。如果監(jiān)控的對(duì)象為計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)，比如產(chǎn)品的不合格品率或缺陷數(shù)，則可以選擇計(jì)數(shù)性控制圖。當(dāng)質(zhì)量特性值服從二項(xiàng)分布時(shí)，可以選擇不合格品率控制圖或不合格品數(shù)控制圖；當(dāng)質(zhì)量特性值服從泊松分布時(shí)，可以選擇缺陷數(shù)控制圖或單位缺陷數(shù)控制圖。例如要對(duì)學(xué)生投籃的準(zhǔn)確率進(jìn)行監(jiān)控，可以選擇使用不合格品率控制圖或不合格品數(shù)控制圖。如果對(duì)電腦的開機(jī)速度進(jìn)行監(jiān)控，則可以選擇均值—極差控制圖或均值—標(biāo)準(zhǔn)差控制圖。

本文從課程設(shè)計(jì)理論、實(shí)踐案例及課程設(shè)計(jì)方案的選取三方面闡述如何提高質(zhì)量工程學(xué)課程的教學(xué)質(zhì)量，教師要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課程設(shè)計(jì)的積極性，使學(xué)生在交流互動(dòng)中增強(qiáng)學(xué)習(xí)技能。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫靜，張公緒.新編質(zhì)量管理學(xué)[M].第二版，北京：高等教育出版社，2003.

[2]孫靜.質(zhì)量管理學(xué)（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1998.