控制統(tǒng)計(jì)過(guò)程在地板制造過(guò)程中的策劃與實(shí)現(xiàn)

鄔佳偉+潘雪濤+張美風(fēng)+蔡建文

摘 要：研究統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）技術(shù)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用方法。以統(tǒng)計(jì)技術(shù)的理論和方法為指導(dǎo)，提出SPC在木地板制造質(zhì)量管理中應(yīng)用的策劃要求，以實(shí)木復(fù)合地板制造過(guò)程中降低產(chǎn)品不良率為例，給出了具體的實(shí)施步驟和方法。研究結(jié)論對(duì)木地板生產(chǎn)制造企業(yè)采用新技術(shù)、新工藝、新材料和新方法提升產(chǎn)品質(zhì)量水平和降本增益的實(shí)踐有所幫助。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制；實(shí)木復(fù)合地板；過(guò)程能力；生產(chǎn)制造過(guò)程

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.08.097

1 引言

實(shí)施統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）可以幫助企業(yè)在質(zhì)量管理中真正做到事前預(yù)防和控制。統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制可以對(duì)過(guò)程做出可靠的評(píng)估；判斷過(guò)程是否失控和過(guò)程是否有能力；為過(guò)程提供一個(gè)早期報(bào)警系統(tǒng)，及時(shí)監(jiān)控過(guò)程的情況以防止廢品的發(fā)生。目前企業(yè)在實(shí)施SPC的過(guò)程中重視到了數(shù)據(jù)的收集和控制圖的繪制，但對(duì)統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的系統(tǒng)要求和關(guān)鍵工作的認(rèn)識(shí)不足，對(duì)工序能力的分析和改進(jìn)有待提高。本文的主要目的就是通過(guò)在實(shí)木復(fù)合地板制造過(guò)程中運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）降低產(chǎn)品不良率的案例，分析研究質(zhì)量管理中統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的策劃要求與具體的實(shí)施方法。

2 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的策劃

2.1 制定合理的工藝方案

依據(jù)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)的產(chǎn)品需要經(jīng)過(guò)工藝性審查，并根據(jù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的需要制定工藝方案，以實(shí)木復(fù)合地板的質(zhì)量要求，分為三個(gè)部分：外觀要求，尺寸要求，以及理化性能要求。其中最為重要的就是外觀要求，本案例實(shí)木復(fù)合地板生產(chǎn)企業(yè)是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的實(shí)木復(fù)合地板專業(yè)制造商，擁有國(guó)際一流的生產(chǎn)流水線，先進(jìn)的加工設(shè)備、檢驗(yàn)手段，生產(chǎn)工藝的策劃確保了生產(chǎn)的產(chǎn)品達(dá)到各項(xiàng)指標(biāo)要求。

2.2 工序系統(tǒng)設(shè)計(jì)

工序系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的是要保證達(dá)到科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的質(zhì)量控制效果，集中力量抓關(guān)鍵和重點(diǎn)工序，控制工序中的支配因素，保證產(chǎn)品質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求；盡可能的減少人在工序及過(guò)程控制中的影響作用。

制定實(shí)木復(fù)合地板的工藝流程為：砂底、槽榫、縱向刻溝、分選、美工、邊漆、底漆、砂光、面漆、分選、熱縮膜密封。

確定木地板的關(guān)鍵工序：在實(shí)木地板的生產(chǎn)中主要工序在素板生產(chǎn)和油漆加工過(guò)程中，素板生產(chǎn)是將木板坯料加工成地板素板的過(guò)程，素板生產(chǎn)分為砂底，槽榫，縱向刻溝以及美工這幾個(gè)工序過(guò)程，縱向刻溝是關(guān)鍵工序，油漆是重要的工序之一，它直接影響地板的美觀和質(zhì)量。

2.3 加工工序單元設(shè)計(jì)

在任何產(chǎn)品的加工制造過(guò)程中，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量特性的原因有很多，從客戶的投訴和產(chǎn)品不良報(bào)告中收集到的數(shù)據(jù)反映在：外觀不良、尺寸不足、理化性能不足及其它問(wèn)題，應(yīng)用特性因果圖（魚(yú)骨圖）分析木地板產(chǎn)品的不良原因；并使用帕累托（Pareto）圖對(duì)不良產(chǎn)品進(jìn)行分析，結(jié)果表明外觀不良是產(chǎn)品不良的最主要原因。進(jìn)一步工序分析，再次采集外觀不良的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，運(yùn)用帕累托（Pareto）分析了造成外觀不良的原因。結(jié)果表明，拼接離縫是主要原因，如圖1所示。因此，拼接離縫被確認(rèn)為最能反映木地板產(chǎn)品質(zhì)量水平的質(zhì)量特性。

2.4 過(guò)程控制設(shè)計(jì)

統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的關(guān)鍵技術(shù)就是找到工序質(zhì)量控制點(diǎn)（質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)）以及關(guān)鍵質(zhì)量特性，建立關(guān)鍵質(zhì)量特性指標(biāo)。過(guò)程控制設(shè)計(jì)就是通過(guò)編制工藝過(guò)程控制流程圖建立工序質(zhì)量控制點(diǎn)和確定關(guān)鍵質(zhì)量特性。

由上文Pareto圖分析：引起實(shí)木地板外觀不良的主要原因是拼接離縫，所以本案例在縱向刻溝和面漆兩道關(guān)鍵工序后建立質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)分別進(jìn)行分選，選擇拼接離縫為關(guān)鍵質(zhì)量特性，加以控制。

2.5 檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)需要建立完整的質(zhì)量檢驗(yàn)系統(tǒng)。

（1）制定檢驗(yàn)計(jì)劃：本案例檢驗(yàn)計(jì)劃要求拼接離縫控制標(biāo)準(zhǔn)為≤0.2mm，質(zhì)量指標(biāo)是橫縫和縱縫最大單個(gè)寬度（mm），優(yōu)等品為0.1；一等品為0.2。規(guī)定測(cè)量方法，每天4次抽樣，每次10片緊密拼裝放置在平整的水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上用塞尺測(cè)量，選擇控制圖和R控制圖分析測(cè)量數(shù)據(jù)。

（2）測(cè)量系統(tǒng)分析：測(cè)量系統(tǒng)是否處于受控狀態(tài)是過(guò)程控制和質(zhì)量檢驗(yàn)是否有效的前提，評(píng)價(jià)測(cè)量系統(tǒng)，證實(shí)其處于受控狀態(tài)。表1和表2是該案例關(guān)于拼接離縫檢驗(yàn)計(jì)劃和質(zhì)量特性指標(biāo)。

拼接離縫的測(cè)量方法：將10塊地板按圖2所示緊密拼裝放置在平整的水平實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，用塞尺測(cè)量圖中所示的18個(gè)點(diǎn)的拼接離縫，精確至0.01mm。分別計(jì)算平均值，精確至0.01mm。

3 統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的實(shí)施

3.1 實(shí)施前的準(zhǔn)備

質(zhì)量數(shù)據(jù)是客觀質(zhì)量的放映，必須要求真實(shí)可靠。取樣的原則，一是隨機(jī)抽樣，采用系統(tǒng)抽樣法，按確定的時(shí)間間隔或確定的產(chǎn)品數(shù)量間隔進(jìn)行抽樣；二是保證合理的子組原則，即組內(nèi)差異只能由隨機(jī)因素造成，盡可能在短時(shí)間內(nèi)完成，組間差異期望能由異常因素造成，可以按生產(chǎn)班次抽??；三是樣本大小應(yīng)保證控制圖具有適宜的檢出率。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，收集數(shù)據(jù)，以樣本容量恒定的子組形式報(bào)告，子組通常包括2-5件連續(xù)的產(chǎn)品，并周性期的抽取子組，包括子組大小和頻率，記錄原始數(shù)據(jù)。

3.2 對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)狀的受控狀態(tài)分析及過(guò)程能力分析

工序在一定時(shí)間里，處于穩(wěn)定狀態(tài)（控制狀態(tài)）下的實(shí)際加工能力，用工序能力指數(shù)CP或CPK表示，它是工序固有的能力，也是工序滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)的要求的能力。

根據(jù)控制圖判異準(zhǔn)則觀察判斷過(guò)程狀態(tài)，如果已經(jīng)確定一個(gè)工序過(guò)程已處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)（穩(wěn)定狀態(tài)），接下來(lái)要確定的是過(guò)程是否能滿足質(zhì)量要求，過(guò)程的能力達(dá)到多少。

本案例木地板的過(guò)程控制選用均值極差控制圖，數(shù)據(jù)采集方案制定為：采集20天的數(shù)據(jù)，每天在四個(gè)時(shí)間點(diǎn)抽檢測(cè)量地板的拼接離縫，數(shù)據(jù)采集見(jiàn)表3。

運(yùn)用Mintab繪出分析階段拼接離縫控制圖，如圖3。

觀察控制圖可知：控制圖點(diǎn)子出界，過(guò)程顯示異常狀態(tài)；工序能力不足，不能滿足要求。需要質(zhì)量改進(jìn)，改變生產(chǎn)條件，改進(jìn)工藝或技術(shù)改造。

3.3 消除異常質(zhì)量變異

統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制就是要把過(guò)程中的正常波動(dòng)限制在一個(gè)合理的范圍之內(nèi)，采取局部措施消除異常質(zhì)量波動(dòng)的比率大約占總的解決質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)采取措施的15%。

由于拼裝離縫越小，實(shí)木復(fù)合地板的質(zhì)量越高，所以重點(diǎn)關(guān)注的是ULC以上的異常點(diǎn)。由現(xiàn)有生產(chǎn)的

控制圖發(fā)現(xiàn)，第4，第8，第13，和第18點(diǎn)處于UCL以上的位置，這些點(diǎn)都屬于異常點(diǎn)。對(duì)這些異常點(diǎn)運(yùn)用魚(yú)刺圖查出導(dǎo)致不合格的原因包括：油漆沾邊，四面刨調(diào)校不準(zhǔn)，新員工操作不熟以及四面刨刀具損壞；由現(xiàn)有生產(chǎn)的R控制圖發(fā)現(xiàn)，第13，第18點(diǎn)位于UCL以上，這些點(diǎn)同樣屬于異常點(diǎn)。對(duì)這些異常點(diǎn)查出導(dǎo)致不合格的原因包括：刀具損壞和新員工操作不熟。

為了使生產(chǎn)過(guò)程受控，必須采取改進(jìn)措施排除異常因素。通過(guò)調(diào)校油漆機(jī)械，調(diào)校四面刨，培訓(xùn)新員工以及更換四面刨刀具，排除這些不良的異常因素后，過(guò)程狀態(tài)會(huì)有明顯的改善。

在實(shí)施上述的改進(jìn)措施消除了異常質(zhì)量波動(dòng)之后，用同樣的數(shù)據(jù)采集方法繼續(xù)數(shù)據(jù)的采集和分析。由改進(jìn)后的樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制作改進(jìn)后的-R控制圖，由圖可以看出生產(chǎn)過(guò)程得到控制，已處于穩(wěn)定狀態(tài)。過(guò)程能力指數(shù)和合格率為有了明顯提高，標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.02865，過(guò)程能力指數(shù)CpU=1.01，合格率θ=99.874%。

3.4 減少正常質(zhì)量變異

質(zhì)量特性的正常質(zhì)量變異是過(guò)程所固有的，即使是減少其波動(dòng)幅度也是非常困難的，必須對(duì)過(guò)程中影響質(zhì)量的人、機(jī)、料、法、測(cè)、環(huán)的因素采取系統(tǒng)的技術(shù)改造。采取系統(tǒng)措施解決質(zhì)量問(wèn)題的比率大約占總的解決質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)采取措施的85%。通過(guò)減少正常質(zhì)量波動(dòng)提升工序加工能力。可以從兩個(gè)方面提升工序能力：調(diào)整工序加工的分布中心減少偏移量；提高工序能力減少分散度。

對(duì)一般產(chǎn)品，當(dāng)1.00≤Cp<1.33時(shí)，通常過(guò)程能力能夠得到滿足，但要防止發(fā)生大的波動(dòng)，在Cp接近于1.00時(shí)，出不合格品的可能性增大；而當(dāng)1.33≤Cp<1.67時(shí)過(guò)程能力比較理想。

實(shí)木地板生產(chǎn)過(guò)程消除了異常因素后，工序過(guò)程能力指數(shù)僅為1.01，說(shuō)明標(biāo)準(zhǔn)差還比較大，生產(chǎn)質(zhì)量還有待提高，需要進(jìn)一步減小工序分散度。觀察消除了異常質(zhì)量變異后的-R控制圖可以發(fā)現(xiàn)引起正常質(zhì)量波動(dòng)的原因；進(jìn)一步從材料和設(shè)備方面采取改進(jìn)措施。工序過(guò)程能力分析改進(jìn)見(jiàn)表4。

通過(guò)減少正常質(zhì)量變異的第二次改進(jìn)，工序過(guò)程能力得到進(jìn)一步提升后，繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，對(duì)工序能力進(jìn)行確認(rèn)。觀察采集了又一組80個(gè)樣本。由樣本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制作進(jìn)一步改進(jìn)后的控制圖，如圖4所示。

由此得到的標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.02506，過(guò)程能力指數(shù)CpU=1.34，合格率θ=99.997%。實(shí)木地板生產(chǎn)制造經(jīng)過(guò)三個(gè)階段的統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制分析和改進(jìn)，工序能力和產(chǎn)品合格率都達(dá)到了滿意的水平。

3.5 結(jié)束語(yǔ)

在統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制的實(shí)施過(guò)程中，要求：

（1）正確繪制控制圖。

（2）正確應(yīng)用控制圖對(duì)過(guò)程異常的判斷準(zhǔn)則。

（3）對(duì)控制圖中出現(xiàn)的任何異常都應(yīng)及時(shí)采取有效處理措施。

（4）當(dāng)生產(chǎn)條件發(fā)生變化時(shí)，如原材料、加工方法改變、使用新的機(jī)器、工序改變等，需對(duì)控制圖進(jìn)行重新制定。

由此可知，在實(shí)木復(fù)合地板制造過(guò)程中，應(yīng)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（SPC）降低產(chǎn)品不良率。

參考文獻(xiàn)

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