[轉貼] 统计过程控制技术在烟草制丝生产线质量管理中的应用

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发表时间：2013/3/20  李郡 纪盛强   来源：万方数据

            SPC(Statistical Process Control)即统计过程控制，主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异常进行预警，以便生产管理人员及时的采取措施、消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。SPC的核心工具是控制图，通过控制图的上下限规则来实施对过程量的控制。
            在我国，已有越来越多的企业开始把SPC作为质量管理的重要内容。但由于企业的管理基础、认识层次、理论知识及方便有序的SPC工具等诸方面的问题，致使目前的应用基本上处于SPC应用的初级探索阶段。无论是数据采集，还是SPC分析，大多都采用的是手工方式，致使作业强度大，效率低，准确性差；并且由于采集数据的滞后性，使得数据控制点后移，不能及时的发现生产过程中的问题，并且生产现场的数据也不能实现集成与共享，因而远不能达到SPC对生产过程的预防与诊断功能。
            针对上述状况，本文以烟草制丝生产线质量管理为模板。介绍采用SPC技术、计算机集成技术以及Internet数据库技术实现企业质量信息化管理的基本方法与技术流程。
        1 烟草制丝生产线质量管理的基本思想
            卷烟生产原料是基础，工艺是关键。设备是保证，质量是核心。卷烟过程分为制丝、卷接和包装三个阶段，而制丝又承担着原料加工任务，制丝生产是提高卷烟质量，增加生产效益的瓶颈环节。因此，有效的控制烟草制丝工艺过程便显得尤其的重要。
            该工艺流程由于具有全面、成品率高、成本低、设备投资效率高等优点，被各大烟厂效仿和使用。通过对上述烟草制丝工艺流程的分析，可以确定以下的9种质量特性值为影响烟草制丝的关键质量特性：烟叶松散回潮含水率、烟叶加料比例、烘叶丝含水率、叶丝掺配比例、梗丝掺配比例、膨胀丝掺配比例、烟丝加香比例、梗丝加香比例和烘梗丝含水比例。而清晰地确定出烟草制丝工艺的关键质量特性对于实施烟草制丝的质量管理具有重大的意义。
            烟草制丝生产线质量控制技术是针对工艺过程统计受控的要求而提出来的。通过对烟草制丝生产过程各关键工序的工艺参数进行统计分析，对工艺过程达到的水平以及是否处于受控状态做出判断。当出现过程能力下降、工艺失控或有失控倾向时，立即发出警报，以便及时查找原因并采取纠正措施，使工艺过程始终处于统计受控状态。
            烟草制丝生产线质量管理的核心是将SPC技术与在线工艺参数结合起来，数据库负责存储各主要工序的工艺参数，并且通过Internet实现数据信息的集成与共享。在此基础上通过SPC技术进行生产数据质量的分析与判断。
            在设计的过程中，根据现场实际生产情况规划数据库的整体结构。本系统是建立基于MES的数据库存储模式。MES系统负责检验工单、抽样标准及抽样规则的下发等功能。数据采集模块负责对数据的采集以及向数据库中存储大量的数据信息。实现在线数据的及时采集与离线数据录入等功能，为下步的数据分析模块提供必要的数据基础。质量管理7大工具管理模块是生产现场质量管理活动中的一项重要内容，根据实际需求选择各种质量工具对收集到的数据进行定量与定性的分析，其中使用的方法包括：控制图、直方图、帕累托图、散点图、分层法、不合格原因调查表、因果图等。异因查询及处理模块主要实现在一定数据基础上的智能统计分析和结果输出以及根据质量分析结果进行缺陷分析，找到缺陷发生的各种原因，并给出解决方案。用户权限设计模块是根据不同的职责对用户进行分类．如数据记录员、质量分析员以及数据库维护员等。
        2 SPC技术在烟草制丝生产线质量管理中的应用
            烟草生产过程以及质量管理工作中，不仅需要处理离线数据的方法，而且也需要处理随时间变化的实时数据的方法，并以此为依据来控制产品或工作的质量。以往的数据或质量特性值处理的方法，例如频数分布表、直方图、分布的计量值、分布规律及其网形、过程能力指数等，所表示的都是数据在某一时间段内静止的状态。但是在生产或实际工作过程中，静态的方法并不能随时间发现问题以词整生产或工作。此外，生产或工作现场在质量的特性值中，计量值的分布理论规律往往是正态分布，不可避免的偶因和可以避免的异因往往同时影响着产品的质量。这些原因都可以通过SPC控制图的应用来加以改进与完善。烟草制丝生产线的质量分析管理流程如图3所示。
            首先进行数据的采集工作，为了定量表征关键过程节点的特性和状态，必须确定相应的关键工艺参数。关键工艺参数不仅是指那些对工序影响重大的数据，而且具有了能全面反映关键过程节点状态并且适合于参数采集的工艺参数。关键工艺参数是SPC技术处理的主要对象，具体可以包含以下的几个参数：①原材料参数，②设备参数，③环境参数，④工艺条件参数，⑤工艺结果参数。这些工艺参数存储在数据库中，用户根据质量分析的需要确定待分析的数据的相关分析，然后从数据库中调取所需的信息，进行数据统计分析并进行过程能力计算。在此基础上进一步通过SPC控制图进行质量分析，控制图的构造过程为：①合理选取数据，确定样本的容量；②数据处理，计算控制图的相关变量；③计算控制图的控制界限；④根据计算数据绘制控制图。完成了控制图的制作，就可以对过程是否处于控制状态做判别。
            判别标准可以归纳为以下的两点：①控制图上的点不能超过控制界限(依据：小概率原理)；②控制图上的点虽然在控制线内，但其分布是否正常(依据：8条判别准则)。判别标准通常存储在质量分析的数据库中，因此系统可以直接的调用，最终的分析结果通常形成质量报表并以文件的形式输出。
            烟草制丝生产线质量分析工具中的控制图控制，用户在分析前必须指定分析数据的相关信息，包括产品型号、产品名称、产线、班次、加工设备、供应商、客户、批次以及工单编号等相关信息。系统根据用户给定的条件自动的进行分析计算，给出数据点的统计个数、失控点个数、最大值、最小值、平均值、极差值、组内标准差、整体标注差、组内CPK以及整体PPK等信息。还可以进一步的输出控制图并给出相应的分析结果，查找出过程中出现的异常状况的原因，从而达到指导生产的目的。
        3 结束语
            论述了SPC技术在烟草制丝生产线质量管理中的具体应用。阐述了系统的流程与质量管理的一些关键的技术，采用数据库技术和计算机网络技术实现了SPC技术的智能诊断分析与处理。通过Internet数据库实现质量信息的存储、集成、共享、分析和再应用，一方面利用计算机的快速计算功能和报表功能减轻了管理人员的工作强度，另一方面通过加快实际质量数据在生产现场和管理机构之间的传输，保证了烟草制丝生产过程中的质量控制，是提高企业质量管理水平的有效技术手段，推动了企业质量管理信息化的发展。

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关键词：统计过程控制 过程控制 质量管理 生产线 Statistical 质量管理 生产线 技术 统计