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并且通过普遍开展质量管理培训,加强规章制度和职业道德建设,使得职工素质和全民质量意识有了较大提高。
随着我国质量法律、法规不断完善,质量工作逐步走上了规范化、法制化的道路,促使企业提高质量的外部环境已近大体形成。
但是,与发达国家相比,我国的质量管理水平还有很大差距,主要表现在:
一些企业的质量管理标准还未达到国际要求的水平;
一些工厂生产的产品质量不高,生产过程中不良产品损失严重;
产品售后服务不到位,没有建立全面质量管理体系等等。
面对这些问题,实行科学的质量管理势在必行,而生产过程质量控制可以有效的解决上述问题,实行全面的质量管理。
1.2研究现状
随着质量管理理论的不断完善,质量体系标准不断健全,质量控制理论在整个质量管理体系中的作用日益显现。
随着质量管理控制理论的发展,人们对生产过程质量控制的研究也逐渐深入。
1.2.1国内过程质量控制研究现状
近几年来,我国学者孔金生等对产品生产过程的质量控制进行了认真研究,提出在PDM系统集成技术的支持下,实现对企业产品生产全过程的控制和产品生产过程的管理控制一体化,进而实现产品生产过程的质量控制,并给出了产品生产过程的闭环质量控制结构
。
刘晓冰等则提出在网络、数据库等信息技术支持下,通过实时跟踪生产工序中的动态质量信息,进行质量预测、监控的在线调优,事先消除质量缺陷,降低质量成本,以达到生产过程的动态质量控制
我国学者对面向多品种、小批量加工过程的统计质量控制应用策略与方法也进行了探讨。
他们系统地分析和总结了适宜于多品种、小批量制造环境下的统计过程控制方法:
数据变换法、过程建模法、贝叶斯方法。
在此基础上,提出了适宜于这一复杂环境的统计过程控制方法的实施模型,此模型中作者将质量控制的关键技术放在工序质量控制这一焦点,从影响工序质量的主客观信息中归纳、提取出相似的工序质量信息和经验,然后充分利用这些信息来选取合适的统计过程控制方法,采取正确的应用步骤对工序实施预防性质量控制,以保证产品的加工质量
1.2.2国际过程质量控制研究现状
质量和安全是生产过程的命脉,也是倍受国外企业和专家学者关注的重要研究课题。
随着传感器、计算机和自动化技术的发展,大量的过程数据被采集和保存下来。
如何从数据中提取有用信息来保证产品的质量和过程的安全是近年来统计过程控制的研究热点,研究方向从早期的针对单变量的质量控制扩大到针对多变量的过程性能监控,研究对象从离散制造业扩展到连续过程和间歇过程。
统计过程控制的研究和应用领域已涉及石油化工、钢铁制造、采矿、机械加工、电子元件、注塑、制药、食品加工、环境以及金融等领域。
近10年来,统计过程控制取得了长足的发展和进步。
随着测量技术和自动化水平的不断提高,统计过程控制必将引起学术界和工业界更多的关注。
然而,统计过程控制还面临着一些问题亟待解决,这些问题可能引导统计过程控制近期的发展方向。
(1)非高斯过程的研究。
现有的大部分方法均假设过程变量以及噪声服从高斯分布,然而实际过程变量的概率分布并不清晰。
对于变量不服从高斯分布的过程,仅仅提取二阶统计量是不够的。
目前针对非高斯过程的方法仅有独立元分析,该研究有可能进一步深入。
(2)非线性过程的研究。
实际过程均具有非线性特征,对于非线性较弱的过程,应用线性算法即可实现监控。
然而,随着过程复杂性的增加,系统的非线性特征更加明显,如混合过程、网络控制系统等,应用线性算法不仅增加模型阶次,还会造成错误的决策。
目前非线性算法较少,且大部分非线性算法是在线性算法基础上行的改进,因此非线性算法的研究非常必要。
(3)故障预报的研究。
目前故障检测方法是在故障达到一定规模以后进行报警。
对于缓慢变化的故障,在超出控制限之前,过程的变化趋势是明显的,因此可以根据变化趋势预报故障的发生。
故障预报能够在故障处于萌芽状态时进行报警,大大改善监控性能。
然而,统计过程控制在故障预报方面的研究还很少。
(4)故障诊断的研究。
仅仅检测到故障是不够的,故障诊断是消除故障的关键。
相对于故障检测算法,故障诊断算法仅有贡献图法、费舍尔判别等方法。
对于并发故障的研究也比较少。
判断故障源需要较多的过程知识和经验,因此基于知识的方法有可能成为统计过程控制的结合对象。
此外,各种模式分类技术从类的角度出发,有利于故障的分类,也有可能在统计过程控制领域找到用武之地。
(5)自适应算法的研究。
统计过程控制往往假设过程在某个稳态值附近平稳波动,实际生产过程中,由于人为的调节和设备性能的变化,过程的稳态值会发生变化,因此单一的模型不再适用,自适应算法的研究具有重要意义。
从以上可以看出,目前国内外对产品生产过程的质量控制主要还是对质量控制模型及控制策略和方法的研究。
1.3研究意义
21世纪以来,制造业面临的环境产生了很大的变化,经济全球化、信息全球化程度日益加深,社会需求逐步向多样化和个性化发展,制造业、商业和服务员逐步一体化。
这种情况下,市场竞争日趋激烈,顾客对产品的质量要求越来越高,质量已经成为企业竞争中成败的关键。
加入WTO以来,我国企业面临着全球化的产品竞争,而竞争制胜的法宝就是质量。
质量无国界,企业要想加入全球产业链之中,就必须按照国际统一的质量管理标准和方法进行质量管理,建立以现在质量管理理念为基础,应用生产过程质量控制的观点和方法,以现代科学与管理技术为手段,综合产品全生命周期的质量因素,将质量管理与企业运作模式作为一个有机的整体来研究质量管理体系。
阜新永顺达机床配件有限公司是一家小型的机械加工企业,同我国大多数的企业一样,阜新永顺达机床配件有限公司在生产制造过程中并未建立起真正的在线控制。
虽然早在2005年,永顺达公司就通过了ISO9000质量体系认证,建立了基本的质量管理体系,但由于该公司对统计过程控制理论的不理解和统计知识的匮乏,使得ISO9000质量体系中的过程质量控制没能有效地建立起来,这使得永顺达公司对产品质量的管理和控制还是停留在待问题出现时再解决问题,没有体现出预防为主的管理思想,这就造成了产品质量的稳定性存在着较大的隐患。
同时,在实际生产过程中,永顺达公司也存在着不能完全按照质量管理体系的方法进行管理的现象,质量管理体系仅仅成为一种书面上的标志,对永顺达公司的实际产品质量的稳定和提高并未起到应有的作用。
本论文主要从对永顺达公司生产过程的分析入手,通过对动力转向油泵主轴的质量特性及其影响因素进行分析,将质量管理中的主要统计方法,尤其是控制图应用在永顺达公司的实际生产过程中,从而达到在产品生产过程中,监控产品质量的变化及其规律,使产品质量特性在允许范围内波动,达到能够稳定地生产出合格品的目的。
通过这些统计方法,尤其是控制图在实际生产中的应用,贯彻了预防为主的原则,起到了保证质量、防患于未然的作用。
同时,由于控制图可区分质量的偶然波动与异常波动,可以使操作者减少不必要的过程调整。
在实际的应用过程中,确实也起到了预期的作用,通过过程能力分析,改善了该厂过程能力不足的问题;
通过质量改进工作,降低了废品率,提高了动力转向油泵主轴的质量。
本文以全面质量管理的理论为基础,运用生产过程质量控制的方法,通过对永顺达公司整个的生产过程及其质量状况的调查分析,结合相关统计技术对该厂全面质量管理进行分析,并结合相关参考文献及该厂实际情况,对该厂生产过程进行全面的生产过程质量控制及分析改进研究。
为公司今后提高产品质量,减少生产过程报废,提高产品的一次合格率,从而提高资源利用率,以及降低经营质量成本,提高企业知名度建立一定的基础。
1.4论文内容及逻辑框架
生产过程质量控制就是通过对影响产品质量的各种要素进行分析、监控,尽量减少和消除不良因素对产品质量的影响,使得质量的波动保持在一个允许的范围内。
本文通过对阜新永顺达机床配件有限公司生产过程及产品的了解,运用质量管理的方法和工具,利用统计过程控制(SPC)和过程能力指数(C
)对该厂生产的产品进行生产过程质量控制的研究。
本文以该厂的产品动力转向泵的主轴壁厚精度为例,运用直方图、因果图等对影响动力转向泵主轴壁厚的主要因素进行分析,对主轴的过程质量进行改进;
在过程质量控制方面,运用控制图等工具对生产过程质量进行控制和改进;
最后通过模糊综合评价对改进过程及结果进行评价分析。
本论文的研究共分为三大部分5章。
第一部分在第1章,主要阐述论文研究的背景、研究意义及研究现状,简单的阐述研究的主要内容及逻辑结构。
第二部分在第2章,主要对过程控制基本理论(包括基本内容、研究步骤、常用研究工具等)进行了详细的阐述。
第三部分包括第3至5章,第三章通过对永顺达公司质量管理的现状的分析,以动力转向油泵主轴为例,对主轴质量特性的主要影响因素进行分析,通过对过程能力的分析,找出存在的质量问题,并进行改进。
第四章,改进后利用控制图进行质量控制,使生产过程处于统计控制状态。
第五章,通过对过程质量控制实施效果进行模糊综合评价,验证了对阜新永顺达机床配件有限公司的过程质量改进和控制所取得结果。
本文的逻辑结构如图1—2所示。
图1—2论文逻辑结构图
2生产过程质量控制理论概述
2.1生产过程质量控制的含义和内容
1、生产过程是指以经济的方法,按质、按量、按期、按工艺要求,生产出符合设计规范的产品并稳定控制其符合性质量的过程。
生产过程的质量管理是实现设计和开发意图,形成产品质量的重要环节,是实现企业质量目标的重要保证。
生产过程质量管理的内容通常包括:
工艺准备的质量控制、生产过程的质量控制、辅助服务过程的质量控制。
生产过程的质量控制是指从材料进货到形成最终产品全过程的质量的控制,其基本任务是:
严格贯彻设计意图和执行技术标准,对过程实施控制,以确保过程能力,并建立起能够稳定地产出符合要求的产品的生产系统。
2、过程质量即可指过程产品的质量特性,如精度、强度、尺寸等,也可以指工艺质量特性,如化工产品生产装置的温度、浓度、压力、时间等。
过程质量是设备、材料、操作者、方法、检测和环境因素,在制造过程对产品质量综合起作用的效果。
过程质量在随机因素和系统因素的影响下,呈现波动性。
从引起质量波动的原因来看,质量波动可分为偶然性波动和系统性波动两类。
偶然性波动由大量的、微小的不可控因素的作用而引起,这种波动具有随机性。
例如,材料成分的微小差异、机床的固有振动、刀具的正常磨损、工人操作技术上的细微变化等。
偶然性波动对工序质量的影响比较小,在现有生产技术条件下也难以识别和消除。
因此,偶然性波动也成为正常波动。
工序质量控制的任务是使正常波动维持在适度的范围内。
系统性波动由少量的、但较显著的可控因素作用引起,这种波动不具有随机性。
例如,材料规格不符、设备故障、刀具的严重磨损、操作者违反操作规程等。
系统性波动在未查明原因、采取纠正措施前始终具有系统性,往往导致生产过程的失控,对工序质量的影响十分显著,甚至是破坏性的。
系统性波动也称为异常波动。
系统性波动虽然常有突发性因素引起,但在现有生产技术条件下一版抑郁识别和消除。
工序质量控制的任务是及时发现异常波动,查明原因,采取有效的技术组织措施消除系统性波动,使生产过程重新回到受控状态。
偶然性和系统性、正常和异常之间的关系是相对而言的。
对微小的、不可控的随机性因素缺少有效的控制,常会累积成或诱发出系统性因素,导致异常波动,使生产过程失控。
由于技术和管理的进步,使原来难以识别和消除的正常波动变得可以识别并消除。
这时,原来的正常波动在新的生产技术条件下将被转化为异常波动的基础上,应当通过质量改进,使一些不可控随机性因素逐渐成为可控的系统性因素,不断推进质量管理的水平。
3、生产过程质量控制的主要环节包括以下9个方面:
1加强工艺管理,执行工艺规程或作业指导书,坚持安全、文明和均衡生产;
2加强预防,严格质量把关,获得监视和测量装置,并实施监视和测量;
3实施产品和状态标识和可追溯性控制;
4应用统计技术,掌握质量动态,开展潜在失效模式及后果分析,减轻风险;
5加强不合格品的控制;
6当过程的输出不能由后续的监视和测量加以验证时,对这样的过程事实确认;
7综合运用质量控制方法,建立健全过程质量控制点;
8识别、验证、保护和维护顾客财产,规定并实施产品防护;
9对生产过程质量成本的数据进行分析。
2.2统计过程控制
统计过程控制(StatisticalProcessControl,SPC)也被称为统计工序控制。
SPC的概念最初是由休哈特于1924年提出来的,到今天已经在工业化国家得到普遍应用,并取得巨大的经济效益。
所谓SPC,就是利用数理统计的方法,对工艺过程的各个阶段进行控制,从而达到改进与保证产品质量的目的。
SPC强调全过程预防为主的思想,它不仅可用于制造过程,而且还可以用于服务过程,以改进和保证服务质量。
进行统计工序控制应该遵循以下步骤:
(1)进行SPC方法的培训。
1)SPC的重要性。
2)正态分布的基本统计理论。
3)质量管理的新老七种工具,重点是控制图理论。
4)制定工序流程图和工序控制标准的方法等。
(2)确定关键因素
1)对每道工序都要进行分析(可用因果图),找出对产品质量影响最大的因素(可用排列图)。
2)找出关键因素后,列出工序流程图,即在图中按工艺流程顺序将每道工序的关键列出。
(3)提出控制标准
1)对每个关键因素进行详细分析。
2)对每个关键因素确定控制标准,并填写工序控制标准表。
(4)编制操作手册。
将工序控制标准编制成明确易懂、便于使用的操作手册,供各道工序使用。
(5)工序过程监控。
主要应用控制图对工序进行监控。
通过监控,能够清楚地了解关键因素是如何受控的。
根据监控实践,对操作手册进行修改。
(6)工序诊断和控制
1)可以运用传统的质量管理方法,如七种统计工具进行分析。
2)也可以应用工序诊断理论,对工序进行分析与诊断。
3)根据分析和诊断结果,采取措施对工序实施控制
2.3质量管理中的常用统计工具
质量管理中常用的统计工具有七个,分层法、调查表、排列图、因果图、直方图、散布图和控制图,即“QC七种工具”。
下面分别介绍一下这些方法。
1、分层法
分层法也称分类法或分组法。
它是将质量数据归类整理的一种统计分析方法。
在生产过程中,造成质量波动的原因是多方面的,因此,我们所收集的质量数据往往带有综合性,为了真实地反映质量问题的实质性原因和变化规律,将收集到的大量质量数据往往带有综合性,为了真实地反映质量问题的实质性原因和变化规律,将收集到的大量质量数据按其来源进行分类后,再进行质量分析的方法就称分层法。
分层法是分析质量影响因素的一种有效工具,它能将杂乱无章的数据和错综复杂的因素按不同的分类目的、性质、来源等加以分类,使之条理化和系统化,以便抓住主要矛盾,找到影响质量的主要因素,从而采取相应的措施。
分层法可以和质量管理中的其他方法联合使用,形成分层排列图、分层相关图等,以提高分析研究的效率和质量。
2、调查表
调查表也称检查表,它是收集和整理质量原始数据的一种表格。
因产品对象、工艺特点、调查目的和分析方法等不同,起调查表的格式也不一样。
常用的调查表有:
不合格项目调查表、不合格原因调查表、缺陷位置调查表、工序分布调查表等。
3、排列图
排列图又称为主次因素分析图或帕累托图。
利用排列图,可以快速地从影响质量的众多因素中找出主要因素。
排列图最早是由意大利经济学家帕累托(V.Pareto)提出来的,他用该图来分析社会财富的分布状况时,发现少数人占有绝大多数的财富,从而总结出“关键的少数,次要的多数”这一客观规律。
朱兰博士把该原理应用到质量管理中。
他认为,影响一个质量问题的因素可能有很多,但其中总有少数因素对质量起着决定性的作用,这就是“关键的少数”,如大多数废品是由少数人造成的,大部分设备故障是由少数几个原因引起的等等。
我们解决质量问题,如果能有效地掌握“关键的少数”,就会取得事半功倍的效果。
4、因果图
因果图是分析质量问题预期影响因素之间关系的有效工具。
因果图又称为树枝图、鱼骨图或石川馨图,它是日本质量管理学家石川馨首先提出来的,它在质量管理中应用非常广泛。
因果图的主干表示要解决的质量问题:
操作者、机器、原材料、方法和环境表示造成质量问题的五大要素,称为大原因;
每个大原因可能包括若干个中原因;
中原因下还可能有小原因或更小的原因等。
利用因果图可以分门别类地将影响质量的各种原因全部找出来,并在图上一目了然地表示清楚。
图1—1
5、直方图
直方图又称也称线条图,是对定量数据分布情况的一种图形表示,由一组直方柱组成,适合于对大量计量数据进行整理加工。
直方图通过对收集到的貌似无序的数据进行处理,能反映出产品质量数据的分布特征、过程能力指数等,并能判断和预测产品的质量状况及不合格率。
直方图给出的是测量结果的实际分布图。
标准的直方图呈现正态分布,中央有一顶峰、左右对称。
若所绘的直方图不符合这一特征就是存在异常,则要分析原因,以便采取措施。
6、散布图
散布图是研究两个变量之间是否存在相互关系的一种图形,由分布在直角坐标系中的一系列点构成,如图1—2所示。
它可以显示两个因素质量的相关性,用于分析两个测定值之间的相关关系,具有直观简便的优点。
通过作散布图对数据的相关性进行直观地观察,不但可以得到定性的结论,而且可以通过观察剔除异常数据,从而提高用计算法估算相关程度的准确性。
图1—2
7、控制图
控制图是用来分析和判断工序是否处于稳定状态的一种图形工具,如图1—3所示。
它通过监视生产过程中工序质量随时间波动的情况,判定工艺过程中是否出现异常因素,并采取相应的控制措施,使工艺过程的质量状态得到控制。
控制图是美国质量管理专家休哈特在20世纪20年代后期首创的经过几十年的不断发展和完善,至今已成为生产过程中质量控制的主要方法之一。
在应用控制图时,首先通过抽样检验,测量需要控制的质量特性值数据,并用点描在控制图相应的位置上,这样便得到一系列坐标点,再将这些点用线连接起来,就得到了一条能反映质量特性值随时间波动状况的折线。
通过分析质量折线的形状和变化趋势以及折线与三条控制线之间的相互关系,便可以知道工序的质量状态。
控制图的基本功能是利用抽样检验的样本数据区分析、判断工序的质量状态,以预防工序失控,减少工序波动和不合格品的产生。
图1—3
3永顺达机床配件公司质量管理的现状分析
3.1永顺达机床配件有限公司简介
阜新永顺达机床配件有限公司是一家中小型的机械设备加工企业,坐落于东北老工业基地辽宁的一个西北部城市——阜新。
由于地理位置的原因,公司的发展速度相对缓慢,在很多方面仍处于起步阶段,在技术和管理等多个方面与大型企业还有很大差距。
2000年8月公司正式成立,经过两年的摸索,在2002年正式踏上正轨,公司主要生产加工机床配件、动力转向泵主轴、齿轮、机械模具、机床附件等。
近几年,由于汽车行业的迅速发展,公司开始涉足汽车零部件生产行业,接收一些公司的外协订单,生产动力转向泵主轴。
为生产合格的主轴,公司引进了新的设备和生产线。
在最初的几年,由于对新设备使用还存在问题,各方面都处于磨合期经验不足,生产过程中出现很多问题,销量也不大,产品质量也不稳定,给公司的经营带来很大问题。
在公司领导和技术人员的不懈努力下,终于在技术上取得重大突破,产品质量逐渐稳定,生产能力不断提高,整个市场也逐渐打开,销量连年增加。
近几年该厂主要产品动力转向泵主轴的销量如图2—1和表2—1所示。
图2—1
表2—1永顺达公司2006~2011年动力转向泵主轴的销量情况单位:
万件
年份
2006
2007
2008
2009
2010
2011
销量
20.4
25.6
35.9
53.6
64.2
77.5
永顺达公司近几年发展迅速,到2011年全年销量已达77.5万件,为很多大型企业供应动力转向泵主轴,具有稳定的市场份额。
随着公司的经营项目逐渐增多,生产过程中的次品率也日渐增多,但由于利润丰厚,销量非常大,公司也没有对质量作严格控制。
随着公司规模的不断扩大,合作企业的层次也不断增加,对产品质量的要求日益增加,企业根据市场要求和公司的情况,提出要降低成本、提高质量和降低废品率的要求。
根据这一目标,公司增加了过程质量控制,在生产过程中严格控制产品质量,控制不合格产品的发生率,降低因不合格品给企业带来的损失,同时提高企业产品质量,争取更大的市场份额。
3.2永顺达公司质量管理现状分析
3.2.1永顺达公司质量管理现状
1、永顺达公司质量管理理念
永顺达公司经过几年的发展,公司有了一定的规模,随着客户对产品质量要求的不断提高,公司对产品质量问题极为重视,“质量就是生命”成为公司的生产口号。
但在质量管理的问题上公司仍停留在质量检验的阶段,强调加强出厂前的质量检验,尽量保证没有不合格品流入到客户手中。
这样的管理
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