统计过程控制在六氟磷酸锂质量管理中的应用研究

随着市场竞争的日益激烈, 产品质量是企业生存与发展、取得竞争优势的关键所在。竞争实质就是产品质量的竞争, 因此众多企业纷纷从质量入手, 去赢得市场, 从而对产品管理提出了更高的要求。统计过程控制作为一种提高产品质量和保证能力的重要技术措施, 可以帮助企业降低废品率, 提高产品质量, 增加企业效益, 推进全面质量管理, 正在受到越来越多企业的重视和采用。

一、统计过程控制基本知识

1. 统计过程控制的概念

统计过程控制 (SPC) 是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它对生产过程进行分析评价, 根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆, 并采取措施消除其影响, 使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态, 以达到控制质量的目的。

2. 统计过程控制的常用工具——控制图

(1) 控制图的概念及原理

控制图是对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种科学方法设计的图。图上有中心线 (CL) 、上控制限 (UCL) 和下控制限 (LCL) , 并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列, 如图1所示。

根据来源不同, 质量因素可以分为人、机、料、法、环五个方面。但从对质量的影响大小来看, 质量因素可分为偶然因素与异常因素两类。偶然因素是始终存在的, 对质量的影响微小, 但难以除去;异常因素则有时存在, 对质量影响大, 但不难除去。

(2) 控制图判定准则

(1) 判稳准则 (1) 连续25个点子都在控制界限内; (2) 连续35个点子至多1个点子落在控制界限外; (3) 连续100个点子至多2个电子落在控制界限外; (2) 判异准则 (1) 点出界就判异; (2) 界内点排列不随机判异:a、连续9点落在中心线同一侧b、连续6点递增或递减;c、连续14点中相邻点交替上下;d、连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外;e、连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外;f、连续15点落在中心线两侧的C区内;g、连续8点落在中心线两侧且无一在C区内。

二、过程能力研究

过程能力是指处于稳定的、标准的条件下的过程实际加工能力。它反应了过程在统计受控状态下的变差大小。它是由造成变差的普通原因确定的, 通常代表过程本身的最佳性能, 与技术 (公差) 规范无关。通常用CP和CPK来表示过程能力满足技术规范的程度。

三、六氟磷酸锂生产过程统计分析

1.

数据样本以2013年六氟磷酸锂的酸度质量指标为例, 每月按照不同的结晶釜随机抽取7组数据, 12个样本, 共84组数据进行分析。

2. 统计分析工具

Minitab软件是MINITAB公司开发的一款统计技术数据处理软件。它包含丰富的统计数据信息, 既可以进行数据分析处理, 又可以进行图形分析对比, 同时对未来进行预测。

它具有以下特点: (1) 强大的数据处理功能; (2) 具有明显的图形处理优势; (3) 提供多问题解决工具; (4) 简单、直接、清晰和易懂等。因此, 其被广泛应用于统计过程控制。2.3数据分析结果与讨论2.3.1酸度分布状况选择酸度, 绘制直方图, 查看其分布规律及变化趋势:

(1) 从minitab菜单中选择“统计”→“基本统计量”→“图形化汇总” (2) 以“酸度”作为变量, 置信区间选择“95.0%”; (3) 单击“确定”, 得到下图1。

由图1可知, 酸度的数据分布曲线近似服从正态分布N (50.699, 6.3432) 。因为在生产过程只受随机波动干扰时, 其质量特性值才会服从正态分布, 所以该结果表明当前生产过程无系统波动。

3. 受控状态评估

判定一个生产过程是否仅受随机因素的影响, 处于受控状态, 通常采用控制图进行评估。

4. 生产过程的在线监控

通过控制图分析, 我们得到了一个稳定受控的过程;通过过程能力分析, 我们知道了过程能力充足, 满足生产要求。接下来, 我们就可以通过前两个阶段的分析数据对生产过程进行在线监控。

根据图3控制图的使用流程, 通过确定控制图上的三条控制线:上下控制限和中心线, 将分析用控制图转化为控制用控制图;然后, 实时采集数据, 在控制图上打点, 根据点的走势来判断过程是否发生变异, 一旦出现过大的变异就及时采取措施调整生产过程, 从而达到过程控制的目的。

5. 月份对酸度指标的影响分析

影响酸度的因素多种多样, 从而造成产品质量的波动性。根据影响因素对产品进行系统分层, 并利用单值控制图分别分析, 简化独立多因素质量问题的分析。

(1) 从minitab菜单中选择“图形”→“箱线图”→“一个Y”;

(2) 以“酸度”作为图形变量, 并按“月份”进行分组;

(3) 单击“确定”, 得到下图9。

由图9可知, 不同月份生产的六氟磷酸锂产品的酸度平均值不同, 但总体差异不大, 说明月份对酸度的影响不大。

6. 结晶釜对酸度指标的影响分析

(1) 从minitab菜单中选择“图形”→“箱线图”→“一个Y”;

(2) 以“酸度”作为图形变量, 并按“结晶釜”进行分组;

(3) 单击“确定”, 得到下图10。

由图10可知, 不同结晶釜生产的六氟磷酸锂产品的酸度平均值不同, 但总体差异不大, 说明结晶釜对酸度的影响不大。

7. 过程能力提升影响生产过程能力的关键因素为质量特性分布均值、规格限和产品标准差。

在进行过程能力提升时, 可以从这三个方面入手, 改变相关的参数值, 从而提升生产过程能力指数。为了提升过程能力, 我们在室温下, 将六氟磷酸锂产品溶解在碳酸二甲酯溶剂中, 配制成饱和溶液;然后在低温冷冻结晶, 过滤, 干燥, 得到纯化后的六氟磷酸锂产品。每天抽取7组数据, 共12天, 实验数据如下表4所示:实验数据分析如下图11所示:

通过对比图11和图4、6、8可知, 酸度的平均值由50.699降至39.233, 标准差由6.343降至3.493, 过程能力指数由2.29提升至5.32, 说明将六氟磷酸锂在碳酸二甲酯中进行重结晶, 可以有效地降低产品的酸度。

结论

借助于minitab软件, 对六氟磷酸锂的酸度生产过程进行能力分析, 结果表明该生产过程完全满足生产要求, 同时也提出了一种改善六氟磷酸锂酸度的方法。随着市场需求对产品质量和质量管理水平要求的不断提高, 我们可以通过不断发挥统计过程控制的作用, 使其成为全体工人和管理人员的共同语言, 从而切实解决企业的质量问题。

摘要：简要介绍了统计过程控制的基本知识、控制图的使用及过程能力分析的步骤。同时, 以六氟磷酸锂的酸度指标为例, 借助于minitab软件, 详述了质量分布状况、控制图、过程能力、质量提升的分析方法及步骤, 最终得出结论:2六氟磷酸锂的酸度指标满足生产能力要求;2统计过程控制对于评估生产过程能力非常重要;

关键词：统计过程控制,酸度,minitab软件,控制图,过程能力,质量提升