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SPC统计分析技术在烟草工业的应用

2010年06月21日 来源:烟草在线专稿 作者:吴保平、张凤侠、李玲
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  烟草在线专稿  卷烟制品质量是烟草工业企业生存的生命线,它直接决定着烟草工业行业的发展,因此对卷烟产品进行质量管理是非常重要的。传统的质量管理是以检验产品实物质量为依据的,这样即使可以控制产品质量,但次品的存在不仅是对原料的一种浪费,而且在生产过程要占用全部生产流程所用到的仪器,降低了生产效率。现代质量理念从根本上改变了以检验产品实物质量为主的传统模式,把质量控制的重点转移到形成产品的过程。对过程进行实时监控可以及时了解生产过程质量、产品质量成本和最终产品质量。即有传统的“事后检验”转化为现在的“提前预测”。

  而统计过程控制(SPC)是为了贯彻预防原则,应用数理统计过程进行检测和分析,使过程处于可接受的并且稳定的水平,从而保证产品符合规定要求的一种技术。卷烟产品制造过程是一个生产流程,在烟草工业过程中运用SPC统计分析技术可以及时发现问题、解决问题,降低生产成本,提高生产效率。

  一、SPC的基本概念及技术原理

  SPC即统计过程控制是美国质量管理专家休哈特博士于二十世纪20-30年代在贝尔实验室所创造的理论,在统计控制中,控制图是核心工具。控制图是对过程控制加以测定、记录并进行极限管理的一种用统计方法设计的图。SPC主要是指应用控制图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趋势提出预警,以便生产管理人员及时采取措施,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。图1为系统的总体构架图。

图1系统的总体构架图

  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。当过程仅受随机因素影响时,过程处于统计控制状态(简称受控状态);当过程中存在系统因素的影响时。过程处于统计失控状态(简称失控状态)。由于过程波动具有统计规律性。当过程受控时.过程特性一般服从稳定的随机分布;而失控时,过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制。因而,它强调过程在受控和有能力的状态下运行,从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。

  SPC的目的是使生产过程处于可接受的并且稳定的水平,而过程能力则是指过程的状态满足技术标准(产品规格、公差)的能力,它以质量特性值正常波动的分散范围来表示,并以能力指数Cp、CpK来反映满足技术标准的程度。

  Cp的计算公式:

  式中:TU--上公差(规格)界限;TL下公差(规格)界限;σ--质量特性值总体分布的标准偏差;s--质量特性值样分布的标准偏差。

  考虑到实际生产中过程中心µ与规范中心M不重合,我们用CPK来表示实际过程能力指数,其计算公式为:

  在传统的过程能力等级评价中认定Cp=1.33时是最理想、最佳水平。认为Cp<1时为过程能力不足;Cp>1.67时为过程能力富余。然而,现在技术和生产力的高速度发展对质量提出了高标准的要求,很多先进企业已经提出Cp>1.67的要求,甚至提出6σ管理或零缺陷管理的要求。

  二、SPC技术的功能

  1.实时监控和事前预防,防止和减少不合格品流入下一道工序;

  2.自动生成按时间、工序、质量特性、车间、班次、操作人员等的统计分析报告,可以实现产品质量问题追根溯源;

  3.有助于质量问题及时发现和及时处理,保证生产过程稳定进行加强对生产过程质量改进行动的监督和管理;

  4.生产、技术、质量、采购和客服部门信息集成和资源共享,快速响应市场变化和客户要求;

  5.根据产品制造流程图记录关键工序、质量控制点的产品质量信息,通过关键质量特性的过程监控,实现预防控制;

  6.记录和汇总质量问题的解决经验,成为企业智慧和知识管理的平台,自动生成生产过程异常报告和改善行动跟踪记录,自动提醒质量问题改善到期跟进;

  7.减少质量信息传递的误差和延时,提高工作效率和效益,降低企业运营成本,使企业的质量计划演变为整个企业的生产效率计划。因此,使用SPC软件可以将使用SPC的门槛降低,同时可以实现实时监控,从而真正实现事前预防的效果。

  三、SPC在烟草工业应用应遵守的原则

  黄胜等通过分析长沙卷烟厂SPC系统的应用实践,提出了卷烟企业应用SPC系统的原则。首先,必须考虑SPC在行业运用的特点,不能照搬其他行业的应用经验,有针对性地进行研究和实施。比如,在制品具有连续流动的特性,由于过程是连续的,变异就不可避免,那么测量工序能力就是要评估工序中的变异程度;再则由于样本数(n)与总体(N)是不固定的,样本数(n)与总体(N)取决予生产延续时间,故在制品的抽样方法比较理想的是“等距抽样法”等

  其次,SPC应用的关键是其包含的各种“统计工具”的合理使用,即系统建设工作必须通过以下具体技术攻关的路线进行:CTP/CTQ(关键过程特性CTP、关键质量特性CTQ)的选定、控铡图类别的选择、数据处理规则的研究、预警规则的研究、发现问题--解决问题流程及其经验的固化模式研究、强化解决/预测问题的能力。

  再次,系统的建设,必须保证技术路线和业务路线并行推进,2条线路共同推进,互相补充。以保证系统实现符合实际工序工艺的特点及需要。

  四、SPC技术在烟草工业上的应用

  烟草原料对卷烟制品的质量起着至关重要的作用,原料质量好,则卷烟制品质量高。因此,烟草原料初加工是一个技术性环节。邓斌等尝试应用SPC技术从整个打叶复烤过程来评价、提高打叶复烤过程的加工能力,通过运用SPC技术的统计方法、控制图,提高过程能力水平,实现从结果控制向过程控制、从人工控制向自动控制的转变,起到了提高烟叶打叶复烤质量控制精度,稳定片烟产品质量的作用。严密监控香精调配过程的稳定性.对于稳定卷烟质量有着重要作用。林艳将SPC技术应用于香精调配过程中,通过选取18批次同一配方香精经调配后的相对密度指标,考察其数据分布的正态性,在满足正态分布的基础上,构建控制图。给出了调配过程的控制上限、控制下限,通过计算过程能力指数.说明以相对密度作为调配过程的控制对象有着足够的精度,调配过程的可行性很高。在实际过程中。在卷烟过程中应用SPC技术的研究报道较多。严剑凡报道了运用SPC统计过程控制方法,通过小盒玻璃纸产品外观质量反映CDX2-CH小盒玻璃纸包装工序工装、工具的状况,即通过小盒玻璃纸侧边搭口歪斜大小反推GDX2-CH小盒玻璃纸包装工序关键控制点小玻转塔模盒尺寸、下折叠器左右位置及小玻套口的尺寸,找到最优尺寸,并进行关键控制点日常控制,达到提升生产过程产品质量控制稳定性的目的。唐静等对单只卷烟重量进行统计分析,利用直方图对卷烟生产过程的重要质量特性值卷烟单支重量进行工序质量分析,判断和评价卷烟卷制过程的烟支重量以及生产过程是否受控,从而找出产生问题的原因,采取有效措施,达到改进与保证产品质量的目的。张敏等对SPC技术在制丝质量管理中的应用进行了研究。孙东亮等利用数理统计方法,剔除非稳态质量数据对SPC的影响,可对加工过程的稳态进行判定,准确评价加料工序的含水率控制水平,对稳态条件下的过程能力进行定性和定量的描述及评价。

  五、SPC统计技术在烟草工业应用中的几点建议

  1、企业领导的重视是关键。“除非管理者已准备好一个可靠的环境,否则任何统计方法都会失败。管理者必须提供资源(人力和物力)来参与和支持改进措施。”这QS9000的SPC手册的要求

  在实施SPC的各阶段都要得到管理层的支持,如在实施SPC的初期阶段要安排培训,这需要资金与时间,需要管理层协调安排在实施过程中有些过程需要做较大调整,有的甚至要更改工艺更换设备等,这些都需要管理层的支持与认可。

  2、对SPC的正确认识。通常,实施SPC应包括控制图和过程能力评价两个方面的内容。一般企业对SPC缺乏足够的全面了解。首先是对SPC期望过高,认为推行了SPC,质量就可以得到提升,其实,SPC只是一种管理工具,可以及时发现生产中的异常,起到警示作用,而不能告诉你引起异常的原因,更不能帮你解决问题。其次就是指望在短期内获得效果。SPC作为一种过程控制方法,不是简单的几个控制图或统计量,而是要以这些图形或数值为基础建立一个以过程为核心的质量管理体系,是一个长期的企业质量保证行为

  3、原始数据的真实性。如果原始数据不真实,就会降低分析结果的准确性。现代卷烟工业的生产方式已步入机械化和自动化的模式,使用的在线计量器具和用于产品质量检测的仪器仪表

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