工业在线SPC统计过程的系统设计

摘要：随着IATF16949：2016新版的，汽车行业产品的生产质量的要求也越来越高.在其相关参数及尺寸的设计生产过程中，若能采用在线SPC仿真系统对其进行实时有效的控制，对其生产质量的提升具有积极的作用。文章对在线SPC统计控制系统的构造、设计实现及其运行效果进行简单分析，对于汽车零部件生产效率及生产质量的提升都具有非常重要的作用。

关键词：统计过程控制；在线系统；网络拓扑；数据库技术

随着汽车的普遍应用，汽车零配件市场也在快速的发展，除了零部件数量需求的增大，对于其生产质量的要求也在不断地提升，要保证汽车零配件的生产质量，保证其能够满足客户的相关需求，在其生产的过程中，加强生产质量的控制，保证其生产质量的稳定性，并在此基础上有效地降低低生产成本是非常重要的，要实现这一目标，就需要建立起完善的质量控制系统，SPC统计过程控制系统的应用对于提升汽车零配件的生产质量具有非常重要的作用，本文就对其建立及应用进行简单分析。

1工业在线SPC统计过程控制系统的建立

1.1基础资料为了对汽车零配件的生产过程进行有效的控制，本次研究中提出的在线SPC统计过程控制系统基于LabVIEW和数据库技术，开发的在线SPC系统具有报表查询、数据分析、过程监控、数据采集、数据维护、基础资料设置等多种功能，并且通过该软件系统，能够实现报表自动生成、质量状况实时监控、制程异常自动报警、改善方案建议等功能。1.2工业在线SPC的网络拓扑结构本次研究中建立的在线SPC统计过程控制系统在运行的过程中，应用到了自动录入、电脑录入、串口量仪录入等各种数据录入方式，其控制系统的网络由多个部分组成，主要有：现场SPC工作站、管理层监控工作站、现场数据采集工作站、应用服务器、数据库服务器等，对其网络拓扑结构进行简单分析，其数据库服务器下设SPC工作站管理层与SPC工作站公司领导层，系统中的各个单元中的每个工作站中的串口仪器设备会自动完成各种数据的自动采集，将采集到的数据传送至数据库服务器中，供SPC工作站的管理层及领导层查阅及决策用，应用层服务器中具有各个SPC工作站管理层，用户可以通过应用服务器来进行SPC工作站管理层各项数据信息的查询，并将其应用于实际的控制管理工作中，对于整个控制管理工作具有积极的作用。1.3产品关键质量特性的识别建立在线SPC统计过程控制系统的一个重要的功能就是要对产品的关键质量进行有效的控制，产品的关键质量特性包含了设计和过程两个方面。“做对的事，把事做对”只有选取了正确的产品质量特性，而后进行的管控才有意义。关键质量特性可以依据客户的实际需求及关键设计参数进行识别，在具体的质量识别特性设计过程中，还需要参照DFMEA、PFMEA及产品控制计划等文件来进行确定，这对于控制系统的工作效率及工作质量具有非常重要的影响。

2在线SPC统计过程控制系统的实现

2.1数据的输入工业在线SPC统计过程控制系统的数据输入方式有：自动录入、电脑录入、串口量仪录入。常用的串口量仪有：数显游标卡尺与数显三爪千分尺，再通过连接应用标准的47.61046接口线来进行数据的录入，也可以应用RS232来实现单通道模式的转换并显示数值。在实际的工作过程中，在对零部件的关键尺寸进行测量时，由现场的操作人员应用带有串口的RS232数据接口的游标卡尺及内径三爪来进行测量，测量所得的结果会通过一定的传输方式传送至SPC的处理机上，SPC处理机会对相关的数据进行有效的分析，能够成功实现零部件的在线测量、相关数据的传输以及数据分析的一体化。2.2数据分析以及运行过程中的异常反馈在对零部件进行质量特性识别之后，要依据相关的识别结果来进行在线SPC系统的控制图的选择及实现，对质量关键点进行实施的测量与监控，实时监测其是否发生异常。一旦管制图的点触发八大判异，如：管制点超出控制界限，系统的界面上将该点标红显示，同时界面上的报警按钮闪动，同时系统自动的通过邮件的形式将系统中出现的异常情况向过程工程师、设计工程师以及管理人员进行反馈，同时给出相应的处理建议方案。该系统的实现能再故障发生前提前预警，相关人员对异常进行判断处理，采用相应的对策，从而保证生产过程质量。2.3系统中异常情况的处理方法如果在线控制系统在运行的过程中，发现了零部件生产过程中出现了异常情况，制造人员以及相关的质量监督管理人员，应该立即的异常情况产生的原因进行有效分析，对于八大判异的不同情况，寻找制程异常的原因，处理并消除异常，消除后重新将系统导入制程。同时将异常的原因记入过程生产记录簿并写入SOP防止异常再次发生。2.4在线SPC统计过程控制系统的运行效果本文选取一个简单的控制实例来对其运行效果进行简单分析，某汽车零部件的SPC系统零部件的基础资料为：数据精度值为4，控制图分区为：A，B，C，百分数显示精度为：2，颜色设置为：A区：红色，B区：黄色，C区：绿色，层别信息为：生产日期、设备、零件号、过程变化、单元、操作人员、备注、班次、班产量。其缺陷项目只要有：（1）铸造，尺寸超差、少肉、砂眼、气纹、毛坯生锈、漏气、冷隔、孔偏、多肉、材质问题；（2）机加工，振纹、台阶、丝锥段、生锈、碰伤、毛刺、法兰薄、尺寸超差、崩刀、孔偏。异常原因主要表现为：设备、人为原因、毛坯、量具、检测、工装、工艺、辅料、刀具、车间环境、操作方法。后将控制图进行八大判异准则分析，异常点警报并采取相应措施。本次研究中所选实例的产品关键特性为法兰孔内径：规格范围为内径φ10.95±0.035mm，抽样频率为每两小时一次，每次抽样5件，故选用Xbar-R控制图。质量特性为内径：C，代码为：HG-neijing，规格类型：双侧公差，规格限：10.915-10.985mm，样本容量：5，计量单位：mm，显示精度：5，控制图：Xbar-RChart，控制标准差倍数：3，质量特性状态：控制阶段，LCL：Xbar:10.98546，R:0;CL：Xbar:10.95228.R:0.0575;UCL：Xbar:10.98546，R:0.1217，层别信息：过程变化，生产日期，零件号，单元，操作人员，班次，期望Cpk：Cpk=1.67。通过在线SPC仿真系统对内径为φ10.95±0.035mm的项点进行实时的检测，绘制得到其Xbar-R控制界面图（如图1所示），图中有一点触犯规则6：连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外，此时预警器红灯闪。同时，系统将该判异点及触犯规则起始点标红叉，并通过邮件的形式将异常情况反馈各相关的工作人员，经过对故障原因进行分析检查，发现导致该项异常出现的最主要的原因是物料供应商的更换，通过对供应商来料质量的管控，并将新供应商管理制度写进SOP，最终整个生产系统恢复稳定。通过工业在线SPC统计过程控制系统的应用，汽车零部件的生产过程得到有效监控，效率得到了有效提升，利用在线系统将出现过异常处理方法都纳入了系统库，有效地防止不不良再次发生，具有非常好的应用效果。

3结束语

本文针对工业在线SPC仿真系统的构建、设计与应用进行了简单分析，通过该系统能较好的实现工业连续制造过程生产质量的监控，通过管制图的绘制与判定在不良趋势产生前就预警，能提高产品的一次合格率从而提高生产能效。

参考文献：

[1]李高伟，曾定文，姚世龙，等.在线SPC统计过程控制系统的建立及应用[J].现代制造技术与装备，2013（1）.

[2]马敏莉，袁国定.基于过程方法的统计过程控制技术应用研究[J].制造业自动化，2010（7）.

[3]沈晓杰，李郡.基于制造执行系统的统计过程控制在质量管理上的应用[J].工业控制计算机，2012（9）.

作者:刘佳 单位:厦门工学院电气工程系