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統(tǒng)計過程診斷(SPD)應(yīng)用控制技術(shù)

所屬欄目:統(tǒng)計論文 發(fā)布日期:2010-08-25 11:42 熱度:

  【內(nèi)容提要】:品質(zhì)管理和過程控制是企業(yè)實施預(yù)防為主,持續(xù)改善的方法之一。從現(xiàn)階段公路工程中的質(zhì)量控制未能從事前在線監(jiān)控的情況出發(fā),結(jié)合實例,闡述了公路工程SPD應(yīng)用控制技術(shù),強調(diào)全員參與,從整個過程,整個體系出發(fā)來解決問題,以及使用“工具”的方法。
  【關(guān)鍵詞】:公路工程;SPD控制;全面質(zhì)量管理
  
  0前言 
  質(zhì)量是一組固有特性滿足要求的程度。建設(shè)工程質(zhì)量簡稱工程質(zhì)量,是工程滿足業(yè)主需要的符合國家法律、法規(guī)、技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計文件及合同規(guī)定的特性綜合。
  我國公路工程的建設(shè)進入了一個大發(fā)展的階段,而工程質(zhì)量的好壞,是決定公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作的成敗。但在建設(shè)工程中,我國絕大部分工程都是對建設(shè)工程產(chǎn)品事后“質(zhì)量檢查”,大家往往注重于達到規(guī)范要求,而對質(zhì)量穩(wěn)定不重視,質(zhì)量通病依然存在。未能從施工一開始,就對影響工程質(zhì)量的各關(guān)鍵指標(biāo)做到在線監(jiān)控,造成返工。比如,瀝青路面之所以會造成局部的早期損壞,部分砼試件達不到設(shè)計強度等等,就是因為有局部的原因,施工質(zhì)量管理存在變異性,包括取樣的不均勻、試驗方法問題、以及材料和施工過程的變異性等。
  1統(tǒng)計過程診斷(SPD)基本原理
  SPD,是利用統(tǒng)計技術(shù)和工具對過程中的各個階段進行監(jiān)控與診斷,從而縮短診斷異常的時間,迅速采取糾正措施,減少損失,降低成本,保證工程質(zhì)量。SPD是現(xiàn)代SPC(統(tǒng)計過程控制)理論的發(fā)展和重要組成部分,下面就介紹一下相關(guān)統(tǒng)計技術(shù)和常用工具:
  ⑴控制圖;控制圖(稱管理圖),描述生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量波動狀態(tài),甚至是在明顯的穩(wěn)定條件下,通過產(chǎn)品和過程的可測量特性觀察到變化,并且在產(chǎn)品的整個壽命期的各個階段,均可看到其存在。這種數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析能對更好地理解變化的的性質(zhì)、程度和原因提供幫助。從而有助于解決,甚至防止由變化引起的問題,促進持續(xù)改進。
  SPC控制圖上一般有三條線:在上面的一條虛線稱為上控制界限,用符號UCL表示;在下面的一條虛線,稱為下控制界限,用符號LCL表示;中間一條實線稱為中心線,用符號CL表示。中心線標(biāo)志著質(zhì)量特性值分布的中心位置,上下控制界限標(biāo)志著質(zhì)量特性值允許波動范圍。如點子隨機地落在上下控制界限內(nèi),則表明生產(chǎn)過程正常,處于穩(wěn)定狀態(tài),不會產(chǎn)生不合格品;如果點子超出控制界限,或點子排列有缺陷,則表明生產(chǎn)條件發(fā)生了異常變化,過程處于失控狀態(tài)。
  當(dāng)控制圖同時滿足以下兩個條件,一是點子幾乎全部落在控制界線內(nèi);二是控制界限內(nèi)的點子排列沒有缺陷。我們就可以認(rèn)為生產(chǎn)過程基本處于穩(wěn)定狀態(tài),否則,應(yīng)判斷生產(chǎn)過程為異常。國標(biāo)GB/T4091-2001《常規(guī)控制圖》規(guī)定了8種判異準(zhǔn)則;方法是將控制圖等分為6個區(qū)域,每個區(qū)寬1σ(標(biāo)準(zhǔn)差)。這6個區(qū)域的標(biāo)號分別為A、B、C、C、B、A,兩個A區(qū)、B區(qū)及C區(qū)都關(guān)于中心線CL對稱。本判異準(zhǔn)則主要適用于X均值圖和單值X圖,質(zhì)量特性X應(yīng)服從正態(tài)分布。
  準(zhǔn)則1:一點落在A區(qū)以外。表明是計算錯誤、測量誤差、原材料不合格、設(shè)備故障等。
  準(zhǔn)則2:連續(xù)9點落在中心線同一側(cè)。表明主要是過程平均值減小。
  準(zhǔn)則3:連續(xù)6點遞增或遞減,表明可能是工具逐漸磨損,維修逐漸變壞等,使得參數(shù)隨著時間而變化。
  準(zhǔn)則4:連續(xù)14點相鄰上下交替,表明是數(shù)據(jù)分層不夠,可能是輪流使用兩臺設(shè)備或由兩位操作人員輪流操作而引起的系統(tǒng)效應(yīng)。
  準(zhǔn)則5:連續(xù)3點中有2點落在中心線同側(cè)的B區(qū)以外,表明過程參數(shù)(即CL)發(fā)生了變化。
  準(zhǔn)則6:連續(xù)5點中有4點落在中心線同一側(cè)的C區(qū)以外,表明過程參數(shù)(即CL)發(fā)生了變化。
  準(zhǔn)則7:連續(xù)15點在C區(qū)中心線上下波動,表明參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差變小,可能有數(shù)據(jù)虛假或數(shù)據(jù)分層不夠等。在排除上述兩種可能性之后才能總結(jié)減少標(biāo)準(zhǔn)差的先進經(jīng)驗。
  準(zhǔn)則8:連續(xù)8點在中心線兩側(cè),但無一在C區(qū)中,表明數(shù)據(jù)分層不夠。
  以上是分析用控制圖判斷生產(chǎn)過程是否正常的準(zhǔn)則。若生產(chǎn)過程處于穩(wěn)定狀態(tài),則把分析用控制圖變?yōu)楣芾碛每刂茍D,實現(xiàn)質(zhì)量動態(tài)管理。隨著生產(chǎn)過程的進展,通過抽樣取得質(zhì)量數(shù)據(jù)點,描在圖上,隨時觀察點子的變化。按上述的兩個準(zhǔn)則,對生產(chǎn)過程正常與否做出判斷,及時采取預(yù)控措施。
  ⑵因果圖;一種用于分析質(zhì)量特性與可能影響質(zhì)量特性的因素的一種工具,可以診斷癥狀、分析原因、尋找措施,促進問題解決。
  ⑶排列圖;為了對發(fā)生頻次從最高到最低的項目進行排列而采用的簡單圖示技術(shù)。
  ⑷直方圖;對定量數(shù)據(jù)分布情況的一種圖形表示,由一系列矩形組成,通過對分布形態(tài)和與公差的相對位置的研究,掌握過程的波動情況,分布的形態(tài)有標(biāo)準(zhǔn)型、鋸齒型、偏峰型、陡壁型、平頂型、雙峰型、孤島型。
  ⑸頭腦風(fēng)暴法;采用會議形式,廣開言路、激發(fā)靈感,這是一種創(chuàng)造性思考方法。
  ⑹樹圖;把實現(xiàn)的目的與需要采取的措施或手段,系統(tǒng)地展開,并繪制成圖,以明確問題的重點,尋找最佳手段或措施。
  ⑺過程決策程序圖(PDPC);該法是為了完成某個任務(wù)或達到某個目標(biāo),在制定行動計劃或進行方案設(shè)計時,預(yù)測可能出現(xiàn)的障礙和結(jié)果,并相應(yīng)提出多種應(yīng)變計劃。
  ⑻分層法;把構(gòu)成一組數(shù)據(jù)的許多原因按照某種特性分成幾個,如有:時間別、作業(yè)員別、作業(yè)方法別、原材料別等。
  ⑼矩陣圖;這是一種多維思考去逐步明確問題的方法。用數(shù)學(xué)上矩陣的形式排列成行和列,在其交點上標(biāo)出各因素之間的相互關(guān)系,明確關(guān)鍵點。
  2統(tǒng)計過程診斷(SPD)在公路工程中的應(yīng)用
  在公路工程中,需要采購大量砂石水泥等原材料、施工現(xiàn)場同一施工班組同一工序流水作業(yè)……,根據(jù)筆者所做各項關(guān)鍵指標(biāo),表明各指標(biāo)在施工控制過程中均呈現(xiàn)正態(tài)分布趨勢。因此,運用SPC動態(tài)控制圖(計量型)是有依據(jù)的。現(xiàn)就整個程序闡述如下:
  ⑴建立前饋控制系統(tǒng)(預(yù)控系統(tǒng))
  1.1項目總控
  我國在公路建設(shè)方面已經(jīng)積累了豐富的實踐經(jīng)驗,制定了系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)程規(guī)范,將控制指標(biāo)定量化。針對某項性能我們完全可以運用過程決策程序圖,提前預(yù)測建造過程中出現(xiàn)的異常和誤操作,制訂控制工序的方案和措施;在施工組織設(shè)計時,對整個施工組織系統(tǒng)的重大問題進行預(yù)測。比如瀝青混凝土開發(fā),建立如下PDPC圖,另外可用排列圖將各項性能指標(biāo)列出,查明影響性能的關(guān)鍵指標(biāo),從而可分階段控制。
                                                                  瀝青混凝土開發(fā)PDPC圖

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  1.2因素展開,措施到位。
  采用樹圖將目的手段列明,采用矩陣圖將相關(guān)因子展開,同時提出對策表,落實責(zé)任人,追蹤效果。比如集料均勻性樹圖法如下:

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  ⑵動態(tài)管理
  2.1選控制圖
  根據(jù)質(zhì)量特性選用合適控制圖,公路工程大部分是計量型數(shù)據(jù),可按以下指南程序選用。

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  2.2控制圖方案
  由于國內(nèi)應(yīng)用統(tǒng)計概率技術(shù)除在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段中有應(yīng)用外,在施工過程中幾乎沒有。大部分?jǐn)?shù)據(jù)只是簡單地應(yīng)用于事后質(zhì)量檢驗評定中。為了變被動為主動,事后變事前控制,在建立了一個施工系統(tǒng)后,可建立一系列的連續(xù)的關(guān)鍵指標(biāo)SPC圖。比如,瀝青路面用集料規(guī)格是一個難于控制的指標(biāo),可以在料源處建立一控制圖,然后在進場后拌和站儲料場建立一控制圖。由于是流程性材料,可采用X—MR圖。現(xiàn)實際施工中,由于施工準(zhǔn)備時間較短,可充分利用料源處此前30天的級配篩分資料,進行統(tǒng)計分析各篩孔的波動情況。計算出代表值,與設(shè)計極配(即期望值)比較。如不能滿足要求,可對石料場的設(shè)備進行改進。改進方法有采用顎式破碎機—反擊式破碎機或圓錐式破碎機三級破碎設(shè)備生產(chǎn),增設(shè)整形設(shè)備,同時應(yīng)注意巖礦的均勻穩(wěn)定性。系統(tǒng)改進后,立即試生產(chǎn),并應(yīng)最好在提前15天時間進行,每個生產(chǎn)日不少于兩次,對篩分檢測結(jié)果如實記錄匯報,建立控制圖。篩分檢測時注意樣品的代表性和取樣數(shù)量的足量性。如對瀝青面層用6~11碎石0.075㎜檔通過率進行了21次篩分,如圖
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  第14批出現(xiàn)了問題,首先就查試驗數(shù)據(jù)、試驗操作有否問題,依據(jù)5M1E因果分析圖查找后,查出取樣時不均勻是一重要原因。根據(jù)石料場與拌和站儲料場雙控,實踐證明可以達到控制目標(biāo)。由于施工環(huán)境的復(fù)雜性與目前管理水平的限制,要想將指標(biāo)波動完全符合準(zhǔn)則要求,比較困難,說明需要不斷提高系統(tǒng)水平和管理水平,并且可從中找出質(zhì)量趨勢和相關(guān)性。根據(jù)以上每周設(shè)定移動控制線,排除異因后,可將從起始連續(xù)4周約25組數(shù)據(jù)制圖,重新設(shè)定控制線,就可以成為本工程標(biāo)準(zhǔn)控制圖,進行動態(tài)控制。施工工期短的,開始檢測頻率可適當(dāng)加大,在最短的時間內(nèi)取得至少25組數(shù)據(jù)。就可以找出本工程的動態(tài)控制圖,實現(xiàn)往后的過程控制。
  2.3相關(guān)分析與處理
  根據(jù)建立的控制圖,可從中觀察分析出質(zhì)量趨勢。比如,某工程水泥穩(wěn)定碎石水泥劑量圖如下,可看出水泥劑量呈上升趨勢。
  水泥劑量動態(tài)圖(500型機)

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  對某特大橋,使用的是商品砼,原材料用量較大,筆者對連續(xù)34批進行分析,去除了三批異常因素致使的批次,建立了如下砂細(xì)度模數(shù)圖
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  經(jīng)分析該料源處期望細(xì)度模數(shù)是2.7,質(zhì)控上線UCL=2.9,質(zhì)控下線LCL=2.5,制定出的波動范圍比規(guī)范規(guī)定的中砂范圍(2.3~3.0)要窄得多,說明控制在2.7±0.2是可行的,比《公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范》制定的砂細(xì)度模數(shù)變異范圍不應(yīng)大于0.3要嚴(yán)格,說明對此料場嚴(yán)格的質(zhì)控線是可行的,另一方面對制定標(biāo)準(zhǔn)具有重要參考意義。
  筆者對某工程(底)基層集料規(guī)格進行了分析如下表,可以看出0.075㎜檔可控制在±2%,4.75㎜檔可控制在±5%,19㎜檔波動大,應(yīng)加以嚴(yán)格控制。
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  通過對各類控制圖進行分析,說明采用科學(xué)的取樣方法、試驗方法,非常重要。直接影響到過程控制原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的真實性以及對變異現(xiàn)象分析的可靠性。進而可通過改進提高試驗水平,糾正施工變異。
  ⑶糾正流程
  在最短的時間內(nèi)診斷處理異常波動,使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定是關(guān)鍵。筆者經(jīng)過分析研究,提出了相應(yīng)的糾正流程,可根據(jù)具體的指標(biāo)具體的分析,并結(jié)合承包人自檢程序與監(jiān)理程序即QC/QA體系具體制定。
  糾正流程圖
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  3結(jié)語
  統(tǒng)計過程診斷是現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)過程控制的重要手段,是一質(zhì)量管理方法論,但在工程建設(shè)方面應(yīng)用較少。為了提高公路質(zhì)量管理水平,完善QC/QA體系,徹底消除質(zhì)量通病,充分運用統(tǒng)計技術(shù)和工具,為提高我國工程界質(zhì)量控制和管理水平,對實現(xiàn)全面質(zhì)量管理和施工可靠度研究具有重要意義。
  
  【參考文獻
  1、 國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布,常規(guī)控制圖GB/T4091-2001,北京,2001
  2、 交通部公路科學(xué)研究所主編,公路水泥混凝土路面施工技術(shù)規(guī)范,北京,人民交通出版社,2003
  3、 全國質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室主編,質(zhì)量專業(yè)理論與實務(wù)(中級),北京,中國人事出版社,2008

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