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浅谈软磁铁氧体质量控制中统计技术的应用

2006-06-03 10:29:11 来源:《国际电子变压器》2006年6月刊

1前言
统计技术是指用来对统计数据进行整理、描述,并进一步对反映出的问题进行分析、解释和作出推断性结论的技术。统计技术已成为质量管理体系(QMS)系列化理论的组成内容之一,也是八项质量管理原则中“基于事实的决策方法”在QMS理论中运用的成果。
在软磁铁氧体生产过程中选择并运用适当的统计技术,可发现生产工序或产品质量有变异,通过对变异进行测量、描述、分析,使之更好地理解变异的性质、程度和原因,进而帮助企业制定和实施纠正预防或持续改进措施,最终达到提高磁心品质、增强顾客满意度及提高企业经济效益之目的。
2影响磁心品质变异的因素及特点
影响磁心品质的因素有六大类:人、机、料、法、环、测,即5M1E。由于这些因素无时无刻不在变化,因而决定了磁心质量具有变异性,也就是我们常说的磁心品质波动或一致性不良现象,这种变异性愈大,不合格品也愈多。但磁心品质并非漫无边际的变异,而是在一定范围内按一定的规律变异,这种规律会通过磁心的质量特性参数(如密度、μi、Bs、功耗、外观尺寸)的分布反映出来。
作为软磁铁氧体生产的工艺技术人员和质量控制人员,应对磁心的这种品质变异及规律有所了解。一般来说,磁心品质波动的幅度大小,主要反映在其质量特性参数分布的特征值(如正态分布的分布中心μ和标准偏差σ)上。
影响磁心品质变异的因素,无论5M1E中的的哪一种或哪几种因素,都可归纳为正常因素(偶然或随机因素)和异常因素(系统因素)两大类。表1概括的描述了两大因素的特点、作用和表现。
为有效实施软磁铁氧体生产中的质量控制,有关工艺技术及质量控制人员必须能识别其生产过程是处于正常还是异常。如果生产过程中只有正常因素起作用,磁心的质量特性参数就会成典型分布(如正态分布时保持分布中心μ和标准偏差σ为确定的值);一旦生产过程中有了异常因素的作用,就会导致典型分布遭到破坏,此时可以应用控制图进行诊断。
3软磁铁氧体质量控制中的统计技术选用
全面质量管理推荐使用的统计技术主要有控制图、排列图、因果图、散布图、直方图、对策表和分层法等。在分析和解决磁心品质问题(如合格率低、磁性能差、尺寸超差)的每一个PDCA循环中,通常会将上述统计技术加以灵活的、相互交替、相互融合的应用。
在软磁铁氧体生产过程中,能否消除异常的品质波动,长期、稳定地生产合格或优质磁心,必须满足两个基本条件:一是备料、成型、烧结及磨加工等主要工序有足够的工序能力;二是生产全过程必须处于稳定受控状态,并实现标准化作业。这就需要通过强化工序质量管理来实现。国内外先进的工序质量管理大多是通过采用控制图的方法(如国外有“质量管理是始于控制图,而终于控制图”的说法)来实现。
控制图的种类繁多。在软磁生产中选用何种控制图,应根据所要控制的磁心质量特性参数的数据性质及样本状况来确定,否则将严重影响控制效果。图1示出了控制图图种的选取原则。
根据用途的不同,控制图大致上可分为分析用控制图和控制用控制图两类。对已经完成的工序进行分析,以评估其是否稳定或确认改进效果而做的控制图,即属于分析用控制图;当工艺处于正常而稳定(5M1E受控)之后,通过监督正在进行的工序,边进行生产边实施质量控制,以保持工序的稳定受控而做的控制图,就是质量控制用控制图。不论哪类控制图,作法都相同,区别在于分析用控制图的目的是通过分层或改变分组方法来探索异常的原因,而控制用控制图的目的则是通过每日收集的数据来检查工序是否出现异常。图2示出了两类控制图的关系及运用。
值得说明的是,尽管应用控制图可以帮助我们对软磁生产过程实施诊断、控制和确认,但它只能告诉我们:“工序是正常还是异常”或者“工艺中出现了新情况”等信息,至于究竟发生了什么问题,原因是什么,需要采取哪些纠正预防措施来进行调整,就不是控制图的任务了,需要由工艺技术人员和质量控制人员共同努力去解决所发现的新问题。
4软磁生产中常用控制图及其应用程序
常规控制图中有八种图较为常用,其应用程序基本相同,只是统计量和控制界限的计算公式各不相同。表2归纳了八种控制图的计算公式及标准编号,应用时只需按标准规定的程序和要求操作即可。
控制图的应用程序如下:
第一步,确定待控制的磁心质量特性参数,根据其数据性质(计数或计量),选定控制图类型。
磁心质量特性参数的合理选定十分重要,这也是实际应用中的难点。以成型这一关键工序为例,由于成型品种的多变性(人、机、料等因素也在变),如果待控制的生坯特性参数选取不当,势必影响控制的有效性,同时给连续取样造成困难。
我们根据生产实际,经充分论证后,分别选取彩行磁心(UYF13、13.5、14、15、16、17)圆、方腿的密度差和通信类小磁心(罐形、RM形、EFD形、EP形、EPC形)的底厚尺寸作为待控制的特性参数,就较好地解决了取样难题。
由于彩行磁心系在我公司的生产量大,具有连续性,我们通过分析,选定该类磁心圆、方腿的密度差D=|圆腿密度-方腿密度|≤0.06g/cm3作为控制公差范围,该控制可以不管生产的具体品种,只要是UYF形磁心即可,这既能有效地控制彩行磁心的变形问题(该类磁心的变形大多与圆、方腿密度存在较大差异有关),又能保证连续取样。
通信用罐形、RM形、EFD形、EP形、EPC形等小磁心是我门软磁的另一主导产品。该系列磁心对装配尺寸的要求更高,为保证深度等重要尺寸(以便能装配骨架),必须控制成型生坯的底板厚度。我们从可成型性和可磨加工性出发,并结合压机和磨床现状,将上述几类磁心的底厚控制在±0.01mm范围内。作控制图时,实际控制生坯底厚偏差R=|生坯底厚实测值-该类磁心底厚控制中心值|≤0.1mm,这同样达到了有效控制磁心装配尺寸并保证可连续取样之目的(计算控制界限和测算CPK时,将不涉及具体品种,也不涉及要求的生坯底厚中心值)。
当然,各单位可根据自身的工艺特点和控制难点,灵活地选择待控制的磁心特性参数,如控制磁心的密度和重量,也可达到相同目的,只要工艺参数设置合理,同样能保证取样的连续性和有效性。
第二步,取预备数据。合理组成样本组是发挥控制图有效功能和揭示生产过程变异根源的关键,实际应用中最好取25组以上数据(这也是为何要求连续取样的主要原因之一)。
第三步,计算统计量和控制界限,不同图种应计算的统计量和控制界限各不相同(详见表2)。
第四步,作控制图并打点。在纵坐标轴上画出CL、UCL、LCL三条界限,横坐标轴的刻度为样本号,打点并用折线连起来。
第五步,根据判异原则,判断取样过程是否处于稳定受控状态。如果判异,要“查出原因,采取措施,保证消除,纳入标准,不再出现”,重新收集数据(或剔除个别异常点),计算并作图。
第六步,计算工序能力指数(Cp或Cpk),并检验是否满足技术要求。当Cp或Cpk<1时,要分析原因,制定纠正措施,调整工序直至满足技术要求为止,然后再重新收集数据,作控制图。
第七步,根据对控制图的分析和随着生产的进程,不断修订工艺参数要求,达到控制工序质量及持续改进的目的。
实例:我公司成型工序作业要求,彩行磁心的圆、方腿密度差(绝对值)应≤0.06g/cm3,可否用控制图对成型过程进行控制?
——选定控制的质量特性参数为彩行磁心的圆、方腿密度差;为计量值数据,选定作-R图(亦可作-S图)。
——从成型工序检验组,随机抽取检验数据25组作统计计算,汇总如下:
——计算控制界限
 (均值)图:
 
 
R(极差)图:
 
 
——作图(略)
判断:控制图没有出现越界的点子,也未出现点子排列缺陷,可认为该过程处于受控状态。
——计算CP或CPK:欲控制密度公差为:

    
则:
工序能力尚可,可以正常生产。
注:上述公式中的A2、D3、D4、d通过查计量值控制图系数表(n=5)得出。
在实际运用中,对以下几种情况应加以避免:
a. 在5M1E因素未加控制、工序处于不稳定状态时,就使用控制图控制工序;
b. 在工序能力不足即在Cp或Cpk小于1的情况下就使用控制图;
c. 用上下公差线或用压缩的公差线代替控制的上下界限;
d. 仅打“点”而不作分析判断,失去控制图的报警作用;
e. 不及时打“点”因而不能及时发现工序异常;
f. 当5M1E发生变化时,未及时调整控制线;
g. 在研究分析用控制图时,对已弄清有异常原因的异常点,在原因消除后,未剔除异常点数据。

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