质量是反映实体满足明确和隐藏需要的能力的特性的总和,随着科学技术的不断发展,各行各业对产品的质量要求也越来越高。企业中80%以上的质量缺陷都是由于管理不善造成,传统的管理方式不仅不能克服危机,一定意义上还会助长质量危机的产生。要想解决质量危机,就需要破除传统观念,从根本上改变传统的质量管理方式,按照新的路线来行事,即在质量控制中运用统计方法来解决质量问题,以达到提高产品和服务质量的目的。 质量统计方法是一种能使企业管理体系增值的资源,它是一种投资少、简单易行、挖掘企业潜力、提高企业经济效益的技术,能运用在产品生命周期的所有阶段。统计方法贯穿于磁性材料行业中,可运用在磁性产品设计阶段的市场预测、可行性分析、方案设计、小批量生存等;可运用在生产阶段的工艺设计、过程控制、能力研究和质量改进;可应用在销售阶段的营销策略研究、预期销售额的测算等,尤其是在质量改进中运用较广。 质量统计法作为一种为决策提供依据的工具,可以帮助企业通过数据进行不合格品的统计分析,并根据分析的原因制定相应的对策表,用直方图判断工序能力指数,并从影响工作质量的人、机、料、环等几个因素进行控制,对质量活动的成果进行分阶段验证,以便及时发现问题,采取相应措施,防止不合格产品重复产生,尽可能的减少损失。如果磁材行业的企业能认真实施统计技术,而不是应付差事,产品的质量和企业的效益将大大提高,磁材行业也将会向更好更强的方向发展。本文就针对质量统计方法在磁材行业质量控制中的应用展开讨论,希望讨论的结果能对行业有所帮助。 1 磁材行业质量控制的现状分析 1.1 磁材行业质量控制的现状 磁材行业在我国已经发展了几十年,特别是进入21世纪以来,其发展速度更是迅速提高。在技术上,中国与发达国家的差距越来越小,在生产规模上,中国的产量已居世界第一,成为磁材王国。但是中国的磁材行业仍存在很多缺点,一是产品档次比较低,大都处于中低档次,附加值低,浪费了大量的人力、物力和财力;二是科研经费投入少,在技术上不能和国际竞争,而受制于人;三是管理不当,中国磁材企业规模普遍较小,缺少管理理念,特别是质量管理没有形成一个完整的体系。下文将从磁材行业质量控制方面入手,分析磁材行业质量控制的方法及应用。 质量控制是企业为了提供质量要求所采取的作业技术和活动。质量控制贯彻预防为主与验证把关相结合的原则。必须对干什么、为何干、怎么干、谁来干、何时干、何地干,做出规定,并对实际质量活动进行监控。其目标就是确保产品的质量能满足顾客、法律法规等方面所提供的质量要求.质量控制的内容就是专业技术和管理技术两个方面,围绕产品形成全过程的各个环节,对影响工作质量的人、机、料、法、环等几大因素进行控制,并对质量活动的成果进行分阶段验证,以便及时发现问题,采取相应的措施,防止不合格重产品复产生,尽可能地减少损失。 磁材行业质量控制的特点决定了质量控制的多样性,因此必需分析磁材行业质量控制的特点。其特点有: ⑴生产工序多 在企业中不管生产什么类型的磁材产品。大部分都要有制粉、成型、烧结、磨加工、检测包装等工序。每道工序有不同的控制工艺和参数,而且每道工序之间相互联系,相互影响,因此质量控制比较难。 ⑵生产的产品品种多,影响产品质量的因素较多 磁材产品的尺寸和性能指标是多种多样的,在生产不同批次的产品时,其设备的参数和运行程序将随产品的变动而改动,所以每一处的变动将成为影响产品质量的因素而影响质量控制。 ⑶产品的质量参数多,质量不稳定 磁材产品又称电子产品,对其尺寸精度和磁性能要求很高,生产者和购买者一直追求其磁性能的稳定性,但是磁材产品磁性能参数之间存在此消彼长的现象,其控制难度较大。 ⑷管理方式单一 磁材行业的管理方式一般为现场质量检验把关,其核心仅仅是检验,单靠检验控制产品质量,只能“事后控制”,不合格品已经产生,这对企业的损失很大。其特点就像消防队员灭火一样,抓不住纵火者解决不了根本原因。 1.2 磁材行业质量控制中存在的问题 前面,我们分析了磁材行业质量控制的特点,让我们认识到磁材行业质量控制的切入点,但是在磁材行业中本身存在的质量控制问题将成为阻碍新的质量控制实施的绊脚石,因此这一节将全面分析现今磁材行业质量控制中存在的问题,以便提出新的质量控制方法。 磁材行业质量控制中存在的问题有: ⑴质量控制手段落后,一般采用现场质量检验 现场质量检验是通过严格检验来保证产品在每道工序传递过程和最终传到消费者手中都合格。因此,质量管理工作的核心就仅仅是检验,工人是产品的生产和检验的主体,即工人对自己的产品进行自检合格品。如果单靠检验控制产品质量只能是“事后控制”,不合格品已经产生,对企业是个很大的损失,另一点要进行全数检验工作量太大,检验费也太高。因此,采用现场质量检验效率不高,是存在的一个大问题。 ⑵对检验数据没有进行科学的统计分析 用事实和数据说话,TQM是统计质量管理发展而来的。它要求尊重客观事实,尽量用数据说话,真实的数据既可以定性反映客观事实,又可以描述客观事实,给人清晰明确的数字概念。这样就可以更好地分析解决问题,纠正那种凭感觉、靠经验和“拍脑袋”的工作方法。但是在磁材行业中许多企业的管理制度都没有跟上时代的步伐,没有对数据进行有效地的处理和运用。 ⑶对质量问题没有进行有效的预防和跟踪 许多企业只注重最后的质量问题而不注重前道工序生产过程中的质量问题。还有部分企业各个工序合作不密切,各个工序只知道完成本工序的任务,而不会带领员工到下个工序去追踪本工序的质量问题。这是磁材行业的一大通病,往往是同样的错误要出现多次,没有用可行的方法来预防和跟踪质量问题。 ⑷工序能力不足 磁材行业属于加工型行业,其对操作者的要求不高,准入门槛低,职业素养较低。其大部分企业的设备性能较低,生产合格率、产品性能偏低,而产品的尺寸和磁性能要求越来越高,因此严重影响工序能力指数。同时,磁材企业选择的生产原料不稳定和生产环境差,也降低了工序能力。 2 质量统计方法在质量控制中的重要作用 2.1 质量统计控制方法 统计质量控制方法以1924年美国的休哈特提出的控制图为起点,半个多世纪以来有了很大发展,现在包括很多种方法。这些方法可大致分为以下三类: ⑴常用的统计管理方法又称为初级管理方法。它主要包括控制图、因果图、相关图、排列图、直方图等。运用这些工具,可以从经常变化的生产过程中,系统地收集与产品质量有关的各种数据,并用统计方法对数据进行整理、加工和分析,进而画出各种图表,计算某些数据指标,从中找出质量变化的规律,实现对质量的控制。日本著名的质量管理专家石川馨曾说过,企业内95%的质量管理问题,可通过企业上上下下全体人员活动,QC七种工具得到解决。全面质量管理的推行,也离不开企业各级、各部门人员对这些工具的掌握。 ⑵中级统计管理方法。包括抽样调查方法、抽样检验方法、官能检查方法、实验计划法等。这些方法不一定要企业全体人员都掌握,主要是有关技术人员和质量管理部门的人使用。 ⑶高级统计管理方法。包括高级实验计划法、多变量解析法。这些方法主要用于复杂的工程解析和质量解析,而且要借助于计算机手段,通常只是专业人使用这些方法。 2.2 质量统计方法的分类和作用 随着科学技术的发展,各行各业对产品的性能要求越来越高。检测到影响产品质量和服务质量的因素也越来越复杂:既有物质的因素,又有人的因素;既有技术的因素,又有管理的因素;既有企业内部的因素,又有对产品质量和服务质量提出了越来越高要求的企业外部因素。要把这一系列的因素系统地控制起来,全面管好,就必须根据不同情况,区别不同的影响因素,广泛、灵活地运用多种多样的现代化管理方法来解决当代质量问题。目前,质量管理中广泛使用各种统计方法。常用的质量管理方法有老七种工具:分析表、排列图、因果图、直方图、控制图、散布图、分层图、还有新七种工具:关联图法、KJ法、系统图法、矩阵图法、矩阵数据分析法、PDPC法、矢线图法。除了以上方法,还有很多方法:质量功能展开(QFD)、田方法、故障模式和影响分析(FMEA)、头脑风暴法(Brainstorming)、六西格玛法、水平对比法(Benchmarking)、业务流程再造(BPR)等。 总之,为了实现质量目标,必须综合应用各种先进的管理方法和技术手段。 统计方法作为一种为决策提供依据的工具,可以帮助企业进行数据分析,了解产品质量状态的分布情况,找出问题、缺陷及原因,有针对性地采取措施,提高产品和服务的质量。统计方法可应用在产品生命周期的所有阶段,应用得越早越有效。在控制和验证过程能力和产品特性时,统计方法的使用能起到帮助过程改进、向决策程序提供输入的重要作用。下文重点探讨分析表、排列图、因果图、直方图、控制图等常用的质量统计方法在磁性材料行业质量控制中的运用。 3 质量统计方法在磁材行业质量控制中的实际运用 磁性材料的最小计量单位为件,若干件为一批,一批内的每一件产品的形状、尺寸、性能等都要控制在一定的范围内,对于磁材行业的质量控制就是对每批次产品的形状、尺寸、性能等进行控制。在实际生产过程中,利用质量统计法对产品进行质量控制时,主要运用四种方法:统计分析表、排列图、因果分析图、对策表、直方图等。下面将以实际的数据来说明质量统计方法在磁材行业中的质量控制。 3.1 用统计分析表进行质量信息的统计 统计分析表是利用统计表对数据进行整理和初步了解原因的一种工具,统计分析表的格式可以是多种多样,一般使用空格表格,表中列出项目,统计产品质量时在表中标注及记号即可,方便而直观。具体形式:⑴不合格项目;⑵缺陷位置表;⑶不合格原因;⑷工序分布表。作用:能清晰明了的表现产品缺陷,便于观察。下面用实例说明具体运用: 某生产永磁铁氧体的企业生产某一规格的磁瓦,为统计产品质量问题,记录一周内某班所生产的产品不良情况数据,并分别将不良项目归结为表3-1。 表3-1 不合格品统计表 序号 不合格项目 不合格件数(件) 1 缺角掉块 103 2 尺寸超差 37 3 开裂 205 4 其它 10 5 花斑 145 总计 500 从上述统计表可直观表示产品的质量问题的种类和数量。 3.2 用排列图法找关键质量问题 ⑴排列图的作用 排列图又叫帕累托图。它是由意大利经济学家帕累托( Pareto)提出的,后来由美国质量管理专家朱兰 (J.M.Juran)引入质量管理中,成为一种简单可行,一目了然的质量管理重要工具。是为寻找主要问题或影响质量的主要因素所使用的图表。 绘制的排列图的目的在于从诸多的问题中寻找主要问题,并以图形的方法直观地表示出来。通常把问题分成三类。A类属于主要或关键问题,在累计百分比70%左右。B类属于次要问题,在累计百分比 70%一95%左右。C类属于更次要问题,在累计百分比95%一100%左右。但在实际应用中切不可机械地按80%来确定主要问题,它主要是针对 “关键的少数、次要的多数”的原则,给以一定的划分范围而言。ABC三类应结合具体情况来选定。 排列图把影响产品质量的主要问题直观地表现出来,使我们明确应该从哪里着手来改进产品质量。集中力量解决主要问题,可以收效显著。 ⑵排列图的运用 下面将根据表3-1某磁材厂磁瓦一周内质量统计表来绘制排列图。首先将表3-1的质量数据进行整理,做成表3-2:	表3-2 质量统计表	序号 不合格原因 不合格件数(件) 占总不合格品比率(%) 累计比率(%) 1 开裂 205 41.0 41.0 2 花斑 145 29.0 70.0 3 缺角掉块 103 20.6 90.6 4 尺寸超差 37 7.4 98.0 5 其它 10 2.0 100 合计 500 100 根据表3-2的质量统计数据绘制排列图。 图3-1排列图 从图中可以看出不合格产品最主要成因是开裂,占41.0%,其次是花斑、缺角掉块,共合计90.6%。解决质量问题的关键是解决开裂。应用排列图很直观地找出了关键质量问题。 3.3 用因果分析图分析关键原因 ⑴因果图的概述 质量管理的目的是在于减少不合格品,保证和提高产品质量,降低成本和提高效率,控制产品质量和工作质量的波动以提高经济效益。而能找到质量问题的主要原因的有效方法就是因果图。接下来根据关键问题采用因果分析图进一步分析问题产生的具体原因,并找相应的解决措施,从而解决问题。 因果图又称鱼刺图和特征图,就是用来分析影响产品质量各种原因的一种有效的方法,对影响产品质量的一些较为重要的因素加以分析和分类,并在同一张图上把它们的关系用箭头表示出来,以对因果作明确系统的整理。 因果图由质量问题和影响因素两部分组成。图中主干箭头所指的为质量问题,主干上的大枝表示大原因,中枝、小枝、细枝表示原因的依次展开,主要从人、机、料、法、环等几方面结合实际分析,见图3-2。 图3-2 永磁铁氧体开裂的因果图 ⑵原因分析 从上图可以看出影响产品开裂的因素有: ①“人”方面主要是技术不佳,操作人员操作不规范等原因造成: a、技术不佳,工艺技术指导书不合理,缺乏对操作人员进行定时定量培训。 b、操作不规范,部分操作员工无产品质量观念操作不规范,甚至不按按工艺作业指导书操作。 c、操作人员工作粗心,在坯件搬运时,不小心或用力过大都会造成生坯开裂,导致最中的产品出现开裂。 ②“机”方面主要只对机器,包括机器的型号大小以及其他相关参数等综合指标和成型模具的选择: a、在各个阶段没有选择好合适的压机型号及工艺参数。 b、模具结构,抽水板结构设计不合理,影响压制时的脱水不均匀就会产生密度差,压制坯件产生开裂、掉块。 c、模具材料,一般模具的型腔用不导磁材料,上下模用导磁材料,对压方形或环形产品要求型腔中间磁力线方向平行。由于型腔外侧磁力线向外扩张,因此取向度不一致,收缩率不一致,产品因而产生开裂。 ③“法”方面主要指工艺参数的调节: a、成型压力:当成型压力超过一定范围时,密度成饱和状态,再继续增大压力不但成型密度无明显提高,反而引起坯件的开裂。 b、加压速度:在控制成型压力的同时,应控制压制速度。由于上层压力过大空气在压力的作用下往下层移或被压缩在坯件内部,当卸压时,由于空气膨胀而造成开裂。 c、烧结温度和气氛的不合理控制:在升温阶段,由于干燥的速度太快,坯件内的水份和粘合剂急剧挥发出来,导致干燥开裂。再者,粘合剂挥发完以后,升温速度太快,引起坯件的不均匀收缩也会导致开裂。这两种升温开裂的断面均不平整,这是因为坯件开裂时尚未完全铁氧体化。在降温过程中,由于冷却速度太快,或出炉温度太高,会引起炸裂影响合格率。其裂纹一般细而直,裂纹断面也较整齐。此外,裂纹遍布产品表面的开裂,称龟裂。粘合剂的挥发可导致产品龟裂。烧结气氛对于铁氧体磁性材料也很重要,为了保证材料充分铁氧体化,从室温到烧结温度(1200-1420℃ d、磨加工余量过大:在研磨时磨削进刀量和切削力过大都不可避免的出现阶段性激烈变化,从而造成崩裂,甚至开裂。 ④“料” 主要是料浆含水率和颗粒度的影响: a、料浆含水率:含水率一般.≥40%压制时成型压力状态不平稳,滑块低速下行合模充磁快速下行,会使工作积蓄的机械能突然释放,使坯件开裂。 b、料浆颗粒形状:颗粒形状影响成型时取向度的难易程度。球形颗粒容易转向,滤水比较容易,压制时压得紧一点,产品取向度好些,容易得到较高的磁性能。针状颗粒和片形颗粒取向度较困难,压制时影响水分和气体的排除,在压制时不容易压紧,密度一致性差,容易产生层裂和开裂。 ⑤“ 环”主要指现场环境卫生的影响:杂质进入产品,可引起产品开裂。 3.4 用对策表制定改进措施 对策表是整个改进措施的计划,是下一步实施对策的依据,必须做到对策清楚、目标明确、责任落实。制表原则:按照“5W1H”原则,制定要具备有效性、可实施性的特点,避免采用临时性的应急对策、尽量采用小组自己动手能够做到的对策。制定对策表的重点要求: ⑴针对每一条原因都要制定对策; ⑵对策必须要有目标值和可实施性; ⑶采取的措施一定要保证对策目标的实现; ⑷避免临时性的措施、通用的、不疼不痒的权宜性的措施; ⑸对策表要包括:要因、对策、目标、措施、地点、时间、负责人等内容。 根据因果图分析制定产品开裂的对策表,见表3-3: 表3-3 解决产品开裂的对策表 序号 主因 对策 目标 措施 负责单位 地点 完成期 1 员工技术不成熟 对问题员工进行培训 使员工整体技能提升 定期开展技能培训 班组长 现场 2 设备到时间未修 加强对设备的维修 使设备运行正常 制定维修时间表 维修部 现场 3 物料不均匀 加强对物料的监管 使物料均匀 制定工艺文件 技术部 现场 4 参数设置不佳 对现有的参数进行改进 使参数适合产品要求 通过反复测试得出参数 技术部 现场 5 检验、抽样错误 正确检验抽样 使产品符合要求 选择适当的方法 技术部 现场 3.5 用直方图或控制图判断工序(能力)受控状态 3.5.1直方图的概述 直方图又称为质量分布图,是指通过对生产过程中大量计量值数据的收集与整理,用一系列宽度相等,高度不等的矩形反映产品质量的分布情况,判断和预测产品质量及不合格率,从而找出质量特性分布规律的图示技术法,也是定性调查工序能力的常用方法。其主要作用是: ⑴观察与判断产品质量特性分布状态 ⑵判断工序是否稳定。 ⑶计算工序能力,估算并了解工序能力对产品质量保证情况。通过观察图的形状,判断生产过程是否稳定,预测生产过程的质量。 某永磁铁氧体生产企业生产的磁环厚度尺寸按标准要求为6±0.4mm,现从生产批量中抽取100个样本进行测量,测出的尺寸如表3-4 表3-4 磁环厚度测量值(单位:mm ) 组号 尺寸 组号 尺寸 1 5.77 6.27 5.93 6.08 6.03 11 6.12 6.18 6.10 5.95 5.95 2 6.01 6.04 5.88 5.92 6.15 12 5.95 5.94 6.07 6.00 5.75 3 5.71 5.75 5.96 6.19 5.70 13 5.86 5.84 6.08 6.24 5.61 4 6.19 6.11 5.74 5.96 6.17 14 6.13 5.80 5.90 5.93 5.78 5 6.42 6.13 5.71 5.96 5.78 15 5.80 6.14 5.56 6.17 5.97 6 5.92 5.92 5.75 6.05 5394 16 6.13 5.80 5.90 5.93 5.78 7 5.87 5.63 5.80 6.12 6.32 17 5.86 5.84 6.08 6.24 5.97 8 5.89 5.91 6.00 6.21 6.08 18 5.95 5.94 6.07 6.00 5.85 9 5.96 6.06 6.25 5.89 5.83 19 6.12 6.18 6.10 5.95 5.95 10 5.95 5.94 6.07 6.02 5.75 20 6.03 5.89 5.97 6.05 6.45 下面用某永磁铁氧体生产企业生产的磁环厚度尺寸按标准来说明直方图的画法及运用。 ⑴收集数据。至少收集100个以上的数据,一般以100个样本为宜。 ⑵找出数据的最大值与最小值,计算极差R。本例中: 最大值xmax=6.45 最小值xmin=5.56 极差R=xmax-xmin=6.45-5.56=0.89 ⑶确定组数K与组距h。 组数K的确定可根据表3-4选择。本例中,K=10, 组距h=(R/K)=(0.89/10)≈0.09 ⑷确定组的界限值。 第一组上界值为:5.555+0.09=5.645 第二组上界值为:5.645+0.09=5.735 ⑸记录各组中的数据,计算各组的中心值,整理成频数表,见表3-5。 表3-5 频数表 组号 组界值 组中值Xi 频数fi 组号 组界值 组中值Xi 频数fi 1 5.555~5.645 5.60 2 6 6.005~6.095 6.05 15 2 5.645~5.735 5.69 3 7 6.095~6.185 6.14 15 3 5.735~5.825 5.78 13 8 6.185~6.275 6.23 7 4 5.825~5.915 5.87 15 9 6.275~6.365 6.32 2 5 5.915~6.005 5.96 26 10 6.365~6.455 6.41 2 ⑹根据频数表画出直方图。 在方格纸上,使坐标取各组的组限,纵坐标取各组的频数,画出一系列直方形即直方图。如图3-3所示,图中每个直方形面积为数据落到这个范围内的个数(或频率),故所有直方形面积之和就是频数的总和(或频率的总和)为1或100%。图中要标出平均值和标准差。 5.555 5.645 5.735 5.825 5.915 6.005 6.095 6.185 6.275 6.365 6.455 图3-3 直方图 3.5.2 直方图的观察与分析 直方图是从形态的角度,通过产品质量的分布反映工序的精度状况。通常是看图形本身的形状是否正常,再与公差(标准)做对比,作出大致的工序指数能力即质量特征的波动幅度,用CPK= T-2ε/6δ(CPK表示工序能力数,ε表示标准方差,T表示公差范围,δ表示标准偏差)计算工序能力指数如下: 由上图可知公差中心M=6与ˉX=5.983-不一致,则有工序能力指数的公式为: CPK=(T-2ε) /6δ =(6.5-5.5-2×0.2)/0.168×6 = 0.96/6×0.168 =0.95 由上面的计算可知工序能力指数在0.67