- 相關(guān)推薦
面向柔性自動(dòng)化的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)
面向柔性自動(dòng)化的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)* 注意：本文已經(jīng)在《高技術(shù)通訊》(2000,8:64～66)雜志發(fā)表使用者請(qǐng)注明文章內(nèi)容出處
徐翀 馬玉林 袁哲俊
(哈爾濱工業(yè)大學(xué) 現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)中心,150001)
摘要：針對(duì)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下實(shí)施統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SQC－Statistical Quality Control)的難點(diǎn)－質(zhì)量數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題，本研究將成組思想引入統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，以提高質(zhì)量數(shù)據(jù)的先驗(yàn)性和質(zhì)量數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，提出了基于工序質(zhì)量數(shù)據(jù)成組的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(GSQC-Group Statistical Quality Control)技術(shù)。通過(guò)對(duì)柔性自動(dòng)化理論的研究和對(duì)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的分析，證明了GSQC技術(shù)存在良好的制造技術(shù)基礎(chǔ)。提出了以p分位數(shù)不變?yōu)樵瓌t，以這一原則為基礎(chǔ)建立了基于統(tǒng)計(jì)變換的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制圖的數(shù)學(xué)模型，給出了計(jì)算工序質(zhì)量數(shù)據(jù)成組的均值－方差質(zhì)量控制圖控制變量的計(jì)算過(guò)程。
關(guān)鍵詞：統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制，柔性自動(dòng)化，成組技術(shù) 長(zhǎng)久以來(lái)，統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制一直是面向大批量生產(chǎn)的質(zhì)量保證技術(shù)，已有統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法的基礎(chǔ)都是基于大數(shù)定理的弱先驗(yàn)性和非先驗(yàn)性的統(tǒng)計(jì)理論，這些統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制方法很難被直接引入柔性自動(dòng)化的小批量生產(chǎn)環(huán)境。但SQC低投入、高產(chǎn)出的技術(shù)特質(zhì)和在大批量生產(chǎn)中產(chǎn)生過(guò)的巨大經(jīng)濟(jì)效益[1,2]，使學(xué)術(shù)界一直沒(méi)有放棄將SQC技術(shù)引入基于柔性自動(dòng)化的多品種、小批量的生產(chǎn)環(huán)境中的努力[3,4]。本文亦致力于這方面的研究 1. 成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)的提出 目前，國(guó)際上對(duì)小批量生產(chǎn)環(huán)境下實(shí)施統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的研究主要集中在提高算法精度和提出新的質(zhì)量控制圖[5][6]，但無(wú)論什么樣的統(tǒng)計(jì)算法都需要足夠的樣本來(lái)統(tǒng)計(jì)，這方面的研究無(wú)法解決質(zhì)量數(shù)據(jù)不足的根本問(wèn)題，在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下實(shí)施SQC需要更有效的解決方法。成組思想不僅已被公認(rèn)為是提高FMS有效性和經(jīng)濟(jì)性的重要基礎(chǔ)，而且有充分理由說(shuō)明成組技術(shù)是發(fā)展基于柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)的具有廣泛適用性的基礎(chǔ)性理論。有鑒于此，本文將成組技術(shù)引入統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制研究，提出了面向柔性自動(dòng)化的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(GSQC－Group Statistical Quality Control)技術(shù)，以解決柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下被統(tǒng)計(jì)質(zhì)量不足的問(wèn)題。 1.1 GSQC技術(shù)的工作原理 在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下實(shí)施統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的難點(diǎn)在于，質(zhì)量數(shù)據(jù)的不足。引入了成組思想的GSQC技術(shù)利用工序質(zhì)量數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，將具有相似的工序質(zhì)量變異的工序質(zhì)量數(shù)據(jù)歸類成組，變小批量、分散的質(zhì)量數(shù)據(jù)為成組的大批量的質(zhì)量數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)變換的方法，將其簡(jiǎn)化為服從同一種抽樣分布的統(tǒng)計(jì)子樣，之后利用同一種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。這樣就擴(kuò)大了被統(tǒng)計(jì)樣本的容量，從根本上解決柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下質(zhì)量數(shù)據(jù)不足的問(wèn)題。 基于這種觀點(diǎn)，本研究在工序相似性的基礎(chǔ)上對(duì)加工過(guò)程實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)變換處理，消除被控質(zhì)量特征的量綱對(duì)控制界限和統(tǒng)計(jì)變量的影響，將反映相同或相似工序質(zhì)量變異情況的不同質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成服從相同統(tǒng)計(jì)分布的數(shù)據(jù)形式，再利用同一種統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)不同但相關(guān)的統(tǒng)計(jì)特征之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系，達(dá)到充分利用同一種加工環(huán)境的歷史數(shù)據(jù)和部分相關(guān)數(shù)據(jù)的目的，從根本上解決了數(shù)據(jù)不足對(duì)中小批量生產(chǎn)中的統(tǒng)計(jì)過(guò)程質(zhì)量控制的限制。 不同統(tǒng)計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)化方法不同，但其基本理論可以通過(guò)一種最簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程說(shuō)明，公式(1)是在假設(shè)正態(tài)分布的平均值 和整體方差 都已知的情況下對(duì)正態(tài)分布的標(biāo)準(zhǔn)化變換： (1) 式(1)中新得到的統(tǒng)計(jì)變量T為服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布的無(wú)量綱隨機(jī)變量，控制界限在給定了第一類統(tǒng)計(jì)錯(cuò)判的容許概率的情況下為固定不變的數(shù)值[7]。 1.2 GSQC技術(shù)需要解決的主要問(wèn)題 實(shí)施面向柔性自動(dòng)化的GSQC技術(shù)的必須解決兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題： 1. 如何根據(jù)相似性理論提出面向統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的工序分族理論和相關(guān)的支持理論，簡(jiǎn)言之就是如何對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分類成組。已有成組技術(shù)的分類方法和成組原則都是面向加工制造，基于零件的加工方法和加工工藝相似；而GSQC技術(shù)需要的是面向質(zhì)量分析、基于工序質(zhì)量變異相似的成組理論和方法。因此，如何組織和利用工序質(zhì)量變異之間的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)柔性自動(dòng)化的特點(diǎn)和GSQC技術(shù)的需要，研究面向成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的成組理論和歸類方法就成為有效實(shí)施GSQC技術(shù)所必須面對(duì)的問(wèn)題[7]，主要涉及制造技術(shù)。 2. 高效率的統(tǒng)計(jì)變換問(wèn)題。式(1)是統(tǒng)計(jì)變換的理想狀態(tài)，是在許多前提條件已知的情況下，但是具體的小批量生產(chǎn)環(huán)境是不可能的。因此，如何在不損失統(tǒng)計(jì)信息的前提下，利用分類成組后的質(zhì)量數(shù)據(jù)實(shí)施有效的統(tǒng)計(jì)估計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)的質(zhì)量數(shù)據(jù)的成組統(tǒng)計(jì)控制是實(shí)施工序成組的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的關(guān)鍵問(wèn)題，主要涉及統(tǒng)計(jì)理論。 2. 實(shí)施GSQC技術(shù)的制造技術(shù)基礎(chǔ) GSQC的靈魂是成組思想，而成組的關(guān)鍵是制造系統(tǒng)中的相似性。因此，從制造技術(shù)的角度上來(lái)看，GSQC技術(shù)是否可行的關(guān)鍵必須從兩個(gè)方面考驗(yàn)：一方面是在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)中是否有足夠的相似主體，也就是質(zhì)量變異相似的工序；另一方面是這些相似工序是否具有良好的再現(xiàn)性。 首先，在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中，為了以簡(jiǎn)化適應(yīng)計(jì)算機(jī)化的需要，必然減少工序類型，使現(xiàn)有工序更趨于簡(jiǎn)化；其次，由于其它成組技術(shù)在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下的廣泛應(yīng)用，決定了在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中必然存在大量相同和相似工序；此外，由于ISO9000族質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的廣泛實(shí)施[8]，人為地促進(jìn)了基本工序向相同和相似的方向發(fā)展。因此，從理論分析的角度上看，可以說(shuō)在柔性自動(dòng)化生產(chǎn)環(huán)境下具有大量的相似工序存在。 另一方面，由于柔性自動(dòng)化是高度計(jì)算機(jī)化的系統(tǒng)，是一個(gè)能駕馭生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流、能量流和信息流的數(shù)字化生產(chǎn)系統(tǒng)，保證了其工藝系統(tǒng)具有極高的再現(xiàn)性。這不但是成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的前提，而且使生產(chǎn)者可以進(jìn)行更深入的了解和實(shí)施更嚴(yán)格的控制。 表1 Hurco BMC20型鏜銑加工中心上零件的工序分類 加工種類 相同工序 相似工序 不同工序 端銑加工 56 20 14 側(cè)銑加工 68 31 1 鉆削加工 36 62 2 鏜削加工 32 36 22
【面向柔性自動(dòng)化的成組統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制技術(shù)】相關(guān)文章：
成組技術(shù)在多工位級(jí)進(jìn)模中的應(yīng)用11-25
面向快速原型制造的逆求技術(shù)12-11
柔性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)03-18
自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展03-26
工業(yè)自動(dòng)化儀表與自動(dòng)化控制技術(shù)分析11-19
柔性內(nèi)部控制初探03-21