应用PI/SQC创建SPC控制图

陶冬梅++李毅++俞志强++严崇义

摘要：针对尚未创建、纳入SPC管理的过程或工序，基于PI历史实时数据库，对采用PI/SQC（Statistical Quality Control，统计质量控制）创建SPC图的方法进行了研究与实践。应用表明，该方法无风险、无需试验成本、不干扰生产正常运行。对已拥有PI实时数据库的企业，便捷地为PI点创建SPC控制图具有实际参考价值。

关键词：SPC SQC 历史最佳运行时段

中图分类号：F426.31 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）12-0058-02

自1983年国家颁布推行GB/T4091（常规控制图）标准以来，经历了30余年的应用与发展历程后，应用统计过程控制SPC图的重要性和价值，已在流程制造业中得到高度广泛的认同。张公绪和孙静[1]采用中质协《全国质量管理奖评审管理办法》的5个评审要点来衡量我国质量管理总体现状与国际水平间的差距的研究显示，中国企业的质量管理与国际水平标杆差距的瓶颈就是过程管理。

昆明某中美合资企业，自1993年建厂伊始就在其核心生产流程上全面应用统计过程控制技术。但在其配套的公用工程区域，受限于设备条件、试验代价或非紧迫性等多种原因，一直未普遍推行。近年来，随着精细化生产管理的需求，以及节能降耗的压力，企业需要在全厂范围全面推行SPC。

2013年，企业引入了世界一流的PI在线实时数据平台，其友好的人机界面、以工程师和生产人员为深度开发应用主体的系统架构，为企业整合流程专家经验与大数据时代的分析思维模式，从多年来沉淀的海量历史数据中挖掘运用最佳运行模式，助推精细化管理提供了新引擎。笔者基于历史数据，应用PI/SQC，实现了零成本零风险便捷创建SPC图。

1 建立SPC图简介

1.1 建立SPC图的常规思路

关于如何建立与应用SPC图，已有很多公开的报道。王会良，罗军[2]对SPC在工序质量控制中的应用进行了研究，程学萍，乔喜旺[3]对统计过程控制技术应用中的问题进行了分析和总结。GB/T4091-2001（常规控制图）标准对建立与应用SPC图的目的、原理、步骤和案例均有具体的规范与要求。建立SPC图的基本思路总结如图1。

应用常规方法建立SPC图，除了建创人需要掌握相关的统计过程控制技术，企业还需投入必要的人力与物力成本，对一些特殊的流程其试验与数据收集的过程还潜在着一定的质量与安全风险。因此，GB/T4091-2001第10.1章节关于质量特性的选择中强调，所选择的质量特性应对产品或服务的质量具有决定性的影响。

1.2 应用PI/SQC创建SPC图的价值与可行性

随着质量竞争的日益激烈，企业已不满足于只对少数的具有决定性影响的关键工序实施SPC，企业有全面实施精细化管理的内在需求。而生产过程在线检测能力的不断提升以及PI数据库面向全员的友好界面，使得广大身处一线的非质量专业的生产人员应用PI/SQC自行构建SPC图成为可能。笔者的研究表明，只要所关注的质量特性已纳入PI实时数据库，只要数据库中已沉淀有一定量的历史数据，只要是接受过SPC基本培训的流程人员，都能应用PI/SQC迅捷创建SPC图。

2 应用PI/SQC创建SPC图

2.1 应用PI/SQC创建SPC图的基本思路

应用PI/SQC创建统计控制图的详细功能描述，可查阅OSI Software公司的PI SQC User Guide（PI SQC用户指南）。陶冬梅等[4]对其基本功能与特点，及其创建与编辑的过程进行了总结。应用PI/SQC创建SPC图的基本思路见图2。

2.2 通过绘制历史趋势图筛选绘图数据

应用PI/PB绘制历史趋势图的具体操作（略），可查阅OSI Software 公司的PI-ProcessBook使用说明书。由于PI/PB趋势图灵活便捷的时段与时长切换功能，加上其完善的数据定量性能、如应用其“视图”菜单中的“详细信息”工具可展示、导出整个趋势图的详细数据及其均值、极值和标准差等统计结果，因此，适用于从海量历史数据中迅速定量筛选历史最佳运行时段（过程置中度高、标准偏差小）。

关于绘制分析用控制图预备数据的收集，GB/T4091-2001第11章的要求是，宜从连续运作的呈现出一种稳态的生产过程中进行收集。由于PI在线实时数据库存储了采样频度可达毫秒级的检测数据，因此无论是子组的大小，还是采样的频数，与传统的离线数据收集方式相比，都已不再是瓶颈问题。值得注意的是，对于一个实际的生产过程，总是客观存在着各种异常干扰。但是通过绘制历史趋势图筛选的在特定运行模式下连续稳定运行的最佳时段已将异常干扰屏蔽至最低，其影响程度可被视为“偶因”。这是笔者直接选用历史最佳运行时段数据替代采用传统方法专门去收集数据以绘制SPC图的前提性条件。

2.3 应用PI/SQC绘制SPC控制图

2.3.1 SQC图的六个定义界面

在PI/PB模式下选择创建SQC图，进入编辑状态，完成对“常规”、“样本”、“控制参数”、“数据过滤器”、“报警”及“格式”共计6个定义界面的编辑，即可完成一张控制图的创建[4]，PI/SQC的定义界面参见图3。

2.3.2 SQC图六个定义界面中的编辑内容

由于PI/SQC遵循美国ANSI/ASQC标准 AI-1987，除了其7项判异原则与GB/T4091-2001（常规控制图）的8项原则有差别外，两个标准的原理与原则是一致的。因此，六个定义界面的编辑可参照GB/T4091规则进行，内容参见图4。

3 应用案例：创建锅炉蒸汽压力控制图

3.1 过程特性参数及控制要求简介

该特性参数属于24小时全年不间断连续运行的过程，可靠性与稳定性的要求比较高。由于燃煤链条炉固有的煤质差异、热惰性以及用户端存在周期性的汽耗波动，虽然已配置了比较全面和高端的在线检测仪表，但锅炉的蒸汽压力一直未能投入自控。随着企业提质降耗要求的不断提升，迫切需要建立SPC图指导运行操作。