基于CS的SPC系统的设计与开发.doc

毕毕业业设设计计 论论文文 任任务务书书 设计 论文 题目设计 论文 题目 基于基于 C S 的的 SPC 系统的设计与开发系统的设计与开发 学学 院院 名名 称称 专专 业业 班 班 级 级 工工 业业 工工 程程 姓姓 名名 学 学 号 号 指指 导导 教教 师师 系系 教教研研室室 负负责责人人 1 49 一 毕业设计 论文 的主要内容及要求 任务及背景 工具环境 成果形式 着重培养的能力 背景 在激烈的市场竞争环境下 能否保证和不断提高产品质量已成为一个企业增其强竞争力的核心内容之一 机械产品是由许多部件 组件和零件组成的 其中零件是组成产品的最基本的单元 因此要保证产品质量首先就要 保证零件的质量 为了确定某零件加工后的质量如何 我们需要对成品零件按照图纸上所规定的尺寸公差和技术要 求 使用相应的检验工具或仪器对其进行检查 以判断该零件是否合格 传统工业企业质量管理比较重视成品的最 终检验 通常是事后分析产品质量问题产生的原因 再来设法加以改进 随着现代化生产的发展 这种被动的质量 控制方法已经不能满足进一步提高产品质量的需求 特别对于汽车 摩托车 家电 电子等大批量生产的产品 不 论从成本和生产效率两方面都不允许对每个零件都进行检验 而事后解决问题还必然会出现大量废次品和浪费 为 了经济合理地满足不断提高的产品质量要求 增强企业竞争力 有必要在广大企业中推广现代质量管理和质量控制 方面的新成果 主要任务 收集与查阅 SPC 质量监控方法研究及其系统开发的相关技术资料 对已有的质量监控方法进行理论分析 并结合市场实际情况提出新的方法 借助 C 等语言 SQL 数据库等工具 针对装配制造过程构建 C S 架构 基于 C S 架构进行 SPC 系统开发 成果形式 SPC 系统 毕业设计论文和英文翻译 着重培养的能力 资料的查阅和分析能力 理论与实践结合的能力 系统规划和设计能力 外文的翻译和论文撰 写能力 二 应收集的资料及主要参考文献 1 苏秦 质量管理与可靠性 M 北京 机械工业出版社 2006 2 James Huddleston C 数据库入门经典 M 清华大学出版社 2006 4 3j何桢 卢晋 刘晓亮 等 集成质量管理系统IQM2 0的设计与开发 J 工业工程 2007 10 6 696 700 4 郭俊 郭顺生 制造企业工序质量控制系统的研究与开发 J 机械制造 2008 46 523 49 51 5 面向微型轴承制造过程的SPC专家系统的研究与开发 D 2001 3 3 357 376 6 张公绪 孙静 质量工程师手册 M 北京 企业管理出版社 2002 7 沈洁 数据库技术入门经典 M 北京 清华大学出版社 2007 8 曹祖圣 吴明哲 Visual C NET程序设计经典 M 科学出版社 2004 3 Jason Price C 数据库编程 M 电子工程出版社 2003 9 三 毕业设计 论文 进度计划 起 迄 日 期工 作 内 容备 注 2 49 2 月 3 月中旬 3 月 15 日 4 月 1 日 4 月 1 日 5 月 1 日 5 月 1 日 6 月 1 日 6 月 1 日至答辩日 收集资料 毕业设计任务书和外文翻译 查阅相关文献 结合企业现状 对质量监控方法进行 理论分析 借助 C 等语言 SQL 数据库等工具 针对装配制造过 程构建 C S 架构 进行系统开发的准备工作 系统开发 论文撰写 论文修改 制作答辩 PPT 准备答辩 3 49 开开 题题 报报 告告 一 选题背景和意义一 选题背景和意义 在激烈的市场竞争环境下 能否保证和不断提高产品质量已成为一个企业增其强竞争力的核心内容之一 机械 产品是由许多部件 组件和零件组成的 其中零件是组成产品的最基本的单元 因此要保证产品质量首先就要保证零 件的质量 为了确定某零件加工后的质量如何 我们需要对成品零件按照图纸上所规定的尺寸公差和技术要求 使用 相应的检验工具或仪器对其进行检查 以判断该零件是否合格 传统工业企业质量管理比较重视成品的最终检验 通 常是事后分析产品质量问题产生的原因 再来设法加以改进 随着现代化生产的发展 这种被动的质量控制方法已经 不能满足进一步提高产品质量的需求 特别对于汽车 摩托车 家电 电子等大批量生产的产品 不论从成本和生产 效率两方面都不允许对每个零件都进行检验 而事后解决问题还必然会出现大量废次品和浪费 为了经济合理地满足 不断提高的产品质量要求 增强企业竞争力 有必要在广大企业中推广现代质量管理和质量控制方面的新成果 统计过程控制 SPC Statistical Process Control 在机械制造行业有人也称为 工序质量控制 是指利用数 理统计的方法 对生产工艺过程的各个阶段进行的监测与控制 加工工艺过程中产品零件尺寸出现误差的原因 一般 是由正常的随机因素和某些系统误差因素 如刀具磨损 机床热变形等 引起的 通过对工序零件质量检测数据的统 计处理 绘制并分析 控制图 直方图 计算 过程能力系数 或 工序能力系数 Cp Cpk 值等 即通常所 称的 SPC 方法 该方法一方面可以评定工序保证质量的能力 同时 还可以一定程度预报产品质量变化的趋势 鉴别 产生误差的原因 以便提出改进的措施 达到最终保证与改进产品质量的目的 二 国内外的研究现状与发展趋势 1924 年 美国休哈特 W A Shewhart 博士将数理统计方法引入质量管理 发明了 控制图 从而开始了统 计质量控制阶段 使质量管理由单纯依靠质量检验 事后把关 发展到工序过程管理 突出了质量预防性控制 时至 今日 SPC 的方法已经在国外的生产制造企业中得到了广泛的应用 并取得了显著的效益 有不少国外知名量仪公司生 产的检测仪器 都带有 SPC 接口 以满足这项技术推广的需要 SPC 是 ISO9000 质量标准中的重要内容 过去企业 开展 ISO9000 质量认证中 由于实施 SPC 的硬 软件条件不够具备而经常被忽略 显然这种不正常的情况不可能永 远下去 特别值得注意的是 2000 年版的 IS09000 质量标准中 增加了 过程的监视与测量 新条款 特别强调了实 行统计过程控制的意义 1994 年版本没有明确要求运用过程方法来管理质量体系 在汽车 QC9000 质量体系新标 准中 SPC 是其中的重要内容 美国汽车制造商对其一级供货商联手推行 QC9000 标准 被纳入 制造技术发展 50 年 大事记 国内翻译出版了美国通用 福特 克莱斯勒汽车公司联合实施 SPC 的 SPC 指导手册 等 都意味着对于 大中规模批量生产企业 今后不论从推行生产过程的质量控制 或者通过 IS09000 QC9000 质量认证的评审 开展 SPC 都是不可缺少的 根据调查显示 国内企业中统计过程控制方法的应用还比较少 而质量控制与检测的方法基本上还停留在手工 输入数据的阶段 数字化程度低不仅作业效率低下还容易出错 因此掌握 SPC 方法 利用数字化检测仪器进行质量检 测 采用电脑进行统计分析 对提高企业产品质量和市场竞争力具有十分现实和重要的意义 三 研究内容三 研究内容 4 49 1 了解统计过程控制的基本概念 认识统计过程控制的目的和意义 2 了解 SPC 系统对质量进行分析的相关工具 包括控制图 直方图等 3 了解管理信息系统的基本概念以及管理信息系统所涉及的相关工具 包括 C 2010 SQL server 2008 等 4 熟悉 SPC 系统的分析和设计 包括系统需求分析 系统的概念模型分析 设备管理系统的结构分析其中包括 功能性分析 通过这些分析明确 SPC 系统各个组成模块 5 结合某工厂装配制造过程 研究 SPC 系统在实际管理中的具体应用 构建基于 C S 架构的 SPC 系统 四四 研究方法研究方法 1 通过阅读相关书籍 国内外期刊 学术论文等 了解有关概念 国内外发展状况以及取得的成果 2 通过分析整理 总结归纳的方法 分析 PCS 系统模型 研究 PCS 系统开发的关键技术 3 根据企业实际情况 拟定 PCS 系统开发方案与步骤 4 研究 PCS 系统各模块的具体功能 设计符合企业实际的 PCS 系统 五五 参考文献参考文献 1 苏秦 质量管理与可靠性 M 北京 机械工业出版社 2006 2 MINITAB User s Guide 2 2000 Data Analysis and Quality Tools Re lease 13 for Windows 3j 何桢 卢晋 刘晓亮 等 集成质量管理系统 IQM2 0 的设计与开发 J 工业工程 2007 10 6 696 700 4 郭俊 郭顺生 制造企业工序质量控制系统的研究与开发 J 机械制造 2008 46 523 49 51 5 面向微型轴承制造过程的 SPC 专家系统的研究与开发 D 2001 3 3 357 376 6 张公绪 孙静 质量工程师手册 M 北京 企业管理出版社 2002 7 沈洁 数据库技术入门经典 M 北京 清华大学出版社 2007 5 49 6 49 指导教师评语 指导教师评语 建议填写内容 对学生提出的方案给出评语 明确是否同意开题 提出学生完成上述任务的建议 注意事项等 指导教师签名 指导教师签名 2020 年年 月月 日日 毕业设计过程记录表 教师填写 教师填写 序号 检查 时间 检查 内容 指导教师阶段检查评语 要指出该阶段存在的问题及解决的方法 指导教师 签 名 1 3 月 中 旬 1 资料 收集 情况 2 开题 报告 完成 情况 3 外文 翻译 完成 情况 年 月 日 2 4 月 上 旬 1 检查 学生 投入 情况 2 设计 论文 进展 情况 年 月 日 7 49 3 5 月 中 旬 1 总体 任务 完成 是否 过半 2 院系 中期 检查 意见 3 存在 问题 及 采取 措施 年 月 日 4 6 月 上 旬 1 审查 论文 质量 注意 英文 摘要 部分 2 答辩 前的 准备 情 况 年 月 日 备注 备注 指导教师应按要求和时间段及时填写 该表格由学生保管 留在设计现场随时接受校 院两级督导组检察 指导教师应按要求和时间段及时填写 该表格由学生保管 留在设计现场随时接受校 院两级督导组检察 8 49 目录目录 中文摘要 1 英文摘要 2 1绪 论 3 1 1 课题研究背景 3 1 2 国内外研究现状 4 1 3 课题研究内容 5 1 4 课题研究意义 6 1 5 本章小结 6 2SPC 相关理论与应用工具 7 2 1 SPC 概述 7 2 1 1 SPC 的概念 7 2 1 2 SPC 的发展特点 7 2 1 3 应用 SPC 的意义 8 2 2 控制图 9 2 2 1 控制图概念 9 2 2 2 控制图的统计原理 9 2 2 3 控制图种类 10 2 3 工序能力指数 10 2 3 1 工序能力指数概念 10 2 3 2 过程能力指数的计算 10 2 3 3 过程能力和指数的判定 11 2 3 4 提高过程能力指数的措施 11 2 4 本章小结 12 3SPC 系统的分析与设计 13 3 1 系统分析 13 3 1 1 需求分析 13 3 1 2 可行性分析 14 3 2 系统设计 14 3 2 1 系统设计原则 14 3 2 2 系统功能分析 15 3 3 数据库设计 16 3 4 本章小结 18 4基于 C S 的 SPC 系统的开发 19 4 1 系统开发平台 19 4 2 系统开发语言 19 9 49 4 2 1 C 语言 19 4 2 2 SQL Server 数据库语言 20 4 3 系统功能展示 21 4 3 1 系统登录 21 4 3 2 主界面介绍 21 4 3 3 现场监控模块 22 4 3 3 实时监控模块 25 4 3 2 统计分析模块 29 4 4 本章小结 33 5总结与展望 34 5 1 总结 34 5 2 展望 34 谢 辞 36 参考文献 37 10 49 插 图 清 单 图 2 1 控制图 原理 9 3 图 3 1 统计过程控制系统功能框架 16 图 3 2 统计过程控制信息模型图 17 图 4 1 C S 总体结构有图 19 图 4 2 登录入口界面 21 图 4 3 SPC 主界面 22 图 4 4 控制图设置界面 23 图 4 5 选择监控项目提示框界面 23 图 4 6 现场监控界面 24 图 4 7 现场监控详细分析界面 25 图 4 8 实时监控检测项目配置界面 26 图 4 9 实时监控设置监控项目属性界面 27 图 4 10 检测项目属性设置界面 27 图 4 11 实时监控界面 28 图 4 12 实时监控界面属图性设置界面 29 图 4 13 统计分析控制图界面 29 图 4 14 统计分析 Cpk 分析图界面 30 图 4 15 统计分析正态概率图界面 30 图 4 16 统计分析样本运行图界面 31 图 4 17 统计分析六图模式界面 31 图 4 18 统计分析右击快捷菜单界面 31 图 4 19 统计图表属性设置界面 32 图 4 20 统计分析导出图片 32 图 4 21 统计分析导出数据 33 11 49 插 表 清 单 表 2 1 工序能力的判断标准 11 表 3 1 控制地址表 18 表 3 2 检测项目数据表 表名即 DCS 名称 根据实际情况定义 18 0 49 基于 C S 的 SPC 系统设计与开发 摘 要 在当今国际市场竞争日益激烈的背景下 质量已经逐渐成为衡量企业竞争力的 主要指标之一 然而传统企业比较重视的最终成品的质量检验 但随着现代的 发展 事后检验方式已经难以满足质量检验的要求 本文旨在针对制造业企业 生产过程中普遍存在的质量分析和控制问题 特别是信息化进程中更加凸现的 过程数据实时采集分析 监控和反馈等系统控制难题 应运用各种统计过程控 制方法和网络化解决方案 结合我国制造业的现状 按照相关国际标准 国家 标准和行业标准的要求 与企业现有系统集成 并支持多种数据接口及多种硬 件接口的在线测量设备 实现自动采集数据 实时在线分析控制 从被动的事 后把关发展到过程中积极的事前预防为主 从而降低企业的生产成本 关键词 统计过程控制 控制图 工序能力指数 信息系统 数据库 1 49 Design and development of SPC system based on C S Abstract In today s increasingly fierce competition in the international market background the quality has gradually become one of the main indices to measure the competitiveness of enterprises however the quality inspection of final product compared to the traditional enterprises but with the development of modern post hoc test method has been difficult to meet the requirements of quality inspection This article aimed at the quality analysis and control problems in production process of manufacturing enterprises especially the analysis of real time data acquisition process in the process of information more monitoring and feedback system control problem should use the method and network control solution of various statistical process combining the current situation of China s manufacturing industry in accordance with the relevant international standards national standards and industry standards integrated with existing enterprise systems online measurement equipment and support a variety of data interface and a variety of hardware interface realize automatic data acquisition real time on line control analysis from passive control to beforehand prevention actively in the process so as to reduce the production cost of enterprises Keywords Statistical process control chart process capability index information system database 2 49 1 绪 论 1 1 课题研究背景 在激烈的市场竞争环境下 能否保证和不断提高产品质量已成为一个企业 增其强竞争力的核心内容之一 1 机械产品是由许多部件 组件和零件组成的 其中零件是组成产品的最基本的单元 因此要保证产品质量首先就要保证零件 的质量 为了确定某零件加工后的质量如何 我们需要对成品零件按照图纸上 所规定的尺寸公差和技术要求 使用相应的检验工具或仪器对其进行检查 以 判断该零件是否合格 传统工业企业质量管理比较重视成品的最终检验 通常 是事后分析产品质量问题产生的原因 再来设法加以改进 随着现代化生产的 发展 这种被动的质量控制方法已经不能满足进一步提高产品质量的需求 特 别对于汽车 摩托车 家电 电子等大批量生产的产品 不论从成本和生产效 率两方面都不允许对每个零件都进行检验 而事后解决问题还必然会出现大量 废次品和浪费 为了经济合理地满足不断提高的产品质量要求 增强企业竞争 力 有必要在广大企业中推广现代质量管理和质量控制方面的新成果 针对制造业企业生产过程中普遍存在的质量分析和控制问题 特别是信息 化进程中更加凸现的过程数据实时采集分析 监控和反馈等系统控制难题 应 运用各种统计过程控制方法和网络化解决方案 结合我国制造业的现状 按照 相关国际标准 国家标准和行业标准的要求 与企业现有系统集成 并支持多 种数据接口及多种硬件接口的在线测量设备 实现自动采集数据 实时在线分 析控制 从被动的事后把关发展到过程中积极的事前预防为主 从而降低企业 的生产成本 以前传统的做法是产品在生产后由检验员检测 发现持续不合格再反馈到 现场生产管理 通常在这一过程中已经形成大量的废品 给企业带来较大的损 失 而 SPC 系统则通过生产数据实时采集 运用 SPC 理论将数据分析计算后表 现为图形 在系统有不合格趋势时即开始预警 现场人员可及时调整 避免不 合格品的产生 从而达到积极预防的管理目标 3 49 1 2 国内外研究现状 SPC Statistical Process Contro1 统计过程控制 简称 SPC 是美国休哈特博 士在 20 世纪 20 年代所创造的理论 它是一种借助数理统计方法的过程控制工 具 在企业的质量控制中 可应用 SPC 对质量数据进行统计和分析 从而区分 出生产过程中产品质量的正常波动与异常波动 以便对过程的异常及时提出预 警 提醒管理人员采取措施消除异常 恢复过程的稳定性 从而提高产品的质 量 而传统的质量控制有赖于检验最终产品并筛选出不符合规范的产品 这种 检验策略通常是浪费和不经济的 因为它是当不合格品产生以后的事后检验 SPC 技术的出现 让质量管理从这种被动的事后把关发展到过程中积极的事前 预防为主 通过生产数据实时采集 运用 SPC 理论将数据分析计算后表现为图 形 在图形的运行有不合格趋势时自动预警 现场人员可及时调整 避免不合 格品的产生 从而大大降低了企业的生产成本 同时也提高了企业的竞争能力 2 加入 WTO 后 中国的制造业发展迅速 国际竞争力不断增强 伴随着市 场竞争的日益激烈 顾客对产品的质量提出了更高的要求 特别是企业面临着 全球化的产品竞争 要想加入全球产业链之中 就必须达到或超过顾客的质量 要求 要保障这一要求就必须有稳定的 高水平的生产能力 除了设备 人员 原材料等重要因素 是否实施统计过程控制也已经被越来越多的企业所认可 成为企业自身发展的重要需求 3 国际先进国家于二次世界大战以后普遍采用 预防缺陷 的概念和数理统计 方法 这些国家的许多行业尤其是电子 电器 汽车等行业 SPC 的使用率已 超过 60 1950 1980 年 由于美国在国际贸易中领先 对于先进科学管理 的需要不迫切 故 SPC 在美国逐渐消失 反之 日本由于加工质量的需要 引进并大力推行 SPC 1980 年美国与日本间的贸易发生逆转 令美国大为震惊 故从 1980 年起 以美国为首的西方工业发达国家发起了一场复兴 SPC 的运动 20 世纪 80 年代初 日本已达到 4 西格玛 而美国为 3 西格玛 到 80 年代中 日本达到 5 西格玛 而美国仅达到 4 西格玛 故美国摩托罗拉从 1987 年起提出 6 西格玛以赶超日本 美国推行 SPC 一直到 1995 年才拉平了与日本民用产品的 质量差距 见 中国质量 2002 年 12 期第 46 页文 由此可见 二战后日本工 业界积极推广应用 SPC 对日本在产品质量和生产率方面跃居世界领先地位起 4 49 到了至关重要的作用 SPC 是 ISO9000 质量标准中的重要内容 过去企业开展 ISO9000 质量认证 中 由于实施 SPC 的硬 软件条件不够具备而经常被忽略 显然这种不正常的 情况不可能永远下去 特别值得注意的是 2000 年版的 IS09000 质量标准中 增加了 过程的监视与测量 新条款 特别强调了实行统计过程控制的意义 1994 年版本没有明确要求运用过程方法来管理质量体系 在汽车 QC9000 质量体系新标准中 SPC 是其中的重要内容 美国汽车制造商对其一级供货商 联手推行 QC9000 标准 被纳入 制造技术发展 50 年大事记 国内翻译出版了 美国通用 福特 克莱斯勒汽车公司联合实施 SPC 的 SPC 指导手册 等 都意 味着对于大中规模批量生产企业 今后不论从推行生产过程的质量控制 或者 通过 IS09000 QC9000 质量认证的评审 开展 SPC 都是不可缺少的 随着企业信息化的快速发展 借助于网络信息技术 数据库存储技术和高 性能网络平台的建设 使得 SPC 统计过程控制系统能够突破传统 SPC 的实施模 式 由离线的 分散的开环控制发展为在线式 系统的闭环控制 所需要对大 量数据的实时收集 计算和分析可以借助于网络系统来轻松地实现 1 3 课题研究内容 本课题集体研究以下几方面的内容 1 阐述本文的研究背景 国内外研究现状 研究的意义等 2 了解统计过程控制的基本概念 认识统计过程控制的目的和意义 3 了解 SPC 系统对质量进行分析的相关理论与工具 包括控制图 过程能 力指数等 4 以某企业的实际分析该企业的需求以及说要研究的 SPC 系统进行可行性 分析和功能设计 5 对该系统的数据库结构进行分析设计 6 了解该 SPC 系统的开发平台以及开发语言 7 根据前面对系统的分析设计以及数据库的设计 对 SPC 系统进行开发 并对系统的各个功能模块进行介绍 5 49 1 4 课题研究意义 随着社会的发展 质量已经越来越成为衡量一个企业竞争力的重要指标 但是根据调查显示 国内企业中统计过程控制方法的应用还比较少 而质量控 制与检测的方法基本上还停留在手工输入数据的阶段 数字化程度低不仅作业 效率低下还容易出错 因此掌握 SPC 方法 利用数字化检测仪器进行质量检测 采用电脑进行统计分析 对提高我国企业产品质量和市场竞争力具有十分现实 和重要的意义 1 5 本章小结 本章主要介绍了研究本课题的背景 国内外对 SPC 的研究现状以及 SPC 的 研究意义 通过对国外对 SPC 的应用所取得的巨大成就以及 SPC 应用的重大意 义的阐述表明国内对于 SPC 研究的必要性与紧迫性 从而引出本文说研究的主 要内容 6 49 2 SPC 相关理论与应用工具 SPC 意为统计过程控制 统计 即在运用 SPC 过程中要对采集的原始数据 进行统计分析 得到我们所需的指标 过程 即在运用中我们是对生产线上的 产品在其生产过程中对其质量进行实时监控 为了达到将质量结果简洁直观的 反映出来 我们需要各种分析或控制图表 包括控制图 直方图 正态图等等 这其中我们还要用到一个非常重要的指标 即过程能力指数 4 下文主要将对 SPC 过程能力指数 控制图进行详细阐述 2 1 SPC 概述 2 1 1 SPC 的概念 SPC 即英文 Statistical Process Control 之缩写 意为 统计制程控制 SPC 或称统计过程控制 SPC 主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控 科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动 从而对生产过程的 异常趋势提出预警 以便生产管理人员及时采取措施 消除异常 恢复过程的 稳定 从而达到提高和控制质量的目的 在生产过程中 产品的加工尺寸的波动是不可避免的 它是由人 机器 材料 方法和环境等基本因素的波动影响所致 波动分为两种 正常波动和异 常波动 正常波动是偶然性原因 不可避免因素 造成的 它对产品质量影响 较小 在技术上难以消除 在经济上也不值得消除 异常波动是由系统原因 异常因素 造成的 它对产品质量影响很大 但能够采取措施避免和消除 过程控制的目的就是消除 避免异常波动 使过程处于正常波动状态 2 1 2 SPC 的发展特点 70 年在全世界范围的实践 SPC 理论已经发展得非常完善 其与计算机 技术的结合日益紧密 其在企业内的应用范围 程度也已经非常广泛 深入 概括来讲 SPC 的发展呈现如下特点 1 分析功能强大 辅助决策作用明显 在众多企业的实践基础上发展出 繁多的统计方法和分析工具 应用这些方法和工具可根据不同目的 从不同角 度对数据进行深入的研究与分析 在这一过程中 SPC 的辅助决策功能越来越得 7 49 到强化 2 体现全面质量管理思想 随着全面质量管理思想的普及 SPC 在企业 产品质量管理上的应用也逐渐从生产制造过程质量控制扩展到产品设计 辅助 生产过程 售后服务及产品使用等各个环节的质量控制 强调全过程的预防与 控制 3 与计算机网络技术紧密结合现代企业质量管理要求将企业内外更多 的因素纳入考察监控范围 企业内部不同部门管理职能同时呈现出分工越来越 细与合作越来越紧密两个特点 这都要求可快速处理不同来源的数据并做到最 大程度的资源共享 适应这种需要 SPC 与计算机技术尤其是网络技术的结合 越来越紧密 4 系统自动化程度不断加强传统的 SPC 系统中 原始数据是手工抄录 然后人工计算 打点描图 或者采用人工输入计算机 然后再利用计算机进行 统计分析 随着生产率的提高 在高速度 大规模 重复性生产的制造型企业 里 SPC 系统已更多采取利用数据采集设备自动进行数据采集 实时传输到质 量控制中心进行分析的方式 5 系统可扩展性和灵活性要求越来越高 企业外部和内部环境的发展变 化速度呈现出加速度的趋势 成功运用的系统不仅要适合现时的需要 更要符 合未来发展的要求 在系统平台的多样性 软件技术的先进性 功能适应性和 灵活性以及系统开放性等方面提出越来越高的要求 2 1 3 应用 SPC 的意义 应用 SPC 进行质量控制可使企业获得以下几方面的意义 提高产品合格率 降低生产成本 提高企业效益 降低产品售后服务费用 包括因质量原因引发的退货 换货 修理 实时监控企业质量管理过程 全面掌握质量动态 及时发现质量变异 多种控制图提供质量变异分析方法 提供质量管理决策支持 使质量管 理者能找出真改善质量 获得采购商对质量管理的认可 从而获得更多客户 提升现代管理及信息化建设水平 改善企业形象 SPC 统计过程控制系统 是通过对生产过程的控制 防止不合格品的出现 达到降低质量成本目的 也可防止不合格产品流向用户 降低了用户抱怨和赔 偿 对社会而言 降低企业生产能耗 节约能源和环保 8 49 2 2 控制图 2 2 1 控制图概念 控制图是根据假设检验的原理构造一种图 用于监测生产过程是否处于控 制状态 它是统计质量管理的一种重要手段和工具 2 2 2 控制图的统计原理 1 正态性假设 任何生产过程生产出来的产品 其质量特性值总会存 在一定程度的波动 当过程稳定或者说受控时 这些波动主要是由 5MIE 的微 小变化造成的随机误差 此时 绝大多数质量特性值均服从或近似服从正态分 布 这一假定 称之为正态性假定 2 原理 设当工序不存在系统性原因时 x N 则 P 3 2 3 x 3 0 9937 如图 2 1 所示 x 落在两条虚线外的概率之和只有 0 0027 即 1000 个样本中 平均约有三个数据超出分布范围 如果从处于统计 状态的工序中任取一个样本 x 我们可以认为 x 一定落在分布范围 3 之中 而出现在分布之外是不可能的 这就是 原理 3 图 2 1 控制图 原理 3 3 小概率事件 所谓小概率原理 即认为小概率事件一般是不会发生 的 由准则可知 若 服从正态分布 则 的可能值超出控制界限的可能性只 有 0 27 因此 一般认为不会超出控制界限 4 反证法思想 一旦控制图上点子越出界限线或其他小概率事件发生 则怀疑原生产过程失控 也即不稳定 此时要从 5MIE 去找原因 看是否发生 9 49 了显著性变化 2 2 3 控制图种类 1 计量型控制图 均值极差图 R 单值移动极差控制图 X Rs X 2 计数型控制图 不合格品数控制图 Pn 不合格率控制图 P 2 3 工序能力指数 2 3 1 工序能力指数概念 过程能力指数也称工序能力指数 是指工序在一定时间里 处于控制状态 稳定状态 下的实际加工能力 它是工序固有的能力 或者说它是工序保证质 量的能力 质量标准 T 与工序能力 B 之比值 称为过程能力指数 即为 Cp 其表达式为 2 6 T B T Cp 1 过程能力指数 Cp 值 是衡量工序能力大小的数值 对于技术要求满足程度 的指标 过程能力指数越大 说明工序能力越能满足技术要求 甚至有一定的能力 贮备 但是不能认为过程能力指数越大 加工精度就越高或者说技术要求越低 2 3 2 过程能力指数的计算 过程能力指数的计算按情况可分为以下几种 1 计算值为双侧公差且分布和中心与标准中心重合的情况下 计算公 式如下 2 6 6 l TTT Cp u 2 其中 TU 规格上限 TL 规格下限 短期过程标准差 2 计算值为双侧公差且分布和中心与标准中心不重合的情况下 计算 公式如下 10 49 M 2 3 K 2 T 2 4 2 1 KCC pPK 5 其中 M 标准中心 质量特征分布中心 绝对偏移量 3 计算值为单侧公差情况下的计算公式如下 1 只规定上限标准时 2 S XTT C p 3 3 uu 上 6 2 只规定下限时 2 S TXT C LL p 33 下 7 2 3 3 过程能力和指数的判定 当过程能力指数求出后 就可以对工序能力是否充分进行判定 即判断 Cp 在多少时才能满足设计要求 过程能力指数的判断标准列于表 2 1 可做参考 表 2 1 工序能力的判断标准 项目 级别 工序能力指数 Cp 或 Cpk 对应关系 T 与 不合格品率 P工序能力分析 特级 67 1 P C 10 T 00006 0 P 工序能力很充分 一级 33 1 67 1 P C 810 T 006 0 00006 0 P 工序能力充分 11 49 二级 133 1 P C 68 T 45 4 27 0 P工序能力尚可 三级 67 0 1 P C 46 T 45 4 27 0 P工序能力不足 四级 67 0 P C 4 T 45 4 P工序能力严重不 足 2 3 4 提高过程能力指数的措施 在实际的工序能力调查中 工序能力分布中心与标准中心完全重合的情况 很少 大多是情况下存在一定偏差 所以在实际过程中 计算的过程能力指数 一般都是修正过程能力指数 因此影响过程能力指数的变量有三个 质量标准 T 绝对偏移量 和标准差 那么要提高过程能力指数即有三个途径 1 调整工序加工的分布中心 减少偏移量 2 提高工序能力 减少分散程度 3 修订标准范围 2 4 本章小结 本章主要对 SPC 的相关理论与在 SPC 系统开发中用到的基本工具进行简 要介绍 主要是控制图与过程能力和指数 这两项为整个系统设计的最关键的 部分 控制图对质量现象进行实时监控 而过程能力指数对质量结果进行判定 下面我们将开始对整个系统进行分析设计 12 49 3 SPC 系统的分析与设计 该系统是为安徽江淮 1 5L 发动机机加工车间的质量控制与分析进行设计 的 所以我们现在以该加工车间的实际情况对它的需求以及要实现的功能等行 分析与设计 3 1 系统分析 3 1 1 需求分析 针对江淮 1 5L 发动机机加工车间的实际情况 我们将需求分为功能性需 求与系统本身的性能需求 1 功能性需求 1 数据实时采集 在生产过程中要对生产过程中的检测项目的质量数据进 行实时采集 并存入数据库中 2 现场监控 在生产线的各个工位上对该工位的所有需要检测的项目进行 现场监控 并将发生异常的检测项目的异常信息存入数据库 3 实时监控 在工厂办公室中要对整个生产线上的需要检测工位 检测项 目以及异常信息进行实时滚动播放 并对各个工位的工序能力指数进行分析以 判断该工位的工序能力 4 质量分析 公司质量部门高层可以对所有检测项目的质量数据进行质量 追溯和质量分析 并可以生成多种形式的报表以供用户使用 2 系统性能需求 1 软件架构基于 C S 2 高效性 SPC 系统在运行过程中要对所有工位及检测项目进行实时监控 并且质量数据不停的进行更新 因此该系统需要的数据量非常庞大 因而必须 采取有效的措施保证系统的高效性 3 可靠性 质量数据是公司对生产线进行改进优化的最原始资料 因此保 证质量数据的完整与可靠是至关重要的 系统应该提供充分的手段提高抗干扰 能力 4 界面友好性需求 因为在现场监控时对系统进行操作的大部分都是一线 工人 因此系统界面因涉及的简介易懂 以便于工人使用 13 49 3 1 2 可行性分析 可行性分析的任务是明确开发系统的必要性和可行性 统计过程控制系统 的可行性分析主要包括技术可行性分析 经济可行性分析和组织人员的可行性 分析三个方面 5 1 技术可行性分析 当前企业软 硬件能够满足对系统提出的要求 企业员工的知识和技能水 平也能够满足操作系统的要求 2 经济可行性分析 只需要相对较少的投入就能获得较多的效益 统计过程控制系统的实施不 仅可以对生产过程进行实时的监控 以保证产品的质量 而且还可以对质量数 据进行统计分析以对生产过程进行改造优化 3 组织人员的可行性分析 企业管理人员对开发该统计过程控制系统是认可和支持的 企业的管理人 员志 3 2系统设计 系统设计是在系统分析的基础上 设计出能满足预定目标的系统的过程 系统设计内容主要包括 确定设计方针和方法 将系统分解为若干子系统 确定 各子系统的目标 功能及其相互关系 需要进行数据库的详细设计和编码设计 输入输出设计等 6 3 2 1 系统设计原则 在系统设计的过程中 因满足一下原则 A 系统性 系统是作为统一总体存在的 因此在系统设计过程中 要从整 个系统的角度进行考虑 要将现场监控 实时监控与质量分析统一于整个统计 过程分析这个大系统下去设计 对系统的原始数据采集要做到数出一处 全局 共享 使一次输入能得到多次利用 B 独立性 统计过程控制系统与其他的系统之间相互关联 相辅相成 但 又要独立于其他系统及数据独立运行 C 可靠性 可靠性是值系统抵御外界干扰的能力 质量数据对于生产过程 的改建优化尤为重要 因此在系统设计中要保证系统的可靠性 14 49 D 经济性 经济性指在满足系统需求的前提下 尽可能减少系统的开销 一方面 在硬件投资上不能盲目追求技术上的先进 而因满足应用需要为前提 另一方面 系统设计应尽量避免不必要的复杂化 各模块应尽量简洁 以便缩 短处理流程 减少处理费用 3 2 2 系统功能分析 本文根据企业自身的特点及系统的需求 对该统计过程控制系统的功能结 构进行了规划设计 A 基础信息配置 该部分主要完成对产品信息 工位信息 检测项目信息 数据地址信息 编码规则信息以及各个模块之间的关联信息的配置 通过该模 块的配置实现对产品 工位 检测项目信息的配置 为后续各个检测项目的实 时数据采集提供了依据 B 数据采集模块 该部分完成在生产过程中对各个检测项目通过自动化设 备对质量数据通过控制地址进行实时自动采集 C 现场监控模块 该部分主要是针对工位而言的 工人在工作过程中通过 工位现场的电脑对该工位上需要监测的检测项目进行配置然后对配置好的检测 项目进行现场监控 D 实时监控模块 该部分主要由为车间管理人员使用的 车间管理人员在 车间办公室对整个生产线上的工位和检测项目进行配置 在屏幕上实时刷新已 配置好的工位工序能力指数 检测项目以及异常信息 以对整个生产过程进行 全局监控 E 统计分析模块 该模块主要由管理人员使用 该模块主要是管理人员对 各个检测项目的原始质量数据进行统计分析 并且生成多种形式的统计报表 为管理人员对生产过程中的质量问题进行分析并为管理人员改进优化生产过程 提供了依据 其企业统计过程控制系统功能框架 如图 3 1 所示 15 49 统统计计过过程程控控制制系系统统 基基础础信信息息配配置置 现现场场监监控控模模块块 数数据据采采集集模模块块 统统计计分分析析模模块块 现现场场监监控控项项目目配配置置 现现场场监监控控 实实时时监监控控木木块块 实实时时监监控控项项目目配配置置 实实时时监监控控 图 3 1 统计过程控制系统功能框架 3 3数据库设计 数据库设计是指利用现有的数据库管理系统针对具体的应用对象构造适合 的数据库模式 建立数据库及其应用系统 使之能有效地收集 存储 操作和 管理数据 满足企业中各类用户的需求 7 数据库在系统中有非常重要的地位 一个数据库结构设计的好坏 将直 接影响应用系统的效率和实现的效果 合理的数据库结构设计不仅可以提高 数据存储的效率 还能保证数据的完整和一致 而且 合理的数据库结构设 计也将对程序的实现更加有利 在使用面向对象的方法进行系统数据库的设计时 数据库建模的基本策 略是 将由同一个类直接定义的 而且需要永久性存储的所有对象实例存放 于数据库的同一个表中 这样的话 每个类就对应数据库中的一个表 每个 类经过规范化处理后 它的每个属性就对应数据库表中的一个列 即属性 而它的每个对象实例就对应数据库表中的一行 即元组 在关系数据库中 表是基本的数据逻辑存储块 表的设计不仅是数据库 设计的第一步 而且是整个设计过程中非常关键的一步 通过对系统的需求 分析以及业务的逻辑分析 对数据库中的表进行规范化的设计 而模型化和 设计关系数据库的基础就是规范化过程 它的目的有三个方面 一是为了消 除数据冗余 二是为了避免数据更新异常 三是为了简化完整性约束的执行 通过规范化过程的处理 就可以得到一个更加全面的数据库组织 不仅可以 减少不必要的冗余数据 而且也使数据易于维护 16 49 在系统运行过程中 需要输入 处理和输出大量的数据 因此 有必要 用模块间的信息模型加以说明 图3 2 为统计过程控制信息模型图 而信 息模型可以作为数据库 表 设计的重要依据 产品 工位 检测项目关联表 P PK K产产品品K Ke ey y P PK K工工位位K Ke ey y P PK KD DC CS S K Ke ey y P PK K检检测测项项目目名名称称 创建时间 备注 产品信息表 P PK K产产品品K Ke ey y 产品编号 产品名称 产品类型 产品出生证 产品说明 创建时间 备注 工位信息表 P PK K工工位位K Ke ey y 工位编号 工位名称 工位描述 创建时间 备注 DCS信息表 P PK KD DC CS S K Ke ey y DCS名称 DCS描述 创建时间 备注 检测项目信息表 P PK KD DC CS S K Ke ey y P PK K检检测测项项目目名名称称 检测项目类型 检测项目描述 创建时间 备注 实时监控项目信息表 P PK K产产品品K Ke ey y P PK K工工位位K Ke ey y P PK KD DC CS S K Ke ey y P PK K检检测测项项目目名名称称 控制图类型 样本组数 样本容量 优先等级 判异规则1 判异规则2 判异规则3 判异规则4 判异规则5 判异规则6 判异规则7 判异规则8 是否监控 是否监控 创建时间 备注 实时监控项目信息表 P PK K产产品品K Ke ey y P PK K工工位位K Ke ey y P PK KD DC CS S K Ke ey y P PK K检检测测项项目目名名称称 控制图类型 样本组数 样本容量 优先等级 判异规则1 判异规则2 判异规则3 判异规则4 判异规则5 判异规则6 判异规则7 判异规则8 是否监控 是否监控 创建时间 备注 实时监控工位信息表 产品Key 工位Key 优先等级 是否监控 创建时间 备注 异常信息表 P PK K异异常常K Ke ey y 产品 Key 工位Key DCS Key 检测项目名称 违反异常规则 异常描述 创建时间 备注 图 3 2 统计过程控制信息模型图 上图 3 2 为统计过程控制系统中现场监控模块 实时监控模块和统计分析 模块的基本表 其中需要特别说明的是 DCS 信息表 其中 DCS 为同一类检测 项目的集合 为数据采集的重要字段 由于数据采集模块的数据表与 DCS 有关 而 DCS 的个数与企业的实际情 况有关 所以本文将数据采集模块的数据表放在后面单独设计 根据系统自动采集数据的需求 本文对生产线上每一个工位分配一个控制 地址 根据控制地址对检测项目中的数据实现自动采集 而采集的数据放在有 DCS 名称 这个字段命名的数据表中 所以本数据库数据采集模块的数据表为 控制地址信息表表 和以 DCS 名称命名的一类表 以下表 3 1 和表 3 2 分别是 这两张表的字段 17 49 表 3 1 控制地址表 序号字段名称类型是否主键是否能为空