本文结合东风康明斯SPC技术在发动机缸体、缸盖机加线网络化实际应用过程中的经验和心得，从SPC系统的网络架构、特性建立、特性设置以及动态日常监控，到如何利用SPC系统进行过程监控和能力提升，使用实例和图表进行了详细介绍，对SPC系统运行过程出现的问题和措施进行了深入探讨。

东风康明斯（以下简称“DCEC”）于2002～2008年分4期导入了SPC系统，使用软件为SPC3000，由广州今朝有限公司负责组建系统并提供技术支持。SPC系统原设计应用的对象是工程师和制造管理者，目的是通过收集过程质量数据进行统计分析，对过程质量数据进行监控，为过程能力改进和追溯提供质量数据支持。该系统可以应用在管理者、尤其是高层管理者的办公室，方便管理者随时了解生产质量的实时状况以及质量的汇总分析结果，为管理者的决策提供客观依据。

监控特性确定

一般情况下，DCEC生产的发动机缸体大约有2500个特性，缸盖大约有1500个特性。由于特性太多，无法做到对每个特性都进行SPC管理。为了提高生产线利用率、降低制造成本，目前很多生产线是同系列多品种共线生产，如4缸/6缸发动机缸体共线生产、2阀/4阀发动机缸盖共线生产以及同一系列的不同变形产品共线生产，平均每条生产线至少需要生产3个品种以上的零件。若对每个特性都进行SPC过程监控，需要很多硬件、软件以及人力资源的投入，且并不一定能收到预期的效果。

图1  SPC网络架构

因此，科学正确地确定SPC监控特性，需要引入特性分级管理的观念，特性分级管理见表1和表2，其中对处于中等风险以上的特性需要进行SPC监控。当然如果工厂有条件，对所有特性都进行监控更好。

监控特性的建立

为了能在SPC系统中快速准确地识别需要监控的特性，需要事先在系统中录入基础资料。首先分生产线建立监控特性清单，并根据一定规则对每个特性进行编号，即简码。如zh240dep01-1401#进气阀座底孔深度9.4mm，代表ISZ缸盖OP240工序1401#阀座9.4深度。基础资料中包括检测日期、零件流水号、检测人、班次、工位以及操作人员等。

建立的特性可以分为计数型和计量型两种，根据具体情况选择。建立过程中，需要确定特性的基本信息、控制限和层别信息等。其中判断准则的设定尤为重要，根据具体的需要选择和设置判断准则，才能有效地监控过程特性的表现。选择判断准则过多，需要大量的精力去处理违反规则报警的信息；选择的判断较少，不利于过程特性的监控。根据经验及体系的要求，一般情况下，DCEC选择5种判断准则：

1.主控制图中有1点在规格限外；

2.主控制图中有1点在控制限外；

3.主控制图有6点连续上升；

4.主控制图有6点连续下降；

5.副控制图有1点在控制限外。

系统的运作与管理

1. SPC系统的网络架构

SPC系统的基本构架利用公司局域网为基础，分为采集层次、数据处理层次和报告层次，SPC网络化架构如图1所示。

2. SPC站的建立

由于DCEC目前应用的SPC3000软件依附于公司的局域网和邮件系统，应用终端数量理论上不受限制。只要向SPC系统管理员申请，就可以安装SPC3000软件，在一定权限范围内获得SPC系统的部分功能的应用。

SPC站主要是指测量数据的采集终端，包括现场电子量仪采集点、手工数据录入点和三坐标测量点。质量数据的采集，尽可能使用电子化采集，避免人工采集录入过程出现的人为因素。目前DCEC质量数据采集分为三种方式，包括CMM报告转化导入（75％）、现场SPC站采集（5％）和手工录入（20％），并根据工艺文件确认数据采集频次。

图5  CPK达标率数据对比

目前DCEC的SPC系统，通过建立一份特性对应关系表和DGA数据分析软件，将测量值与测量报告及SPC系统联系在一起。特性被测量出来后，由DGA将数据分析后上传到SPC系统，由系统完成后续工作。

SPC站的数量根据已经确定的要监控特性的数量，并结合生产线检查站的布置来确定。

3. SPC明确系统管理和维护

SPC系统处理数据量大，现场SPC站工作环境较差，需要定期进行维护和升级，对暴露的问题进行解决，以达到SPC系统的有效利用。

生产部和质量部负责质量数据采集，IT部门承担系统维护和问题解决工作，使用部门负责收集问题和使用需求。由IT部门牵头与软件服务商运行年度维护合同，并组织各层次的培训。为此，公司专门编制了《SPC系统管理流程》，明确各相关部门的责任，保证系统更有效运行。

系统运行的输出结果

1.日常动态过程监控

SPC系统很好地利用了公司现有局域网和邮件系统，在动态监控上体现了很好的及时性。在日常过程监控中，一旦发现违反规则的异常特性，就及时通过邮件系统通知工程师处理。

SPC站采集的数据上传到服务器后，服务器会根据设定好的判断准则进行分析，对于违反准则的数据点，呈现红色，并给预先设置的相关人员发一封邮件。工程师及相关人员收到邮件后，会进行分析处理。

在事先设置的报警人员抄送目录中，可以加入责任工程师的直接管理者，以促使责任工程师能够重视异常信息的处理和反馈。

异常情况处理完成后，需要在SPC系统中进行反馈，将产生原因和采取措施录入系统，以便后续分析。并且系统会将异常点由原来的红色标记成黄色，以示区分。

为了加快反馈的速度，需要在系统中将常见的产生原因和采取的措施规范化，反馈时直接选择即可，这样也便于后续分析。现场SPC站除了数据采集功能外，还兼顾动态预警的功能。在操作人员完成数据测量后，可以看到近期数据的趋势。如果当次测量数据违反了设定的判定准则，图形上会显示红色，要求立刻采取措施，如换刀、调整等。若措施无效，需要通知工程师进行处理。处置完异常情况，需要在SPC系统中进行反馈，记录原因和相应措施。

2.数据采集异常报警

由于SPC系统监控的特性数量很多，若其中一些特性数据采集异常，不能被及时发现，会给后续分析和追溯造成很大麻烦。SPC系统具备数据收集异常报警功能是必要的。当某一特性出现一定时间内没有数据上传时，SPC系统即认为这个特性出现收集异常，给主管工程师发送一封报警邮件，要求进行处理。

报表分析功能

SPC系统提供了8种报表，分别是综合能力指数报表、过程能力报表、过程改进分析报表、SPC应用状况报表、异常处理状况报表、异常原因及改善措施报表、不良情况对比报表以及原始数据记录表，可以选择多个报表同时输出。

1.测量系统分析

在进行过程能力计算分析前，必须保证测量系统是可靠的、准确的。这样计算出来的Cpk数值才是有价值的。测量系统分析是指控制计划中所包含的所有计量型检具、计数型检具及测量系统；新增的检具、测量系统发生变更（人员、软件、测量方法和量具等）；MSA的分析特性、计量型检具（重复性、再现性、稳定性、偏椅性和线性）以及计数型检具（风险分析法、小样法），其树形结构如图2所示。

“重复性”和“再现性”是测量误差的主要来源，GR&R是一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GR&R变差等于系统内和系统间变差之和。

对于计量型检具重点研究GR&R，而计数型检具主要采用风险分析法。

2.过程能力Cpk报表

在完成测量系统的分析工作后，可以进行过程能力分析。

该分析可以通过建立过程能力报表，定期从SPC系统中导出过程能力表现，跟踪生产线的质量状态，并为过程能力改进提供数据支持。根据实际情况，在DCEC生产线过程Cpk能力报表每月导出一次。各机加线月度Cpk表现如图3所示，所有机加线的纵向对比如图4所示。

3.过程能力提升

根据SPC系统输出的过程能力Cpk报表，针对Cpk＜1.33的特性，纳入Cpk改进项目。

Cpk改进项目往往不像其他质量改进项目那么明确，改进效果也不会立竿见影。因此，需要进行系统策划，以确保改进的积极性和效果。

Cpk＜1.33主要原因有两种：散差大或者散差小，但偏离中心值。

对于散差小的原因，往往通过设备调整或工装夹具、刀具来改进，只要解决了偏移问题，过程能力就会得到显著提高。对于散差大的原因，往往较为复杂，需要进行系统分析，才能进行改进。

针对Cpk改进项目的特点，我们组建了Cpk改进平台，集合公司优势资源，采用7步工作法进行改进。每2周组织一次改进项目评审会议，邀请经验丰富的工艺、设备、工具和生产等方面人员对项目进行评审；头脑风暴，利用团队智慧推动改进；定期会议评审制度也很有必要，可以确保项目进度和效果。

4. Cpk提升效果

自2007年我公司开始利用SPC系统开展Cpk提升工作，从跟踪的Cpk达标率数据可以发现，提升效果明显，相关数据如图5所示。

5. SPC异常报警信息报表

此报表可以按月份生产线对异常报警信息进行统计分类。异常比率TOP10图表，排出前几位的异常信息，进行重点改进。对处理情况进行分类，对异常信息的处理状况进行跟踪和监督，也可以对异常信息的原因和措施进行追溯。

6.过程质量数据追溯

各SPC站点收集质量数据时，具备惟一识别身份的信息，即流水号。在需要进行质量数据追溯时，可以通过SPC系统导出原始数据记录，通过层别信息中的流水号进行精确追溯由于SPC系统中的数据为一定频次抽检的数据，可以追溯某一时间段的质量数据和过程能力表现。

SPC监控结果可以与测量频次建立联系，在控制风险的同时，合理降低质量成本；可以为预防性检修输入项目，有目的、有计划地进行预防性质量检修，保证过程能力处于受控且满足要求的状态。

应用的难点与措施

DCEC在SPC网络化应用过程中，取得了很多宝贵的经验，也碰到过很多问题，主要包括以下几方面：

1.过程监控及时性很重要，虽然SPC系统新增了数据传输异常报警功能，但专业的维护升级必不可少，如果工厂不具备升级能力，可以考虑让软件服务商提供。

2.现场SPC数据采集站工作环境较差，硬件故障较为频繁，老化速度快。因此，在采购SPC站时，需要考虑防护措施。在使用过程中，需要考虑定期的保养和维护。

3. SPC站电脑在使用过程中，经常受病毒干扰，导致出现问题，很有必要在防病毒方面采取一定措施。

4.目前，生产线上有很多在线量仪，由于是100％检测，数据量较大。如何将在线质量数据纳入SPC管理，需要考虑数据兼容性及服务器能力问题。

5.在公司目前的SPC系统中，零件质量追溯所需要的识别码仍采取人工录入的方式，容易出现错误。零件流水号与过程流水号不能直接对应，需要人工查找。根据同行调研的结果，二维码可以解决零件追溯的问题，但需要考虑与SPC系统的接口。我公司已有计划，2014年准备在机加线推行二维码系统。

6.一线操作人员对SPC的认识需要不断提高。公司应定期组织SPC培训，让操作人员会用SPC预防质量问题发生才是最终目标。

结语

在没有经验可借鉴的情况下，我公司推行了SPC技术网络应用，经过不断摸索、完善和规范SPC应用体系，我们取得了宝贵的经验，同时也提升了公司的质量管理水平。目前，SPC系统在制造过程质量监控中起着非常重要的作用。SPC系统收集的过程质量数据，为过程能力改进和追溯提供质量数据支持，可以让管理者、尤其是高层管理者随时了解生产质量的实时状况以及质量的汇总分析结果，为管理者的决策提供客观依据。