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SPC系统在卷烟工艺质量中的应用
——某卷烟厂SPC系统的管理应用
【摘 要】： 统计过程控制（简称SPC）通过运用控制图对生产过程进行分析评价，根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆，并采取措施消除其影响，使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态，以达到控制质量的目的。要全面提升企业的在制品质量控制能力，必须从每一道工序的处理做起，形成自始至终的过程控制闭环，实现全面过程质量控制，达到全稳生产线。只有形成这样的控制局面，才能保证企业范围生产过程处于可控态。有了稳定的工序状态，才会有稳定的产品质量。【关键词】：SPC 卷烟工艺
过程质量
精细管理
质量成本
[ Abstracts ] Statistical proce control(SPC)analysis the producing procedure with charts ,and finds the portents that Systemic Factors occurs according to the feedback ,then takes measures to cancel its infulence in order to make the procedure controlled which is only affected by Randomne Factor and control the quality.In order to improve enterprise's
quality control ability of the procedure being proceed ,we should take some measures below :first,we should deal with every working procedure to form a controlling circle from the beginning to the end;second,we should make the quality control all-round to make the aembly-line stable.Only to form the situation under control above ,can we make sure that the producing procedure
in the factory is under control;only to have stable working procedure,can we make sure the that the product quality is stable.随着计算机技术的提高和普及，智能控制技术迅猛发展，为SPC在工艺质量过程控制的实际应用打下了基础。目前各工业国家都相继建立了专门的科研机构，成立了相应的学术团体，出版了有关的刊物和专著，目前我国许多制造型企业特别是合资、独资制造企业已广泛应用SPC。烟草行业内有上海、杭州几家烟厂SPC软件系统已应用到过程工艺质量管理上。
统计过程控制（SPC）技术是集生产技术与科学管理于一体的现代工艺质量管理技术，人类的生产过程对于产品质量的控制经历了以下七个步骤：①调查了解产品最终质量情况；②分析个别明显影响质量的因素；③靠人工调节控制这些因素的变化；④自动控制这些影响因素；⑤用统计方法获得生产效果连续变化的规律；⑥全面调查了解影响质量的其它次要因
素；⑦考虑所有因素，建立完整的理论模型用以控制整个生产过程，得到100%的优质合格产品。目前国际上不少工业先进国家的企业已开始试行第七个步骤的SPC生产，据报道美国PENNSYLVANIA METALLURGICAL公司在1018钢件碳氮共渗过程中最初有25%工件超过要求深度上限（0.46MM），有0.83%的工件达不到渗层下限（0.20MM），通过统计过程分析，改进了过程工艺，采取了缩短共渗时间、降低炉气碳势、改进料筐、改善炉气循环等措施，最后使超过上限的工件减少到2.9%，低于下限的工件为0.01%。
烟草行业管理水平在近年提升迅猛，随着ISO9000体系全面推行，从质量检验阶段较快地进入全面质量管理阶段，统计质量阶段相对较为薄弱，某烟厂的情况类似，较好的运用SPC系统，侧重统计技术在工艺质量管理中的应用，从某种意义上是质量管理的“补课”。在生产过程中，只存在通常因素而不存在异常因素时的状态称为稳定状态，简称稳态，也叫统计控制状态。在稳态下生产，我们对产品的质量有完全的把握，同时生产过程也是最经济的，所生产的不合格品最少。因此，稳定状态是生产过程追求的目标。一道工序稳定称为稳定工序，道道工序稳定称为全稳生产线。建立全稳生产线是建立产品质量保证体系的科学基础。对于如何判断过程是否稳定，有无异常，通过SPC建立了一套判断稳定的准则和判断异常的准则。
SPC通过统计原理，实施在线趋势控制，实现质量的定量管理，提供质量分析工具和平台，逐因素分析找到末端原因，为解决深层次问题提供现代化的科学方法，提高烟厂精细化制造水平。
所以某卷烟厂推行SPC系统归纳为以下四个方面的需要：
1、质量体系管理之需要
贯彻预防原则是现代质量管理的核心与精髓。SPC 强调全过程监控、全系统、全员参与，并且强调用科学方法（主要是统计技术）来保证全过程的预防。正是它的这种全员参与管理质量的思想，实施SPC可以帮助企业在质量控制上真正作到“事前”预防和控制。
从本质上讲，公司、企业质量管理的主要工作之一就是处理一个个问题。不管是质量问题，还是其他管理问题，如果只注重具体问题的处理，而没有从问题产生的根源上解决，那么，这样的问题便会重复出现。与其日复一日地“救火”，还不如从根本上解决问题。
戴明的PDCA循环（计划、执行、检查、处理）也是体现了闭环的思想，是ISO9000标准持续改进的理论模型。发生问题，先找到问题产生的原因，然后提出纠正措施，制定改进
方案，形成一个闭环循环，杜绝问题重复产生。每一次循环的结束，都会有新的收获；每一次循环的开始，都有一个新的起点。
在日常的质量管理中，对于每一个不合格品的处理，对每一个质量问题的归零，都需要应用闭环管理的思想，从问题的报告、分析到纠正措施的制定和落实，也是一个闭环思想的集中体现。实现质量归零是质量管理中的重要要求之一。质量管理系统充分体现闭环管理的思想，对质量问题、事件进行全程的跟踪、监控、验证和管理，确保问题的彻底解决。
SPC系统对不同车间、工序、指标、参数正在监控的过程数据进行动态的分析、汇总，对异常点数、工序能力指数、合格率等指标利用数据表的形式展示，方便管理者从整个生产过程的角度量化评价整个生产过程的质量动态。
监控工具：控制图（包括预控图）、直方图、过程能力指数。控制图：
直方图：
过程能力指数：
既可用趋势图监控（其趋势图要包括有中心线、预报警控制线、数据显示、多参数（指标）自由组合选择、断流原因显示等功能）；也可用控制图监控。
烟厂通过长达一年的生产实践，结合SPC软件，创造性地开发了一套预报警管理，通过任务指派，实现了预警中控处理，进行趋势性预防，报警由车间工艺技术人员确认、分析和改进，实行制造过程中及时处理，制造过程后进行质量分析，通过PDCA循环，实现经验标准化管理。
SPC监控异常出现报警中控处理未处理，上传已处理N 工艺员进 行决策信息反馈YN重新指派指派记录库技术员、大小班长、维修
2、贯彻实施行业《卷烟工艺规范》之需要
对于质量管理所提出的原则、方针、目标都要有科学措施与科学方法来保证它们的实现要实现实现卷烟生产及产品的“优质、低耗、高效、安全”这一目标，就需要借助SPC 以工序控制为基础，以过程为控制对象，深入分析加工工艺指标与参数的关系，实现工序加工质量（批内批间质量、指标波动值）的科学评价，真正意义上的实现行业《卷烟工艺规范》在工艺控制上的三个“转变”——由结果控制向过程控制转变、由控制指标向控制参数转变、由人工控制经验决策向自动化控制科学决策转变，所以SPC是贯彻实施行业《卷烟工艺规范》的一个有效工具与平台。
结合生产实践，车间进行了相关工艺参数研究，通过田口设计、假设检验等工具，初步进行了相关工艺参数的研究，以及指标的有效判定和管理评价。
案例：
一次加料加料误差和物料流量的相关性研究：
通过相关线形分析，R=0.573，二者相关系数较高
实现加工工艺指标与参数的关系的深入分析。
车间应用多元回归分析技术分析过程变量和质量指标之间的相关关系。利用多元回归、多元逐步回归算法工具，车间对历史数据进行分析分析，获得质量指标和多个质量因素之间的相关关系。从而知道质量指标可能会受哪些因素的影响，在受多个质量因素影响时，多个质量因素对指标影响程度哪些更大，哪些影响不是很显著。实际过程控制过程中，车间可以
应用分析得出的结果指导进行过程控制。
3、推动烟厂精细化制造之需要
SPC是建立精细管理、精准控制的精细化制造体系一个重要的突破口。能通过过程预防控制和过程的精准控制，提高过程控制精度与准确度，杜绝指标类原因造成的批量性质量问题（杜绝关键指标的连续超标和频繁波动）；减少批次间的波动，使批次间的波动趋向于零，实现产品均质化，增强白沙品牌的产品质量竞争力；提升质量管理水平级，实现质量成本总额的最小化和质量成本内部结构（管理）的最优化；更加强化和深入质量管理的“预防”水平级（三级），促使不断改进和提升，向“卓越”水平级（四级）迈进；
某烟厂SPC系统统过一年多的时间逐步将数据采集点扩展为46个，基本覆盖了烟草所有制丝工序关键指标，并随中控、MES系统的同步调整，进行了大量的数据跟踪与处理工作。该期间，车间和项目团队对各个点的工艺参数设定，如延时时间、采集频率、剔除规则一一进行验证及优化，目的是保证数据的准确性、监控及分析的有效性。通过大批量数据处理，对关键指标进行监控，建立了一个庞大的精细化体系，极大地满足了烟厂过程控制精细化的需求。
4、实现质量成本平衡之需要
运用SPC系统一定程度上的增加预防成本，但可以大大减少鉴定成本和内部故障成本，并且可以提升员工的关注度，加快缺陷的改进速度。削减质量成本可以降低产品总成本，完善企业成本管理；可以使企业质量管理体系顺利而有效地运行，对提高企业经济效益具有重要意义；使质量成本管理逐渐向完美质量成本接近；
运用好SPC系统，帮助寻找预防和鉴定成本与内、外部损失成本的平衡点（经济合理的、用户满意的产品质量），确定产品适宜的质量水平，使企业的质量成本总额降低至临界值；为降低消耗和提高经济效益指明方向，从而提高经济效益；
运用好SPC系统，提高过程控制σ水平，一般故障发生（内部损失）与质量成本成反比关系，但是随着σ水平的提高，质量成本总量一定是呈下降趋势的。
烟厂通过运用spc系统，在近一年的生产实践中，不断摸索质量成本消耗与质量指标之间的关联，通过假设检验等工具，实现在最小物耗下的较优质量指标体现。
通过和开发方项目组的大力协助，目前整个SPC系统在某烟厂进展顺利，并取得了初步的成绩。
案例：整丝率转化率和合格率之间的关系分析
某工序指标的整丝率转化率数据绘制χ-Rs控制图如下:
从上控制图可以看出：
30个样本没有点子出界且点子随机排列，判断为过程处于受控状态。
该过程能力指数相对应的合格率计算公式为： P =1-P′=ф[(X-TL)/σ])= ф[(91.97-91)/0.32]= ф(3.03)查标准正态分布函数表得到P =99.88% 分析：通过对以上导出数据分析结果表明烟丝整丝率转化率控制91%以上的合格率达到了99.88%，控制相当稳定。
结论：不需要再增加质量成本以更进一步进行工艺水平提升。
5、改进效果评估
经过半年的实施，某卷烟厂产品质量得到了很大的提升：
工序
梗丝加料回潮 梗丝加料回潮 梗丝膨化 梗丝加香 一次加料 一次加料 二次加料 二次加料 滚筒式烘丝 HXD烘丝 比例掺兑 加香 加香
加料误差 出口物料水分 出口物料水分 加香精度 加料误差 出口物料水分 加料误差 出口物料水分 出口物料水分 出口物料水分 梗丝掺兑误差 加香精度 出口烟丝水分
参数
3月 1≤cpk
CPK合格率
4月
5月
3月 1.29 1.16 0.83 0.61 0.6 0.49 1.19 1.09 1.08 1.48 1.37 1.3 1.58
72.22% 90.00% 93.75% 61.11% 75.00% 81.25% 33.33% 15.00% 18.75% 20.00% 57.89% 41.67% 25.16% 75.76% 80.00% 1.26%
6.37%
4.67%
67.61% 82.21% 86.48% 54.70% 50.33% 65.89% 53.42% 60.25% 75.00% 88.05% 86.81% 92.62% 78.62% 91.41% 90.78% 77.36% 86.44% 90.00% 95.60% 94.05% 96.69%
4月 1.53 1.34 0.86 1.08 1.16 0.62 1.3 1.03 1.15 1.45 1.48 1.42 1.58
5月 1.58 1.36 0.87 1.01 1.16 0.51 1.36 1.21 1.25 1.54 1.46 1.44 1.59
CPK平均值
成绩已经成为过去，而后续工作任重道远，烟厂需要更多的物力、人力、工作精力等的投入以推进SPC系统在卷烟工艺质量中应用的有效开展。从提升车间统计过程控制进一步发展的角度来看，目前烟厂还有很多工作要继续深入下去：
1、实现适时监控和适时控制相互结合；
2、关键工序能力调稳的研究与实现，以及全稳生产线的实现；
3、卷包、成型车间SPC的研究与实现；
4、制丝工艺关键工序及之间的关系研究深入；
5、探索质量模型，研究水分、温度等的链状效应；
6、关键工序能力的研究与提升；
7、制丝、卷包、成型基于SPC系统的质量管理模式与制度的总结与固化；
烟厂人更需要未雨绸缪，为下一阶段的深入研究工作做好事前的准备。我们相信，在湖南中烟工业公司的大力支持下，某卷烟厂的SPC技术在工艺质量中的应用一定能够达到一个新的高度，为实现烟厂“国际一流样板生产线”的目标打下坚实的质量基础。
【参考文献】
１．质量管理与选控图 张公绪著，阎育苏编著，人民邮电出版社，1983年，172-174页
２．接近零不合格过程的有效控制 孙 静著，清华大学出版社，2005年，215-216页
3、六西格玛绿带倡导者手册，（美）霍华德 S 洁特洛、戴维 M 莱文著，机械工业出版社，2007年，131-135页
