基于SPC方法的試驗設備維修質量管理設計

齊天樂

（航天工程大學研究生院，北京 102206）

0 引言

軍事裝備維修質量的優劣是武器裝備保障現代化建設的重要標志之一，直接影響到部隊戰斗力的形成，甚至關系到戰爭的成敗和國家安危[1]。隨著我軍實戰化進程不斷深入，裝備維修要求緊貼作戰任務、作戰對手和作戰環境，采用了大量新材料、新工藝、新技術。技術高度密集，工程實現極為復雜，進而維修保障方式發生了重大改變。新形勢下，全面貫徹集約高效發展理念，堅持精準謀劃、精準規劃、精準部署、精準落實、精準維修，加快建立以效能為核心、以精準為導向的裝備維修工作運行機制，探索實踐新方法新路子，抓好質量標準體系貫徹落實，確保裝備產品高質量發展。

火箭軍某型導彈試驗裝備結構復雜、集成度高，元器件需滿足實戰化條件下抗惡劣自然侵蝕、電磁、核生化環境特殊要求，其可靠性、維修性、保障性、測試性和安全性備受關注。機電產品質量波動是不可避免的，但產品質量特性統計數據往往服從一定的分布規律，即質量波動曲線的統計規律性[2]。故可采取統計過程技術進行實時評估與監控，通過軟件構建模型實現對過程質量的數據收集、狀態判定、質量監控和典型質量問題的一體化故障分析和改進。

1 火箭軍導彈試驗裝備特性

（1）導彈試驗設備種類多，分布廣，多型并存，多代并行。導彈試驗裝備多代并存、分布廣、層次多、技術復雜，武器系統基本上實現了標準化、自動化、信息化。對維修人員的技術協調、把關作用，對操作使用人員的規范化操作、維修能力，管理人員的管理水平都提出了較高的要求。一些老舊裝備甚至因生產廠家的技術更新而停產，導致缺乏基本的備件供應手段。

（2）技術復雜、科技含量高，專業覆蓋面寬，價值昂貴，系統模塊化集成度、精密度高，需協調因素多，對維修操作人員的素質要求較高。導彈試驗裝備緊跟國家科學技術發展，體現國防綜合技術成果。在裝備科研試驗中，為了滿足試驗任務的需求，需要應該最新的研究成果對試驗裝備進行改造，期間所需參試人員成分復雜，產生的成本費用較高，周期較長。由于導彈試驗裝備故障維修指揮決策，影響因素多、環境多樣、保障體系復雜，必須依賴可靠的定量分析才能保證決策的科學。

（3）非標準設備多，標準性、通用性較差。導彈試驗裝備大都獨立成型，單獨執行任務，與通用裝備無論是在結構功能上，還是在日常維修保障中，都存在較大差異。試驗裝備具有“四特”性質，即特種裝備，特種燃料，特種工程，特種運輸，因此試驗裝備是非標準裝備并且具有非通用性，存在一定的儲存、啟封、運輸、裝卸載、維修、銷毀等特殊環境及要求。

（4）時限性要求高。時限性是導彈試驗裝備指揮過程中的重要特征。鑒于部分導彈試驗裝備擔負實際戰場環境中作戰后援力量要素，故其時限性要求十分嚴格，各參試裝備均需按時完成部署，且與需維修裝備在時間節點上保持同步。如出現故障必須在一定時間內排除，維修力量的使用、各種資源的調整往往需要很短的時間做出決策，否則就可能影響整個發射任務。

（5）批量小，使用環境復雜，可靠性要求高。受戰場環境影響，導彈試驗裝備運行環境復雜，并且多數情況下執行每種任務的設備僅有一臺，所以一旦出現故障很難用其他設備對其現有功能進行彌補，影響任務進展，而且使用環境復雜，所以對試驗裝備可靠性的要求較高。

（6）待機工作時間長。導彈試驗裝備執行特殊的任務，數量少且任務密集度大，這使得試驗裝備開機工作時間很長，有的甚至每天24 h開機。出現了“技術準備時間短、狀態轉換周期短、維修維護周期短、任務密集程度大”等新情況。這就對導彈試驗裝備保障特性提出了較高的要求，一旦出現問題就要在較短的時間內恢復到正常工作的狀態。

（7）固定發射點位多、目標大、隱蔽性差。導彈武器體型龐大，機動發射轉場中不便于隱藏，容易被敵方偵測發現或火力打擊，其自身安全防護性大大降低。

兼顧試驗裝備的這些特性，針對裝備維修質量管理，采用合適的維修任務模型，確定維修級別和時機，采取控住圖原理定量分析維修質量管理過程。

2 控制用控住圖設計方法

20世紀30年代，美國休哈特（Shewhart）博士在對產品生產過程進行質量監測控制中提出了SPC（Statistical Process Control，統計過程控制方法）[3]?？刈D是判斷過程是否穩定受控以及發現過程是否異常的重要工具?？刂茍D應該有3個基本正規條件:①數據相互獨立；②數據大體是正態分布；③過程變異只有隨機誤差。選用控制圖方法流程如圖1所示。

圖1 控制圖選用流程

（1）根據數據進行分類，選擇恰當類型的控制圖。

（2）讀取控制圖，判斷是否處于受控狀態。

（3）能力指數評定。對照過程能力指數Cp（表1），查詢當前能力指數范圍[5]。

（4）劃定標準值和初始狀態。分析當前所處過程狀態，確定標準值和初始狀態，并以此為基準依據需求進行全時監控。

（5）總結分析，提交質量監控報告說明書。

表1 過程能力指數（Cp）等級劃分評判和維修加工處理參考

3 試驗裝備維修質量管理應用

結合上述理論原理，對某型導彈試驗設備維修質量進行數據采集并分析，采用控制用控制圖進行分析，發揮監控作用。通過不斷從生產現場采集數據往圖上打點，就可判斷現在的過程與初始過程相比是否發生了異常變化。

3.1 確定控制標準

依據《武器裝備維修質量評定要求和方法》[6]和《質量管理體系要求》[7]，結合火箭軍某型導彈試驗裝備設計圖紙和該型設備安裝技術工藝文件，考慮某車間的實際加工能力和加工精度，制定該裝備正常取值范圍為（75～85）mm，過程能力指數Cp≥1。

3.2 收集數據信息

收集某試驗設備一個維修作業工時內，每隔5 min進行測量取值，分5組，如表2匯總所示。

表2 維修質量檢測值

3.3 軟件模擬分析

利用MINITAB軟件繪制控制圖，分析判斷產品質量波動規律，找出失控原因（隨機因素或系統因素），提高質量過程管理。該軟件是一款數據分析統計工具，具備很強的數據計算和模擬能力，在圖形生成和編輯功能上，靈活地數據導入、導出和處理，可靠性、穩定性較強。

（1）作出測試值的均值—極差圖（圖2）。

圖2 測試值的均值—極差圖

從圖2可以看出，均值圖和極差圖均無異常，特殊原因檢測也沒有問題，說明過程是穩定受控的。

（2）判斷過程是否達到技術穩定。對數據進行過程能力分析，如圖3所示。

從結果分析可知，1＜Cp=1.26≤1.33，查表為2級維修加工能力，試驗裝備維修質量過程能力尚可，說明現有的生產過程能確保試驗裝備維修產品質量達到工程技術要求。如果按照更高標準要求降低不合格率，則需進一步縮小規格上下限標準值才能實現。因此，可將此作為初始狀態，實現后續質量生產過程控制。

（3）后續狀態控制。以出現的穩定技術指標為基準，即取均值為81.088，標準差為1.324 16，如圖4所示。這2個參數定好后，可以去維修生產線采集新的質量數據或對庫存的產品進行抽查，并及時匯總輸入軟件進行分析對比，檢查產品質量能否滿足用戶需求，掌握產品質量信息，進行實時在線監控，同時應用先進的管理理念和對策做好計劃規劃，規避質量風險，提高裝備質量，確保生成質量可控。

4 結語

統計過程控制是一種可以在現場直接研究質量特性數據隨時間變化的統計規律的動態方法，可方便地分析現狀與預測未來的質量狀態，在實際工序生產中利用控制圖可將靜態控制轉變為實時動態跟蹤控制，大幅降低不合格率，有效遏制質量產品缺陷，到達質量監控的目的。新時代下，加快建立以效能為核心、以精準為導向的裝備工作運行機制，以試驗部隊任務為需求，堅持高標準常態化質量運行機制，最大限度滿足戰斗力需求，為裝備維修保障提供堅實基礎和有力保證。

圖3 測量值過程能力分析

圖4 設定2個重要參數