測試系統分析在質量控制中的應用

陳典斌，韓東霏，馬 杰，馬俊英

（中國人民解放軍63850 部隊，吉林白城 137001）

0 引言

隨著科技現代化程度的不斷提高，處于傳統質量控制[1-3]下的實驗室裝備中各系統、設備長期服役，其質量影響因素呈現增長局面。為有效遏制實驗過程中出現的質量問題、進一步提升質量監督效率，向多元過程的質量控制轉變具有重要的理論意義和工程價值。以實驗室所用系統設備作為研究分析對象，以精益六西格瑪[4-6]為工具開展質量控制活動。

1 管理概念

ISO 9001 是國際標準化組織制定的國際標準，精益六西格瑪（6σ）[7-9]是一種持續改進的方法，兩者有明顯的區別。ISO 9001力求建立規范化的質量管理體系，不太關注質量的經濟性，強調全員參與，但部門和個人職責范圍狹小，可以說它是一種接近于及格的評價。六西格瑪是自發追求卓越的行為，沒有終點，其本身就是一種質量改進的方法，與項目管理結合緊密，并廣泛采用各種數據統計工具，更強調具體的統計技術應用。

2 應用分析意義

設備經過長期使用，不但性能可能會下降，人員操作差異性大也可能導致數據誤測。對設備進行數據分析，不但可以評估實驗室系統設備的穩定性，還能提前發現設備在運行過程中可能存在的問題，是過程質量管理的完善方向。通過持續不斷的培訓和各部門的互相協作，對技術指標進行量化和分析，驗證實驗人員的判斷，從而避免錯誤分析掩蓋實際應用問題，避免解決問題憑經驗、憑直覺或想當然。精益六西格瑪可用于裝備保障、戰場環境和特種作戰環境中等復雜多變的應用中。

3 維修概率

電蒸汽發生器設備連續長期工作，會引發其相關部件出現各種不同的故障。若系統首次發生故障的時間T（單位h）服從指數分布E（0.002 5）：

概率密度函數曲線如圖1 所示。若對鍋爐在連續工作100 h以內、200～400 h、500 h 以后需要維修的概率進行預測，鍋爐在不同工作時間情況下的維修概率通過計算可得到，即鍋爐在100 h 以內的維修概率為22.1%，在200～400 h 的維修概率為23.9%，500 h 以后需要維修的概率是28.7%。

圖1 指數分布E（0.002 5）的概率密度曲線及指數分布分析結果

4 數據一致性分析

測量系統分析中一致性問題是研究數據質量問題的切入點。量化一致性測量指標和選擇合適的測量函數來計算指標值的過程是十分復雜的，分別以結合測量系統的分析與生產過程的波動，以及先不考慮生產過程的波動這兩種方法進行分析。

4.1 測量精確度

實驗時需要對數據進行統計和計算。實際實驗過程中，除了電子系統進行測量外，也常用人工對數據進行測量記錄。實際操作過程中，數據會受到溫度、濕度、壓力、人員、部件等多個因素的影響，在分析過程中，不應該輕易排除任意一個影響因素。

對這種具有重復性和再現性的數據進行測量和整理，考察測量過程是否穩定，同時為簡化計算，只計算和分析了人員和部件兩個變異因素。測量系統分析時，選擇A、B、C 三個操作者，對8 個測量量筒進行數據記錄，波動源方差分析和測量系統能力的計算結果如圖2 所示。

圖2 試驗數據重復性與再現性分析

采集數據分析計算結果：重復性方差為2.437 5，檢驗員方差為1.150 3，檢驗員與量筒交互作用方差為3.339 3，再線性方差為2.118 86，重復性方差與再現性方差求和（）為4.556 36，過程方差為23.166 7，的值為30.093 8。計算可得到：Gage R&R=47.98%＞10%，P/T=1579.16，可見重復性和再現性的水平都不高；ndc=2＜5，可見分辨力較弱?？傊?，測量系統不合格，需再次評估。

4.2 無波動測量分析

加速腐蝕實驗需判定被試品表面腐蝕缺陷情況。測厚儀測量被試品表面膜層厚度和公差是，標準差σp=。選用一組固定被試品，在12 h、24 h 和48 h 三個不同時刻各進行裝上/卸下3 次循環，每次循環中重復測量3 次膜厚，進行測量系統分析（圖3）。

圖3 測量系統固定件多變異圖及方差分析

從圖3 及數據結果可以看出，循環的影響似乎不大，但時間影響顯著。方差分析計算可得到P/T=10，Cp=0.75。兩項指標都沒有達到合格標準，說明過程能力較差，因為該指標是過程的關鍵指標，因而測量系統必須改進。

5 結束語

測量系統分析對提高質量至關重要。本文針對實驗中的設備維修、數據處理和實驗結果3 個方面的問題，使用Minitab 數據統計分析軟件進行了系統分析，保證輸出真實有效的實驗室統計數據結果，使測量具有可控性，切實提高了保障效率，保證實驗可靠性。