统计过程控制在六氟磷酸锂质量管理中的应用研究

王永勤 闫春生

多氟多化工股份有限公司 454006

随着市场竞争的日益激烈,产品质量是企业生存与发展、取得竞争优势的关键所在。竞争实质就是产品质量的竞争,因此众多企业纷纷从质量入手,去赢得市场,从而对产品管理提出了更高的要求。统计过程控制作为一种提高产品质量和保证能力的重要技术措施，可以帮助企业降低废品率,提高产品质量,增加企业效益,推进全面质量管理，正在受到越来越多企业的重视和采用。

一、统计过程控制基本知识

1.统计过程控制的概念

统计过程控制（SPC）是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它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。

2.统计过程控制的常用工具——控制图

（1）控制图的概念及原理

控制图是对过程质量加以测定、记录从而进行控制管理的一种科学方法设计的图。图上有中心线（CL）、上控制限（UCL）和下控制限（LCL），并有按时间顺序抽取的样本统计量数值的描点序列，如图1所示。

根据来源不同，质量因素可以分为人、机、料、法、环五个方面。但从对质量的影响大小来看，质量因素可分为偶然因素与异常因素两类。偶然因素是始终存在的，对质量的影响微小，但难以除去；异常因素则有时存在，对质量影响大，但不难除去。

（2）控制图判定准则

（1）判稳准则①连续25个点子都在控制界限内；②连续35个点子至多1个点子落在控制界限外；③连续100个点子至多2个电子落在控制界限外；（2）判异准则①点出界就判异；②界内点排列不随机判异：a、连续9点落在中心线同一侧b、连续6点递增或递减；c、连续14点中相邻点交替上下；d、连续3点中有2点落在中心线同一侧的B区以外；e、连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外；f、连续15点落在中心线两侧的C区内；g、连续8点落在中心线两侧且无一在C区内。

二、过程能力研究

过程能力是指处于稳定的、标准的条件下的过程实际加工能力。它反应了过程在统计受控状态下的变差大小。它是由造成变差的普通原因确定的，通常代表过程本身的最佳性能，与技术（公差）规范无关。通常用CP和CPK来表示过程能力满足技术规范的程度。

三、六氟磷酸锂生产过程统计分析

1.数据样本以2013年六氟磷酸锂的酸度质量指标为例，每月按照不同的结晶釜随机抽取7组数据，12个样本，共84组数据进行分析。

2.统计分析工具

Minitab软件是MINITAB公司开发的一款统计技术数据处理软件。它包含丰富的统计数据信息，既可以进行数据分析处理，又可以进行图形分析对比，同时对未来进行预测。

它具有以下特点：（1）强大的数据处理功能；（2）具有明显的图形处理优势；（3）提供多问题解决工具；（4）简单、直接、清晰和易懂等。因此，其被广泛应用于统计过程控制。

2.3 数据分析结果与讨论2.3.1酸度分布状况选择酸度，绘制直方图，查看其分布规律及变化趋势：

（1）从minitab菜单中选择“统计”→“基本统计量”→“图形化汇总”（2）以“酸度”作为变量，置信区间选择“95.0%”（;3）单击“确定”，得到下图1。

由图1可知，酸度的数据分布曲线近似服从正态分布N（50.699，6.3432）。因为在生产过程只受随机波动干扰时，其质量特性值才会服从正态分布，所以该结果表明当前生产过程无系统波动。

3.受控状态评估

判定一个生产过程是否仅受随机因素的影响，处于受控状态，通常采用控制图进行评估。

4.生产过程的在线监控

通过控制图分析，我们得到了一个稳定受控的过程；通过过程能力分析，我们知道了过程能力充足，满足生产要求。接下来，我们就可以通过前两个阶段的分析数据对生产过程进行在线监控。

根据图3控制图的使用流程，通过确定控制图上的三条控制线：上下控制限和中心线，将分析用控制图转化为控制用控制图；然后，实时采集数据，在控制图上打点，根据点的走势来判断过程是否发生变异，一旦出现过大的变异就及时采取措施调整生产过程，从而达到过程控制的目的。

5.月份对酸度指标的影响分析

影响酸度的因素多种多样，从而造成产品质量的波动性。根据影响因素对产品进行系统分层，并利用单值控制图分别分析，简化独立多因素质量问题的分析。

（1）从minitab菜单中选择“图形”→“箱线图”→“一个Y”；

（2）以“酸度”作为图形变量，并按“月份”进行分组;

（3）单击“确定”，得到下图9。

由图9可知，不同月份生产的六氟磷酸锂产品的酸度平均值不同，但总体差异不大，说明月份对酸度的影响不大。

6.结晶釜对酸度指标的影响分析

（1）从minitab菜单中选择“图形”→“箱线图”→“一个Y”；

（2）以“酸度”作为图形变量，并按“结晶釜”进行分组;

（3）单击“确定”，得到下图10。

由图10可知，不同结晶釜生产的六氟磷酸锂产品的酸度平均值不同，但总体差异不大，说明结晶釜对酸度的影响不大。

7.过程能力提升影响生产过程能力的关键因素为质量特性分布均值、规格限和产品标准差。在进行过程能力提升时，可以从这三个方面入手，改变相关的参数值，从而提升生产过程能力指数。为了提升过程能力，我们在室温下，将六氟磷酸锂产品溶解在碳酸二甲酯溶剂中，配制成饱和溶液；然后在低温冷冻结晶，过滤，干燥，得到纯化后的六氟磷酸锂产品。每天抽取7组数据，共12天，实验数据如下表4所示：实验数据分析如下图11所示：

表4 纯化后的LiPF6酸度分析数据

通过对比图11和图4、6、8可知，酸度的平均值由50.699降至39.233，标准差由6.343降至3.493，过程能力指数由2.29提升至5.32，说明将六氟磷酸锂在碳酸二甲酯中进行重结晶，可以有效地降低产品的酸度。

结论

借助于minitab软件，对六氟磷酸锂的酸度生产过程进行能力分析，结果表明该生产过程完全满足生产要求，同时也提出了一种改善六氟磷酸锂酸度的方法。随着市场需求对产品质量和质量管理水平要求的不断提高，我们可以通过不断发挥统计过程控制的作用，使其成为全体工人和管理人员的共同语言，从而切实解决企业的质量问题。