统计工具在高性能玻璃纤维产品质量控制中的应用.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：刘翠霞（1980），女，汉族，本科，河北邢台人，就职于邢台金牛玻纤有限责任公司，研究方向为化工。-150-统计工具在高性能玻璃纤维产品质量控制中的应用 刘翠霞 邢台金牛玻纤有限责任公司，河北 邢台 054000 摘要：摘要：我国是世界上最大的玻纤生产和出口国，玻璃纤维是一种重要的复合材料增强材料，而且玻璃纤维的性能在很大程度上决定了复合材料性能。高性能玻璃纤维主要应用于航空航天、国防军工等领域，随着高性能玻璃纤维应用领域的扩大，对产品质量要求越来越高。统计工具可以帮助企业从大量数据中提取有效信息，控制产品质量。为此，本文介绍利用统计工具对其产品进行质量控制的过程和结果，并总结应用统计工具进行质量控制需要注意的问题，研究结果表明：利用统计工具可有效提高产品质量，保证产品合格率，为企业赢得市场提供了有力的支持。关键词：关键词：统计工具；高性能；玻璃纤维；产品质量；质量控制 中图分类号：中图分类号：TQ17 我国是世界上最大的玻纤生产和出口国，玻璃纤维及其制品是国防军工、航空航天、汽车等领域不可或缺的基础材料，我国高性能玻璃纤维产业起步较晚，但近年来发展迅速，已经成为国际玻璃纤维产业中最具活力的区域。玻璃纤维制品种类繁多，按其强度和刚度可分为高强、中强、低强、无模、高模等五大类，其中高强玻璃纤维在航空航天等领域应用最广泛。高性能玻璃纤维的性能不仅取决于其自身的质量，还受生产过程中各种因素的影响，如原料组成、配方、成型工艺、热处理等，因此，对高性能玻璃纤维产品进行质量控制，对提高产品质量和产量具有重要意义。1 统计工具对高性能玻璃纤维产品质量控制的意义 统计工具是一种可以用来描述、解释和预测数据的统计方法，这是一种工具，通过分析数据来揭示数据规律，用于对生产过程或产品的质量进行分析和控制，同时利用统计工具进行分析的结果对下一步工作提供指导。统计工具在质量控制中的应用可以分为三个阶段：（1）统计工具的学习和应用；（2）统计工具在质量控制中的应用；（3）统计工具在质量控制中的应用。首先，对统计工具进行学习和应用，是在对相关概念和理论有一定认识后，根据本公司实际情况选择适合自身企业的统计方法并进行相应的分析与实践，进而提高生产效率及产品质量。其次，统计工具在质量控制中的应用，是在使用统计工具后，进一步对数据进行分析和研究，找出影响产品质量的主要因素，并针对主要因素提出相应的改进措施，使质量得到进一步的提升。最后，统计工具在质量控制中的应用是将统计工具和质量控制方法紧密结合起来。2 统计工具的基本原理 2.1 检查表 对制造过程中的每一件产品而言，在生产过程中，其每一件产品的质量特性是由许多不同的因素决定的，这些因素中有些是稳定的，有些是不稳定的。对于某一批产品而言，其每一件产品的质量特性在统计上是一种随机分布。在统计上，我们把这一批产品的质量特性服从某种分布称为一次抽样检查表。而为了便于检查和比较，人们通常又将这种分布称为连续检查表。在连续检查表中，将每次抽样检查结果作为一次独立的质量特性值进行统计。为便于理解，人们可以通过在连续检查表中将已知质量特性值和随机值两两配对，然后按一定的条件进行分类，从而可以了解不同批次的产品的质量特性的分布情况，用这种方法可以在生产过程中进行质量控制，判断和评价产品质量。2.2 控制图 控制图是通过对生产过程中的统计数据进行分析，得到一定的统计信息，绘制成一定形状的图表，用来判断生产过程是否处于稳定状态或受控状态。控制图是通过控制图来控制过程，是利用统计分中国科技期刊数据库 工业 A-151-析软件对生产过程进行监控、识别、诊断和预测，通过分析和诊断控制图中的异常点，并采取相应的措施，来改善和提高生产过程的稳定性和有效性。控制图中所用到的统计信息主要是指生产过程中某一时刻的数据，即一次测量数据或一次检验数据。并且控制图中所用到的统计信息有一定的范围限制，否则将会造成误判或漏判，从而影响了控制图的有效性。常规控制图是建立在“小概率事件很少出现，而一旦出现则说明出现了异常”。当出现小概率事件时，则表明工艺中出现了不正常的波动。表 1 为常规控制图的控制限公式。表 1 常规控制图的控制限公式 类型 名称代号 统计量 CL UCL LCL 计量控制图 X-R X图 X X X+A2R X-A2R R 图 R R D4R D3R X-S X 图 X X X+A3S X-A3S s 图 S S B4S B3S 计数 控制 图 U U图 U U U+3 U-3 C C图 C C C+3 C-3 注：标准值是规定的要求或目标值。2.3 正态分布 正态分布是指统计数据集中大部分数据的分布形态，是最常见的一种分布，也是最具有代表性的一种分布，其总体均值为 E（x），标准差为。正态分布有多种不同的表现形式：正态线（或称正态环）；正态面积；正态面积标准差；正态方差；对数正态分布等。在实际中，应用最广泛的是正态线和正态面积。高性能玻璃纤维增强树脂基复合材料正态分布图如图 1 所示：基于以上高性能玻璃纤维增强树脂基复合材料正态分布图可知，该产品的正态分布类型为非参数正态分布。从正态分布图可以看出，产品的均方根偏差为16.8,均方根误差为 12.1,可以认为该产品在质量方面是稳定的，从理论上分析也不存在影响产品质量的异常波动。图 1 高性能玻璃纤维增强树脂基复合材料正态分布图 2.4 柏拉图 柏拉图是一种非常简单的统计分析方法，这是通过比较不同组数的样本，找出一个样本与总体的差异值或偏离程度。柏拉图在实际应用中主要有两个用途：一是计算组数，即比较不同组数样本之间的差异值，找出一个组与其他组的差异值，或者说确定一个组与其他组的差异程度；二是计算偏离程度，即找出一个样本与总体的偏离程度。在进行柏拉图计算时，人们通常将正态分布看作一个固定值，用其来计算样本与总体的差异值，例如：以正态分布为基础，人们可以计算出样本与总体之间的差异。因此，柏拉图可以作为一种基本的统计分析方法来解决问题，当总体数为 n时，人们可以得到 n 个样本数据，用这些样本数据分别去比较总体与样本之间的差异值，再根据统计分布理论，就可以判断出样本与总体的差异程度。计算柏拉图的方法是先从样本中找出一组数据，然后将这一组数据的均值加起来，再除以该组中的样本数。然后，将这个均值与总体均值相减，从而得到差于总体的差。2.5 直方图 直方图是表示数据集中各数据点的分布情况的图形，可用于描述数据分布情况、描述数据分布趋势、判断数据是否稳定等。直方图可以直观地反映出生产过程中产品质量的稳定性，以及产品质量的波动状况。一般而言，如果直方图中某一或几个点的数值超出了正常范围，表明该数据分布不太稳定，需要分析其原因，并采取措施予以改善。根据直方图，人们可以大致判断出产品的质量是否处于稳定状态。与此同时，人们也可以通过直方图来判断出生产过程中是否存在中国科技期刊数据库 工业 A-152-异常现象，例如：当直方图中出现大量的异常值时，可能表明生产过程中存在异常情况。3 统计工具在高性能玻璃纤维产品质量控制中的应用 3.1 生产过程的监视 生产过程的监视是指对生产过程中的每一个环节进行监视，以确保生产过程的稳定和受控，主要包括对产品质量的检验、控制和分析，同时还包括对操作人员技术能力和行为的观察。应用统计工具的目的是为了更好地识别生产过程中存在的不合格原因，并采取相应的纠正措施。在实际生产过程中，为掌握生产过程的状态，需对生产过程进行统计分析，具体方法如下：（1）制作直方图，对生产过程数据进行统计分析，获得控制图。控制图是指通过对产品的数据进行收集、整理、计算得到的一组统计量，用来表示产品过程的稳定性。控制图是基于控制图的原理，在产品过程稳定的前提下，对产品过程进行实时监控，以获取产品过程的状态信息。（2）变异系数法。变异系数法是一种基于统计学原理的数据处理方法，其实质是通过对生产过程中产生的数据进行比较，分析数据的波动状况，以评价生产过程的稳定性。该方法使用了多种统计工具，如均值、标准差、分布宽度等，通过计算得到了生产过程中数据的变异系数和标准差，并以此来评价生产过程的稳定性。3.2 异常原因分析 由于生产过程中影响产品质量的因素很多，任何一个因素出现问题都会导致产品质量的异常，因此，生产过程中要对影响产品质量的因素进行分析，找出异常原因，并采取有效措施消除或控制这些异常因素。常用的分析方法有因果图、控制图和质量回顾等。因果图是将两个或多个因变量（自变量）之间的关系用图表表示出来的一种方法。在生产过程中，要对影响产品质量的因素进行分析，找出导致这些因素存在或产生变化的原因，并采取措施消除或控制这些原因，从而保证产品质量的稳定性和一致性。控制图是在因果图的基础上进一步分析导致产品质量异常的原因，通过采取有效措施消除或控制这些原因，以保证产品质量的稳定性。质量回顾是指将产品生产过程中的一些重要数据和资料进行系统地整理，从中发现问题，以便在以后的生产中有针对性地采取措施，从而保证产品质量的稳定性。3.3 确定改进措施 通过对上述数据进行计算分析，发现引起异常的原因是由于原材料质量不稳定。为控制异常，制定了相应的改进措施：（1）对原材料进行质量检查，保证其质量合格，并采取有效措施来减少不合格原材料的使用。例如：在生产过程中，由于设备老化、环境温度变化等原因，导致材料性能发生变化，对此，需要对材料进行定期检测，以保证材料质量不变，同时确保生产过程中的连续性。（2）制定严格的检验制度，加强检验工作，生产过程中每一批材料都必须进行抽样检查，确保合格后才能使用，并且严格按照检验制度来进行检验，并做好记录工作。在生产过程中，应随时监测原材料的质量情况，一旦发现质量异常，需及时采取措施进行处理，以保证原材料的质量，此外，应制定出明确的检验流程，严格按照流程来进行检验，并对检验结果进行记录。（3）严格控制生产过程中的温度、湿度、空气湿度等环境因素，控制不合格品的产生。（4）对检验人员进行专业知识培训，提高检验人员的综合素质和检验水平。（5）生产过程中使用标准设备，规范操作，保证产品质量稳定，并且定期进行质量分析，及时发现问题并解决问题。3.4 在线监测线密度数据 线密度是玻璃纤维产品中重要的质量指标之一，通常以玻璃纤维产品的线密度检测值表示，因此对玻璃纤维产品进行线密度检测，可以及时发现产品质量的波动情况，判断质量控制状态。由于影响玻璃纤维产品线密度的因素有很多，包括原料、设备、工艺和人员等。其中原材料性能和工艺参数对线密度的影响较大，例如：玻璃纤维原丝的生产中，需要通过在线测量设备监测原丝的直径、长度、强度等指标；设备的精度和稳定性对线密度也有较大影响。此外，生产人员的操作技能和责任心等也会影响线密度。因此，在生产过程中应加强对原材料、工艺参数以及操作人中国科技期刊数据库 工业 A-153-员技能等方面的控制。与此同时，为了保证线密度的准确性和稳定性，需对线密度进行在线监测，并建立一套完整的线密度监测系统，以对玻璃纤维产品的线密度进行实时监控，并根据监控结果及时调整生产工艺参数，保证产品质量的稳定性。3.5 实现科学的生产管理 在生产过程中，通过对生产线的每一台设备运行参数进行在线监测，如：线径、线密度、可燃物含量等，可以及时发现生产过程中的异常情况，如：线密度波动过大、可燃物含量过高或过低、拉伸断裂强度偏低等，通过分析生产过程中的异常情况，制定有效的预防措施，并及时向操作人员进行反馈和指导。同时，在生产过程中，通过对生产线的每一个工序进行控制图分析，及时发现并解决生产过程中可能存在的问题，例如：通过对生产线的每一个工序进行统计分析，及时发现生产过程中存在的异常问题，并制定相应的预防措施，以保证生产过程的稳定和受控。此外，通过对生产线各工序的控制图分析，可以判断生产过程是否稳定、是否存在异常情况，并及时向操作人员反馈生产过程中可能存在的问题。另外，在生产过程中，通过对生产线各工序的控制图分析，可以判断各工序之间是否存在相互影响，以及影响程度大小，进而可以制定相应的预防措施，如：通过对生产过程中可能出现的问题提前进行预防，可以有效降低产品质量波动性。4 结束语 总而言之，随着技术的发展，统计工具已经逐渐成为了企业获得高质量产品的有效工具，其能帮助企业从数据中提取有效信息，提高产品质量，实现企业的高质量发展。随着高性能玻璃纤维行业的发展，我国对高性能玻璃纤维的需求不断增加，玻纤行业竞争激烈，所以企业必须提高自身产品的质量，如此才能赢得市场的肯定和青睐。因此，企业需要利用统计工具对其产品进行质量控制，同时对其中所统计的问题进行及时地解决，以便企业更好地对高性能玻璃纤维产品进行质量控制。参考文献 1张啟勇,张梅,朱斌,祖群,于水,郭仁贤.统计工具在高性能玻璃纤维产品质量控制中的应用J.玻璃纤维,2021(04):7-12.2赵晶.统计学在质量控制中的应用J.统计与管理,2015(05):6-7.3廖明菊.七种统计工具在质量管理的应用J.广东化工,2013,40(09):71-72.4.南京玻纤院被工信部授予”工业(玻璃纤维及绝热材料)产品质量控制和技术评价实验室”J.玻璃纤维,2013(01):18.5嵇庆峰.浅谈玻璃纤维增强水泥(GRC)产品在外墙装饰施工中的质量控制J.安徽建筑,2001(05):73-74.