统计过程控制SPC在航空发动机装配中的应用

摘 要：本文主要介绍了统计过程控制SPC（Statistical Process Control）分析原理以及在发动机装配过程中的应用效果，显示出SPC在航空发动机装配过程质量控制中的强大作用，对其他航空发动机装配过程控制具有现实的指导作用。

关键词：SPC；过程控制；参数波动；预警

1 SPC技术原理和作用

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。随着信息技术的不断提高，SPC技术得到全面发展，以计算机网络为基础的SPC系统应用范围越来越广。这个技术主要的目的是通过监控过程得到大量的数据，然后依据数据分析判断监控过程是否合理，再进行调整过程参数或者变量内容达到过程优化。

过程进行中受到多个因素的影响，当过程中参数及其结果在统计控制状态，这个过程称为受控状态。受控状态的过程特性反映在变量数据的随机分布；当过程中存在系统因素的影响时，过程处于统计失控状态。失控时，过程分布将发生改变。变量数据分布及其影响是无法预测。SPC正是利用过程中变量数据统计规律性对过程进行分析控制的。所以，SPC是在受控状态下才能进行过程的有效监控。

1.1 SPC过程监控的方法

在生产过程中的最终质量有很多因素的影响，因此产品质量是由人为、材料、机械、方法、环境等多个变量因素的波动影响所致。变量的波动分为两种，正常波动是不可避免因素造成的，它是难以消除的，它对产品的影响是可以估计的；异常波动是由异常因素造成的，它能够采取措施避免和消除，所以它对产品质量的影响比较大。

SPC使用统计分析技术对生产过程进行实施监控，有效的判断产品质量的影响因子是属于哪个类型的波动，然后对生产过程的异常波动提出预见，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常波动，从而达到提高和控制质量的目的。

1.2 SPC过程控制的作用

SPC过程监控应用在很多方面，主要是有多个变量多个因素的过程，在有大量数据的基础上进行分析。因为这个过程需要大量的数据作为基础，所以SPC强调全过程监控、全系统参与，强调统计采集在实践中的重要。

SPC能够提供如下的预防及预防效果：SPC作用主要是能够找出过程中不受控制的影响因子，判断受控制因素的界限和范围。能够确定因为受控制因素影响的程度，从而对产品质量作出合理的估计，对过程进行全面的监控分析，能够保证过程进行中各个环节的质量。

通过SPC预防能够达到降低成本，保证过程结果质量的作用。因此为单位实施建立产品质量体系提供有效的材料。

2 SPC过程控制的实施

SPC实施有两个阶段，一是分析阶段，二是监控阶段。

分析阶段的主要目的在于：使过程处于统计稳态；使过程能力足够。首先，在准备的阶段，将生产过程的准备因素按照质和量的标准和要求进行合理的配备。第二，采集生产过程中各个因素的变化，将这些资料进行收集整理，然后通过分析，检验生产过程是否处于统计稳态、是否在可以控制的范围内，能不能保证过程的预期结果。如果不能保证结果的预期效果，就必须寻找原因，并重新准备生产及分析。直到达到了分析阶段的两个目的。

监控阶段的主要工作是用控制图进行监控。控制图是系统监控核心，分析阶段的控制图为监控阶段控制提供变量的分布界限，监控过程变量发生波动显示在监控控制图中，监控变量必须在可控制的范围内，如果不受控制，就要查找原因并尽快消除其影响。监控可以充分体现出SPC预防控制的作用。

3 SPC在装配过程中的应用

统计过程控制（SPC）是应用统计技术对过程中的各个阶段进行监控，从而达到改进和保证产品质量的目的。

2013年某厂发动机一次试车后分解检查连续出现多台高压涡轮转子叶片封严齿异常磨损的故障，造成大量叶片报废。大量深入的分析表明，导向器轴向C尺寸对涡轮转子叶片封严齿异常磨损有较大影响，但由于该尺寸没有具体的要求，无法确定一个合适的C尺寸以防止涡轮转子叶片的异常磨损。为此，通过引入统计过程控制—SPC，根据对历史数据的统计、分析，确定了“导向器轴向C尺寸”统计控制限，并在后续装配中进行实时监控。具体的分析控制过程如下：

3.1 确定统计控制限

为了得到统计控制限，使用Minitab软件对以往的装配数据，按照单值变量进行统计，并结合设计图纸和以往的装配、试车经验，绘制了C尺寸的统计曲线，见图1。

从图1可以看出，发动机装配C尺寸均值约在302.32mm，通过使用SPC统计分析，将高压涡轮I级导向器叶片轴向尺寸控制在不大于302.40mm以下，可以降低涡轮转子叶片与静子叶片的蹭磨，由此得到控制限302.40mm。

3.2 统计分析过程

在2014年发动机装配过程控制措施中，按照确定的控制限对发动机装配C尺寸进行了控制，从一年多发动机试车后的分解检查情况来看，没有出现一台发动机涡轮叶片封严齿异常磨损。I-MR统计图见图2。

通过对导向器轴向尺寸和涡轮轴向尺寸进行统计过程控制，达到了对装配过程中出现的异常情况进行预警，控制、预防发动机产生涡轮叶片异常磨损故障发生的目的。结合C尺寸的统计过程控制，通过对一些高发的装配、试车故障以及加力内整流罩间隙等4项数据进行统计过程控制，有效的提高了发动机的装配质量，减少了因装配原因造成的发动机故障。

4 结论

实践证明，在发动机装配过程中使用统计过程控制的方法，对数据进行采集，并通过控制图的趋势来分析判定数据是在受控状态或失控状态，量化控制参数与装配要求的符合程度，并做出相应的调节和行动，能有效的保证产品装配质量。

参考文献：

[1] 王兆军，邹长亮.统计质量控制图理论与方法[M].科学出版社，2013年第一版.