马钢烧结厂烧结矿质量控制

马钢烧结厂烧结矿质量操纵设计

1.绪论

1.1 引言

美国闻名质量治理专家朱兰(]. M. Juran)1994 年在美国质量治理学会年

会上讲过，20 世纪将以“生产力的世纪”载入史册， 21 世纪是“质量的世纪。”他的预言正在逐步地现实。刚刚跨入21 世纪，人们就感受到自身己置于一种浓厚的竞争氛围中，竞争无处不在。国家间的竞争正逐渐被市场的竞争、产品的竞争所代替，而市场的竞争又从企业间的竞争进展为供应链间的竞争。在这场无国界的竞争中，质量扮演着极为重要的角色。

随着社会生产力不断进展，新技术不断涌现，面对日趋激烈的国际、国内市

场的竞争，能否提供高质量的产品和服务不仅仅是企业在竞争中

能否取得优势的

问题，讲严峻点，它直接关系到企业的生存问题。每个企业、每种产品和服务，要想在国际市场上占有一席之地，都要面对“超严格的质量要求”，要努力使自己达到世界级的质量水

平。

1.2 质量操纵研究的背景及意义

在我国加入WTO 既成事实的情况下，面对日趋激烈的国际、国内市场的竞争，

企业能否提供高质量的产品和服务不仅仅是企业在竞争中能否

取得优势的问题，

讲严峻点，它直接关系到企业的生存问题。因此，我国企业要想在以后的竞争中

占有一席之地，必须对产品质量提出更高的要求，且这种高要求应不以高投入为

条件。因此，作为国际上通行的行之有效的质量治理技术 SPC，正在受到越来越

多国内企业的重视，并被视为企业降低废品率、提高产品质量、增加企业效益，

全面推行 IS09000 和 QS9000 质量治理体系的重要工具。

要提高产品质量，必须对生产、制造各环节进行质量操纵，必须大力提倡对质量科学的应用，如对生产线推行和实施各种质量科学技术，用以保证实现生产过程操纵中的预防原则。这方面SPC(Statistical Process Control)即统计过程

操纵及其系列技术如SPD(Statistical Process Diagnosis)即统计过程诊断和

DOE(Design of Experiments)等扮演了重要角色。

SPC(Statistical Process Control)即统计过程操纵，是20 世纪20 年代由

美国休哈特首创的。SPC 要紧是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控，

科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动，从而对生产过程的异

常提出预警，以便生产治理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和操纵质量的目的。

SPC 能够推断过程的异常，及时报警，但早期的SPC 不能告知其异常是什么

因素引起的，发生于何处，即不能进行诊断，而在现场迫切需要

解决诊断问题。

现代SPC 不但具有SPC 及时报警的操纵功能，而且具有SPC 所没有的诊断功能，

上升为SPD(Statistical Process Diagnosis)统计过程诊断。SPD 确实是利用统计

技术对过程中的各个时期进行监控与诊断，从而达到缩短诊断异常的时刻、以便

迅速采取纠正措施、减少损失、降低成本，保证产品质量的目的。SPD 是现代SPC

理论的进展与重要组成部分。

而实验设计(Design of Experiments, 缩写为DOE)是研究如何制定适当的实验方案以便对实验数据进行有效的统计分析的

数学理论与方法。它是分析处理影

响产品质量的不同因素在不同水平下实验所得的到的数据从而

找出阻碍产品质

量的不同因素的最佳水平组合，目的在于寻求实验因素恰当的水平组合，实现系

统的相对优化。

在这种背景下，马钢第一炼铁总厂烧结分厂充分认识到形势

的严峻性，提出

充分利用SPC，SPD 及DOE 理论与技术来进行烧结矿质量操纵方法设计，不断改

进、完善生产线的现场治理及生产过程，提高产品质量，以提高企业的竞争力。

1.3 国内外进展状况

1.3．1国外进展状况

由于国外许多工业发达国家具有较长的工业进展历史，它们对过程操纵的

研究也较早。在20 世纪20 年代，贝尔实验室就成立了以休哈特为学术领导人

的过程操纵研究组，以及由道奇为学术领导人的产品操纵研究组。通过科学家

的悉心研究和不断实践，井在总结他人研究成果的基础上，休哈特创建了闻名的

过程操纵理论:《制造产品质量的经济操纵》(Economic Control of Quality

Manufactured Products)，休哈特这本著作的出版，标志着统计

过程操纵与诊断

时代的开始。

休哈特的过程操纵理论的最大应用成果确实是操纵图在生产、服务行业的广泛

应用，极大地促进了产品质量的提高。但随着对SPC 应用的深入，人们逐步发觉

了SPC 操纵图的缺点:只利用了过程当前数据的信息，而没有充分利用整个样本

数据的信息，因此对过程的小变化不够灵敏，因此在休哈特之后，许多学者通过

多年研究和实践提出了许多种弥补休哈特操纵图不足的操纵图，要紧有:

佩奇 (E. S. Page)在 1954 最早应用序贯分析原理，提出了累积和操纵图

(Cumulative Sum Control Chart，CUSUM)，它能够将一系列点的微弱信息累积

起来，对过程的小变动灵敏度专门高，随后，许多学者对此也做出了一些重要的研

究。

针对休哈特操纵图对小变动不灵敏的缺点，罗伯茨(S. W. Roberts)在1959

年提出了指数加权平均操纵图(Exponentially Weighted Moving Average Control Chart, EWMA)，这是一种适用于检出过程小波动的操纵图，其特性几乎

与累积和操纵图相同，但由于EWMA 是所有过去及当前观测值的加权平均，因此

它对正态假设专门不敏感，从而它与个不观测值联合使用是专门理想的。

生产规模的不断扩大，带动了柔性生产系统的快速崛起，小批量生产日益普及，对小批量生产的质量操纵也越来越重要，小批量生产操纵图(Control Charts For Low Volume Manufacturing)也得到了进展，要紧有以下几类:

①无先验信息小批量生产的操纵图。1969 年希利尔(F. S. Hulier )与新加

坡杨中浩提出了小样本操纵图，1991-1995 年久森伯瑞 (C. P. Qusenrerry)提出了Q 操纵图，但统计摸拟试验证实这类操纵图检出异常的能力要远远低于参数已知条件下的操纵图。

②将相似工序同类分布的产品质量数据，通过某种数学变换