统计分析诊断

统计分析诊断内容提要】：品质管理和过程控制是企业实施预防为主，持续改善的方法之一。从现阶段公路工程中的质量控制未能从事前在线监控的情况出发，结合实例，阐述了公路工程SPD应用控制技术，强调全员参与，从整个过程，整个体系出发来解决问题，以及使用“工具”的方法。【关键词】：公路工程；SPD控制；全面质量管理0前言质量是一组固有特性满足要求的程度。建设工程质量简称工程质量，是工程满足业主需要的符合国家法律、法规、技术规范标准、设计文件及合同规定的特性综合。我国公路工程的建设进入了一个大发展的阶段，而工程质量的好坏，是决定公路基础设施建设工作的成败。但在建设工程中，我国绝大部分工程都是对建设工程产品事后“质量检查”，大家往往注重于达到规范要求，而对质量稳定不重视，质量通病依然存在。未能从施工一开始，就对影响工程质量的各关键指标做到在线监控，造成返工。比如，沥青路面之所以会造成局部的早期损坏，部分砼试件达不到设计强度等等，就是因为有局部的原因，施工质量管理存在变异性，包括取样的不均匀、试验方法问题、以及材料和施工过程的变异性等。1统计过程诊断（SPD）基本原理SPD，是利用统计技术和工具对过程中的各个阶段进行监控与诊断，从而缩短诊断异常的时间，迅速采取纠正措施，减少损失，降低成本，保证工程质量。SPD是现代SPC（统计过程控制）理论的发展和重要组成部分，下面就介绍一下相关统计技术和常用工具：⑴控制图；控制图（称管理图），描述生产过程中产品质量波动状态，甚至是在明显的稳定条件下，通过产品和过程的可测量特性观察到变化，并且在产品的整个寿命期的各个阶段，均可看到其存在。这种数据的统计分析能对更好地理解变化的的性质、程度和原因提供帮助。从而有助于解决，甚至防止由变化引起的问题，促进持续改进。SPC控制图上一般有三条线：在上面的一条虚线称为上控制界限，用符号UCL表示；在下面的一条虚线，称为下控制界限，用符号LCL表示；中间一条实线称为中心线，用符号CL表示。中心线标志着质量特性值分布的中心位置，上下控制界限标志着质量特性值允许波动范围。如点子随机地落在上下控制界限内，则表明生产过程正常，处于稳定状态，不会产生不合格品；如果点子超出控制界限，或点子排列有缺陷，则表明生产条件发生了异常变化，过程处于失控状态。当控制图同时满足以下两个条件，一是点子几乎全部落在控制界线内；二是控制界限内的点子排列没有缺陷。我们就可以认为生产过程基本处于稳定状态，否则，应判断生产过程为异常。国标GB/T4091-2001《常规控制图》规定了8种判异准则；方法是将控制图等分为6个区域，每个区宽1σ（标准差）。这6个区域的标号分别为A、B、C、C、B、A，两个A区、B区及C区都关于中心线CL对称。本判异准则主要适用于X均值图和单值X图，质量特性X应服从正态分布。准则1：一点落在A区以外。表明是计算错误、测量误差、原材料不合格、设备故障等。准则2：连续9点落在中心线同一侧。表明主要是过程平均值减小。准则3：连续6点递增或递减，表明可能是工具逐渐磨损，维修逐渐变坏等，使得参数随着时间而变化。准则4：连续14点相邻上下交替，表明是数据分层不够，可能是轮流使用两台设备或由两位操作人员轮流操作而引起的系统效应。准则5：连续3点中有2点落在中心线同侧的B区以外，表明过程参数（即CL）发生了变化。准则6：连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外，表明过程参数（即CL）发生了变化。准则7：连续15点在C区中心线上下波动，表明参数标准差变小，可能有数据虚假或数据分层不够等。在排除上述两种可能性之后才能总结减少标准差的先进经验。准则8：连续8点在中心线两侧，但无一在C区中，表明数据分层不够。以上是分析用控制图判断生产过程是否正常的准则。若生产过程处于稳定状态，则把分析用控制图变为管理用控制图，实现质量动态管理。随着生产过程的进展，通过抽样取得质量数据点，描在图上，随时观察点子的变化。按上述的两个准则，对生产过程正常与否做出判断，及时采取预控措施。⑵因果图；一种用于分析质量特性与可能影响质量特性的因素的一种工具，可以诊断症状、分析原因、寻找措施，促进问题解决。⑶排列图；为了对发生频次从最高到最低的项目进行排列而采用的简单图示技术。⑷直方图；对定量数据分布情况的一种图形表示，由一系列矩形组成，通过对分布形态和与公差的相对位置的研究，掌握过程的波动情况，分布的形态有标准型、锯齿型、偏峰型、陡壁型、平顶型、双峰型、孤岛型。⑸头脑风暴法；采用会议形式，广开言路、激发灵感，这是一种创造性思考方法。⑹树图；把实现的目的与需要采取的措施或手段，系统地展开，并绘制成图，以明确问题的重点，寻找最佳手段或措施。⑺过程决策程序图（PDPC）；该法是为了完成某个任务或达到某个目标，在制定行动计划或进行方案设计时，预测可能出现的障碍和结果，并相应提出多种应变计划。⑻分层法；把构成一组数据的许多原因按照某种特性分成几个，如有：时间别、作业员别、作业方法别、原材料别等。⑼矩阵图；这是一种多维思考去逐步明确问题的方法。用数学上矩阵的形式排列成行和列，在其交点上标出各因素之间的相互关系，明确关键点。2统计过程诊断（SPD）在公路工程中的应用在公路工程中，需要采购大量砂石水泥等原材料、施工现场同一施工班组同一工序流水作业……，根据笔者所做各项关键指标，表明各指标在施工控制过程中均呈现正态分布趋势。因此，运用SPC动态控制图（计量型）是有依据的。现就整个程序阐述如下：⑴建立前馈控制系统（预控系统）1．1项目总控我国在公路建设方面已经积累了丰富的实践经验，制定了系统的技术规程规范，将控制指标定量化。针对某项性能我们完全可以运用过程决策程序图，提前预测建造过程中出现的异常和误操作，制订控制工序的方案和措施；在施工组织设计时，对整个施工组织系统的重大问题进行预测。比如沥青混凝土开发，建立如下PDPC图，另外可用排列图将各项性能指标列出，查明影响性能的关键指标，从而可分阶段控制。沥青混凝土开发PDPC图1．2因素展开，措施到位。采用树图将目的手段列明，采用矩阵图将相关因子展开，同时提出对策表，落实责任人，追踪效果。比如集料均匀性树图法如下：⑵动态管理2．1选控制图根据质量特性选用合适控制图，公路工程大部分是计量型数据，可按以下指南程序选用。2．2控制图方案由于国内应用统计概率技术除在结构设计阶段中有应用外，在施工过程中几乎没有。大部分数据只是简单地应用于事后质量检验评定中。为了变被动为主动，事后变事前控制，在建立了一个施工系统后，可建立一系列的连续的关键指标SPC图。比如，沥青路面用集料规格是一个难于控制的指标，可以在料源处建立一控制图，然后在进场后拌和站储料场建立一控制图。由于是流程性材料，可采用X—MR图。现实际施工中，由于施工准备时间较短，可充分利用料源处此前30天的级配筛分资料，进行统计分析各筛孔的波动情况。计算出代表值，与设计极配（即期望值）比较。如不能满足要求，可对石料场的设备进行改进。改进方法有采用颚式破碎机—反击式破碎机或圆锥式破碎机三级破碎设备生产，增设整形设备，同时应注意岩矿的均匀稳定性。系统改进后，立即试生产，并应最好在提前15天时间进行，每个生产日不少于两次，对筛分检测结果如实记录汇报，建立控制图。筛分检测时注意样品的代表性和取样数量的足量性。如对沥青面层用6～11碎石0.075㎜档通过率进行了21次筛分,如图第14批出现了问题，首先就查试验数据、试验操作有否问题，依据5M1E因果分析图查找后，查出取样时不均匀是一重要原因。根据石料场与拌和站储料场双控，实践证明可以达到控制目标。由于施工环境的复杂性与目前管理水平的限制，要想将指标波动完全符合准则要求，比较困难，说明需要不断提高系统水平和管理水平，并且可从中找出质量趋势和相关性。根据以上每周设定移动控制线，排除异因后，可将从起始连续4周约25组数据制图，重新设定控制线，就可以成为本工程标准控制图，进行动态控制。施工工期短的，开始检测频率可适当加大，在最短的时间内取得至少25组数据。就可以找出本工程的动态控制图，实现往后的过程控制。2．3相关分析与处理根据建立的控制图，可从中观察分析出质量趋势。比如，某工程水泥稳定碎石水泥剂量图如下，可看出水泥剂量呈上升趋势。水泥剂量动态图（500型机）对某特大桥，使用的是商品砼，原材料用量较大，笔者对连续34批进行分析，去除了三批异常因素致使的批次，建立了如下砂细度模数图经分析该料源处期望细度模数是2.7，质控上线UCL=2.9，质控下线LCL=2.5，制定出的波动范围比规范规定的中砂范围（2.3～3.0）要窄得多，说明控制在2.7±0.2是可行的，比《公路水泥混凝土路面施工技术规范》制定的砂细度模数变异范围不应大于0.3要严格，说明对此料场严格的质控线是可行的，另一方面对制定标准具有重要参考意义。笔者对某工程（底）基层集料规格进行了分析如下表，可以看出0.075㎜档可控制在±2%，4.75㎜档可控制在±5%，19㎜档波动大，应加以严格控制。通过对各类控制图进行分析，说明采用科学的取样方法、试验方法，非常重要。直接影响到过程控制原始基础数据的真实性以及对变异现象分析的可靠性。进而可通过改进提高试验水平，纠正施工变异。⑶纠正流程在最短的时间内诊断处理异常波动,使系统恢复稳定是关键。笔者经过分析研究,提出了相应的纠正流程,可根据具体的指标具体的分析,并结合承包人自检程序与监理程序即QC/QA体系具体制定。纠正流程图3结语统计过程诊断是现代企业生产过程控制的重要手段，是一质量管理方法论，但在工程建设方面应用较少。为了提高公路质量管理水平，完善QC/QA体系，彻底消除质量通病，充分运用统计技术和工具，为提高我国工程界质量控制和管理水平，对实现全面质量管理和施工可靠度研究具有重要意义。【参考文献】1、国家质量技术监督局发布，常规控制图GB/T4091-2001,北京，20012、交通部公路科学研究所主编，公路水泥混凝土路面施工技术规范，北京，人民交通出版社，20033、全国质量专业技术人员职业资格考试办公室主编，质量专业理论与实务（中级），北京，中国人事出版社，2008