薛丽

摘 要： 质量工程学是结合统计学和工程学方法研究和解决质量问题的一门系统科学，质量工程学课程设计是与质量工程学相配套的实践课程。文章结合质量工程学的特点，探讨了从课程设计理论和课程设计实践案例方面如何提高教学实践的质量问题。

关键词： 质量工程学 课程设计 实践案例

质量工程学是面向质量与可靠性专业的本科生开设的专业必修课程，本课程的目的是使学生理解波动对产品质量性能的影响，掌握生产过程中的质量监控工具——控制图和质量稳健设计技术，提高学生的实践应用能力[1]，[2]。课程设计是与理论教学配套的实践环节之一。在完成理论教学的基础上，对学生进行一次全面的实操性锻炼，采用制造企业或实际生产生活中的实际案例和数据，要求学生完成某方面的实际设计内容，包括统计过程控制、试验设计等内容。通过本环节的设计锻炼，学生加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产运作系统问题的能力，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。为了让学生系统地掌握其基本原理并得到很好的实际应用，下面分别从课程设计理论和实践案例方面阐述如何提高本课程的教学质量。

1.课程设计理论

在完成《质量工程学》课堂教学的基础上，选定生产或服务过程进行一次实操性锻炼。设计采用选择的项目所采集的数据，要求学生完成三大方面的实际设计内容：（1）对项目某一质量特性选择合适的控制图，并利用Minitab软件生成控制分析用图；（2）并用一定的方法分析过程、改进过程；（3）对改进后的过程采集新数据，更新控制图直至过程为受控状态，绘制控制用控制图。

通过本环节的设计锻炼，让学生加深对本课程理论与方法的掌握，同时具备分析和解决生产过程质量问题的能力，改变传统的理论教学与生产实际脱节的现象。较好地掌握质量工程的相关理论与方法，能灵活应用本课程理论知识和方法，分析和解决问题，通过本课程设计，实现如下目标：（1）了解和掌握SPC理论和方法，理解对一个给定的过程消除异常因素的方法；（2）培养团队协作精神，以团队方式分析问题和解决问题的能力；（3）对质量工程理论知识和方法与生产实践的结合有更深入的感性认识。

课程设计过程按分组的方式进行，由指导教师向学生发放有关的课程设计背景资料，并向学生讲述课程设计的方法、步骤和要求，设计过程采取课堂集中辅导，分散设计的方式进行。课程设计按四个人为一组，要求在小组内分工协作、充分讨论、相互启发的基础上形成设计方案，课程设计结束要求提交一份课程设计报告书，必要时可要求各小组选出一个代表，进行课程设计方案演示和答辩，评出若干优秀设计成果。

2.课程设计实践案例

下面给出实际中的具体案例，说明如何选取合适的控制图对网速进行监控，并实施改进。

随着社会的不断发展和信息时代的到来，互联网以其资源能够共享、信息交流迅速与便捷工作与生活方式的优点，快速地进入日常生活中。但随着联入互联网的组织与个人的不断增多，网速成为大众生活中被关注的话题。以郑州航院东校区区域内联通网速为质量特性值进行监控，该质量特性值的数据能够通过软件方便地得到，且影响网速的原因有很多，诸如：双绞线的传输速率高低，电脑的硬件性能等，也可以通过适当改进提高网速，如更换质量更好的双绞线等。因此，该项目具有可控性、可操作性和可改性。网络这一质量特性值为计量型数据，可以应用均值—极差控制图对过程加以控制，查找原因与改进过程，并制成控制用控制图，用来监控网速的稳定性。

以网络瞬时速度为质量特性，由于事先不能确定网速的具体范围，因此不再设置规格限。具体过程如下：（1）准备器材：一台PC机，一个秒表计时器，笔记本与签字笔；（2）从小组成员中选定两位成员分工进行数据采集与记录，具体方法如下：①一名小组成员负责记录，另一名小组成员负责读取数据与计时；②每隔30秒时间，进行一次集中抽样，连续读取5个数值；③如此进行30次，记录下相应数据；（3）将采集到的数据输入至Minitab软件中，数据情况如下表：

由于小组选择对网速这一计量值数据进行测定，根据输入的数据及数据分组情况对该质量特性值作均值—极差（Xbar-R）控制图，如图1所示：

结果分析：由图可知该过程的极差控制图的中心线为829，控制上下限分别为1753，0。在图中可清晰地看到第17个点超出控制上限，对其当时所处的状态进行分析可知：该点出现的原因是同寝室的使用联通网络的电脑有两台断开了网络。将该异常点剔除掉，重新生成控制图，如图2所示：

从图2可知第10个点超出控制上限，控制图报警。分析过程发现异常原因是电脑几款运行软件运行不稳定。将该异常点剔除掉，重新生成控制图，如图3：

由图3可知该过程处于统计过程控制状态。

根据对前面异常原因分析结果，提出改进措施如下：（1）要确保过程处于稳态情况下，将已断开网络两台电脑重新接入网络；（2）保持本台电脑运行软件的稳定运行。图3确定的控制图延长之后可以用作监控改进后的生产过程的控制用控制图。

3.课程设计方案的选取

在进行课程设计时，首先要选取合适的质量特性值作为监控对象。一般针对计量性数据可以选择计量性控制图。当样本容量小于10时，可以选择均值—极差控制图；当n样本容量比较大时，选择均值—标准差控制图；当样本容量为单值时，可以选择单值—移动极差控制图。如果监控的对象为计数型数据，比如产品的不合格品率或缺陷数，则可以选择计数性控制图。当质量特性值服从二项分布时，可以选择不合格品率控制图或不合格品数控制图；当质量特性值服从泊松分布时，可以选择缺陷数控制图或单位缺陷数控制图。例如要对学生投篮的准确率进行监控，可以选择使用不合格品率控制图或不合格品数控制图。如果对电脑的开机速度进行监控，则可以选择均值—极差控制图或均值—标准差控制图。

本文从课程设计理论、实践案例及课程设计方案的选取三方面阐述如何提高质量工程学课程的教学质量，教师要充分调动学生课程设计的积极性，使学生在交流互动中增强学习技能。

参考文献：

[1]孙静，张公绪.新编质量管理学[M].第二版，北京：高等教育出版社，2003.

[2]孙静.质量管理学（第三版）[M].北京：高等教育出版社，1998.