六西格玛基本概念工具和方法知识

第一届全国数控技能大赛数据分析与启示张伦玠 马海晶广东技术师范学院西校区摘要：第一届全国数控技能大赛已圆满成功，在硕果累累的同时，有必要进行一些数据分析，以期巩固成果，找出问题与差距，取得更大的进步。关键词：数控技术；数控技能大赛；学生组；职工组；选手；命题；数控软件；数控系统。由劳动保障部、教育部、科技部、国防科工委、中华全国总工会，中国机械工业联合会六部委联合主办的第一届全国数控技能大赛于2004年11月24日在人民大会堂成功落下帷幕。本次大赛受到全国上下的广泛关注及数控技术领域从业人员和职业院校学生的广泛欢迎。据初步统计，全国有20多万人直接参与了竞赛活动。通过各赛区的严格选拔共有来自全国30个赛区的424名选手入围全国决赛。广大数控技术职业的职工和数控技术专业的师生对全国数控大赛更加关注，他们踊跃报名，积极参加。他们认为参加大赛既是一个展示行业单位实力及选手个人才华的良机，更是一个学校检验自身教学，评估数控实训基地建设和数控技术人才培养质量的过程。我们通过分析此次大赛的一些数据和选手的表现，可以得出许多有益的启示和结论。（注：以下数据来源来自全国大赛组委会办公室，可能存在部分统计误差，仅供参考。）一、 学生组决赛基本情况1、学生组中进入决赛的比例此次全国数控技能大赛的参赛选手分为学生组和职工组。每组均设有数控车床、数控铣床、数控加工中心三个竞赛工种。各赛区经过预赛后，选派赴京参加决赛的选手共424名，其中学生组196名，职工组228名。学生组的参赛选手来自三种层次的学校，分别为高职高专、中专职中和技校，统计情况见表1。表1：学生组各工种参赛情况统计表序号工种高职人数/比例中职人数/比例技校人数/比例其他人数/比例1数控车3144.3%1521.4%2231.4%22.90%2数控铣4572.6%813.0%711.3%23.2%3加工中心4671.9%1117.2%69%11.6%总计19612262.2%3417.3%3517.9%52.6%从表1可见，（1）高职学生参赛选手达122人，占学生参赛总人数的62.2%；中职34人，占学生参赛总人数的17.3%。技校35人，占学生参赛总人数的17.9%。说明在各省的选拔赛中，高职院校学生的表现更为出色。（2）高职学生参加数控铣和加工中心的选手较多，均超过70。而高职学生参加数控车的选手人数只有44.3%。说明高职学生在三维零件的编程与加工更有优势。而中职和技校学生在数控车和二维编程方面更有优势。2、学生成绩分析这次全国大赛的成绩分为三部分，其中理论知识占25%、软件应用占15%、实操加工占60%。以下从进入前5名、前20名、前60名及平均成绩四个方面来分析，具体学生组的决赛成绩统计情况见表25和图14。从图表中可明显看出：（1）高职学生选手在各工种前5名、前20名、前60名中的绝对优势，特别在加工中心和数控铣方面更是明显。但是，可能是高职学生参赛人数多，除了高分选手多外，低分选手也多，就造成其平均成绩不如技校选手。（2）总体上，中职选手表现比较差，但也是可以分析的，主要原因是原来一些国家级重点中专大部分升格为高职院校了，这样使中职整体水平有所下降。然而，在各工种前60名的比较中，中职选手与技校选手的水平很接近。所以，中职学校不应气馁，要重整旗鼓，迎头赶上，2004年12月广东省中职教师数控竞赛的成功就是例子。（3）技校选手取得佳绩难能可贵，技校的操作技能水平高是不争的事实，但数控竞赛是理论、软件和操作综合实力的竞争，技校选手能占有一席之地令人看到了希望。表2学生组各工种获奖情况统计表（前5名）序号工种高职人数/比例中职人数/比例技校人数/比例1数控车360%00240%2数控铣360%120%120%3加工中心480%00120%总计151066.7%16.7%426.7%图1 学生组各工种获奖人数比例情况（前五名）表3 学生组各工种获奖情况统计表（前20名）序号工种高职人数/比例中职人数/比例技校人数/比例1数控车840%420%840%2数控铣1575%210%315%3加工中心1575%210%315%总计603863.3%813.3%1423.3%图2 学生组各工种获奖人数比例情况（前20名）表4 学生组各工种获奖情况统计表（前60名）序号工种高职人数/比例中职人数/比例技校人数/比例1数控车2948.3%1118.3%2033.3%2数控铣4676.7%711.7%711.7%3加工中心4778.3%711.7%610%总计18012267.8%2513.9%3318.3%图3 学生组各工种获奖人数比例情况（前60名）表5 学生组各工种平均成绩统计表选送单位参赛人数/所占百分比理论软件实操总分高职1306633%41.3242.2423.4530.59技校452296%45.2444.6734.0238.42中职211071%37.742.2427.6132.33图4 学生组各工种平均成绩比例情况3、学生组地区差别再比较沿海省份（广东、江浙、天津等）、中部省份（湖北、湖南、河北、河南、四川等）、东北省份和西部偏远省份学生选手的总成绩及理论、软件和实操成绩，如表6和图5所示，可得出以下结论：表6 学生组各地区平均成绩统计表选手来源理论平均成绩软件平均成绩实操平均成绩总分平均值东南沿海地区47.7042.1437.4640.72中部地区47.37 37.53 28.33 34.46 东北地区41.6033.8726.2530.38中西部地区44.3532.5618.4827.05图5 学生组各地区平均成绩比例情况（1）东南沿海地区的总体实力最强而且均衡，在软件和实操方面较突出，这跟地区的经济实力有密切关系，这个地区的选手有很多机会接触、了解一些先进的数控加工技术。特别是在这次全国大赛所用世界水准的先进加工刀具的使用，以及围绕着这些先进刀具带来的高速加工工艺，加工参数的选择等令这些选手胜出一筹。而其他选手在数控工艺与编程能力、对数控加工中刀具系统的使用、对数控加工中材料形变认识和对高速加工切削参数的应用与高速加工工艺实现等方面存在不同程度的差距。（2）全国各地的理论成绩相差不大，说明各地在理论教学方面的质量还是比较均衡的。中部、东北和中西部地区应当很好地利用目前教育部全国数控技术应用专业领域技能型紧缺人才培养培训工程和全国数控实训基地的建设机遇，追赶东南沿海地区。二、职工组决赛基本情况1、职工选手的学历背景分析进入决赛的职工选手学历背景的比例以及对选手成绩的影响，对于以研究就业为导向的职业教育和数控技术的教学与培训都具有非常重要的意义。从表7、表8和图6可见：表7 职工组选手的学历背景、参赛人数和平均成绩统计表一学历背景工种参赛人数人数比例理论软件实操总分本科数控铣2027.03%48.8924.527.8332.6加工中心1520.27%49.2421.5324.7630.4数控车1620.00%57.8764.7529.9842.16本科平均值5122.57%5236.9327.5235.05高职数控铣3040.54%46.8823.6333.9835.65加工中心4155.41%48.42240.9839.99数控车3948.75%53.0652.5423.3735.17高职平均值11048.67%49.4532.7232.7836.94中职数控铣1013.51%41.4818.828.4530.26加工中心1216.22%47.1715.6737.0336.36数控车1113.75%47.5136.5525.4832.65中职平均值3314.60%45.3923.6730.3233.09技校数控铣1216.22%4416.4237.8436.17加工中心68.11%45.6318.1757.1748.43数控车1417.50%48.8848.7126.5135.43技校平均值3214.16%46.1727.7740.5140.01表8 职工组选手的学历背景、参赛人数和平均成绩统计表二学历背景参赛人数人数比例理论平均值软件平均值实操平均值总分平均值本科5122.57%5236.9327.5235.05高职11048.67%49.4532.7232.7836.94中职3314.60%45.3923.6730.3233.09技校3214.16%46.1727.7740.5140.01总计平均值100.00%48.2530.2732.7836.27图6 职工组选手的学历背景、参赛人数和平均成绩统计图（1）从进入决赛的参赛人数来看，具有高职高专毕业背景的选手一支独秀，接近一半。这也符合高职高专是我国职业教育的主力军的现状，从中可以增强我们大力发展职业教育，促进高职高专快速发展的信心。（2）从理论成绩的平均水平来看，各种学历背景的选手相差不大，只是本科和高职背景的选手略高。从一个侧面说明，这次大赛的理论试卷的命题比较注重实用性和广泛性。（3）软件成绩本科和高职背景的选手较强，实操成绩技校背景的选手较强，这些都符合实际情况。从中也可以看出，技校是我国数控职业教育的一支重要力量。2、职工选手的行业背景此次全国数控大赛的职工组选手来自各省不同行业，为了分析方便，粗略地分为教师、航天军工企业职工和一般企业职工三大类。通过表9和图7的比较，可得出以下几点：表9 职工组不同行业选手所占的比例、总成绩及理论、软件和实操成绩选送单位参赛人数/所占百分比理论软件实操总分院校8939.38%51.1939.2730.7937.16普通企业9240.71%47.0827.1730.0733.89军工企业4419.47%49.7928.2536.0438.31（1）职工组中院校老师和一般企业的参赛选手较多，几乎各占40%，虽然航天军工企业职工仅占不到20%，但非常拔尖，他们占据着数控铣和加工中心的各前三名；而院校老师占据着数控车的前五名。在一定程度上说明数控技术尖子在航天军工企业职工和院校老师中较多。图7 职工组不同行业选手所占的比例、总成绩及理论、软件和实操成绩对比图（2）职工组中三个行业的总平均分都相差不大，但院校老师的理论和软件成绩较好，航天军工企业职工的实操成绩较好。主要原因是老师的理论和软件应用较为扎实和广泛。航天军工企业职工因其设备和刀具等条件更占优势。（3）院校老师在与企业一线职工同台竞技中，处于优势，有这么一支教师队伍，我们的数控职业教育前途光明，充满希望。3、职工选手年龄、性别与成绩职工组选手的年龄跨度大，把它分成五段进行分析见表10、图8和图9。从中可见，职工组选手3135岁的居多，说明这一年龄段的职工比较稳定，是职工的主力。但2030岁年龄段的选手成绩最好，说明数控技术这一高新技术是年轻人的天下。而且，竞赛需要综合实力，是技术、意志和体力的全面竞争。超过40岁，成绩将大幅度下降。表10 职工组各年龄段参赛人数与平均成绩年龄段人数人数百分比理论软件实操总分20-25岁3013.16%48.1536.9435.3838.8126-30岁6126.75%50.8838.2835.0739.531-35岁9340.79%48.8228.231.7935.5136-40岁3615.79%48.4229.3727.9533.28=41岁83.51%30.0214.3316.8919.79总平均值228100.00%45.2629.4229.4133.38图8 职工组各年龄段平均成绩对比图图9 职工组各年龄段参赛人数对比图虽然职工组女选手的数量远少于男选手，但其各平均成绩并不逊色于男选手多少，在数控技术领域中，女性应占有一席之地。只不过实操方面差点，见表11和图10。表11 职工组中女选手与男选手所占的比例及总成绩及理论、软件和实操成绩组别性别人数占本组人数百分比最高分/最低分平均成绩理论软件实操总分理论软件实操总分职工组女选手104.4%63/3161/2849.12/049.93/15.8748.8441.820.6230.85男选手21895.6%78.4/26.7593/090.28/073.22/9.4249.1731.4932.3136.4图10 职工组中女选手与男选手所占的比例及成绩对比图三、其他分析1、数控系统的数据分析这次数控大赛由于参赛选手的选择，在三种竞赛机床上分别配有三种数控系统，它们是华中系统、西门子系统和发那科系统。表12、图11、12、13分别说明了使用三种数控系统的参赛人数、平均成绩和前十名所占的比例。表12 使用三种数控系统的参赛人数、平均成绩和前十名所占的比例数控系统平均实操成绩使用人数使用人数占总人数百分比获得前十名人数/占使用人数百分比发那科30.2526462.30%3914.77%华中数控28.110424.50%1615.38%西门子25.15613.20%58.93%图11 选用不同数控系统人数与平均实操成绩的对比图图12 选用不同数控系统人数占总人数的对比图图13 选用不同数控系统获得前十名人数占使用人数的对比图由于系统的生产历史、品牌知名度和使用习惯等因素的影响，选用发那科系统的选手较多，但使用三种系统的实操平均成绩相差无几。而作为唯一国产系统的华中系统在与另两种国外知名系统的同台竞技中表现出色，甚至在大赛获得前十名人数占使用人数的比例竞争中领先于对手。选用华中系统的选手有三十多人进入了获奖选手行列。其中全部选用华中系统的浙江工业职院，一举获得学生组数控车第1名、第4名；学生组加工中心第1名；学生组数控铣第2名、第18名的佳绩，成为全国大赛成绩最好的学校。获得团体冠军的广东队，其数控车选手全部选用华中系统，职工组全部进入前七名，学生组全部进入前十六名；取得团体第四名的湖北队，其选手全部选用华中系统；学生组数控车的前二十名中，有九人选用华中系统（包括第1、2、4名）；学生组加工中心的前二十名中，有六人选用华中系统（包括第1名）；学生组数控铣前二十名中，有三人选用华中系统（包括第2、4名）；职工组数控车的前十名中，有7人选用华中系统；各地高职及江苏、浙江、广东等获奖大省的选手，大部分选用华中数控系统。客观地说，华中数控在与西门子、发那科的同台较量中，打了一个漂亮仗。 2、CAD/CAM软件竞赛的数据分析在CAD/CAM软件应用竞赛中，大部分选手选择了国产的CAXA软件，这在前几年是不可想象的，这充分说明了国产软件和数控系统在用户中的认同度大幅度上升，甚至得到了许多原来习惯于使用国外知名产品的用户的肯定。从表13和图14、15可见，使用CAXA软件的选手的数量多，而且软件平均成绩超过其它国外知名的CAD/CAM软件。表12 使用不同CAD/CAM软件的参赛人数、平均成绩统计表CAM软件平均软件成绩使用人数使用人数所占百分比CAXA37.50 38791.3%其它29.98 378.70%图14 使用不同CAD/CAM软件的参赛人数、平均成绩统计图图15 使用不同CAD/CAM软件的参赛人数所占百分比图3、学生组和职工组前二十名成绩的数据分析对学生组前二十名、职工组前二十名的理论、软件和实操成绩进行分析比较，一方面可了解处于各组前二十名成绩的差异，另一方面也可在一定程度上验证竞赛命题工作的效果，为下次竞赛的命题提供依据和参考。表13 学生组前二十名、职工组前二十名的理论、软件和实操成绩组别工种理论软件实操平均分最高分最低分平均分最高分最低分平均分最高分最低分学生组 数控车50.666.630.575.2922161.378.1341.9数控铣45.6861.25343560536.4949.0223.73加工中心46.2156.253442.4671336.1652.6725.43职工组 数控车58.8678.445.570.6921943.874.9428.85数控铣51.9171.530.53064454.3884.1239.33加工中心52.8163.2540.529.7551664.3690.2848.54图16 学生组各工种前二十名平均成绩对比图图17 职工组各工种前二十名平均成绩对比图图17 学生组、职工组各工种前二十名平均成绩对比图由表13和图15、16、17可见，学生组、职工组各工种前二十名的理论、软件平均成绩比较接近，说明两组各工种前二十名的理论、软件竞赛水平发挥地比较好，或者说明两组各工种的理论、软件竞赛命题比较均衡，值得总结。实操竞赛中学生组的数控铣、加工中心的成绩比较接近也符合上述分析，而且这两个工种的实操竞赛题几乎是一样的。但对于两组其它工种的实操成绩可能存在这些因素，一是可能职工组数控车的命题相对于学生组数控车偏难、工作量偏大；二是职工组数控铣和加工中心两工种在用同样的试题竞赛时，加工中心的选手水平更高，或者发挥得更好。对于实操命题，学生组数控车和职工组加工中心的成绩是比较合适的。另一方面，对于两组的数控车软件应用竞赛得分比较高，其主要原因是数控车的CAD/CAM软件比较简单，容易掌握。所以，对于数控铣和加工中心CAD/CAM软件的命题应适当提高选手的竞赛成绩。四、结束语第一届全国数控技能大赛在专家队伍建立，技术文件准备，理论、软件和实操命题，评分标准方面以及尽量保证比赛公正性的组织工作方面，没有可借鉴经验，做了大量前期准备工作。而且，全国上下轰轰烈烈，投入了大量人力、物力和资金，也取得了超过预期的效果。尽管大赛最终圆满成功，但是，在高潮之后，应当冷静下来，利用一些大赛的数据分析、总结出成功的经验和教训，为今后的竞赛提供更好、更有效、更经济、更安全的指导。也对指导我国的职业教育、企业生产等提供更深层次的内容和借鉴。张伦玠 广东技术师范学院西校区 高级工程师 第一届数控技能大赛裁判长 马海晶 广东技术师范学院自动化系 讲师发表于制造技术与机床，2005年3期