變異源分析在卷煙質(zhì)量持續(xù)改進中的應用

【摘要】質(zhì)量管理的一個重要目標就是減少生產(chǎn)過程中產(chǎn)品性能的變異。而實際流程中可能影響產(chǎn)品性能變異的因素有很多，同時也很難一下子分清孰輕孰重。變異源分析（Source of Variation，簡稱SOV）能夠幫助我們解決這方面的問題，它通過統(tǒng)計分析，調(diào)查清楚變異是由哪幾部分原因組成的， 而且定量地給出每部分原因所產(chǎn)生的變異究竟在總變異中占多大的比例。

【關鍵詞】變異源；卷煙質(zhì)量；應用

1、原理與方法

變異源分析（Sources of Variation，簡稱SOV）是一種分析描述過程的變異來源，來減少過程變異源的方法，也稱過程快照。通常在過程正常、不做任何調(diào)整模式下，觀察過程行為。同時在足夠的時間段里收集數(shù)據(jù)，來捕捉引起過程變異較高的貢獻百分率，用圖形或數(shù)字化統(tǒng)計方法來分析獲得的數(shù)據(jù)，幫助標識主要變異來源，進而消除變異，提高過程Cpk值，最終達到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。這種方法一般稱為變異（來）源分析，簡稱SOV。

1.1 變異源分析的常用方法

確定變異來源的方法主要有二種：定性分析方法和定量分析方法。

定性分析工具主要包括：因果圖、多變異圖、頭腦風暴法。定性分析方法的優(yōu)點在于能發(fā)揮集體的優(yōu)勢，透徹分析問題，圖形顯示直觀，能抓住主要的變異來源。但定性分析通常依靠經(jīng)驗，缺少數(shù)據(jù)支持，其結論的真實性和可靠性有待驗證。

定量分析方法是一種依據(jù)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計知識進行變異源分析的方法，主要工具有方差分析，實驗設計，數(shù)據(jù)挖掘與分析等。該方法以數(shù)據(jù)說話，強調(diào)客觀性，計算精確。其缺點在于過于重視數(shù)據(jù)和統(tǒng)計知識的作用，往往忽略了實際經(jīng)驗和工程背景。

嚴謹?shù)淖儺愒捶治龇椒ㄒ髮⒍糠治龊投ㄐ苑治鱿嘟Y合，將實踐經(jīng)驗、工程知識與歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計知識結合相起合，以達到最好的分析效果。

2、應用模型

統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析結果發(fā)現(xiàn)，某規(guī)格牌號卷煙產(chǎn)品煙支圓周均值整體高出目標值（目標值為24.5mm±0.2mm），且存在較大波動。為了準確找出影響煙支圓周波動的因素，我們決定利用變異源分析的方法，首先從操作人員與卷煙設備上查找原因。從操作工中隨機抽選3人，同一時間內(nèi)使用同樣的原輔材料，隨機選擇PROTOS70機型3#、4#、5#3臺卷煙機操作各生產(chǎn)1小時，期間在3臺卷煙機上分別隨機抽取10支卷煙，測量其煙支圓周，如果時間點和每個時間點樣本的形成為隨機，則多變異分析問題可以看成是一種隨機的嵌套模型。結果如下：

圖1 卷煙圓周的多變異圖

從上圖可以看出機臺間變異、操作員間變異似乎都不明顯，下面用一般線性模型來研究雙因子交叉模型的方差分量：

一般線性模型： 煙支圓周 與 機臺， 操作工

期望均方，使用調(diào)整的 SS

來源 每項的期望均方

1 操作工（4）+Q[1，3]

2 機臺（4）+Q[2，3]

3 操作工*機臺（4）+Q[3]

4 誤差 （4）

檢驗的誤差項，使用調(diào)整的 SS

誤差自 誤差 MS

來源由度誤差 MS綜合

1 操作工81.000.0005645（4）

2 機臺81.000.0005645（4）

3 操作工*機臺81.000.0005645（4）

方差分量，使用調(diào)整的 SS

來源估計值

誤差0.00056

操作工 0.00010

機臺0.00010

操作工*機臺0.00003

圖2 一般線性模型的殘差圖

根據(jù)計算結果畫出方差分量的排列圖：

圖3 方差分量來源的排列圖

從排列圖可以看出：機臺間、操作員間和機臺間與操作員的交互作用所占的方差分量均較小，隨機誤差是造成煙支圓周波動的主要原因。表明PROTOS卷煙煙支圓周與班別、機臺及不同操作者之間關系不明顯，問題主要出在PROTOS卷煙機內(nèi)部。為我們進一步從卷煙機上尋找影響卷煙圓周缺陷的原因指明了方向。下一步我們將利用以上分析結果，從卷煙設備上進行原因查找。

3、小結

一般來說，多變異分析將過程質(zhì)量特性值的變異分成三類，時間變異（Time to Time Variation），產(chǎn)品間變異（Piece to Piece Variation）和產(chǎn)品間變異（Within Piece Variation）。時間變異是指在同一時間點所抽取的不同樣本之間質(zhì)量特性值的差異。而在同一件樣本的不同位置所測量得到的質(zhì)量特性值的差異則為產(chǎn)品內(nèi)差異。通過對三種變異的分析，能夠發(fā)現(xiàn)哪種變異是過程的主要變異來源，從而為分析和控制變異指明了改進的的方向。

從統(tǒng)計質(zhì)量管理方面的角度上，質(zhì)量持續(xù)改進的過程就是不斷發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品或過程質(zhì)量特性值的主要變異，并逐步減少變異的過程。變異源分析正是用來分析過程質(zhì)量特性值變異規(guī)律的重要方法。重要變異來源的確定，為進一步尋找影響變異的原因指明了方向，同時也為改善工序質(zhì)量和過程控制中合理抽樣指明方向。