基于過程能力指數(shù)的施工工序質(zhì)量控制研究

王興涌，馬 捷，周文軍

(1.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221008；2.南京審計(jì)大學(xué)，江蘇 南京 211815)

基于過程能力指數(shù)的施工工序質(zhì)量控制研究

王興涌1，馬 捷1，周文軍2

(1.中國礦業(yè)大學(xué)，江蘇 徐州 221008；2.南京審計(jì)大學(xué)，江蘇 南京 211815)

為豐富建筑工程質(zhì)量過程能力的研究，解決建筑工程中的實(shí)際問題，將過程能力指數(shù)引入屋面防水工程的質(zhì)量控制.根據(jù)建筑施工過程的特性，采用校正過程能力指數(shù)Cpk，估計(jì)屋面防水工程的總體質(zhì)量水平.工程實(shí)例分析結(jié)果表明，借助過程能力指數(shù)能夠適時(shí)了解分項(xiàng)工程的整體狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量問題與隱患，并可有針對(duì)性地加強(qiáng)管理，予以解決.過程能力指數(shù)Cpk計(jì)算方便，用于建設(shè)工程質(zhì)量的控制具有實(shí)際意義.

過程能力指數(shù)；受控狀態(tài)；偏移；施工工序；質(zhì)量控制

一個(gè)工程項(xiàng)目的竣工通常是若干項(xiàng)分項(xiàng)工程、分部工程、單位工程依次完成后實(shí)現(xiàn)的，而每個(gè)分項(xiàng)工程又是由若干道工序所組成，因此工程項(xiàng)目質(zhì)量目標(biāo)的最終能否實(shí)現(xiàn)直接受到施工工序質(zhì)量的影響[1-2].既然工程項(xiàng)目質(zhì)量是由施工過程質(zhì)量決定的，那么判斷施工過程能力是否充分就顯得極為重要.過程能力指數(shù)是統(tǒng)計(jì)過程控制質(zhì)量管理技術(shù)的重要指標(biāo)[3-4]，借助于它計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差可估計(jì)項(xiàng)目總體的質(zhì)量水平，并通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)了解建筑施工中每個(gè)過程的質(zhì)量水平，分析影響施工質(zhì)量的具體因素，對(duì)工程項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行評(píng)估和監(jiān)控.屋面防水是建筑工程中常見的質(zhì)量通病問題，而過程能力指數(shù)的應(yīng)用相較于其他控制方法更加的直觀與方便[5]，故此通過屋面防水工程實(shí)例研究過程能力指數(shù)在施工工序質(zhì)量控制中的作用，以求豐富建筑工程質(zhì)量過程能力的研究，為實(shí)際工程質(zhì)量管理提供理論支持.

1 過程能力指數(shù)研究進(jìn)展

過程能力指數(shù)(process capability indices，PCI)又稱工序能力指數(shù)，用于評(píng)價(jià)處于控制狀態(tài)下的一定時(shí)段內(nèi)的實(shí)際加工能力[6-7].關(guān)于過程能力指數(shù)的研究，Jaran[8]在1974年首先提出了雙側(cè)規(guī)格限情況下的過程能力指數(shù)Cp；Hsiang 等[9]引入顧客期望的理想值，提出了田口指數(shù)Cpm；Kane[10]針對(duì)分布中心與公差中心有偏移的情況，在1986 年對(duì)Cp進(jìn)行了改進(jìn)，提出校正過程能力指數(shù)Cpk；Pearn等[11]在1992年融合了Cpk與Cpm的優(yōu)點(diǎn)，將Cpk的分子與Cpm的分母結(jié)合起來進(jìn)行了研究，提出了混合指數(shù)Cpkm；Kotz等[12]綜述了1992—2000年期間關(guān)于過程能力指數(shù)的研究成果，發(fā)現(xiàn)這8年中它受到廣泛關(guān)注，對(duì)其研究取得了迅猛的發(fā)展；Wu等[13]對(duì)2002—2008年期間的過程能力指數(shù)發(fā)展情況進(jìn)行了討論，進(jìn)一步研究了其理論和應(yīng)用.以上這些指數(shù)構(gòu)成了過程能力指數(shù)的基本框架，也有研究將它們稱為基本過程能力指數(shù)，其最基本的假設(shè)是過程數(shù)據(jù)獨(dú)立且同分布.近些年，對(duì)過程能力指數(shù)的研究有了進(jìn)一步的補(bǔ)充與發(fā)展，韓懷棟、王斌會(huì)等研究了自相關(guān)對(duì)過程能力指數(shù)的影響[14-15]；張敏等[16]基于主成分分析，提出了多元過程能力指數(shù)概念，對(duì)指數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)；生志榮等[17]采用一種簡捷的模糊數(shù)排序方法，解決了模糊過程能力指數(shù)的估計(jì)問題；龐婷婷對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中的非正態(tài)分布下的過程能力指數(shù)進(jìn)行了研究.以上這些研究表明，過程能力指數(shù)對(duì)生產(chǎn)過程能力的控制具有重要的意義，受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注.

2 過程能力的計(jì)算條件與判斷標(biāo)準(zhǔn)

2.1 施工工序質(zhì)量的受控狀態(tài)

圖1 一般工程項(xiàng)目施工工序質(zhì)量控制流程

一般而言，建筑施工過程與工業(yè)生產(chǎn)過程是有區(qū)別的，既有一定的相似性，也有諸多差異，其特點(diǎn)是一次性規(guī)?；a(chǎn)，抽樣針對(duì)的是檢驗(yàn)批中的檢驗(yàn)項(xiàng)目，樣本相對(duì)較少，主要是針對(duì)下道工序進(jìn)行改進(jìn).在工程項(xiàng)目實(shí)施過程中，有兩種狀態(tài)，即受控狀態(tài)與失控狀態(tài)，它們?cè)谝欢l件下可以相互轉(zhuǎn)化.施工受控狀態(tài)就是消除了各種系統(tǒng)性因素的影響，有效管理與控制由人、機(jī)器、材料、方法、環(huán)境等因素引起的偶然性波動(dòng)，這種狀態(tài)下施工工序?qū)こ添?xiàng)目質(zhì)量的保證能力才具有一致性或再現(xiàn)性，生產(chǎn)過程中工序質(zhì)量特性值的概率分布才能反映施工工序的實(shí)際能力，也就是說只有在受控狀態(tài)下對(duì)過程能力指數(shù)的計(jì)算才具有意義.建筑施工工序是管理狀態(tài)下的對(duì)施工過程的標(biāo)準(zhǔn)控制(圖1)，為了簡便、直觀地控制施工質(zhì)量，以及考慮到建筑工程質(zhì)量控制的特性，故而這里以求通過對(duì)過程能力指數(shù)Cpk的計(jì)算來發(fā)現(xiàn)影響施工質(zhì)量的原因，及時(shí)予以改進(jìn).

2.2 過程能力指數(shù)及判斷標(biāo)準(zhǔn)

如果施工工序質(zhì)量特性值為X，其分布參數(shù)為總體期望μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ，即X～N(μ,σ2),則可以用μ和σ的變化來判別施工工序的控制能力.設(shè)施工工序公差為T，公差上限為TU，公差下限為TL，公差中心為TM, 由于標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程對(duì)建筑項(xiàng)目中每一個(gè)分項(xiàng)工程的質(zhì)量要求都有具體的允許偏差范圍，存在偏移，為了便于分析，引入偏移量ε，偏移系數(shù)k，因此過程能力指數(shù)

(1)

(2)

(3)

(4)

表1 有偏移時(shí)的過程能力判斷標(biāo)準(zhǔn)

注：數(shù)據(jù)有交叉時(shí)參考CPk值判斷.

3 工程實(shí)例分析

屋面漏雨和滲水是住宅建筑中的通病，然而就技術(shù)層面來說，經(jīng)過多年的技術(shù)進(jìn)步與標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、規(guī)程的完善，完全有能力解決這個(gè)問題，但實(shí)際情況并沒有達(dá)到預(yù)期的技術(shù)效果，究其根源還是源于施工管理上的疏漏，為此就這個(gè)方面舉例分析如何通過過程能力指數(shù)進(jìn)行工序質(zhì)量控制.

3.1 工程概況

某市新建住宅小區(qū)，占地面積4.9萬m2，總建筑面積21萬m2，一期工程共有10棟小高層住宅，每棟地上11層，地下2層，鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu).項(xiàng)目管理部設(shè)有項(xiàng)目管理綜合組、工程技術(shù)組、工程材料管理組、土建工程監(jiān)理組、設(shè)備設(shè)施安裝監(jiān)理組、信息資料管理組，分工明確，制度完善，整個(gè)工程項(xiàng)目施工處于可控狀態(tài).每棟住宅樓屋面采用柔性卷材進(jìn)行防水處理，防水等級(jí)為Ⅲ級(jí)，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)從上而下分別為鋼筋混凝土現(xiàn)澆板、找平層、隔汽層、保溫層、找平層、結(jié)合層、防水層、保護(hù)層.施工質(zhì)量控制目標(biāo)是：材料質(zhì)量合格，符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；各道施工工序達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，杜絕人工導(dǎo)致的質(zhì)量問題的發(fā)生，通過質(zhì)量驗(yàn)收；屋面不積水，排水通暢.

3.2 屋面防水體系構(gòu)造設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1)水泥砂漿找平層要求表面平整、壓光，不得有酥松、起皮、起砂現(xiàn)象，與屋面突出的排氣管、排水口、女兒墻的交界處均需做成弧形(半徑50 mm)，找平層厚度控制為15～20 mm；2)隔汽層要求與基層黏結(jié)牢固，防水膜涂刷均勻，表面不得漏出玻璃纖維布，厚度控制為1.3～1.7 mm；3)保溫層表面平整，壓實(shí)適度，布置均勻，保溫材料含水率≯6%，導(dǎo)熱系數(shù)<0.14 W/M·K，厚度控制為290～310 mm；4)細(xì)石混凝土找平層厚度控制為30～35 mm；5)結(jié)合層基層平整干燥，氯丁橡膠改性瀝青膠結(jié)液涂刷均勻，厚度控制為1～1.5 mm；6)防水層鋪貼的卷材平整順直，滿足搭接尺寸要求，沒有扭曲皺褶，長短邊搭接控制為90～110 mm；7)保護(hù)層使用細(xì)石混凝土復(fù)合防水，厚度控制為40～50 mm.

3.3 施工工序質(zhì)量控制能力判斷

屋面防水工程施工期間，收集了1～10#樓屋面防水施工過程中各道工序的實(shí)測(cè)值和有關(guān)信息，并通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)來判斷施工工序質(zhì)量控制能力.具體見表2.

表2 屋面防水施工工序信息與數(shù)理統(tǒng)計(jì)表 mm

從表2中可以看出，結(jié)合層與保護(hù)層的施工質(zhì)量完全沒有問題，2個(gè)找平層、隔汽層、防水層的施工需要時(shí)常關(guān)注，而對(duì)保溫層的施工要加強(qiáng)管理.事后通過施工記錄查證與施工技術(shù)人員訪談確認(rèn)造成保溫層施工工序能力不足的主要原因是：1#樓、3#樓、10#樓的保溫層鋪設(shè)太厚，施工方法不當(dāng).這些問題還是主觀因素造成的，操作人員未嚴(yán)格按照工藝規(guī)程施工，而這是可以通過針對(duì)性的管理來解決的.

4 結(jié)語

從以上分析可知，通過參考過程能力指數(shù)的判斷標(biāo)準(zhǔn)，可以判定施工工序能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)影響或有可能影響施工質(zhì)量的原因，并予以質(zhì)量控制，防止質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生，使施工過程處于穩(wěn)定的可控狀態(tài)，為后期工程的順利展開提供參考.EXCEL、SPSS等數(shù)理統(tǒng)計(jì)工具的使用使得過程能力指數(shù)的計(jì)算非常簡捷，而實(shí)際施工數(shù)據(jù)采集又十分方便，因此對(duì)過程能力指數(shù)的研究具有實(shí)際意義.

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(編輯 徐永銘)

Study on Quality Control of Construction Process Based on Process Capability Indices

WANG Xingyong1,MA Jie1, ZHOU Wenjun2

(1.China University of Mining And Technology，Xuzhou 221008 China;2.Nanjing Audit University, Nanjing,211815, China)

In order to enrich study on quality process capability and solve practical problems of construction engineering,process capability indices was introduced into the quality control of waterproof engineering.According to the characteristics of construction process,Cpkwas used to estimate the overall quality level of the waterproof engineering.The case study results show that the whole state of the sub-project can be known timely with the process capability indices, and the construction quality problems and hidden dangers can be found and solved correspondingly.The process capability indexCpkis convenient to calculate,and it is of practical significance for the construction quality control.

process capability indices; controlled state; skewing; construction process; quality control

2016-09-04

中央高?；究蒲谢痦?xiàng)目(2015XKZD08)；住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部科技計(jì)劃項(xiàng)目(2015-K6-018)；國家星火計(jì)劃項(xiàng)目(2013GA710101)

王興涌(1963-)，男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事功能材料合成與工程管理研究.

TU761.1+1

A

1674-358X(2016)04-0033-04