小批量生產(chǎn)的統(tǒng)計過程管理
——統(tǒng)計思維的理論與實踐
編者按
多品種、小批量、短流程是當(dāng)前制造業(yè)面臨的常態(tài),與此相應(yīng)的SPC方法也層出不窮。這兩篇譯文,其一《小批量生產(chǎn)的統(tǒng)計過程管理》原載俄羅斯《質(zhì)量方法》雜志2016年第10期,作者為AIAG質(zhì)量工具注冊教練有限責(zé)任公司首席專家柳堡芙?弗拉季米勒夫娜?咖斯朵勒斯咖婭女士及弗拉季米勒?萬切斯拉沃維奇?薩世果夫先生。作者在文中簡明扼要地介紹了AIAG于2016年發(fā)布的“小批量SPC補(bǔ)充指南”;其二《短流程的加工案例》原載于美國《質(zhì)量》雜志2000年第9、10期,作者為索法尼亞?瓦特博士。作者在文中給出了一個短流程SPC的案例。相信相關(guān)從業(yè)人員學(xué)會了多品種、小批量、短流程的SPC后,對常規(guī)SPC的應(yīng)用也就更明白了。
你必須知道:
(1)小批量統(tǒng)計過程管理(SPC)補(bǔ)充指南中的路徑及其實質(zhì)是什么?
(2)大批量與小批量生產(chǎn)統(tǒng)計管理的路徑的基本區(qū)別是什么?
(3)在小批量SPC補(bǔ)充指南中為小批量描述了什么控制圖,如何使用?
就在不久前,有關(guān)出版社出版了英俄雙語正式文件CQI-26《小批量SPC補(bǔ)充指南》。
對于在產(chǎn)品生產(chǎn)和公共事業(yè)運(yùn)行上應(yīng)用統(tǒng)計方法的理論與實踐問題,其中包括統(tǒng)計過程管理(SPC),已有為數(shù)不少的書籍、標(biāo)準(zhǔn)和指南進(jìn)行了論述,提供了幫助。早在蘇聯(lián)時期,已規(guī)定在接受控制點(diǎn)時需應(yīng)用國家標(biāo)準(zhǔn)、建立控制圖、在計量上應(yīng)用統(tǒng)計方法等?,F(xiàn)代俄羅斯所以在汽車工業(yè)領(lǐng)域以更大規(guī)模傳播SPC方法,是緣于國外汽車集成商(OEM)在20世紀(jì)初來到俄羅斯汽車市場后,開始要求全部供應(yīng)鏈應(yīng)用它,尤其要求他們遵循AIAG的指南PPAP和SPC。在將近20年里,許多俄羅斯汽車企業(yè)認(rèn)識到SPC方法的效能,這增加了他們把它應(yīng)用于其他工業(yè)領(lǐng)域的興趣。
汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢目前傾向于企業(yè)(無論是OEM還是它們的供應(yīng)商)努力建立起基于儉省生產(chǎn)原則的聯(lián)盟,縮減供應(yīng)的批量,并逐漸地縮減產(chǎn)量。因此,目前經(jīng)常出現(xiàn)的矛盾在于:生產(chǎn)新類型產(chǎn)品的供應(yīng)商在有效生產(chǎn)周期內(nèi)的產(chǎn)品批量需要獲得認(rèn)可,但卻明顯達(dá)不到PPAP指南所要求的批量。若要符合指南要求,必須在有效生產(chǎn)周期內(nèi)不少于300個產(chǎn)品(參見PPAP的2.1),而對于過程能力初期要求是,必須不少于100個產(chǎn)品(參見PPAP的2.2.11.1,2.2.11.2)。當(dāng)生產(chǎn)批量明顯較小時,就發(fā)生了問題:如何正確地分析過程,做出關(guān)于穩(wěn)定(統(tǒng)計可控)和再生產(chǎn)的決定??傊P(guān)于它如何獲得批準(zhǔn)仍存在問題。
非大容量數(shù)據(jù)狀態(tài)下傳統(tǒng)SPC方法遇到的問題同樣限制了它在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
小批量SPC補(bǔ)充指南給出的方法,是允許利用相對于標(biāo)準(zhǔn)批量數(shù)據(jù)不充足的條件下,以改變了的專門方式,建立和分析控制圖。該文件起草者的關(guān)注點(diǎn)聚焦于這樣的工藝過程——由于不同原因不能夠或者不適宜生產(chǎn)數(shù)百、數(shù)千零件,生產(chǎn)批量僅為幾十件,甚至才幾件產(chǎn)品。在此情況下,建議參考這個對于基礎(chǔ)SPC指南的補(bǔ)充指南,而不是二擇其一。
在下表中羅列了對于大小批量的統(tǒng)計分析方法的基本區(qū)別:
在大批量生產(chǎn)及滿足初始數(shù)據(jù)容量的條件下,可以在有水準(zhǔn)的信度下,為接受足夠的穩(wěn)定性完成過程參數(shù)的評估(平均值、標(biāo)準(zhǔn)差)。如果數(shù)據(jù)不足(由于批量小,多半需要品種替換等),就應(yīng)當(dāng)尋找為計算和確定過程參數(shù)所必須的替換信息,直至獲得足夠的數(shù)據(jù)。
為此,建議采用總體的、名義的值或者模擬(替換)過程的數(shù)據(jù)。這樣,為了構(gòu)建有質(zhì)量的替代,可應(yīng)用總體或名義的值。而對于不確定性,采用來自替換過程的數(shù)據(jù),或者是基于全部數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的過程性能指數(shù)Pp,Ppk。
補(bǔ)充指南控制圖中的數(shù)據(jù)來自于類似產(chǎn)品生產(chǎn)的各種過程中的數(shù)據(jù)。外表上,這種圖很像傳統(tǒng)的控制圖,但繪制于表上的控制限和點(diǎn),在計算上有所不同。
如同在基礎(chǔ)SPC指南里那樣,在小批量SPC補(bǔ)充指南里,也可用兩種控制圖描述:計量型與計數(shù)型控制圖,接著我們來分別考察之。
計量型控制圖上標(biāo)繪著樣品的統(tǒng)計量。在同一張控制圖上,考察的類似產(chǎn)品樣品的不確定性可能是相同的,也可能是不相同的。在指南里,根據(jù)檢驗的不確定性是否相同,而采取兩種手法。
當(dāng)此不確定性在統(tǒng)計上不易區(qū)分時,可應(yīng)用以下的圖:
DNOM (D iff erence or Deviation from Nominal)——偏離名義值的圖,當(dāng)構(gòu)建過程的目標(biāo)落在名義值時;
總體圖——當(dāng)構(gòu)建過程的目標(biāo)不是落在名義值上時。
如果類似產(chǎn)品批量的不確定性不相同,則必須對控制圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,即對不確定性進(jìn)行規(guī)格化。標(biāo)準(zhǔn)化圖是基于總體或者歷史的平均值和變差的。
在手冊里引入的各類情景的例子,適宜應(yīng)用各種各樣的控制圖,包括考察單側(cè)限制的過程。
類似SP的C基礎(chǔ)指南,小批量SPC補(bǔ)充指南也考察了計數(shù)型控制圖(c圖、p圖、np圖、u圖)。在傳統(tǒng)的計數(shù)型圖里,在最小樣本量上存在足夠嚴(yán)格的限制。與期待的產(chǎn)品不合格或不合格品率相關(guān),如不合格率為0.5%,一個樣本的容量應(yīng)當(dāng)是500個產(chǎn)品,這在技術(shù)復(fù)雜的生產(chǎn)中已是不能允許的。在圖上,樣本個數(shù)應(yīng)當(dāng)不少于10~15個,好一點(diǎn)的話要20~25個。而描述補(bǔ)充指南里的方法,是允許在小的數(shù)據(jù)容量下,對這樣的過程進(jìn)行評估和統(tǒng)計管理。
表 不同批量過程的比較
在建立類似的圖時,建議先對所獲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計量或者歷史數(shù)據(jù)(在沒有名義值的情況下)進(jìn)行重新計算。借用此法,可通過某一控制圖來分析發(fā)生于不同條件下(具有不同總體值)的過程的數(shù)據(jù)。比如,涂在不同類型汽車上的不同花樣的顏色。根據(jù)此法,所有計數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化圖都具有統(tǒng)一的恒定的限值,即正負(fù)3及中心線位置處于0。本質(zhì)上,這已是調(diào)整后的圖。
總體而言,補(bǔ)充指南的編撰在教學(xué)手段上頗為高明,在其中介紹了幾十個在生產(chǎn)小批量產(chǎn)品情況下不同類型產(chǎn)品及不同工藝過程控制圖的應(yīng)用。
咨詢和培訓(xùn)統(tǒng)計過程管理的經(jīng)驗告訴我們,對此問題感興趣的不僅是汽車工業(yè),還有其他企業(yè)。應(yīng)用小批量SPC補(bǔ)充指南也可以幫助其他工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè),它們可以完整地看到運(yùn)用統(tǒng)計方法的效果,而不僅僅是在大批量生產(chǎn)上。
(俞鐘行 譯)