彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核結(jié)果數(shù)據(jù)處理方法

薛 加，黃競(jìng)帆，贠來(lái)峰，陳 幫，胡 俊

(1.陸軍南京軍代局， 南京 210000； 2.總參六十研究所， 南京 210016；3.江蘇永豐機(jī)械有限公司， 南京 210024；4.南京理工大學(xué)， 南京 210094)

過(guò)程質(zhì)量審核是GJB 5710—2006《裝備生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)督要求》要求的一種質(zhì)量監(jiān)督方法，但該標(biāo)準(zhǔn)并未提及開展過(guò)程質(zhì)量審核的具體做法。以VDA 6.3為代表的過(guò)程質(zhì)量審核理論和方法已經(jīng)比較成熟，并已在汽車相關(guān)行業(yè)廣為借鑒。但是，由于彈藥產(chǎn)品具有生產(chǎn)注重批次管理，產(chǎn)品制造周期短，且同一生產(chǎn)線用以生產(chǎn)多個(gè)不同產(chǎn)品等特點(diǎn)，適用于單一產(chǎn)品連續(xù)生產(chǎn)的汽車產(chǎn)品的過(guò)程質(zhì)量審核VDA 6.3不能完全適用于多類產(chǎn)品變線生產(chǎn)的彈藥產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核。針對(duì)彈藥行業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際，提出了一種全新的彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核方法，該方法要求承制單位把過(guò)程劃分為若干子過(guò)程，按照“5M1E”和統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制等要求檢查生產(chǎn)工序的管理，評(píng)價(jià)每批產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量受控情況并形成審核報(bào)告，隨同產(chǎn)品提交供軍事代表審查。利用生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核，承制單位可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中存在的薄弱環(huán)節(jié)，評(píng)價(jià)潛在風(fēng)險(xiǎn)，從而有針對(duì)性地采取措施，使過(guò)程保持受控并在各種干擾因素的影響下穩(wěn)定生產(chǎn)[1]。

本文提出的一種適用于彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)融合方法，是彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核方法的一個(gè)部分。該指標(biāo)融合方法結(jié)合彈藥產(chǎn)品特有的階段性批量化生產(chǎn)的特點(diǎn)，將VDA 6.3中控制要素分為“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等“5M1E”控制要素指標(biāo)和過(guò)程能力指數(shù)的“能力”指標(biāo)。其中，“能力”指標(biāo)不作定性化處理，而是利用滿意度函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，作為“5M1E”控制要素指標(biāo)審核結(jié)果的打折系數(shù)，以“乘法”的形式參與過(guò)程質(zhì)量審核的綜合評(píng)價(jià)。該方法提升了指數(shù)的層次和重要度，其中“乘法”更符合邏輯，同時(shí)也能最大限度發(fā)揮“能力”作為定量信息的作用。

1 常見過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)及其融合方法

常見過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)包括“5M1E”控制要素和過(guò)程能力指數(shù)CPK。

“5M1E”控制要素是指來(lái)自“人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)”等6個(gè)方面的引起產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)的主要原因。從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度，可以把產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)分為正常波動(dòng)和異常波動(dòng)[3]。前者由隨機(jī)原因引起，在生產(chǎn)過(guò)程中大量存在，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)常發(fā)生影響，但影響效果小(在一定的范圍內(nèi)是允許的，如公差)。后者由系統(tǒng)原因引起，在生產(chǎn)過(guò)程中并不大量存在，若一旦存在，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響顯著，往往產(chǎn)生大量的不合格品。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理而言，控制正常波動(dòng)、消除異常波動(dòng)是工作重點(diǎn)。彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的“5M1E”控制要素，是將彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)工藝等技術(shù)文件中規(guī)定的所有控制要求，結(jié)合VDA 6.3過(guò)程審核的過(guò)程方法和烏龜圖等工具，經(jīng)兩級(jí)分類后，形成的適用于彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程控制的大型條款庫(kù)。

過(guò)程能力指數(shù)是統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制中的一個(gè)要素。在統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制中，過(guò)程能力是指過(guò)程的加工質(zhì)量滿足技術(shù)要求的能力，用來(lái)衡量過(guò)程加工的內(nèi)在一致性。過(guò)程能力指數(shù)可以用來(lái)分析工序質(zhì)量缺陷因素，估計(jì)工序不合格品率，控制工序?qū)嶋H加工質(zhì)量。常用的過(guò)程能力指數(shù)有CP與CPK。通常，過(guò)程能力指數(shù)評(píng)價(jià)與“不合格率”相關(guān)，如表1所示。

表1 過(guò)程能力指數(shù)的通用評(píng)價(jià)方案

彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的過(guò)程能力指數(shù)，是彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程處于正常狀態(tài)時(shí)所表現(xiàn)出保證產(chǎn)品質(zhì)量的能力。與VDA 6.3過(guò)程質(zhì)量審核不同，過(guò)程能力指數(shù)主要用于觀測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量受控情況，并作為產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的重要依據(jù)。

過(guò)程質(zhì)量審核融合方法是將過(guò)程質(zhì)量審核中出現(xiàn)的定性指標(biāo)和定量指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。其中，定性指標(biāo)指的是“5M1E”控制要素，定量指標(biāo)指的是過(guò)程能力指數(shù)。常用過(guò)程質(zhì)量審核方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)定性指標(biāo)符合情況來(lái)評(píng)價(jià)子過(guò)程得分，是一種基于“加法”的融合方法。在該融合方法中，CPK作為一個(gè)普通定性條款。本文將這種指標(biāo)融合方法稱為“模式一”，在該模式中，定量數(shù)據(jù)沒(méi)有被充分利用，重要度也不高。

2 彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)融合方法

彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)融合方法將過(guò)程能力指數(shù)作為定量數(shù)據(jù)加以利用，充分發(fā)揮其作為定量數(shù)據(jù)信息的作用。這需要改進(jìn)過(guò)程能力指數(shù)的區(qū)分度，并提升其重要度。改進(jìn)過(guò)程能力指數(shù)區(qū)分度的方法是采用滿意度函數(shù)，提升重要性的方法是采用基于“乘法”的融合方案。

2.1 基于滿意度函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工具

為了有效區(qū)分過(guò)程能力，需要一種可以將“能力”指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的工具。指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的工具分為線性和非線性兩類。線性工具通過(guò)對(duì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理得到標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)果，非線性指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化工具主要應(yīng)用滿意度函數(shù)方法[2]。本文采用的非線性標(biāo)準(zhǔn)化工具，其主要目的是促使承制單位改善自身不足，提升生產(chǎn)過(guò)程能力，其設(shè)計(jì)思想就是，對(duì)處于行業(yè)平均水平以上的承制單位，利用滿意度函數(shù)提升其過(guò)程能力指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換系數(shù)，以提高其受審子過(guò)程的得分，而對(duì)處于行業(yè)平均水平以下的承制單位，利用滿意度函數(shù)降低其過(guò)程能力指數(shù)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，以拉低其受審子過(guò)程的得分。

滿意度函數(shù)曲線可基于承制單位實(shí)際生產(chǎn)水平和顧客需求，由承制單位制定并經(jīng)顧客代表確認(rèn)。原則上每個(gè)承制單位制定一條滿意度函數(shù)曲線。滿意度函數(shù)曲線具有時(shí)效性，應(yīng)及時(shí)更新。

2.2 構(gòu)建滿意度函數(shù)

構(gòu)建一個(gè)合適的滿意度函數(shù)分為以下四個(gè)步驟：

1) 確定邊界點(diǎn)和特征點(diǎn)；

2) 代入公式構(gòu)建滿意度函數(shù)；

3) 畫出曲線并列表；

4) 調(diào)整滿意度函數(shù)并確認(rèn)。

實(shí)際應(yīng)用中，滿意度函數(shù)表達(dá)式應(yīng)簡(jiǎn)單，重點(diǎn)是對(duì)行業(yè)平均水平附近的過(guò)程能力進(jìn)行適當(dāng)提高或拉低，可采用分段形式的三角函數(shù)，其表達(dá)式如下:

(1)

式(1)中，

(2)

(3)

其中，參數(shù)x0、x1、x2和y0、y1、y2是特征點(diǎn)參數(shù)。

圖1給出了三角類型滿意度及線性滿意度函數(shù)的指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化曲線，從圖1中可見，三角類型滿意度函數(shù)比線性滿意度函數(shù)在過(guò)程能力的中間段具有更好的區(qū)分度。

圖1 典型過(guò)程能力指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化曲線

2.3 指標(biāo)融合的方案

彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的指標(biāo)融合方案是將定性指標(biāo)(“5M1E”)和定量指標(biāo)(過(guò)程能力)有效結(jié)合，綜合評(píng)價(jià)方法很多[4]，通過(guò)綜合評(píng)價(jià)來(lái)判斷子過(guò)程受控程度。

結(jié)合彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核的特點(diǎn)，采用以“5M1E”控制要素為主、“能力”指標(biāo)為輔的一種融合方案，通過(guò)上述的滿意度函數(shù)將過(guò)程能力指數(shù)轉(zhuǎn)換為打折系數(shù)，與“5M1E”控制要素審核得分相乘得到總分，即

E總=f(E能力)×E要素

(4)

該指標(biāo)融合方案中定性指標(biāo)與定量指標(biāo)體現(xiàn)為“乘”的邏輯關(guān)系，可以提升指標(biāo)的層次和重要度，并能最大限度的發(fā)揮定量指標(biāo)的作用。

為了方便使用，可將滿意度函數(shù)展示為表2。

表2 能力指數(shù)與轉(zhuǎn)換系數(shù)對(duì)照

2.4 子過(guò)程審核結(jié)果的計(jì)算步驟

計(jì)算單個(gè)子過(guò)程得分方法和步驟如下：

1) 統(tǒng)計(jì)監(jiān)督記錄表中每個(gè)要素達(dá)標(biāo)條款個(gè)數(shù)和條款總數(shù)，并計(jì)算每個(gè)要素的得分；

2) 通過(guò)計(jì)算所有達(dá)標(biāo)條款個(gè)數(shù)和審核條款總數(shù)的比值，計(jì)算“5M1E”控制要素的審核得分；

3) 測(cè)算能力指數(shù)并查表轉(zhuǎn)化為打折系數(shù)；

4) 將打折系數(shù)乘以“5M1E”的審核得分，得到子過(guò)程得分。

3 示例

本文把基于線性滿意度函數(shù)的融合方法稱為“模式二”，把基于三角滿意度函數(shù)的融合方法稱為“模式三”，下面通過(guò)兩個(gè)例子說(shuō)明彈藥產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量審核融合方法的特點(diǎn)。

表3給出了三種模式下過(guò)程能力指數(shù)的重要性。示例1和示例2表明在“模式一”中過(guò)程能力指數(shù)的作用與定性指標(biāo)下的條款沒(méi)有差別，而在“模式二”和“模式三”中過(guò)程能力指數(shù)的作用則顯著強(qiáng)于定性指標(biāo)下的具體條款。新模式將過(guò)程能力進(jìn)行量化，并基于“乘法”的方式與定性指標(biāo)融合，不僅提升了過(guò)程能力指數(shù)的層級(jí)，更充分利用了過(guò)程能力指數(shù)作為定量信息的作用。

表4給出了“模式二”與“模式三”的區(qū)分度。示例1和示例2表明當(dāng)CPK較高時(shí)，通過(guò)滿意度函數(shù)增大過(guò)程能力指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換系數(shù)。與之相應(yīng)，為“模式三”的得分大于“模式二”的得分。示例3表明當(dāng)CPK較低時(shí)，“模式三”通過(guò)滿意度函數(shù)減小過(guò)程能力指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換系數(shù)。與之相應(yīng)，“模式二”的得分大于“模式三”的得分。上述分析說(shuō)明隨著過(guò)程能力指數(shù)的小幅變化，“模式三”的結(jié)果變化較大。“模式三”的融合算法能更好識(shí)別并區(qū)分不同層次的過(guò)程能力，從而促進(jìn)承制單位對(duì)自身生產(chǎn)過(guò)程持續(xù)不斷的改進(jìn)。

表3 三種模式下過(guò)程能力指數(shù)的重要性

表4 乘法模式的兩種方法的區(qū)分度

選擇合適的滿意度函數(shù)把過(guò)程能力指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化為一個(gè)打折系數(shù)，將定量的過(guò)程能力和定性的“5M1E”控制要素指標(biāo)以“乘法”的形式融合，更能夠識(shí)別并區(qū)分承制單位的過(guò)程能力水平，從而促進(jìn)承制單位有效提升產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量水平。