基于過程分析的質(zhì)量管理研究

鄒維瑋　晁志峰　周宇斌　郭勇

摘 要：本文介紹了基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的過程質(zhì)量控制方法相較于傳統(tǒng)以產(chǎn)品檢驗(yàn)為重點(diǎn)的品質(zhì)管理方式的優(yōu)勢，并通過適當(dāng)截取統(tǒng)計(jì)區(qū)間以減少樣本統(tǒng)計(jì)量，使基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的過程質(zhì)量控制方法真正適用于現(xiàn)場質(zhì)量控制。通過對生產(chǎn)過程要素的監(jiān)控可提前發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并采取措施進(jìn)行控制，有效節(jié)約質(zhì)量成本。

關(guān)鍵詞：品質(zhì)管理；過程質(zhì)量控制；統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

1 過程質(zhì)量控制的意義

針對重要缺陷的傳統(tǒng)品質(zhì)管理是采取質(zhì)量控制小組（QC小組）的形式展開[1]，在缺陷已經(jīng)發(fā)生后，通過對生產(chǎn)過程的人、機(jī)、料、法、環(huán)、測六個(gè)方面的分析找出缺陷發(fā)生的原因并進(jìn)行整改[2]。但是，這種分析方式通常是在缺陷問題發(fā)生之后，并且需要做大量的調(diào)查和數(shù)據(jù)分析工作，缺陷的解決也存在滯后性。由于工作量巨大，花費(fèi)時(shí)間較長，在分析階段缺陷仍不能有效解決，這段時(shí)間內(nèi)需要花費(fèi)大量的人力、物力應(yīng)對缺陷問題，而且須付出很高的質(zhì)量成本[3]。如圖1所示為傳統(tǒng)的品質(zhì)管理方式，由于產(chǎn)品管理的滯后性往往會產(chǎn)生較多的返工量及報(bào)廢車，往往要付出較高的質(zhì)量成本。

如圖2所示，過程質(zhì)量控制則不同，它是對生產(chǎn)過程直接介入，并對生產(chǎn)重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，在缺陷發(fā)生前發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)要素中的變化量，可防患于未然[4]。過程質(zhì)量控制將生產(chǎn)過程中的人、機(jī)、料、法、環(huán)和生產(chǎn)原料全部納入監(jiān)控范圍，著重關(guān)注生產(chǎn)要素中的各變化點(diǎn)，消除引起產(chǎn)品差異性的原因，使生產(chǎn)過程的每一個(gè)環(huán)節(jié)控制在較為理想的生產(chǎn)狀態(tài)，從而保證最經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出符合用戶要求的合乎一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。這種質(zhì)量控制方法著重于生產(chǎn)過程的控制，主要以預(yù)防為主。以預(yù)防為主的過程質(zhì)量控制方式不僅可節(jié)約大量質(zhì)量成本，避免生產(chǎn)中造成大量的殘次品，并且也有利于加深質(zhì)量人員的專業(yè)知識，培養(yǎng)質(zhì)量深層次人才。

2 過程質(zhì)量控制的實(shí)施

在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，導(dǎo)致產(chǎn)品之間差異性的原因可分為正常原因和異常原因。某些因素對產(chǎn)品的影響很小，且在允許的范圍之內(nèi)，它們通常很難查明或難以消除，這些因素引起的產(chǎn)品差異稱為正常波動；由一個(gè)或多個(gè)生產(chǎn)要素變動所引起的質(zhì)量變動，能夠被查明且又必須消除，這類生產(chǎn)要素引起的產(chǎn)品差異稱為異常波動。過程質(zhì)量控制主要的目標(biāo)是尋找引起異常波動的原因并加以消除。

目前主流的過程質(zhì)量控制是采用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理對生產(chǎn)過程中的各個(gè)要素進(jìn)行評估，使其處于可接受的范圍內(nèi)，保證最終產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。通過對各個(gè)生產(chǎn)過程要素的統(tǒng)計(jì)分析，可以判斷出該過程是否偏離正常水平，從而及時(shí)發(fā)出警告。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行分析，需要大量的樣本才能獲得可信的分析結(jié)果，但對于實(shí)際生產(chǎn)來講，若對大量的產(chǎn)品特性進(jìn)行分析，工作量將是巨大的、無法接受的，所以傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)學(xué)理論在生產(chǎn)現(xiàn)場的過程質(zhì)量控制中是不適用的[5]。在生產(chǎn)現(xiàn)場如何通過采集小批量的數(shù)據(jù)從而獲得可信的統(tǒng)計(jì)結(jié)果是我們將面臨的主要問題之一。

在傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)過程控制中通過采集大量的過程質(zhì)量參數(shù)，繪制出過程質(zhì)量參數(shù)的分布，制定出該參數(shù)的控制范圍，從而得出控制圖。一般認(rèn)為過程控制參量服從正態(tài)分布，可設(shè)A1，A2，…，Ai服從正態(tài)分布N（μ，δ2）的隨機(jī)樣本數(shù)據(jù)，即A1，A2，…，Ai所代表的過程質(zhì)量參數(shù)是在人員、設(shè)備、原材料、工藝、環(huán)境皆無明顯差異下產(chǎn)生的，這樣樣本均值及方差可分別表示為：

（1）

（2）

隨著樣本量逐漸增大，和S2r也逐漸向μ和δ2逼近，但是在生產(chǎn)現(xiàn)場若采集大量的過程質(zhì)量數(shù)據(jù)樣本，將會付出大量的人力和時(shí)間成本；而如果樣本量不足夠大，由此得出的數(shù)據(jù)又會產(chǎn)生誤差，最終導(dǎo)致缺陷誤判。此時(shí)則需要根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)截取統(tǒng)計(jì)區(qū)間，提升統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可信度。如現(xiàn)場生產(chǎn)要素按計(jì)劃變動（如設(shè)備改造）后，相應(yīng)的生產(chǎn)參數(shù)也會有變動。此后的生產(chǎn)參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)刪去生產(chǎn)要素變動之前的區(qū)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果在統(tǒng)計(jì)區(qū)間內(nèi)參數(shù)方差在[0，0.5]則一般認(rèn)為設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，質(zhì)量可控；而參數(shù)方差在（0.5，1]則一般預(yù)示設(shè)備開始出現(xiàn)波動，可排查相關(guān)設(shè)施是否正?；?qū)υO(shè)備進(jìn)行清理；但當(dāng)參數(shù)方差在（1，∞）則一般設(shè)備參數(shù)超出可控范圍。

3 過程質(zhì)量控制應(yīng)用

由上節(jié)的分析可知，通過概率積分變換理論，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)機(jī)理的過程質(zhì)量控制才能真正應(yīng)用于生產(chǎn)過程，通過過程質(zhì)量分析最終改善生產(chǎn)過程。下面將以預(yù)防某表面預(yù)處理電泳缺陷為案例介紹基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的過程質(zhì)量控制在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，如圖3。

涂裝是汽車耐腐蝕和裝飾的最經(jīng)濟(jì)而有效的辦法，而涂裝前的表面預(yù)處理（又稱前處理）的好壞又直接影響涂層使用壽命和裝飾效果的重要環(huán)節(jié)。涂裝前表面預(yù)處理的目的是去除被涂件構(gòu)成物之外的所有異物，提供適合于涂裝要求的良好基底，以保證涂層具有良好的防腐和裝飾性能。由于涂裝前表面預(yù)處理伴隨著復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)及物理變化，需要采用復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)控制表面預(yù)處理過程中的各種工藝參數(shù)。而溫度表是最常用的一種監(jiān)控表面預(yù)處理過程中溫度參數(shù)的設(shè)備。因此，對于溫度表的監(jiān)控應(yīng)為過程質(zhì)量控制中的常規(guī)監(jiān)控工作。

傳統(tǒng)的監(jiān)控方式是每天對溫度表進(jìn)行檢測讀數(shù)，確定溫度是否在規(guī)定的工藝范圍內(nèi)，如果不在工藝范圍內(nèi)，則意味著生產(chǎn)過程中的溫度不受控，極有可能導(dǎo)致車輛缺陷。這種傳統(tǒng)的監(jiān)控方式只能在缺陷發(fā)生后，將會付出極大的產(chǎn)量、質(zhì)量成本。而基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的過程質(zhì)量監(jiān)控方式則采用統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，在生產(chǎn)設(shè)備不滿足生產(chǎn)現(xiàn)場前及時(shí)發(fā)現(xiàn)、提前排除。

如圖4所示，此處的溫度工藝控制范圍為[22，26]，雖然溫度表的讀數(shù)一直在工藝范圍內(nèi)，按照常規(guī)監(jiān)控方式不會采取任何措施，但是幾天之后溫度讀數(shù)便超出工藝規(guī)定范圍，電泳缺陷開始產(chǎn)生，如圖5所示為溫度失控后車身上產(chǎn)生的麻皮缺陷。

但是基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的過程監(jiān)控，可以計(jì)算出其方差為0.68，預(yù)示設(shè)備穩(wěn)定性較差，應(yīng)及時(shí)排查設(shè)備是否正常，及時(shí)控制溫度，預(yù)防缺陷發(fā)生。因此，基于數(shù)理統(tǒng)計(jì)的過程質(zhì)量監(jiān)控可以提前發(fā)現(xiàn)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并防止缺陷發(fā)生。

4 結(jié)論

過程質(zhì)量控制側(cè)重于控制產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，可以在缺陷未大量爆發(fā)之前發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)要素的變化點(diǎn)并迅速控制。過程質(zhì)量控制可節(jié)約大量質(zhì)量成本，避免生產(chǎn)中造成大量的殘次品。通過基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的過程質(zhì)量分析最終改善生產(chǎn)過程，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

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