全要素耦合驅(qū)動(dòng)的制造質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施效能評(píng)估方法*

楊超杰, 謝軍太, 高建民, 王榮喜, 方 偉, 蔣家東

(1.西安交通大學(xué) 中國(guó)西部質(zhì)量科學(xué)與技術(shù)研究院 陜西 西安 710049；2.中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院 陜西 西安 710077；3.國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施效能研究) 北京 100028)

0 引 言

自工業(yè)革命以來，質(zhì)量就是一個(gè)國(guó)家興旺強(qiáng)盛的根基?！笆糯蟆备前奄|(zhì)量提到了新的戰(zhàn)略高度，提出堅(jiān)持質(zhì)量第一，效益優(yōu)先，建設(shè)質(zhì)量強(qiáng)國(guó)。質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施(NQI)對(duì)提升質(zhì)量起著基礎(chǔ)性作用。

從宏觀層面看，國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施是建立社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)最佳秩序的技術(shù)規(guī)則，是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量提升促進(jìn)轉(zhuǎn)型升級(jí)的技術(shù)基礎(chǔ)，是推動(dòng)科技創(chuàng)新激發(fā)市場(chǎng)活力的技術(shù)平臺(tái)，是參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)維護(hù)國(guó)家核心利益的技術(shù)手段[1-4]。

自2005年，聯(lián)合國(guó)國(guó)際貿(mào)易中心(ITC)提出國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施以來，國(guó)內(nèi)外一些研究學(xué)者針對(duì)NQI展開研究，Santetra和Marban[5]給出了NQI的七個(gè)作用：應(yīng)對(duì)自由貿(mào)易和全球化的挑戰(zhàn)；創(chuàng)新和競(jìng)爭(zhēng)力；建立市場(chǎng)堡壘；保護(hù)消費(fèi)者；有助于監(jiān)管者執(zhí)行；有助于經(jīng)濟(jì)開發(fā)；有助于區(qū)域整合。Peuckert[6]證明了提高NQI可以加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)。Fattah 和Rehma[7]指出NQI推動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用。Gonalves[8]強(qiáng)調(diào)了NQI對(duì)科技創(chuàng)新的重要作用。Bakhitiar[9]評(píng)估了印度尼西亞NQI的建設(shè)情況。

國(guó)內(nèi)胡楊、蔣家東[10-12]團(tuán)隊(duì)提出了國(guó)家質(zhì)量基礎(chǔ)價(jià)值作用機(jī)理和進(jìn)行了模型研究，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施效能評(píng)估的初步研究，整理了效能評(píng)估的方法及不同層面的意義，提出了質(zhì)量競(jìng)爭(zhēng)力指數(shù)及其評(píng)價(jià)方法，起到了一定的借鑒意義。

效能評(píng)估方法根據(jù)評(píng)估的主客觀程度，可分為主觀評(píng)估法、客觀評(píng)估法和主客觀結(jié)合評(píng)估法[13-17]。其中，主觀評(píng)估法包括專家調(diào)查法、層次分析法、比較矩陣法、重要性排序法等；客觀評(píng)估法包括 ADC 法、加權(quán)分析法、主成分分析法、因子分析法、樂觀和悲觀法、回歸分析法等；主客觀結(jié)合評(píng)估法主要有模糊綜合評(píng)判法、灰色關(guān)聯(lián)分析法、聚類分析法、物元分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、參數(shù)效能法、SEA方法、試探性建模與分析方法等。

目前質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施體系效能評(píng)估存在以下兩個(gè)問題，首先，缺少石油專用管QI體系；其次，缺失定量的石油專用管企業(yè)QI體系效能評(píng)估方法。

針對(duì)以上問題，本文在構(gòu)建的非API石油專用管QI體系的基礎(chǔ)上，提出一種基于ANP的QI效能評(píng)估方法，并通過對(duì)油井管企業(yè)的QI效能評(píng)估結(jié)果的分析，驗(yàn)證了該方法的有效性。

1 QI體系效能評(píng)估總體思路

質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施目前比較成熟的定義為：以質(zhì)量提升為目標(biāo)的技術(shù)支撐體系，主要包括標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證認(rèn)可等要素[18]。標(biāo)準(zhǔn)是在一定范圍內(nèi)獲得最佳秩序，經(jīng)協(xié)商一致制定并由公認(rèn)機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)，共同使用和重復(fù)使用的一種規(guī)范性文件；計(jì)量是實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一、量值準(zhǔn)確可靠的活動(dòng)；檢驗(yàn)檢測(cè)是對(duì)實(shí)體的一個(gè)或者多種特性進(jìn)行測(cè)量、實(shí)驗(yàn)或度量，并將結(jié)果與規(guī)定進(jìn)行比較確定其是否合格的活動(dòng)；認(rèn)證認(rèn)可是由第三方機(jī)構(gòu)證明產(chǎn)品、服務(wù)、管理體系符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范的強(qiáng)制性要求或者標(biāo)準(zhǔn)的合格評(píng)定活動(dòng)[19-21]。

QI的效能從技術(shù)層面上有兩層含義，一是QI及其組成要素的效益和效率；二是QI整體產(chǎn)生的提升質(zhì)量等作用和功能。

QI效能評(píng)估，以定性定量相結(jié)合的方式對(duì)體系的效能進(jìn)行評(píng)估，可以最大限度地發(fā)揮QI對(duì)質(zhì)量的提升作用。

QI效能評(píng)估主要是評(píng)估以上這些要素，目前使用最多的是網(wǎng)絡(luò)層次分析法，如圖1所示，本文采用網(wǎng)絡(luò)層次分析法進(jìn)行QI效能評(píng)估，具體包括以下步驟：

圖1 產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施效能評(píng)估技術(shù)路線

第一步：構(gòu)建質(zhì)量基礎(chǔ)指標(biāo)體系；

第二步：確定各層指標(biāo)權(quán)重；

第三步：收集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的歸一化處理；

第四步：效能評(píng)估。

2 QI體系效能評(píng)估流程

2.1 構(gòu)建制造質(zhì)量基礎(chǔ)指標(biāo)體系

首先明確目標(biāo)，成立專家小組，設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，通過文獻(xiàn)分析和問卷結(jié)果獲取指標(biāo)因素，將指標(biāo)因素進(jìn)行分類，對(duì)指標(biāo)體系不斷進(jìn)行推敲，反復(fù)修改，按照目的性、系統(tǒng)性、科學(xué)性、可操作性、相關(guān)性、可比性原則，經(jīng)專家多次討論建立質(zhì)量基礎(chǔ)評(píng)估指標(biāo)體系模型，如圖2所示。

圖2 產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)指標(biāo)體系構(gòu)建過程

1)明確評(píng)估目標(biāo)。研究目的是構(gòu)建企業(yè)質(zhì)量基礎(chǔ)效能評(píng)估指標(biāo)體系，了解企業(yè)質(zhì)量基礎(chǔ)現(xiàn)狀。

2)效能評(píng)估指標(biāo)獲取：(a)認(rèn)真總結(jié)、梳理國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料，了解目前企業(yè)在標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證認(rèn)可方面的現(xiàn)狀，使指標(biāo)的選取更具有普遍性。(b)同時(shí)走訪相關(guān)生產(chǎn)、制造和使用等企業(yè)，獲得影響質(zhì)量基礎(chǔ)的多個(gè)因子，盡可能全面的獲取影響因素，使指標(biāo)更貼合企業(yè)實(shí)際。

3)效能評(píng)估指標(biāo)類別確定。依據(jù)影響因子的屬性進(jìn)行分類，將同類屬性因素歸為一類，本文指標(biāo)因素歸類更多的從質(zhì)量基礎(chǔ)內(nèi)涵特征出發(fā)，及按照NQI的內(nèi)涵總體將指標(biāo)分為標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證認(rèn)四個(gè)部分。

4)效能評(píng)估模型修改。廣泛征求質(zhì)量領(lǐng)域的專家學(xué)者和資歷豐富的職業(yè)經(jīng)理人的意見建議，對(duì)前面建立的模型進(jìn)行修改完善。盡量運(yùn)用較少指標(biāo)反映較多的信息，使指標(biāo)體系歸類合理、層次清晰、關(guān)系明了。

2.2 收集數(shù)據(jù)和歸一化處理

通過調(diào)查問卷進(jìn)行收集數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的歸一化處理。本文通過已設(shè)計(jì)的《非API石油專用管質(zhì)量基礎(chǔ)現(xiàn)狀問卷調(diào)研》，通過調(diào)查問卷了解每個(gè)公司的質(zhì)量情況，并將指標(biāo)基于最大值、最小值的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，如公式(1)、(2)。

(1)

(2)

通過公式(1)、(2)將收集到的數(shù)據(jù)序列x1,x2,x3,…,xn轉(zhuǎn)換到區(qū)間[b,a+b]中。取a=9，b=0;將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到區(qū)間[0,9]。

2.3 確定各層指標(biāo)權(quán)重

根據(jù)建立好的體系模型，分析模型同層指標(biāo)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)指標(biāo)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，構(gòu)造權(quán)重判斷矩陣，由判斷矩陣計(jì)算得到各指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，并計(jì)算各層指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)目標(biāo)的合成權(quán)重。

1)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性分析?；谫|(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的特點(diǎn)，所構(gòu)建的指標(biāo)體系之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，其指標(biāo)之間的關(guān)系一定程度上影響了指標(biāo)權(quán)重的分配，最終影響質(zhì)量基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)結(jié)果。

2)問卷調(diào)查。為了定量分析指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，本文設(shè)計(jì)了《非API石油專用管質(zhì)量基礎(chǔ)現(xiàn)狀問卷調(diào)研》，通過專家打分的結(jié)果對(duì)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行定量化分析。

各個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度的大小通過折線變化趨勢(shì)的相似程度得到，計(jì)算公式如式(3)：

(3)

其中：a為點(diǎn)橫坐標(biāo)之間的差值；i,j為指標(biāo)；gradei,k+1為第(k+1)個(gè)公司指標(biāo)i的分?jǐn)?shù)。

3)構(gòu)造判斷矩陣。根據(jù)調(diào)查問卷的結(jié)果構(gòu)造判斷矩陣，并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

λ是判斷矩陣的最大特征值，通過公式(4)、(5)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。

CI=(λ-n)/(n-1)

(4)

CR=CI/RI

(5)

RI為平均隨機(jī)一致性指標(biāo)。通常當(dāng)CR<0.1時(shí)，矩陣滿足一致性要求。

4)確定指標(biāo)權(quán)重。

2.4 QI效能評(píng)估計(jì)算

通過調(diào)查問卷獲取所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)，然后由以下公式計(jì)算效能。

(6)

其中：E為某制造企業(yè)的QI效能；Wi為QI要素i的權(quán)重，i取I, S, M, C；Wij為QI要素i下指標(biāo)j的權(quán)重；Gij為要素i下指標(biāo)j的分?jǐn)?shù)。

3 實(shí)例驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文提出的方法的可行性，本文收集了8家不同類型公司的數(shù)據(jù)，并運(yùn)用上述方法對(duì)其制造QI效能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

第一步是確定企業(yè)質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的指標(biāo)體系和指標(biāo)體系。每個(gè)企業(yè)都有不同的產(chǎn)品類型和相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。但是質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的四個(gè)要素，即標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢驗(yàn)檢測(cè)和認(rèn)證認(rèn)可是NQI的重要組成要素。在此基礎(chǔ)上，建立的指標(biāo)體系如圖3所示。為了便于計(jì)算，選擇了三級(jí)指標(biāo)體系。但是，問卷所獲得是第四層的指標(biāo)數(shù)值，第四層和第三層之間的權(quán)重設(shè)置為均勻分布。

圖3 QI效能評(píng)估指標(biāo)體系

第二步是收集數(shù)據(jù)，并利用基于最大值和最小值的準(zhǔn)則進(jìn)行變換，將每個(gè)指標(biāo)值集中在[0-9]。如果某一指標(biāo)的數(shù)據(jù)為空或未采集，則采用均值填充法。也就是說，如果數(shù)值型為空，則用其他對(duì)象該指標(biāo)值的平均值來填充；如果非數(shù)值型為非數(shù)值型，則用其他對(duì)象該指標(biāo)值的平均值來填充。收集的數(shù)據(jù)通過公式(1)和(2)進(jìn)行歸一化。

第三步是確定指標(biāo)權(quán)重。根據(jù)圖3所示的指標(biāo)體系圖，第二層包含質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施的四個(gè)要素。從目前的研究進(jìn)展來看，這四個(gè)要素是相互關(guān)聯(lián)的。相關(guān)性分析主要以第三層指標(biāo)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按式(3)計(jì)算其相似度。計(jì)算結(jié)果如圖4所示。

圖4 三層指標(biāo)關(guān)聯(lián)關(guān)系圖

由于企業(yè)類型和性質(zhì)的不同，二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重是由石油專用管質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施專家打分確定的。不同類型的公司有不同的權(quán)重。本文選取了8家企業(yè)，將其分為3類。為了使最終結(jié)果的差異更加明顯，在區(qū)間[1,10]中設(shè)置了權(quán)重值。權(quán)重值見表1。

表1 第二層指標(biāo)權(quán)重值

三級(jí)指標(biāo)的權(quán)重值主要由ANP計(jì)算得到。在相似度計(jì)算的基礎(chǔ)上，確定了判斷矩陣，并進(jìn)行了一致性檢驗(yàn)。最終權(quán)重值見表2。

表2 第三層指標(biāo)權(quán)重值

最后，通過公式(6)評(píng)估QI效能，結(jié)果如圖5所示。

圖5 企業(yè)效能評(píng)估結(jié)果

結(jié)果表明，企業(yè)B、G的性質(zhì)比較單一，QI的4個(gè)要素只涉及1個(gè)或2個(gè)，得分相對(duì)較低；A、C、D、E、F 5個(gè)企業(yè)為綜合型企業(yè)，H為研究型企業(yè)。同一性質(zhì)企業(yè)之間得分無顯著差異。

4 結(jié)束語

非API石油專用管質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施水平是其質(zhì)量提升的關(guān)鍵。本文提出了一種基于ANP方法的制造質(zhì)量基礎(chǔ)效能評(píng)估方法，構(gòu)建了效能評(píng)估的流程，并在國(guó)內(nèi)8家非API石油專用管制造企業(yè)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過對(duì)制造企業(yè)QI效能進(jìn)行整體評(píng)估，最終得到的結(jié)果能夠體現(xiàn)各企業(yè)制造質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施水平方面存在的差異，主要體現(xiàn)在質(zhì)量基礎(chǔ)要素的各項(xiàng)指標(biāo)的良莠不齊，形成企業(yè)質(zhì)量提升的動(dòng)力和能力存在較大差異。驗(yàn)證結(jié)果表明：構(gòu)建的指標(biāo)體系不僅能夠體現(xiàn)產(chǎn)品的質(zhì)量屬性，同時(shí)在效能評(píng)估過程中，降低了人為因素的影響，保證評(píng)估結(jié)果具有一定客觀性，為非API石油專用管的質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施提升提供參考。