動態(tài)計量型抽樣檢驗在企業(yè)質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

鄧夢君，梁健瑤，王喜利，王 倩

（1.株洲時代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007；2.中車長春軌道客車股份有限公司，吉林 長春 130062）

在企業(yè)質(zhì)量管理中，產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)管理和發(fā)展息息相關(guān)。產(chǎn)品制造過程中，為了保證產(chǎn)品的各項性能滿足質(zhì)量要求，防止不合格品流入下道工序或市場，最保險的方式是全數(shù)檢驗[1]。但由于工程應(yīng)用中產(chǎn)品批量通常較大、檢驗時間有限、費用較高或存在破壞性試驗，只能采用抽樣檢驗方法。抽樣檢驗是以“用盡量少的樣本量來盡量準確評判產(chǎn)品總體（批）的質(zhì)量特性”為主線的科學檢驗方法[2-3]。根據(jù)檢驗特性值的屬性，抽樣檢驗分為計數(shù)型和計量型兩類[4-5]。計數(shù)型抽樣檢驗以抽樣個數(shù)中不合格監(jiān)測項點個數(shù)作為依據(jù)判定產(chǎn)品是否被接收，而計量型抽樣檢驗需要基于實際測量值來計算均值、標準差等統(tǒng)計量來判定產(chǎn)品接收或拒收[6]。

目前，大多數(shù)工程檢驗采用百分比抽樣檢驗和計數(shù)型抽樣檢驗[7-8]，百分比抽樣檢驗的缺陷在于生產(chǎn)批質(zhì)量相同時，出現(xiàn)“小批寬，大批嚴”的情況；而計數(shù)型抽樣檢驗僅關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量特性是否合格[9]，未觀測到具體檢測項點的實際質(zhì)量穩(wěn)定性水平。同時，隨著企業(yè)生產(chǎn)加工能力和管理水平的提升，檢驗方式需要根據(jù)產(chǎn)品的實際質(zhì)量狀態(tài)和抽樣風險進行動態(tài)調(diào)整。

本工作以計量型抽樣檢驗方案為基礎(chǔ)，針對軌道機車主型產(chǎn)品，建立一套針對不同產(chǎn)品主要質(zhì)量特性的動態(tài)抽樣檢驗方法，并給出具體的實施步驟及應(yīng)用實例，便于工程實際應(yīng)用。

1 動態(tài)計量型抽樣檢驗方案

通過對產(chǎn)品質(zhì)量特性進行評估和篩選，從而關(guān)注和控制產(chǎn)品主要質(zhì)量特性，并通過對主要質(zhì)量特性進行過程能力分析，關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量特性的過程能力指數(shù)（CPK）水平，督促產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量穩(wěn)定性提升。根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性以及不同產(chǎn)品類別接收質(zhì)量控制值（AQL），動態(tài)調(diào)整使用方風險和生產(chǎn)方風險來改變抽樣檢驗的樣本量，計算當前批樣本量的標準正態(tài)分布對應(yīng)位置（Z值），并將Z值與抽檢特性（OC）曲線[10-13]分布位置參數(shù)（K值）進行比較，對產(chǎn)品質(zhì)量特性是否接收進行判定，抽樣檢驗方案體系見圖1。

圖1 動態(tài)計量型抽樣檢驗體系Fig.1 Dynamic measurement sampling inspection system

采用此種方案不僅能關(guān)注到產(chǎn)品質(zhì)量特性是否在技術(shù)要求的規(guī)格上下限內(nèi)，同時能確定具體檢測項點的實際質(zhì)量穩(wěn)定性水平。利用這些數(shù)據(jù)能更好地控制產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。詳細抽樣檢驗方案實施流程見圖2，其中USL為規(guī)格上限，LSL為規(guī)格下限。

圖2 動態(tài)計量型抽樣檢驗流程Fig.2 Dynamic measurement sampling inspection process

1.1 確定產(chǎn)品主要質(zhì)量特性

根據(jù)產(chǎn)品安裝和使用特性，項目技術(shù)、工藝、質(zhì)量相關(guān)人員按六維度評價基準（見表1）對產(chǎn)品原有檢測項點進行評價，對項點（內(nèi)部組裝重要性、外部組裝重要性、安全性、問題發(fā)生頻次、檢測難易度、單位項點檢測時間）進行綜合打分排序，篩選得分高的產(chǎn)品質(zhì)量特性，重點關(guān)注并充分利用數(shù)據(jù)進行分析。

表1 六維度檢測項點評分原則Tab.1 Score principles of six-dimensional test items

對產(chǎn)品主要質(zhì)量特性進行歷史數(shù)據(jù)測算及評估之后，需運用統(tǒng)計學方法對整個測量系統(tǒng)進行分析，了解影響測量結(jié)果的波動來源及分布，確保測量系統(tǒng)符合工程需求[14]。同時要求對產(chǎn)品主要質(zhì)量特性的生產(chǎn)過程進行統(tǒng)計過程控制，并分析CPK，隨時掌握制造過程中各工序質(zhì)量的保證能力，從而發(fā)現(xiàn)并處理異常因素，將其調(diào)整至穩(wěn)定受控狀態(tài)。

1.2 抽樣檢驗方案及接收準則

1.2.1 一次抽樣表

根據(jù)企業(yè)來料批量數(shù)、設(shè)定AQL及使用方風險等相關(guān)因素，計算不同抽樣方案下的K值，從而擬定一次抽樣表，如表2和3所示（N為批量數(shù)，n為樣本數(shù)）。

表2 一次抽樣表（AQL為500×10-6）Tab.2 One-time sampling table（AQL＝500×10-6）

通過設(shè)定批量數(shù)、AQL及抽樣規(guī)則（正常、加嚴、放寬），確定單批產(chǎn)品單個質(zhì)量特性抽樣檢驗的適宜樣本量。檢驗員可根據(jù)產(chǎn)品批量數(shù)和設(shè)定AQL，選擇對應(yīng)的樣本量進行抽檢。表4所示為不同AQL下不同抽樣檢驗方案的使用方風險和接收概率對比情況。

表4 不同抽樣檢驗方案的使用方風險和接收概率Tab.4 User risks and acceptance probabilities of different sampling plans

表3 一次抽樣表（AQL為1 000×10-6）Tab.3 One-time sampling table（AQL＝1 000×10-6）

1.2.2 計算公式及接收準則

1.2.2.1 計算公式

CPK計算公式[15-16]如下：

式中，USL為USL，LSL為LSL為樣本均值，σ為標準差，為移動極差均值，d2為常數(shù)1.13。

式中，μ為本批樣本均值。

1.2.2.2 轉(zhuǎn)移規(guī)則說明

正常檢驗即對來料或成品開始檢驗時，根據(jù)來料或成品質(zhì)量要求，采用正常抽樣檢驗方案。抽樣檢驗方案根據(jù)產(chǎn)品的實物質(zhì)量狀態(tài)實施動態(tài)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移規(guī)則如下。

（1）從正常檢驗到加嚴檢驗。根據(jù)一次抽樣表判定該批產(chǎn)品（來料或成品）是否接收，一旦一次抽樣中出現(xiàn)否，即記為有1批被拒收，則從該批開始計算，如果連續(xù)5批或不到5批，又有1批一次抽樣結(jié)果判定否，則從下批開始實施加嚴檢驗。

（2）從正常檢驗到放寬檢驗。在實施正常檢驗時，如果連續(xù)10批被接收，并且符合如果按照加嚴檢驗，這些批還能被接收且生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計受控狀態(tài)，則可轉(zhuǎn)為放寬檢驗。放寬檢驗不作強制要求。

（3）從加嚴檢驗到正常檢驗。在實施加嚴檢驗時，如果連續(xù)5批被認為可接收，可恢復正常檢驗。

（4）從放寬檢驗到正常檢驗。在實施放寬檢驗時，如果發(fā)生有一批未被接收或生產(chǎn)過程未處于統(tǒng)計受控狀態(tài)，則從下一批開始恢復正常檢驗。

1.2.2.3 判定準則

計算出的Z值與抽樣表對應(yīng)的K值比較。

（1）具有單側(cè)上規(guī)格限：如果規(guī)格上限Z值≥K值，接收該批次；否則拒收。

（2）具有單側(cè)下規(guī)格限：如果規(guī)格下限Z值≥K值，接收該批次；否則拒收。

（3）具有雙側(cè)規(guī)格限：如果規(guī)格上限Z值≥K值，且規(guī)格下限Z值≥K值，接收該批次；否則拒收。

2 應(yīng)用實例

針對機車車輛轉(zhuǎn)向架一系減震部件，以主型產(chǎn)品錐形簧（見圖3）的主要產(chǎn)品質(zhì)量特性為例，實施動態(tài)抽樣檢驗方案實施。根據(jù)該產(chǎn)品的檢測項點，采用六維度檢測項點評分表進行打分排序（見表5），篩選出該錐形簧的排序靠前的兩個重要產(chǎn)品質(zhì)量特性，并根據(jù)單個檢測項點的產(chǎn)品成型工藝確定AQL（原材料AQL為企業(yè)與供應(yīng)商約定值，成品AQL為根據(jù)實物質(zhì)量狀態(tài)設(shè)定的目標值），見表6。

圖3 錐形簧示意Fig.3 Conical spring indication

表5 錐形簧檢測項點評分表Tab.5 Test item review score table of conical spring

表6 錐形簧產(chǎn)品主要質(zhì)量特性Tab.6 Main quality characteristics of conical spring product

針對C，計算前先根據(jù)100個歷史數(shù)據(jù)得到分析用控制圖，并計算CPK，得到CPK＝1.382 [＞1.33（基本穩(wěn)定可控的CPK限值，后同）]，表示生產(chǎn)過程穩(wěn)定。第1批按正常檢驗，根據(jù)批量數(shù)98件，查詢得到對應(yīng)的樣本量為10，按抽樣檢驗10件并記錄結(jié)果。對前面10批按其樣本量結(jié)果計算CPK，Z1和Z2等，見表7。

表7 C的Z值計算結(jié)果及判定Tab.7 Z value calculation results and judgments of C

結(jié)果表明連續(xù)10批的抽樣檢驗結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，同時計算出的Z值均大于K值，均判定為接收，且滿足“生產(chǎn)過程處于統(tǒng)計受控狀態(tài)”，則后面可由正常檢驗跳至放寬檢驗（K值不同），放寬檢驗不作強制要求。

對B進行驗證時，根據(jù)表2及表6，選取樣本量進行抽樣檢驗。針對B，計算前先根據(jù)100個歷史數(shù)據(jù)得到分析用控制圖并計算CPK，得到CPK＝1.17（＜1.33），表示生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，需要根據(jù)控制圖排查異常原因，同時進行生產(chǎn)過程改善。第1批按正常檢驗開始，第2和第3批的計算結(jié)果Z2值均小于K值，判定為拒收，見表8。連續(xù)兩批被拒收后，產(chǎn)品由正常檢驗跳至加嚴檢驗。第4批時產(chǎn)品供應(yīng)商未進行改善，導致加嚴后仍被拒收，后期通過相應(yīng)整改，使得Z值增大。

表8 B的Z值計算結(jié)果及判定Tab.8 Z value calculation results and judgments of B

3 結(jié)論

通過評估和篩選產(chǎn)品主要質(zhì)量特性，結(jié)合企業(yè)當前產(chǎn)品質(zhì)量水平和檢測資源，針對產(chǎn)品主要質(zhì)量特性制定一套基于抽樣風險的動態(tài)計量型抽樣檢驗方案，動態(tài)調(diào)整產(chǎn)品的使用方和生產(chǎn)方風險來改變抽樣檢驗的嚴格性。應(yīng)用實例表明，采用動態(tài)計量型抽樣檢驗?zāi)苡行е笇з|(zhì)量檢驗人員對產(chǎn)品質(zhì)量特性進行監(jiān)控，在關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量特性是否合格的基礎(chǔ)上深入了解產(chǎn)品質(zhì)量特性的穩(wěn)定性水平，從而推進產(chǎn)品生產(chǎn)過程質(zhì)量改善。

錐形簧采用動態(tài)抽樣檢驗方案實施驗證，根據(jù)Z值的計算結(jié)果判定抽樣檢驗方案是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，真正實現(xiàn)了正常檢驗與加嚴檢驗之間的靈活切換。結(jié)合企業(yè)當前產(chǎn)品質(zhì)量水平和檢測資源，通過使用方風險和生產(chǎn)方風險來控制抽樣樣本量。采用此種動態(tài)抽樣檢驗，能充分利用檢測結(jié)果對產(chǎn)品實物質(zhì)量水平提前進行預判，指導質(zhì)量檢驗人員對產(chǎn)品特性質(zhì)量進行監(jiān)控，說明使用Z值來監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量水平的方法是有效的。

企業(yè)后續(xù)將從該方向推廣至其他項點的動態(tài)抽樣檢驗，加大該抽樣檢驗方案的產(chǎn)品使用范圍，并推行企業(yè)抽樣檢驗標準，使得產(chǎn)品出廠抽樣檢驗由企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量水平和風險自由控制。同時結(jié)合動態(tài)抽樣的落地方案持續(xù)推進來料及成品動態(tài)抽樣檢驗規(guī)則的應(yīng)用改進，結(jié)合執(zhí)行層面不斷優(yōu)化升級。