于洪基

(中共許昌市委黨校，河南 許昌 461000)

?

基于結(jié)構(gòu)方程模型的卷煙企業(yè)關(guān)鍵質(zhì)量特性識別研究*

于洪基

(中共許昌市委黨校，河南 許昌 461000)

由于卷煙企業(yè)的生產(chǎn)過程是一個多級的過程，多級的生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制具有復(fù)雜性，所以傳統(tǒng)的識別方法很難取得有效的識別結(jié)果。采用結(jié)構(gòu)方程的方法可以解決這個問題。結(jié)構(gòu)方程能夠同時處理多個因變量、允許自變量和因變量含有測量誤差，并能根據(jù)擬合優(yōu)度指數(shù)對原有模型進行修正。通過一個具體的實例來進行卷煙企業(yè)關(guān)鍵質(zhì)量特性的識別研究。

關(guān)鍵質(zhì)量特性;結(jié)構(gòu)方程;主成分分析

卷煙企業(yè)的生產(chǎn)過程是一個自動化程度很高的多級生產(chǎn)過程，對于多級生產(chǎn)過程來說，每一道工序都產(chǎn)生質(zhì)量波動，這些質(zhì)量波動會直接或間接影響到后續(xù)工序。在卷煙生產(chǎn)過程中，其各個工序如原材料、嘴棒、制絲和卷包等輸出的質(zhì)量波動會迅速傳遞到最終產(chǎn)品的質(zhì)量特性中。卷煙生產(chǎn)中某一個工序出現(xiàn)了錯誤都會反映到最終的產(chǎn)品質(zhì)量上，卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量性能取決于各級過程的累積效應(yīng)。

在卷煙企業(yè)的質(zhì)量管理中，由于卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)過程存在多種產(chǎn)品質(zhì)量相互影響、多個質(zhì)量特性相互作用、產(chǎn)品質(zhì)量相互傳遞等現(xiàn)象，因此多個質(zhì)量特性的協(xié)同控制成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要方面。[1]生產(chǎn)過程的關(guān)鍵質(zhì)量特性是指在零部件和原材料加工制造及裝配過程中影響其加工制造質(zhì)量、裝配質(zhì)量及制造過程質(zhì)量的少數(shù)關(guān)鍵技術(shù)、操作及裝配等的集合。[2]在卷煙生產(chǎn)過程中的質(zhì)量特性之間存在相關(guān)性，由于成本及效率的關(guān)系，無法對全面質(zhì)量特性進行監(jiān)控。因此在卷煙企業(yè)的質(zhì)量控制和改進中，需要通過尋找關(guān)鍵的質(zhì)量特性進行優(yōu)化和控制。也就是需要對影響原材料、嘴棒、制絲和卷包等生產(chǎn)過程的關(guān)鍵質(zhì)量特性進行識別。

當(dāng)輸入變量和輸出變量都有多個的時候，且這些變量存在自相關(guān)關(guān)系或這些變量無法直接測量的時候，傳統(tǒng)的關(guān)鍵質(zhì)量特性識別方法，如QFD、因子分析等，在進行識別的時候常常會失效。[3]基于此，本文利用結(jié)構(gòu)方程模型的方法對卷煙企業(yè)生產(chǎn)過程中關(guān)鍵質(zhì)量特性進行識別。

一　結(jié)構(gòu)方程模型

(一)結(jié)構(gòu)方程的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)方程模型是通過變量協(xié)方差矩陣、相關(guān)系數(shù)矩陣來分析變量之間關(guān)系。在經(jīng)濟學(xué)和管理學(xué)等專業(yè)研究中，很多變量都無法直接測量，例如研究客戶認知的時候，客戶期望、客戶感知等變量無法直接測量，這些變量可以稱為潛變量。對于這些潛變量，設(shè)置一些顯變量，利用這些顯變量間接測量潛變量，通過這些測量指標(biāo)來進行問卷調(diào)查的設(shè)計。[4]傳統(tǒng)的統(tǒng)計方法無法對潛變量進行測量，結(jié)構(gòu)方程模型則可以通過測量顯變量來反映潛變量，而且結(jié)構(gòu)方程允許這些測量變量還有測量誤差。

結(jié)構(gòu)方程模型可分為結(jié)構(gòu)方程和測量方程兩部分。結(jié)構(gòu)方程模型的各個指標(biāo)會含有隨機誤差和系統(tǒng)誤差。隨機誤差指由于測量的不準(zhǔn)確導(dǎo)致的誤差，系統(tǒng)誤差則指測量本身含有的誤差。

1.測量模型。對于指標(biāo)與潛變量(例如六個財務(wù)指標(biāo)與公司盈利能力)之間的關(guān)系，則寫成如下測量方程：

x=Λxξ+δ；y=Λyη+ε

其中，x為外源指標(biāo)( Exogenous Indicators) 組成的向量。

y為內(nèi)生指標(biāo)( Endogenous Indicators) 組成的向量。

Λx為外源指標(biāo)與外源潛變量之間的關(guān)系，稱為外源指標(biāo)在外源潛變量上的因子負荷矩陣。

Λy為內(nèi)生指標(biāo)與內(nèi)生潛變量之間的關(guān)系，稱為內(nèi)生指標(biāo)在內(nèi)生潛變量上的因子負荷矩陣。

ξ為外源潛變量，即模型中不受其他變量影響但影響他人的變量。

η為內(nèi)生潛變量，即模型中會受到任何一個其他變量影響的變量。

δ為外源指標(biāo)x 的誤差項。

ε為內(nèi)生指標(biāo)y 的誤差項。

2.結(jié)構(gòu)模型。對于潛變量之間的關(guān)系，則可寫成如下結(jié)構(gòu)方程：

η=Bη+Γξ+ζ

其中，B為內(nèi)生潛變量間的關(guān)系。

Γ為外源潛變量對內(nèi)生潛變量的影響。

ζ為結(jié)構(gòu)方程的殘差項，反映了η在方程中未能被解釋的部分。

(二)結(jié)構(gòu)方程的建模過程

結(jié)構(gòu)方程模型主要作用就是研究各個潛變量之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，模型建立的首要條件就是設(shè)定潛變量。根據(jù)測量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系不同分為兩種情況處理。[5]首先，如果在具體的實例中對于測量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系很清楚，研究人員就可以據(jù)此來確定潛變量的數(shù)量以及潛變量之間的關(guān)系，并可以先建立一個虛擬的結(jié)構(gòu)方程模型。其次，如果測量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系并不清楚，不能據(jù)此來確定潛變量的數(shù)量，我們可以利用主成分分析(PCA)的方法對測量指標(biāo)進行降維，來提取出測量指標(biāo)的主成分。先對提取數(shù)據(jù)的樣本進行整理，然后分析數(shù)據(jù)的信度和效度。如利用SPSS對測量指標(biāo)x1、x2、x3、x4、x5、x6、y1、y2、y3、y4進行主成分分析，提取出四個主成分。即我們可假定ξ1、ξ2為外源潛變量，η1、η2為內(nèi)生潛變量，且x1、x2、x3為ξ1的測量指標(biāo)，x4、x5、x6為ξ2的測量指標(biāo)，y1、y2為η1的測量指標(biāo)，y3、y4為η2的測量指標(biāo)。[6]可建立起如圖1所示的一個結(jié)構(gòu)方程初步模型。

圖1　結(jié)構(gòu)方程概念模型

圖1中ξ1、ξ2為外源潛變量，η1、η2為內(nèi)生潛變量，δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、δ6、ε1、ε2、ε3、ε4為對應(yīng)指標(biāo)的測量誤差，λx11、λx21、λx31、λx42、λx52、λx62、λy11、λy21、λy32、λy42為指標(biāo)在對應(yīng)潛變量上的因子負荷，φ21表示外源潛變量ξ1、ξ2之間的相關(guān)性，γ11、γ12、γ21、γ22表示外源潛變量ξ1、ξ2對內(nèi)生潛變量η1、η2的影響，β21為內(nèi)生潛變量η1對η2的影響，ζ1、ζ2分別為內(nèi)生潛變量η1、η2的殘差。

根據(jù)求得數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣或相關(guān)系數(shù)矩陣，利用結(jié)構(gòu)方程模型的相關(guān)軟件，如LISREL，Mplus，AMOS，同其他同類型的統(tǒng)計軟件相比，LISREL功能相當(dāng)強大，但是操作起來難度較大。[7]軟件運行之后可得到結(jié)構(gòu)方程的路徑圖。最后需要對結(jié)構(gòu)方程模型進行擬合優(yōu)度估計，根據(jù)擬合優(yōu)度指數(shù)對模型進行修正。

二　卷煙企業(yè)的實例分析

本文對某卷煙企業(yè)的制絲車間、嘴棒車間、卷包車間中的12個指標(biāo)即整絲率、碎絲率、填充值、純凈度、嘴棒硬度、嘴棒吸阻、卷煙圓周、水分、嘴棒圓周、卷煙硬度、卷煙單支重量、卷煙吸阻等進行連續(xù)的抽樣測量，得到了測量數(shù)據(jù)。

由于對于潛變量的個數(shù)和潛變量與測量指標(biāo)之間的關(guān)系難以確定，我們首先先對數(shù)據(jù)進行主成分分析，確定潛變量個數(shù)和潛變量與測量指標(biāo)之間的關(guān)系。把已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)輸入SPSS中，進行主成分分析，得到如下的分析結(jié)果(見表一)。

表一　解釋的總方差

提取方法：主成份分析。

由表一可知從這12個指標(biāo)中提取了四個主成分，有四個特征值大于1。從表中看到，第一個主成分的特征值為4.947，方差貢獻率為41.221%，第二個主成分的特征值為2.485，方差貢獻率為20.710%，第三個主成分的特征值為1.356，方差貢獻率為11.296%，第四個主成分的特征值為1.203，方差貢獻率為10.026%，累積方差貢獻率為83.254%，即四個主成分共解釋了總變異的83.254%，說明提取四個主成分是合適的。把四個主成分命名為煙絲質(zhì)量、嘴棒質(zhì)量、卷煙外觀質(zhì)量、卷煙內(nèi)在質(zhì)量。

關(guān)于結(jié)構(gòu)方程的軟件有很多種，本文使用LISREL軟件進行模型訓(xùn)練。將整理好的輸入到LISREL軟件中，運行后得到如圖2所示的路徑圖。

圖2　采用LISREL軟件分析得到的路徑圖

圖2中煙絲質(zhì)量、嘴棒質(zhì)量為外源潛變量，碎絲率、純凈度、整絲率、水分、填充值、嘴棒硬度阻、嘴棒吸為其外源指標(biāo)。卷煙嘴棒質(zhì)量、卷煙外觀質(zhì)量為內(nèi)生潛變量，卷煙圓周、嘴棒圓周、卷煙單支重量、卷煙吸阻、卷煙硬度為內(nèi)生指標(biāo)。

根據(jù)圖2可得出如下的卷煙企業(yè)的結(jié)構(gòu)方程模型。

(1)

(2)

(3)

其中(1)、(2)為測量方程，(3)為結(jié)構(gòu)方程。

從圖2的路徑圖可以分析一下關(guān)于卷煙企業(yè)生產(chǎn)過程的特點：

1.碎絲率為影響煙絲質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。是由于碎絲率對煙絲質(zhì)量的因子載荷的絕對值最大，所以碎絲率是煙絲質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

2.嘴棒吸阻為影響嘴棒質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。是由于嘴棒吸阻對嘴棒質(zhì)量的因子載荷的絕對值最大，嘴棒吸阻為影響嘴棒質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

3.嘴棒圓周為影響卷煙外觀質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

4.卷煙硬度為影響卷煙內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

三　結(jié)　語

本文運用結(jié)構(gòu)方程模型來對制造行業(yè)的生產(chǎn)過程的關(guān)鍵質(zhì)量特性識別進行研究，在國內(nèi)還屬于較新的研究，以往的研究多是運用QFD等方法來進行，利用QFD方法識別出的關(guān)鍵質(zhì)量特性也不夠準(zhǔn)確。[8]從本文的實證分析的過程可以看出，結(jié)構(gòu)方程模型在識別關(guān)鍵質(zhì)量特性方面更具有優(yōu)勢，使卷煙企業(yè)及制造型企業(yè)的質(zhì)量控制更加精確，對于自動化程度很高的制造企業(yè)來說，可以使質(zhì)量控制成本得到有效的節(jié)約，有利于提高中國制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。

[1]Flynn,B.B.,Flynn,E.J.Synergies between supply chain management and quality management: emerging implications [J].International Journal of Production Research,2005,43(16): 3421-3436.

[2]Yao,Y.and Gao,F.A survey on multistage/multiphase statistical modeling methods for batch processes [J].Annual reviews in control,2009,33:172-183.

[3]Pearn,W.L.,Chang,C.S.Precision measures for processes with multiple manufacturing lines [J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2006,30: 1202-1210.

[4]侯杰泰,溫忠麟,成子娟.結(jié)構(gòu)方程模型及其應(yīng)用[M].北京：教育科學(xué)出版社，2004:7.

[5]侯杰泰,成子娟.結(jié)構(gòu)方程模型的應(yīng)用及分析策略[J].心理學(xué)探新,1999,19 (1):54-59.

[6]多級生產(chǎn)過程中關(guān)鍵質(zhì)量特性的識別研究[D].鄭州大學(xué)碩士論文,2013.

[7]何楨,劉豹,齊二石.基于多變異分析的工序控制方法研究[J].管理工程學(xué)報,2002,16(2):1-4.

[8]馬義中.減小和控制多元質(zhì)量特性波動的理論和方法[D].西安:西北工業(yè)大學(xué)博士論文,2002.

Identifying the Key Quality Characteristics of the Cigarette-making Enterprises Based on the Structural Equation Model

YU Hongji

(CPC School of Xuchang Committee,Xuchang 461000,China)

The production process of cigarette-making enterprises is a multistage process,which is so complex that some traditional identification methods can not result in a satisfying effect.The structural equation model can solve this problem.The model can simultaneously deal with multiple dependent variables,allow both independent and dependent variables to have measurement errors,and correct the original model based on goodness of fit index.Through a concrete example,this paper tries to analyze the key quality characteristics of the cigarette-making enterprises.

key quality characteristics; structural equation; principal component analysis

2015-12-04

于洪基(1988-)，男，河南許昌人，碩士研究生，研究方向:質(zhì)量管理。

F273.1

A

1671-1181(2016)03-0031-04