小批量生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)過程管理
——統(tǒng)計(jì)思維的理論與實(shí)踐

編者按

多品種、小批量、短流程是當(dāng)前制造業(yè)面臨的常態(tài)，與此相應(yīng)的SPC方法也層出不窮。這兩篇譯文，其一《小批量生產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)過程管理》原載俄羅斯《質(zhì)量方法》雜志2016年第10期，作者為AIAG質(zhì)量工具注冊(cè)教練有限責(zé)任公司首席專家柳堡芙?弗拉季米勒夫娜?咖斯朵勒斯咖婭女士及弗拉季米勒?萬切斯拉沃維奇?薩世果夫先生。作者在文中簡(jiǎn)明扼要地介紹了AIAG于2016年發(fā)布的“小批量SPC補(bǔ)充指南”；其二《短流程的加工案例》原載于美國(guó)《質(zhì)量》雜志2000年第9、10期，作者為索法尼亞?瓦特博士。作者在文中給出了一個(gè)短流程SPC的案例。相信相關(guān)從業(yè)人員學(xué)會(huì)了多品種、小批量、短流程的SPC后，對(duì)常規(guī)SPC的應(yīng)用也就更明白了。

你必須知道：

（1）小批量統(tǒng)計(jì)過程管理（SPC）補(bǔ)充指南中的路徑及其實(shí)質(zhì)是什么？

（2）大批量與小批量生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)管理的路徑的基本區(qū)別是什么？

（3）在小批量SPC補(bǔ)充指南中為小批量描述了什么控制圖，如何使用？

就在不久前，有關(guān)出版社出版了英俄雙語正式文件CQI-26《小批量SPC補(bǔ)充指南》。

對(duì)于在產(chǎn)品生產(chǎn)和公共事業(yè)運(yùn)行上應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法的理論與實(shí)踐問題，其中包括統(tǒng)計(jì)過程管理（SPC），已有為數(shù)不少的書籍、標(biāo)準(zhǔn)和指南進(jìn)行了論述，提供了幫助。早在蘇聯(lián)時(shí)期，已規(guī)定在接受控制點(diǎn)時(shí)需應(yīng)用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、建立控制圖、在計(jì)量上應(yīng)用統(tǒng)計(jì)方法等?，F(xiàn)代俄羅斯所以在汽車工業(yè)領(lǐng)域以更大規(guī)模傳播SPC方法，是緣于國(guó)外汽車集成商（OEM）在20世紀(jì)初來到俄羅斯汽車市場(chǎng)后，開始要求全部供應(yīng)鏈應(yīng)用它，尤其要求他們遵循AIAG的指南PPAP和SPC。在將近20年里，許多俄羅斯汽車企業(yè)認(rèn)識(shí)到SPC方法的效能，這增加了他們把它應(yīng)用于其他工業(yè)領(lǐng)域的興趣。

汽車工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)目前傾向于企業(yè)（無論是OEM還是它們的供應(yīng)商）努力建立起基于儉省生產(chǎn)原則的聯(lián)盟，縮減供應(yīng)的批量，并逐漸地縮減產(chǎn)量。因此，目前經(jīng)常出現(xiàn)的矛盾在于：生產(chǎn)新類型產(chǎn)品的供應(yīng)商在有效生產(chǎn)周期內(nèi)的產(chǎn)品批量需要獲得認(rèn)可，但卻明顯達(dá)不到PPAP指南所要求的批量。若要符合指南要求，必須在有效生產(chǎn)周期內(nèi)不少于300個(gè)產(chǎn)品（參見PPAP的2.1），而對(duì)于過程能力初期要求是，必須不少于100個(gè)產(chǎn)品（參見PPAP的2.2.11.1,2.2.11.2）。當(dāng)生產(chǎn)批量明顯較小時(shí)，就發(fā)生了問題：如何正確地分析過程，做出關(guān)于穩(wěn)定（統(tǒng)計(jì)可控）和再生產(chǎn)的決定。總之，關(guān)于它如何獲得批準(zhǔn)仍存在問題。

非大容量數(shù)據(jù)狀態(tài)下傳統(tǒng)SPC方法遇到的問題同樣限制了它在其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

小批量SPC補(bǔ)充指南給出的方法，是允許利用相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)批量數(shù)據(jù)不充足的條件下，以改變了的專門方式，建立和分析控制圖。該文件起草者的關(guān)注點(diǎn)聚焦于這樣的工藝過程——由于不同原因不能夠或者不適宜生產(chǎn)數(shù)百、數(shù)千零件，生產(chǎn)批量?jī)H為幾十件，甚至才幾件產(chǎn)品。在此情況下，建議參考這個(gè)對(duì)于基礎(chǔ)SPC指南的補(bǔ)充指南，而不是二擇其一。

在下表中羅列了對(duì)于大小批量的統(tǒng)計(jì)分析方法的基本區(qū)別：

在大批量生產(chǎn)及滿足初始數(shù)據(jù)容量的條件下，可以在有水準(zhǔn)的信度下，為接受足夠的穩(wěn)定性完成過程參數(shù)的評(píng)估（平均值、標(biāo)準(zhǔn)差）。如果數(shù)據(jù)不足（由于批量小，多半需要品種替換等），就應(yīng)當(dāng)尋找為計(jì)算和確定過程參數(shù)所必須的替換信息，直至獲得足夠的數(shù)據(jù)。

為此，建議采用總體的、名義的值或者模擬（替換）過程的數(shù)據(jù)。這樣，為了構(gòu)建有質(zhì)量的替代，可應(yīng)用總體或名義的值。而對(duì)于不確定性，采用來自替換過程的數(shù)據(jù)，或者是基于全部數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的過程性能指數(shù)Pp，Ppk。

補(bǔ)充指南控制圖中的數(shù)據(jù)來自于類似產(chǎn)品生產(chǎn)的各種過程中的數(shù)據(jù)。外表上，這種圖很像傳統(tǒng)的控制圖，但繪制于表上的控制限和點(diǎn)，在計(jì)算上有所不同。

如同在基礎(chǔ)SPC指南里那樣，在小批量SPC補(bǔ)充指南里，也可用兩種控制圖描述：計(jì)量型與計(jì)數(shù)型控制圖，接著我們來分別考察之。

計(jì)量型控制圖上標(biāo)繪著樣品的統(tǒng)計(jì)量。在同一張控制圖上，考察的類似產(chǎn)品樣品的不確定性可能是相同的，也可能是不相同的。在指南里，根據(jù)檢驗(yàn)的不確定性是否相同，而采取兩種手法。

當(dāng)此不確定性在統(tǒng)計(jì)上不易區(qū)分時(shí)，可應(yīng)用以下的圖：

DNOM （D iff erence or Deviation from Nominal）——偏離名義值的圖，當(dāng)構(gòu)建過程的目標(biāo)落在名義值時(shí)；

總體圖——當(dāng)構(gòu)建過程的目標(biāo)不是落在名義值上時(shí)。

如果類似產(chǎn)品批量的不確定性不相同，則必須對(duì)控制圖進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，即對(duì)不確定性進(jìn)行規(guī)格化。標(biāo)準(zhǔn)化圖是基于總體或者歷史的平均值和變差的。

在手冊(cè)里引入的各類情景的例子，適宜應(yīng)用各種各樣的控制圖，包括考察單側(cè)限制的過程。

類似SP的C基礎(chǔ)指南，小批量SPC補(bǔ)充指南也考察了計(jì)數(shù)型控制圖（c圖、p圖、np圖、u圖）。在傳統(tǒng)的計(jì)數(shù)型圖里，在最小樣本量上存在足夠嚴(yán)格的限制。與期待的產(chǎn)品不合格或不合格品率相關(guān)，如不合格率為0.5%，一個(gè)樣本的容量應(yīng)當(dāng)是500個(gè)產(chǎn)品，這在技術(shù)復(fù)雜的生產(chǎn)中已是不能允許的。在圖上，樣本個(gè)數(shù)應(yīng)當(dāng)不少于10～15個(gè)，好一點(diǎn)的話要20～25個(gè)。而描述補(bǔ)充指南里的方法，是允許在小的數(shù)據(jù)容量下，對(duì)這樣的過程進(jìn)行評(píng)估和統(tǒng)計(jì)管理。

表 不同批量過程的比較

在建立類似的圖時(shí)，建議先對(duì)所獲數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)量或者歷史數(shù)據(jù)（在沒有名義值的情況下）進(jìn)行重新計(jì)算。借用此法，可通過某一控制圖來分析發(fā)生于不同條件下（具有不同總體值）的過程的數(shù)據(jù)。比如，涂在不同類型汽車上的不同花樣的顏色。根據(jù)此法，所有計(jì)數(shù)值的標(biāo)準(zhǔn)化圖都具有統(tǒng)一的恒定的限值，即正負(fù)3及中心線位置處于0。本質(zhì)上，這已是調(diào)整后的圖。

總體而言，補(bǔ)充指南的編撰在教學(xué)手段上頗為高明，在其中介紹了幾十個(gè)在生產(chǎn)小批量產(chǎn)品情況下不同類型產(chǎn)品及不同工藝過程控制圖的應(yīng)用。

咨詢和培訓(xùn)統(tǒng)計(jì)過程管理的經(jīng)驗(yàn)告訴我們，對(duì)此問題感興趣的不僅是汽車工業(yè)，還有其他企業(yè)。應(yīng)用小批量SPC補(bǔ)充指南也可以幫助其他工業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)，它們可以完整地看到運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法的效果，而不僅僅是在大批量生產(chǎn)上。

（俞鐘行 譯）