產(chǎn)品質(zhì)量控制：三步鑄就卓越

產(chǎn)品質(zhì)量控制：三步鑄就卓越

給企業(yè)質(zhì)量控制部門提供了增加有效管理的新機會。生產(chǎn)和技術(shù)管理部門為了支出費用最小化要求控制標注的近似值盡量接近最高允許值，而不冒常規(guī)險。這種工作模式要求決策者相信控制部門提供的數(shù)據(jù)及有關(guān)來源，向制訂產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)則的管理者們提出了逐步法。該文作者為《產(chǎn)品質(zhì)量控制》主編、技術(shù)科學博士奧列格?莫意西維奇?柔柴達爾。

測量控制；結(jié)果精確性；測量誤差；統(tǒng)計分析

引言

三個問題：

問題1：控制點數(shù)的多少對判定是否達到相應的規(guī)范重要嗎？

問題2：在回答第一個問題的基礎(chǔ)上為完成生產(chǎn)工藝提供的資料足夠可靠嗎？

問題3：提供的資料在與消費者和外部控制機構(gòu)進行建設性對話時足夠可靠嗎？

實際上，任何生產(chǎn)工藝過程的特性是不穩(wěn)定的，它與設備狀態(tài)、原料以及眾多其他因素有關(guān)。正因為如此，要執(zhí)行一成不變的安全與質(zhì)量規(guī)范是有問題的。

正文

眾所周知，企業(yè)經(jīng)營者為了避免產(chǎn)品不合格往往提出比規(guī)定標準更高的要求，但這并不是消費者需要的。由此，產(chǎn)生資源額外消耗，產(chǎn)品競爭力下降。為了減少額外的消耗，必須保證測量結(jié)果控制的精準性。為此，需要付出相當?shù)呐Α?/p>

為降低消耗，在冒一定風險的情況下采取產(chǎn)品安全與質(zhì)量指標盡量接近規(guī)范的極值。有必要進行以下說明：

1.根據(jù)控制結(jié)果判斷，產(chǎn)品是否達到規(guī)范要求？

2.在完成生產(chǎn)任務的基礎(chǔ)上，提供的資料能否使消耗降到最小？

3.與消費者和外部控制機構(gòu)進行建設性對話時，提供的資料足夠嗎？

這就要求決策者具備一定的統(tǒng)計分析能力，熟悉國標гост р и с о9001-2015。后者是引用了另一個國標гост рисо/то 10017-2005。但是，該國標只是列舉了現(xiàn)有的方法，沒有與解決實際問題聯(lián)系起來。因此，要回答上述問題采用按步驟解決的方法是有現(xiàn)實意義的。

第一步

為回答第一個問題提出一個簡單的算法。

如果監(jiān)控的測量值有效地記錄了達到（或違背）規(guī)定的要求，則判斷產(chǎn)品的質(zhì)量不會引起疑問。但是，在不可預知的情況下出現(xiàn)了監(jiān)控值的反復變化。這時就難以判斷產(chǎn)品究竟是達標還是沒有達標。當企業(yè)力爭最大限度接近規(guī)范值時，這種可能性出現(xiàn)的頻率會增大，這種情況下可采取不確定條件下的理論來回答上述問題[1]。為說明該理論的應用可舉出具體的例子。

實例1 在葉卡捷琳堡戰(zhàn)爭中傷殘者居住的醫(yī)院中，蒸餾水中鉛濃度的檢測值參見圖1。如果規(guī)定，鉛濃度的上限為50微克/立方分米，由圖1看出，部分檢測值達到了鉛濃度的上限。那么，這樣的蒸餾水符合規(guī)范嗎？

解決方案 取決于被授權(quán)人能承擔風險性的大小，有以下幾種情況：

1.1蒸餾水中鉛濃度測試的平均值為27.5微克/立方分米，（在圖1a是下面的水平線）低于最高允許濃度。因此可認為鉛含量是正常的，這個結(jié)論是從所謂的最高準則出發(fā)，而不考慮可能的，也許是很少的產(chǎn)品質(zhì)量不達標。

1.2相反，瓦列達最大最小準則將使有悲觀情緒的決策者關(guān)注所獲得的測控結(jié)果的最差值，見圖1a上第4點，此處鉛濃度高達173微克/立方分米，對應圖中上面的水平線，它遠遠高出標準極限值，說明產(chǎn)品不合格。

圖1

1.3在折中的情況下根據(jù)賽維特莎最小最大準則對在最壞的情況下可能造成的最少損失進行評估。我們?nèi)コ€中幾個極端高的數(shù)值，如4、9和24點，在這種處置下，相對高的數(shù)值變成了第7點，相當于40.6微克/立方分米（圖1a中間水平線）這個鉛濃度低于標準極限值。

可見，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果來評定產(chǎn)品質(zhì)量有多種方式。它們?nèi)Q于決策者對要解決任務的了解和責任大小。例如，為了確保產(chǎn)品更高的安全性要采取最高準則，盡管在其他情況下可能采取更寬容的要求。

上述逐一舉出的解決方案的不完備之處，在于沒有考慮到測試工具會不可避免地帶來測試誤差。盡管測試工具正式通過了“行政決議接受”，但在實際完成任務中誤差是很高的，達到±30%，有時還要高（見例2）。因此，在實際操作中測試結(jié)果不是取瞬間值，而是取在一個區(qū)間中的數(shù)值。（圖1b）考慮到測量誤差，只保留最高值。原有的高值和低值分別提高到225.5和53.2微克/立方分米，如圖1b中三條水平線所示，并與圖1a中三條線相對應。可見，前面提到的蒸餾水按最小準則合格的判斷現(xiàn)在變成不合格了。

評論 可以通過提高測試裝置和方法的精度或者重復測試來降低誤差率，這當然會增加額外支出，需要決策者根據(jù)生產(chǎn)和市場情況來決定。這種想法曾經(jīng)計劃通過實驗來驗證，可惜在國標гост рисо 9001-2015中未加考慮，僅僅提及了分析和評價在監(jiān)控和測量過程中獲得的相應數(shù)據(jù)和信息的必要性。要回答測試結(jié)果是否有足夠可信度的第二個問題需要進行有計劃的工作。

第二步

設計這樣一個實驗。實驗中規(guī)定控制的精度既不是過度的，導致浪費；又不是不足的，造成損壞。通過上面提到的戰(zhàn)時醫(yī)院凈水供應的例子來了解這個實驗方法。

實例2 要求通過減少監(jiān)控機構(gòu)由于測量誤差而作出的錯誤鑒定來提升凈水生產(chǎn)管理的效率。假設規(guī)定誤差為±40%，企業(yè)的收益與一次測量費用之間的關(guān)系為：物理療法用水30、公共飲食50、注射劑用100、血液用150，凈水中污染物為中等濃度——0.95п д к（濃度極限值）。

解決方案 重復檢測是降低誤差最簡單的辦法。但是要考慮到檢測費用會隨著檢測次數(shù)增加而上升，而誤差減少僅與檢查次數(shù)的平方成比例。所以，降低作出水質(zhì)量錯誤結(jié)論的風險將會減少企業(yè)收益。根據(jù)上述討論可進行簡單的計算，其結(jié)果見圖2。由圖可見，對于純水不同的用途，重復檢測的次數(shù)也大不相同：物理療法用水為1，公共飲食為3，注射劑為11，血液為24。這時，第一種用途水質(zhì)量的誤差將保持在40%左右，而后面三種用途水質(zhì)量誤差分別降到23%，12%和8%。從圖2a、b、c、d可看出三根曲線都有最高點，說明若要符合國標го с т р и с о 9001無限提高消費者對水質(zhì)量的滿意度而過度檢測將造成很大的浪費。檢測精度不夠當然是有害的，為外烏拉爾北部地區(qū)的注射劑和血液提供有危險的水的事件就是一個實例。

注解 上面提到的測量誤差±40%是在滿意的概率0.95下確定的。所以，真實的測量值中只有95%其誤差在-0.4到+0.4范圍內(nèi)，而剩下的5%的誤差不在此范圍中。當然可以確定比0.95更高的概率。但此時將擴大誤差范圍，如果縮小誤差范圍，則會提高控制錯誤的概率，結(jié)果得到的是正如俄羅斯聯(lián)邦工業(yè)和貿(mào)易部前副部長薩拉瑪?shù)路蛩f“非此即彼”。通常抽樣檢測引起的錯誤結(jié)論帶來額外的危險，使產(chǎn)品質(zhì)量變得不穩(wěn)定。抽樣檢測是經(jīng)濟的，但不能保證結(jié)果的可靠性，圖1樣品不是每天檢測一次，圖3樣品每天檢測一次，水中鉛濃度的平均值為16.1和27.55微克/立方分米。通過“最大最小”和“最小最大”兩個準則換算，將得到53和35微克/立方分米，替代以前的225.5和53.2微克/立方分米。這樣，產(chǎn)品不合格的結(jié)論就要重新考慮了。分析表明，在抽樣控制錯誤和測量誤差的兩倍相等的條件下可實現(xiàn)水質(zhì)量的最佳控制。因此，如果測量值超過抽樣控制錯誤的一半就要設法加以降低。如果做不到，就要限定抽樣的容量。

圖3顯示：從圖1每天測試結(jié)果中每隔1天挑選數(shù)據(jù)，構(gòu)成此圖時，“缺”的那天鉛濃度等于上一天的數(shù)值。

有趣的后果 在完成規(guī)范“嚴厲的”或“寬松的”條件下可得出完全相反的結(jié)論。例如，在限制產(chǎn)品中有毒物質(zhì)含量時可要求濃度с＜пдк（濃度極限值）或с≤пдк。下面讓我們來看一下。

例3 生牛奶中鋯的濃度極限值為6微克/升。無論執(zhí)行嚴厲的規(guī)范或?qū)捤傻囊?guī)范都要根據(jù)儀器控制31個樣品的結(jié)果來討論（見圖4）。設鋯的平均濃度為C=6.95微克/升（圖4中水平實線），樣品中濃度的不穩(wěn)定值（二次偏差的平均）σ=3.45微克/升，那么在概率為0.95的條件下u=1.64（正態(tài)分布下的列表數(shù)值）。

圖2

圖3

解決方案 在“寬松”限制下，公差值應擴大，即σ?u=3.45×1.64=5.66（對應圖4中上部虛線），可見，31個樣品中有30個合格。而在“嚴厲”限制下，得出相反的結(jié)論，31個樣品中只有2個合格（見圖4中下部虛線）。

大熊代表的生物才是自然界真正的主人。這種認知是隨著人類品嘗過現(xiàn)代工業(yè)文明帶來的副作用的苦澀果實之后才被人類重視并逐漸接受的。福克納筆下大熊和山姆這兩個代表了自然和諧的形象在文中的時代是注定要被現(xiàn)代工業(yè)文明所消亡的。在《熊》中，?？思{極具預見性地警告了讀者：森林的消亡與大自然的損害必將帶來人類無法挽救的惡果，人類終將自食惡果?！缎堋窂娏遗辛嗣つ孔源蠖鵁o節(jié)制的人類文明其毀滅性和邪惡性的一面，并為后世的文學藝術(shù)創(chuàng)作提供了新鮮而深刻的話題—人類在與自然的互動中所處的關(guān)系是從屬關(guān)系、人類必須要遵循自然規(guī)律與大自然和諧相處。

所以，取決于上級組織對產(chǎn)品質(zhì)量的負責程度，可以降低或者提高要求。

上面討論中還沒有涉及到消費者或外部監(jiān)控機構(gòu)（國家層面的，社會的）對產(chǎn)品質(zhì)量及其安全性是否認可。為了確立證明材料的充分有效，必須對產(chǎn)品質(zhì)量進行有分寸的監(jiān)控。第三步就是來完成此目的。

第三步

第三步是在產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)控幫助下，沿著生產(chǎn)的經(jīng)濟有效性途徑，不計較在分析上要稍微復雜些，為了完成規(guī)定的要求，將監(jiān)控指標從置信區(qū)轉(zhuǎn)換成所謂的可容忍區(qū)?？紤]到監(jiān)控有可能不可靠和限制不合格產(chǎn)品流出的風險程度，采取“極限轉(zhuǎn)換”是有必要的[2]。

當有50%甚至90%不合格產(chǎn)品時很容易確定沒達到規(guī)定的要求，如果不合格產(chǎn)品只有5%甚至更少，這時會被忽視。為了不發(fā)生這種情況，必須確立一個可能性范圍。在此范圍中產(chǎn)品不合格的風險處于可接受的程度。如果這個可容忍區(qū)域的上限低于產(chǎn)品合格的允許概率，那么產(chǎn)品就被淘汰了。如果容忍區(qū)的下限高出合格的允許概率，產(chǎn)品是可以被接受的，下面用實例加以說明。

實例4 設規(guī)定要求的完成概率為90%以上，如果在取樣中發(fā)現(xiàn)（甲）1個，（乙）5個，（丙）10個樣品不合格，請評估為符合規(guī)定要求必須的測試次數(shù)。

解決方案 利用統(tǒng)計表很容易得到所需的結(jié)果，例如，這里完全適合用二項分布的統(tǒng)計數(shù)表，找到上面案例條件下的答案：

（乙）相應的測量次數(shù)分別為20次和100次。

（丙）相應的測量次數(shù)分別為60次和150次。

可見，為了獲得產(chǎn)品許可必須測量的次數(shù)比排除產(chǎn)品合格測量的次數(shù)多得多。因此，節(jié)約監(jiān)控抽樣的數(shù)量將會增加作出錯誤結(jié)論的風險。在依據(jù)降低測量資訊不確定程度時要考慮到排除產(chǎn)品合格的次數(shù)愈少，則測量的次數(shù)愈多。換言之，質(zhì)量水平愈高，監(jiān)控的容量也就愈大。甚至在測量中沒有發(fā)現(xiàn)不符合要求，并不意味著產(chǎn)品就一定合格，規(guī)則“如果未查到不符合，則滿足規(guī)定的要求”完全不等同于規(guī)則“如果達到要求了，則不存在廢品”對產(chǎn)品的信任是由后面的一個法則來保障的，因此需要進行大量的監(jiān)測，這樣才能更好地保證產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性。

結(jié)論 量子力學奠基人薛定諤認為，無論描述任何東西，都離不開數(shù)學的幫助[3]。如果不用數(shù)學，我們能通過統(tǒng)計法控制產(chǎn)品質(zhì)量來有效提高生產(chǎn)管理嗎？顯然是不能的。

根據(jù)不同的資料，對產(chǎn)品進行質(zhì)量監(jiān)控的投入占生產(chǎn)成本的5%～50%。這是一個不小的數(shù)字。因此要通過優(yōu)化監(jiān)控服務工作獲得可靠的資訊來保證企業(yè)最大的收益。

應用提議的管理方法，可以節(jié)約資源而無過多的生產(chǎn)風險。

圖4

來自作者的話

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（1）考慮一下，你們在自己的生產(chǎn)中，在不確定的條件下，根據(jù)現(xiàn)有的監(jiān)控服務，采用什么方法來決定產(chǎn)品符合/不符合規(guī)定要求的？如最大最大法、最大最小法、最小最大法等。

（2）要可靠地根據(jù)所獲數(shù)據(jù)，作出內(nèi)部生產(chǎn)是否合格的判定，就必須向優(yōu)化工作程序的監(jiān)控部門清晰地表明自己的任務。

（3）必須明白，在與顧客及外部監(jiān)督組織進行建設性對話時，所有的資訊是充足夠用的嗎？有必要再次優(yōu)化測量監(jiān)控的程序。

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[1]芭拉諾夫 B.B .利益趨動的管理決策過程 [J].數(shù)理學刊，2005，p296.

[2]柔柴達爾 O.M.新方法必要性和實質(zhì)的評價：物體及物質(zhì)的組成和性質(zhì)，在利益上穩(wěn)定發(fā)展的化學[J].2015，23卷，5期，p539-542.

[3]薛定諤.什么是生活 [M]. IIL，1947，P150.

（俞鐘行 譯 余志洪 校）