動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)在企業(yè)質(zhì)量管理中的應(yīng)用研究

鄧夢(mèng)君，梁健瑤，王喜利，王 倩

（1.株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007；2.中車(chē)長(zhǎng)春軌道客車(chē)股份有限公司，吉林 長(zhǎng)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(guò)程中，為了保證產(chǎn)品的各項(xiàng)性能滿足質(zhì)量要求，防止不合格品流入下道工序或市場(chǎng)，最保險(xiǎn)的方式是全數(shù)檢驗(yàn)[1]。但由于工程應(yīng)用中產(chǎn)品批量通常較大、檢驗(yàn)時(shí)間有限、費(fèi)用較高或存在破壞性試驗(yàn)，只能采用抽樣檢驗(yàn)方法。抽樣檢驗(yàn)是以“用盡量少的樣本量來(lái)盡量準(zhǔn)確評(píng)判產(chǎn)品總體（批）的質(zhì)量特性”為主線的科學(xué)檢驗(yàn)方法[2-3]。根據(jù)檢驗(yàn)特性值的屬性，抽樣檢驗(yàn)分為計(jì)數(shù)型和計(jì)量型兩類(lèi)[4-5]。計(jì)數(shù)型抽樣檢驗(yàn)以抽樣個(gè)數(shù)中不合格監(jiān)測(cè)項(xiàng)點(diǎn)個(gè)數(shù)作為依據(jù)判定產(chǎn)品是否被接收，而計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)需要基于實(shí)際測(cè)量值來(lái)計(jì)算均值、標(biāo)準(zhǔn)差等統(tǒng)計(jì)量來(lái)判定產(chǎn)品接收或拒收[6]。

目前，大多數(shù)工程檢驗(yàn)采用百分比抽樣檢驗(yàn)和計(jì)數(shù)型抽樣檢驗(yàn)[7-8]，百分比抽樣檢驗(yàn)的缺陷在于生產(chǎn)批質(zhì)量相同時(shí)，出現(xiàn)“小批寬，大批嚴(yán)”的情況；而計(jì)數(shù)型抽樣檢驗(yàn)僅關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量特性是否合格[9]，未觀測(cè)到具體檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)的實(shí)際質(zhì)量穩(wěn)定性水平。同時(shí)，隨著企業(yè)生產(chǎn)加工能力和管理水平的提升，檢驗(yàn)方式需要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量狀態(tài)和抽樣風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

本工作以計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)方案為基礎(chǔ)，針對(duì)軌道機(jī)車(chē)主型產(chǎn)品，建立一套針對(duì)不同產(chǎn)品主要質(zhì)量特性的動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)方法，并給出具體的實(shí)施步驟及應(yīng)用實(shí)例，便于工程實(shí)際應(yīng)用。

1 動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)方案

通過(guò)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性進(jìn)行評(píng)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(guò)對(duì)主要質(zhì)量特性進(jìn)行過(guò)程能力分析，關(guān)注產(chǎn)品質(zhì)量特性的過(guò)程能力指數(shù)（CPK）水平，督促產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(lèi)別接收質(zhì)量控制值（AQL），動(dòng)態(tài)調(diào)整使用方風(fēng)險(xiǎn)和生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)來(lái)改變抽樣檢驗(yàn)的樣本量，計(jì)算當(dāng)前批樣本量的標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布對(duì)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(jìn)行比較，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性是否接收進(jìn)行判定，抽樣檢驗(yàn)方案體系見(jiàn)圖1。

圖1 動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)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(shí)能確定具體檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)的實(shí)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(guò)程。詳細(xì)抽樣檢驗(yàn)方案實(shí)施流程見(jiàn)圖2，其中USL為規(guī)格上限，LSL為規(guī)格下限。

圖2 動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)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(xiàng)目技術(shù)、工藝、質(zhì)量相關(guān)人員按六維度評(píng)價(jià)基準(zhǔn)（見(jiàn)表1）對(duì)產(chǎn)品原有檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)項(xiàng)點(diǎn)（內(nèi)部組裝重要性、外部組裝重要性、安全性、問(wèn)題發(fā)生頻次、檢測(cè)難易度、單位項(xiàng)點(diǎn)檢測(cè)時(shí)間）進(jìn)行綜合打分排序，篩選得分高的產(chǎn)品質(zhì)量特性，重點(diǎn)關(guān)注并充分利用數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

表1 六維度檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)評(píng)分原則Tab.1 Score principles of six-dimensional test items

對(duì)產(chǎn)品主要質(zhì)量特性進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)測(cè)算及評(píng)估之后，需運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析，了解影響測(cè)量結(jié)果的波動(dòng)來(lái)源及分布，確保測(cè)量系統(tǒng)符合工程需求[14]。同時(shí)要求對(duì)產(chǎn)品主要質(zhì)量特性的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制，并分析CPK，隨時(shí)掌握制造過(guò)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(yàn)方案及接收準(zhǔn)則

1.2.1 一次抽樣表

根據(jù)企業(yè)來(lái)料批量數(shù)、設(shè)定AQL及使用方風(fēng)險(xiǎn)等相關(guān)因素，計(jì)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(guò)設(shè)定批量數(shù)、AQL及抽樣規(guī)則（正常、加嚴(yán)、放寬），確定單批產(chǎn)品單個(gè)質(zhì)量特性抽樣檢驗(yàn)的適宜樣本量。檢驗(yàn)員可根據(jù)產(chǎn)品批量數(shù)和設(shè)定AQL，選擇對(duì)應(yīng)的樣本量進(jìn)行抽檢。表4所示為不同AQL下不同抽樣檢驗(yàn)方案的使用方風(fēng)險(xiǎn)和接收概率對(duì)比情況。

表4 不同抽樣檢驗(yàn)方案的使用方風(fēng)險(xiǎn)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(jì)算公式及接收準(zhǔn)則

1.2.2.1 計(jì)算公式

CPK計(jì)算公式[15-16]如下：

式中，USL為USL，LSL為L(zhǎng)SL為樣本均值，σ為標(biāo)準(zhǔn)差，為移動(dòng)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(shuō)明

正常檢驗(yàn)即對(duì)來(lái)料或成品開(kāi)始檢驗(yàn)時(shí)，根據(jù)來(lái)料或成品質(zhì)量要求，采用正常抽樣檢驗(yàn)方案。抽樣檢驗(yàn)方案根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量狀態(tài)實(shí)施動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移規(guī)則如下。

（1）從正常檢驗(yàn)到加嚴(yán)檢驗(yàn)。根據(jù)一次抽樣表判定該批產(chǎn)品（來(lái)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(kāi)始計(jì)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(kāi)始實(shí)施加嚴(yán)檢驗(yàn)。

（2）從正常檢驗(yàn)到放寬檢驗(yàn)。在實(shí)施正常檢驗(yàn)時(shí)，如果連續(xù)10批被接收，并且符合如果按照加嚴(yán)檢驗(yàn)，這些批還能被接收且生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，則可轉(zhuǎn)為放寬檢驗(yàn)。放寬檢驗(yàn)不作強(qiáng)制要求。

（3）從加嚴(yán)檢驗(yàn)到正常檢驗(yàn)。在實(shí)施加嚴(yán)檢驗(yàn)時(shí)，如果連續(xù)5批被認(rèn)為可接收，可恢復(fù)正常檢驗(yàn)。

（4）從放寬檢驗(yàn)到正常檢驗(yàn)。在實(shí)施放寬檢驗(yàn)時(shí)，如果發(fā)生有一批未被接收或生產(chǎn)過(guò)程未處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)，則從下一批開(kāi)始恢復(fù)正常檢驗(yàn)。

1.2.2.3 判定準(zhǔn)則

計(jì)算出的Z值與抽樣表對(duì)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(shí)例

針對(duì)機(jī)車(chē)車(chē)輛轉(zhuǎn)向架一系減震部件，以主型產(chǎn)品錐形簧（見(jiàn)圖3）的主要產(chǎn)品質(zhì)量特性為例，實(shí)施動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)方案實(shí)施。根據(jù)該產(chǎn)品的檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)，采用六維度檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)評(píng)分表進(jìn)行打分排序（見(jiàn)表5），篩選出該錐形簧的排序靠前的兩個(gè)重要產(chǎn)品質(zhì)量特性，并根據(jù)單個(gè)檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)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(shí)物質(zhì)量狀態(tài)設(shè)定的目標(biāo)值），見(jiàn)表6。

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

表5 錐形簧檢測(cè)項(xiàng)點(diǎn)評(píng)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(duì)C，計(jì)算前先根據(jù)100個(gè)歷史數(shù)據(jù)得到分析用控制圖，并計(jì)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(guò)程穩(wěn)定。第1批按正常檢驗(yàn)，根據(jù)批量數(shù)98件，查詢(xún)得到對(duì)應(yīng)的樣本量為10，按抽樣檢驗(yàn)10件并記錄結(jié)果。對(duì)前面10批按其樣本量結(jié)果計(jì)算CPK，Z1和Z2等，見(jiàn)表7。

表7 C的Z值計(jì)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(yàn)結(jié)果均在合格范圍內(nèi)，同時(shí)計(jì)算出的Z值均大于K值，均判定為接收，且滿足“生產(chǎn)過(guò)程處于統(tǒng)計(jì)受控狀態(tài)”，則后面可由正常檢驗(yàn)跳至放寬檢驗(yàn)（K值不同），放寬檢驗(yàn)不作強(qiáng)制要求。

對(duì)B進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，根據(jù)表2及表6，選取樣本量進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。針對(duì)B，計(jì)算前先根據(jù)100個(gè)歷史數(shù)據(jù)得到分析用控制圖并計(jì)算CPK，得到CPK＝1.17（＜1.33），表示生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定，需要根據(jù)控制圖排查異常原因，同時(shí)進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程改善。第1批按正常檢驗(yàn)開(kāi)始，第2和第3批的計(jì)算結(jié)果Z2值均小于K值，判定為拒收，見(jiàn)表8。連續(xù)兩批被拒收后，產(chǎn)品由正常檢驗(yàn)跳至加嚴(yán)檢驗(yàn)。第4批時(shí)產(chǎn)品供應(yīng)商未進(jìn)行改善，導(dǎo)致加嚴(yán)后仍被拒收，后期通過(guò)相應(yīng)整改，使得Z值增大。

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

3 結(jié)論

通過(guò)評(píng)估和篩選產(chǎn)品主要質(zhì)量特性，結(jié)合企業(yè)當(dāng)前產(chǎn)品質(zhì)量水平和檢測(cè)資源，針對(duì)產(chǎn)品主要質(zhì)量特性制定一套基于抽樣風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)方案，動(dòng)態(tài)調(diào)整產(chǎn)品的使用方和生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)來(lái)改變抽樣檢驗(yàn)的嚴(yán)格性。應(yīng)用實(shí)例表明，采用動(dòng)態(tài)計(jì)量型抽樣檢驗(yàn)?zāi)苡行е笇?dǎo)質(zhì)量檢驗(yàn)人員對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量特性進(jìn)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(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量改善。

錐形簧采用動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)方案實(shí)施驗(yàn)證，根據(jù)Z值的計(jì)算結(jié)果判定抽樣檢驗(yàn)方案是否出現(xiàn)轉(zhuǎn)移，真正實(shí)現(xiàn)了正常檢驗(yàn)與加嚴(yán)檢驗(yàn)之間的靈活切換。結(jié)合企業(yè)當(dāng)前產(chǎn)品質(zhì)量水平和檢測(cè)資源，通過(guò)使用方風(fēng)險(xiǎn)和生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)來(lái)控制抽樣樣本量。采用此種動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)，能充分利用檢測(cè)結(jié)果對(duì)產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量水平提前進(jìn)行預(yù)判，指導(dǎo)質(zhì)量檢驗(yàn)人員對(duì)產(chǎn)品特性質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，說(shuō)明使用Z值來(lái)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(xiàng)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)，加大該抽樣檢驗(yàn)方案的產(chǎn)品使用范圍，并推行企業(yè)抽樣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，使得產(chǎn)品出廠抽樣檢驗(yàn)由企業(yè)根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量水平和風(fēng)險(xiǎn)自由控制。同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)抽樣的落地方案持續(xù)推進(jìn)來(lái)料及成品動(dòng)態(tài)抽樣檢驗(yàn)規(guī)則的應(yīng)用改進(jìn)，結(jié)合執(zhí)行層面不斷優(yōu)化升級(jí)。