河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司鄭州卷煙廠 鮑文華 顧 亮 張文海

過程性能指數(shù)在卷煙生產(chǎn)中的應(yīng)用探討

河南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司鄭州卷煙廠 鮑文華 顧 亮 張文海

近年來，隨著世界煙草行業(yè)的不斷發(fā)展，國內(nèi)卷煙生產(chǎn)企業(yè)也步入了快速合并重組的時代。資源與技術(shù)的共享，品牌的整合與優(yōu)化等重大舉措在提升國內(nèi)卷煙生產(chǎn)企業(yè)的整體實力上逐漸顯現(xiàn)出了成效。伴隨著企業(yè)重組的進(jìn)程，國內(nèi)部分牌號已經(jīng)形成了跨企業(yè)、跨地區(qū)的多點加工模式。與此同時，卷煙均質(zhì)化生產(chǎn)也就成為卷煙企業(yè)質(zhì)量控制的重要內(nèi)容之一。因此，如何科學(xué)合理地針對不同企業(yè)以及同一企業(yè)內(nèi)部不同卷煙機(jī)組的過程能力進(jìn)行統(tǒng)一的科學(xué)評價顯得尤為重要。此時，過程能力指數(shù)作為衡量過程加工質(zhì)量滿足技術(shù)要求程度的一種指標(biāo)，在一定程度上可以滿足評價的需要，但過程能力指數(shù)必須是在過程穩(wěn)態(tài)的情況下進(jìn)行計算的，這樣用其評價的結(jié)果才是有效的。在卷煙生產(chǎn)企業(yè)的實際應(yīng)用中，由于企業(yè)管理上的差異，以及受到生產(chǎn)過程中人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等因素的制約，生產(chǎn)過程的穩(wěn)態(tài)一般很難確定。本文，筆者考慮過程性能指數(shù)反映的是系統(tǒng)當(dāng)前的實際狀態(tài)，計算過程不用考慮過程是否處于穩(wěn)態(tài)。因此，對于卷煙生產(chǎn)企業(yè)而言，可以直接應(yīng)用過程性能指數(shù)對過程能力進(jìn)行評價，并且可以結(jié)合過程相對穩(wěn)定系數(shù)對過程的穩(wěn)定性進(jìn)行評價。

一、過程性能指數(shù)的提出及特點

20世紀(jì)30年代，美國三大汽車公司（福特、通用、克萊斯勒）為了適應(yīng)實際生產(chǎn)中過程能力評價的需要，對統(tǒng)計方法的應(yīng)用提出了Pp和Ppk的新概念，稱之為Performance Index（過程性能指數(shù)）。Pp和Ppk新概念的重要特點就是可以反映出過程當(dāng)前的實際狀態(tài)，而不需要在穩(wěn)態(tài)的條件下進(jìn)行計算。在實際應(yīng)用中，無偏移過程性能指數(shù)計算公式為：

式中，T為公差；σLT為總體長期標(biāo)準(zhǔn)差，其估計值可以用樣本標(biāo)準(zhǔn)差S代替，即Pp=T/（6*S）。

有偏移過程性能指數(shù)計算公式為：

其中，Pp為無偏移過程性能指數(shù)，Ppk為有偏移過程性能指數(shù)，式中，T為公差，ε為分布中心μ與規(guī)范中心M的偏移量，Pp為無偏移過程性能指數(shù)。

二、過程能力指數(shù)與過程性能指數(shù)的區(qū)別

1.兩者反映的內(nèi)容不同。過程能力指數(shù)反映的是過程的固有能力，是過程所固有的能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的能力，它所反映的是過程只受偶然因素引起的波動。用公式（3）表示為：

公式（3）稱為短期過程能力指數(shù)。值得注意的是，此時的過程能力指數(shù)并不代表一段時間內(nèi)或某一個時間點的過程能力指數(shù)，而是過程穩(wěn)態(tài)下的能力指數(shù)。過程性能指數(shù)反映的則是過程當(dāng)前的性能，是對過程目前能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的能力的估計，用公式表示為：

其中，σLT估計值可以用樣本的標(biāo)準(zhǔn)差S代替，它所反映的波動是偶然波動和異常波動的總和。

2.兩者計算運用的參數(shù)不一樣。過程能力指數(shù)運用的是總體分布中心μ和總體標(biāo)注差σ，過程性能指數(shù)用的是樣本的統(tǒng)計量X和S。其中，無偏移過程能力指數(shù)為公式（3），有偏移過程能力指數(shù)為：

其中，K=2ε/T。在實際應(yīng)用時，σST的估計值可用R/d2或S/c4代替，這樣過程能力指數(shù)，

三、過程性能指數(shù)在卷煙生產(chǎn)過程中的應(yīng)用

通過以上分析，考慮到卷煙生產(chǎn)企業(yè)過程穩(wěn)態(tài)不易確定的實際情況，在對過程能力評價的實際應(yīng)用中可以直接通過過程性能指數(shù)對過程能力進(jìn)行適時評價。具體方法如下。

1.按照國標(biāo)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對過程樣品進(jìn)行抽樣，并對樣品的關(guān)鍵質(zhì)量特性值進(jìn)行測量。

2.計算無偏移過程性能指數(shù)Pp或有偏移過程性能指數(shù)Ppk。

3.計算過程相對穩(wěn)定系數(shù)，其計算公式為：

4.結(jié)合過程能力指數(shù)評價表（表1）（也適用Pp或Ppk）和過程穩(wěn)定系數(shù)評價表（表2）對過程能力和過程是否穩(wěn)態(tài)進(jìn)行評價和估計。

5.應(yīng)用實例。某牌號卷煙單支質(zhì)量規(guī)范要求為0.885± 0.07g。經(jīng)抽樣檢測，樣本的標(biāo)準(zhǔn)差為S=0.023g。已知該牌號生產(chǎn)過程穩(wěn)態(tài)時σST=0.020g，現(xiàn)對該過程當(dāng)前能力進(jìn)行評價。

（1）計算Pp和Cp。Pp=T/（6×S）=1.01，Cp=T/（6×σST）=1.17。

（2）計算過程相對穩(wěn)定度系數(shù)drσ。drσ=（σLT－σST）/σLT=0.13。

（3）過程能力評價由計算可知，10%≤drσ＜20%，過程不太穩(wěn)定，過程能力與設(shè)計要求有一定的差距，需要對過程進(jìn)行改進(jìn)。

表 1 過程能力指數(shù)評價

表 2 過程穩(wěn)定系數(shù)評價

四、應(yīng)用中的注意事項

1.由于短期過程能力表示的是組內(nèi)變異，是反映過程只受偶然因素影響時的波動。因此，σST必須在過程處于穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行估算，σST估計值可以用或代替，當(dāng)過程無法確定是否穩(wěn)態(tài)時，就不能計算短期過程能力指數(shù)。但在實際應(yīng)用中可以采用控制圖調(diào)穩(wěn)近似法進(jìn)行估算，這時可以在實際控制圖中舍去所有異常點，然后對其余數(shù)據(jù)再作控制圖，判穩(wěn)，如此繼續(xù)下去，直至控制圖達(dá)到穩(wěn)態(tài)為止，此時根據(jù)該穩(wěn)態(tài)控制圖的剩余數(shù)據(jù)點即可計算出近似的σST值，即

2.過程性能指數(shù)表示的是組內(nèi)變異和組間變異的總和，是過程受偶然因素和異常影響的總體反映。因此，針對卷煙生產(chǎn)企業(yè)而言，抽取評價樣本時，樣本指標(biāo)的波動要盡量體現(xiàn)過程的總體波動。結(jié)合卷煙國標(biāo)中對樣本量的具體要求，在樣本抽取過程中，每個樣本中30支樣本個體應(yīng)盡量由生產(chǎn)過程的不同時間段所體現(xiàn)。

3.如果卷煙企業(yè)在計算過程能力指數(shù)時，直接利用單個樣本的標(biāo)準(zhǔn)差S去計算Cp或Cpk是不準(zhǔn)確的，實際中所計算出的結(jié)果稱為過程性能指數(shù)應(yīng)該更加準(zhǔn)確?？紤]到卷煙機(jī)的實際生產(chǎn)能力（7 000～12 000支/分鐘），要計算過程性能指數(shù)，目前的抽樣方法也存在一定的問題，因為按照傳統(tǒng)的抽樣檢驗方法，單次所抽取的檢驗樣本中，30支煙支個體并不能準(zhǔn)確地代表過程中組內(nèi)和組間波動的總和。為了能夠相對準(zhǔn)確地計算出過程性能指數(shù)，所抽取的樣本中的樣本個體不應(yīng)當(dāng)一次性抽取，應(yīng)盡量由不同時間段內(nèi)單個獨立的樣本個體所組成。例如，在實際抽樣中可以隨機(jī)抽取若干個小包個體，再從每個小包個體中隨機(jī)抽取不同的煙支個體共同組成檢驗樣本。

根據(jù)以上關(guān)于過程能力指數(shù)與過程性能指數(shù)的討論，筆者認(rèn)為，作為卷煙生產(chǎn)企業(yè)，由于地域及管理等方面的差異，應(yīng)用傳統(tǒng)的過程能力指數(shù)的概念對過程進(jìn)行評價存在一定的難度和不準(zhǔn)確性，應(yīng)用性能指數(shù)來評價過程能力應(yīng)當(dāng)更方便和適用。另外，評價結(jié)果是否客觀準(zhǔn)確，樣本的抽取是關(guān)鍵，只有科學(xué)合理的抽樣方案才能得到更加準(zhǔn)確客觀的評價結(jié)果。