周玉新，劉余里

(重慶金益煙草有限責任公司，重慶 409600)

煙葉打葉復烤企業(yè)是典型的加工制造型企業(yè)。如何不斷地提高加工過程能力，為卷煙工業(yè)提供更加優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，是擺在打葉復烤企業(yè)面前最現(xiàn)實、最基本的問題。目前，大多數(shù)打葉復烤企業(yè)質(zhì)量控制還處于質(zhì)量檢驗階段，過程控制比較簡單、粗放，不能及時有效地發(fā)現(xiàn)過程出現(xiàn)的問題，極易產(chǎn)生不合格產(chǎn)品，加工過程控制水平亟待提高。統(tǒng)計過程控制簡稱SPC，旨在搜集過程有關性能的信息，對過程采取措施，防止不合格產(chǎn)品發(fā)生，通過持續(xù)地改進，不斷提高過程控制能力，從而提升產(chǎn)品質(zhì)量。目前，國內(nèi)煙葉打葉復烤企業(yè)將SPC技術運用到質(zhì)量控制上的還很少，本研究以質(zhì)量控制的分析過程、維護過程、改進過程三個階段為基點，結合我公司的實踐情況，進一步闡述SPC在煙葉打葉復烤中的實踐與運用，擬為煙葉打葉復烤企業(yè)建立SPC體系提供理論支持［1］。

一、打葉復烤質(zhì)量控制中的SPC理論與實踐

“持續(xù)改進我們的過程，不斷滿足客戶的需求”是我們經(jīng)常聽到的口號，那么如何持續(xù)改進過程，這就需要運用科學、系統(tǒng)的方法。大家都知道PDCA循環(huán)，它是我們解決問題最簡單的一種方法，改進過程同樣如此。現(xiàn)代質(zhì)量控制理論將持續(xù)改進過程分為分析過程、維護過程和改進過程三個階段。三個階段是一個循環(huán)，每循環(huán)一次，過程改進一次，最終實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升。下面以這三個階段為基點，闡述SPC在煙葉打葉復烤中的運用。

(一)分析過程

首先，要全面認識過程，SPC講究的是站在系統(tǒng)的角度去審視過程，識別過程中若干子過程的相互關系，經(jīng)濟地減少過程變差，以達到維護和改進過程輸出。就煙葉打葉復烤過程而言，其由若干個工序(子過程)組成，各道工序既有獨立的工藝任務，又相互影響彼此關聯(lián)，是個有機的過程鏈。然而在實際的過程控制中，我們更傾向于完成各道工序自身的工藝任務，卻忽視了對相關工序的影響，這對整個過程的控制與改進是極為不利的。對每道工序來說，你應該給相關工序帶來什么?你為相關工序帶來了什么?這是值得思考的兩個問題。為此，要識別各道工序的相互關系，樹立立足本職工序，服務相關工序的控制思想，并通過有效的考核來加強工序控制間的良性互動，提高整個加工過程的控制水平。

煙葉打葉復烤是一個不斷變化的過程，原料存在變差，人員(操作、檢驗)存在變差，設備存在變差，方法存在變差，環(huán)境存在變差，種種變化，唯一不變的就是變差的存在。正是因為變差的存在，才產(chǎn)生了產(chǎn)品質(zhì)量特性值(如大中片率、水分值等)的變化，變差產(chǎn)生了產(chǎn)品的偏差。我們總是試圖提高產(chǎn)品質(zhì)量，這就需要解決和減少過程變差。當然首先要了解變差產(chǎn)生的原因，這就需要區(qū)分變差的普通原因和特殊原因。

普通原因指的是造成隨著時間的推移具有穩(wěn)定的且可重復分布過程變差的原因，我們稱之為“受控狀態(tài)”。普通原因表現(xiàn)為一個穩(wěn)定系統(tǒng)的偶然原因。只有變差的普通原因存在且不改變時，過程的輸出才是可以預測的［2］。

打葉復烤各項質(zhì)量指標(大中片率、葉中含梗率、片煙水分值等)均為計量值數(shù)據(jù)，受控狀態(tài)下形成的是正態(tài)分布(圖1)。

圖1 變差普通原因形成的成品水分值分布

特殊原因指的是造成不是始終作用于過程變差的原因，即當它們出現(xiàn)時將造成過程的分布改變。除非特殊原因被查出來并且采取了措施，否則它們將繼續(xù)用不可預測的方式來影響過程的輸出(圖2)。

圖2 變差特殊原因可能形成的成品水分值分布

假設成品水分值形成圖2的雙峰分布，過程可能的存在特殊原因:一是操作人員改變了水分控制中線，二是來料水分發(fā)生了異常變化(原料批次水分、潤葉水分、真空回潮水分等引起)，三是其他原因。只有查明上述可能存在的特殊原因，有針對地采取措施，消除或隔離它們，否則它們將繼續(xù)用不可預測的方式來影響過程的輸出，而往往這種不可預測的分布伴隨的是不合格品的產(chǎn)生［3］。

世界級質(zhì)量大師朱蘭博士提出:過程問題中有15%是變差的特殊原因引起，有85%是變差的普通原因引起。消除變差的特殊原因需采取局部措施，由操作人員實施解決;消除變差的普通原因需對系統(tǒng)采取措施，由管理層實施解決［4］。

下面結合實例，說明如何區(qū)分變差的特殊原因和普通原因及應采取的措施。

例1，潤葉工序操作人員為了提高打葉效率，將潤葉水分提高了約1.5%，這使得烤片來料水分提高了約1%，但烤片工序操作人員沒能及時調(diào)整，結果導致成品水分出現(xiàn)異常。對烤片工序來說，來料水分大幅升高是過程變差的特殊原因，為了消除這一特殊原因，操作人員采取了提高烤區(qū)溫度的局部措施，最終使成品水分恢復了正常。這便是對變差的特殊原因采取局部措施，由操作人員實施解決。

例2，2006烤季前我公司葉片結構中的＜3.18 mm率指標經(jīng)常超標，為了解決這一問題，操作人員充分發(fā)揮主觀能動性反復調(diào)整，但始終無法解決此問題。后來在管理層的努力下，對一打?qū)嵤┝思夹g改造，結果葉片結構中的＜3.18 mm率明顯改善，基本解決了＜3.18 mm率超標現(xiàn)象。這個例子說明“＜3.18 mm率超標”是由變差的普通原因引起，因此操作人員無法采取局部措施來消除它，只有通過管理層對系統(tǒng)采取措施方能消除。

只有全面地認識過程，理解了過程變差產(chǎn)生的兩個原因及應采取的措施，才能科學地分析過程。分析過程需要編制《過程分析圖》，解決以下問題:

一是本過程應做什么;

二是會出現(xiàn)什么問題:

——本過程會有哪些變化?

——引起這些變化的變差是特殊原因還是普通原因?

——統(tǒng)計變差各項特殊原因發(fā)生的概率大小?

——消除這些變差特殊原因有哪些相應的局部措施?誰去做?

三是過程是否受控，處于受控狀態(tài)下的過程能力［5］。

關于上述的第三點，理論上只要顧客公差范圍一致，在分析過程能力時，是不必考慮原料變差的。然而由于打葉復烤企業(yè)的特殊性，原料是農(nóng)產(chǎn)品，而且進行了分級處理，原料變差太大，不考慮原料變差分析得出的過程能力是不具備任何指導意義的。因此必須對原料進行分組，依據(jù)分組的數(shù)據(jù)，分析在不同原料下過程的當前能力。這樣得出的過程當前能力，在下一階段的維護過程才更具現(xiàn)實指導意義。目前，在我公司實踐過程中，分組原則主要是依據(jù)原料的耐打性能及吸濕性能。

(二)維護過程

一旦對過程有了較好的認識與分析，就必須使過程維持在一定的當前能力水平上。過程是動態(tài)的并且會變化，因此必須監(jiān)控過程的性能，并采取有效的措施來防止過程發(fā)生不希望的變化，同時必須了解所希望的變化并使之保持穩(wěn)定?？刂茍D是有效監(jiān)控過程的工具之一，目前控制圖技術有兩個分支:傳統(tǒng)控制圖和預控圖。

由于打葉復烤加工過程的特殊性:原料是農(nóng)產(chǎn)品，變差性大，且每個加工批次生產(chǎn)規(guī)模小，檢測樣本量少。根據(jù)打葉復烤實際，我公司選擇了簡單、經(jīng)濟，適合小規(guī)模生產(chǎn)，α風險(棄真概率)和β風險(取偽概率)相對較小的預控圖(圖3)。

打葉復烤過程易產(chǎn)生不合格品，且不合格品難以處置，返工處理會造成很大經(jīng)濟損失。那么當所使用的工具表明過程已改變(出現(xiàn)變差的特殊原因)，如何及時采取有效的局部措施消除或隔離它們，是擺在我們面前十分迫切的問題。解決這一問題，首先需要我們很好地分析過程，當然僅僅靠分析過程得出的結果是不夠的;其次是通過有效的考核體系，將維護過程與日常的質(zhì)量自檢、專檢，設備的巡檢、點檢、維修、保養(yǎng)等規(guī)定相結合，以達到對人的考核與激勵。當控制圖發(fā)現(xiàn)過程某項參數(shù)有異常時，相關人員能迅速根據(jù)《過程分析圖》“對號入座”找到可能存在的變差特殊原因，再按發(fā)生概率的大小，逐一排查，當查明原因后，及時采取對應的局部措施處置，以消除或隔離它們。

圖3 成品水分控制

過程質(zhì)量指標的科學合理控制，是維護過程的核心工作。下面結合我公司實踐，談談葉中含梗率、成品水分值兩個關鍵指標的控制。

葉中含梗率是一項關鍵性指標，它既是顧客關注的質(zhì)量指標，又是影響產(chǎn)品經(jīng)濟指標的關鍵因素。我們在控制中把握了三性:充分性(滿足顧客公差規(guī)格)、穩(wěn)定性(偏差小)、合理性(在質(zhì)量與經(jīng)濟指標之間找到一個平衡點)。如圖4，目前我們采取的是3σ控制模式，即根據(jù)顧客的公差規(guī)格(單邊規(guī)格)減去3σ作為過程控制的中線，σ的值是依據(jù)對過程能力的分組分析結果，因此相對準確、合理。有了控制中線后，我們結合正態(tài)分布對指標進行控制并考核:控制中線±σ為良好，控制中線±σ與±2σ之間為一般，控制中線±2σ與±3σ之間為差，控制中線±3σ之外為不合格。通過這樣的控制及考核模式，使葉含梗的控制更加科學、合理，以求達到滿足上述三性的效果。我公司大片率、碎片率等指標在控制與考核時，同樣也采用了上述的模式。

圖4 葉中含梗率的控制與考核

如圖5，成品水分的控制主要依據(jù)三性:充分性、穩(wěn)定性、安全性。目前客戶制定的公差范圍都是在充分考慮安全性的基礎上，在國家標準基礎上進行了壓縮，主要有兩類公差范圍:11.5～12.5或11～12.5。下面根據(jù)客戶要求，對復烤工序能力情況進行分析:

圖5 成品水分的控制與考核

當客戶水分標準為11.5～12.5，得出 T=1，要達到3σ控制水平(即Cpk≥1，不合格品率≤0.27%)，若不考慮 ε的影響，則σ至少應≤≈0.167。就目前而言，復烤設備加工精度是無法到達 σ≤0.167，且由于 ε的存在，當T=1時，Cpk一般小于0.67，過程不合格品率一般大于4.56%，甚至加工有些低次煙葉時候高達10%以上，過程能力嚴重不足。

當客戶水分標準為 11～12.5，得出 T=1.5，要達到3σ控制水平，若不考慮ε的影響，則σ至少應≤0.25。就目前而言，要達到σ≤0.25是可以實現(xiàn)的，但由于 ε 的存在，當 T=1.5 時，Cpk一般在0.67 ～1，不合格品率在4.56% ～0.27%，過程能力不充分。

當按國家標準11－13，得出 T=2，要達到3σ控制水平，若不考慮ε的影響，則σ至少應≤，就目前而言，要達到σ≤0.33是容易實現(xiàn)的，考慮到ε的存在，當T=2 時，Cpk一般在1 ～1.33，不合格品率小于0.27%，過程能力滿足要求。

通過分析可以看出，當前復烤工序能力指數(shù)是不足的。在工序能力不足的情況下，只有當控制中心與公差中心重合時Cpk=Cp(ε=0)取最大值，即過程產(chǎn)生不合格品概率最小。當然在控制中，實際的過程中心基本不可能與規(guī)定的控制中心重合，總會產(chǎn)生一定偏移(ε)。ε越小，Cpk越大。需要說明的是，正常范圍的ε值是合理的，屬于變差普通原因，可以接受，不需采取措施消除;若ε過大，則有可能是操作人員沒有找準控制中心，屬變差特殊原因，應及時采取措施消除。在我公司的控制與考核中，當ε＞0.25則不予得分，實質(zhì)上是對特殊原因引起偏差的一種懲罰。運用ε值對工序的考核，是一種增函數(shù)模型，實質(zhì)上是對積極采取措施維護過程的一種激勵。

烤片工序的控制與考核，樣本的標準偏差(σ)，是一個十分關鍵的數(shù)據(jù)，σ直接關系到過程能力的水平。一般來說，σ越小過程能力水平越高，控制水平越穩(wěn)定，σ越大過程能力水平越低，控制水平越不穩(wěn)定。因此我司的烤片工序的控制是將σ、ε相結合。

(三)改進過程

這里談的改進過程，是指通過管理層對系統(tǒng)采取措施，減少或改善變差的普通原因，只有到達這一階段，才是真正地提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

改進過程，首先要了解過程變差普通原因及分布情況。SPC不僅能發(fā)現(xiàn)過程變差的特殊原因，也能指明過程變差的普通原因及分布情況，這就為管理層對系統(tǒng)采取措施提供了大量寶貴的數(shù)據(jù)。譬如SPC對當前過程某一質(zhì)量特性值分布寬度、中心及狀態(tài)的指明，運用這些數(shù)據(jù)，有助于管理層科學的選題、調(diào)查現(xiàn)狀、設定目標、分析原因、確定要因、制定對策等技術公關活動的開展。當過程得以改進后，則又循環(huán)到分析過程階段［5］。

當然SPC只能幫助我們分析出變差普通原因的分布情況，至于如何解決變差普通原因，這就需要使用更先進的工具，例如試驗設計及更先進的控制圖，更要靠強大的資源支持。然而任何一個公司的資源都是有限的，從產(chǎn)品滿足客戶實際效用方面及企業(yè)的自身利益來說，打葉復烤企業(yè)目前更應關注的是分析過程、維護過程兩個階段，這更符合我們的實際狀況，而SPC的最大優(yōu)勢便是在這兩個階段中的出色發(fā)揮。

二、打葉復烤質(zhì)量控制中建立SPC體系的要點及難點

(一)建立過程數(shù)據(jù)庫是SPC實施的前提

SPC的實施需要大量的數(shù)據(jù)積累，用于分析過程階段，只有正確識別了過程所處的當前能力水平，才能談維護和改進過程。

首先是數(shù)據(jù)的搜集。一是保證數(shù)據(jù)搜集的全面性，不僅要收集產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)，還要搜集設備運行參數(shù)。二是保證數(shù)據(jù)收集的時效性和可追溯性:1)產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)應一一對應當時的設備運行參數(shù)。2)每個檢測周期內(nèi)，各個工序所檢測的半成品或成品盡可能是同一批原料，以保證數(shù)據(jù)的可追溯性。這是整個數(shù)據(jù)收集的難點和關鍵，若無法做好這項工作，則數(shù)據(jù)質(zhì)量將大打折扣，直接影響到今后的分析結果。實踐中我司采用的方法是，詳細測量整個加工過程物料通過每個工序點的時間，然后按照物料通過各個工序的時間點來制定各個工序的檢測時間，以保證我們在同一檢測周期內(nèi)，搜集到的各個工序質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于同一時段原料。

其次是數(shù)據(jù)的整理。有了過程的大量數(shù)據(jù)，還必須對數(shù)據(jù)進行分析整理。在搜集的大量過程數(shù)據(jù)里，存在兩大類數(shù)據(jù)，第一類是受控狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，此時過程只有變差的普通原因，第二類是非受控狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，此時過程存在變差的特殊原因。因此，分析過程的當前能力水平，只能選用第一類數(shù)據(jù)，這樣得出的能力水平才是我們需要維護的標準。而在分析過程變差的特殊原因及影響程度時，則需要選擇二類數(shù)據(jù)。

(二)過程控制指標相關性分析是SPC實施的基礎

打葉復烤各項指標間，相互關聯(lián)，彼此影響，我們必須通過對各項指標間量化分析，發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。首先是對質(zhì)量指標之間的相關性分析，分析出影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵指標。其次是對關鍵(質(zhì)量)指標與設備參數(shù)之間進行分析，分析出影響產(chǎn)品質(zhì)量的關鍵設備參數(shù)及相互關系。只有對指標間相關性有了較好的理解，才能站在相對合理的角度去展開SPC工作。

(三)打葉復烤質(zhì)量控制中SPC體系實施難點

打葉復烤加工過程有較強的特殊性:一是原料是農(nóng)產(chǎn)品，變差很大，而且企業(yè)自身無法干預;二是整條生產(chǎn)設備自動化控制水平偏低，設備故障率較高;三是檢測設備的準確性及精密性不夠，檢測樣本量少。

其中一、二兩點易導致整個加工過程受控度較差，存在較多潛在變差的特殊原因，尤其是原料的變差是企業(yè)自身無法干預的。那么如何去判斷當前過程的受控狀態(tài)呢?精確地判斷一個過程是否受控，是一個相對復雜的數(shù)理統(tǒng)計問題，即求證過程特性值服從正態(tài)分布。正態(tài)分布的偏態(tài)系數(shù)Cs和峰態(tài)系數(shù)CE都是為零的，可以通過計算Cs和CE來判斷過程是否受控，這里的“受控”是一個相對的概念，因為沒有一個現(xiàn)實的過程是理論意義上的完美分布。實際操作中，利用Excel軟件對穩(wěn)定狀態(tài)下(過程沒有發(fā)現(xiàn)變差特殊原因)大量的當前數(shù)據(jù)畫直方圖進行分析，并運用Excel軟件中的數(shù)學函數(shù)計算正態(tài)分布的偏態(tài)系數(shù)Cs和峰態(tài)系數(shù)CE，當然實際中Cs和CE絕不等于零，所得出的Cs和CE的范圍即維護過程中進行量化判斷過程是否受控的標準。

第三點導致了測量數(shù)據(jù)的誤差較大，測量數(shù)據(jù)的分辨率不足，這就在一定程度上制約了控制圖的使用效果。當然。為了克服這一難點，我司實踐中對控制圖的選用做了大量研究，選擇了適合打葉復烤質(zhì)量控制特點的預控圖，并結合實際對控制限的計算及控制圖判讀原則做了靈活的改進，以達到適應企業(yè)實際需求。SPC能否迅速及時的監(jiān)控過程發(fā)現(xiàn)問題，最終要靠人的思維去分析問題，去找到解決問題的對策并加以實施［6］。

三、結論與討論

1)結合實際，當前煙葉打葉復烤企業(yè)工藝和設備管理相對落后，還處在粗放的質(zhì)量檢驗階段，個別企業(yè)只是片面追求一個高標準、高指標的質(zhì)量體系，對煙葉打葉復烤涉及的各項指標間的相關性、協(xié)調(diào)性重視不夠。同時，全國多數(shù)煙葉打葉復烤企業(yè)對煙葉原料的掌控基本還處于空白階段，忽視了對煙葉原料數(shù)據(jù)庫的建立、分析和應用。通過SPC的運用，可以清楚地認識過程能力與客戶要求的差距，進一步明確煙葉打葉復烤加工過程的改進方向，以便保持和持續(xù)優(yōu)化煙葉打葉復烤的過程。

2)建立過程數(shù)據(jù)庫與分析過程控制指標的相關性，是打葉復烤企業(yè)建立SPC體系應重點考慮的前提與基礎。SPC體系的實施，要從分析過程、維護過程、改進過程三個階段入手。首先分析過程變差的兩種原因及過程當前能力水平;其次通過適宜工具有效監(jiān)控過程，及時消除變差特殊原因，維護過程;再次由管理層對系統(tǒng)采取措施，減少或改善變差的普通原因，改進過程。

3)SPC的運用，應結合企業(yè)實際運用其理論精髓，并不斷根據(jù)生產(chǎn)過程輸入的5M1E(人、機器、物料、方法、測量和環(huán)境)因素變化及時調(diào)整，而不能生搬硬套，不切實際地“移植”別人的SPC手冊。SPC的運用所強調(diào)的是從整個過程、整個體系出發(fā)來解決實際問題。運用SPC技術的統(tǒng)計方法和控制圖等工具，最終實現(xiàn)打葉復烤工作從結果控制向過程控制、從指標控制向參數(shù)控制、從人工控制向自動控制的轉變。值得注意的是，SPC的運用并不等于質(zhì)量的提升，最終要靠人的思維去分析問題，靠人的經(jīng)驗和技術去找到解決問題的對策，靠一個致力于解決問題的團隊去實施。

［1］張公緒，孫靜.質(zhì)量工程師手冊［M］.北京:企業(yè)管理出版社，2002.

［2］張公緒，孫靜.現(xiàn)代質(zhì)量管理學［M］.北京:高等教育出版社，2003.

［3］周黎明.質(zhì)量控制技術［M］.廣州:廣東經(jīng)濟出版社，2003.

［4］朱蘭，戈費雷.朱蘭質(zhì)量手冊［M］.北京:中國人民大學出版社，2003.

［5］博特.世界級質(zhì)量管理工具［M］.北京:中國人民大學出版社，2004.

［6］鐘朝嵩.實用品質(zhì)管理［M］.廈門:廈門大學出版社，2005.