王 琪

(常州信息職業(yè)技術學院數(shù)字經(jīng)濟學院 江蘇常州 213164)

0 引言

近年來,隨著數(shù)字經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及“智改數(shù)轉”的穩(wěn)步推進,生產(chǎn)制造業(yè)加速轉型升級,實現(xiàn)了高質量可持續(xù)發(fā)展。中小制造業(yè)企業(yè)對上游原材料議價能力弱,而下游客戶對價格敏感,所以成本轉嫁困難。中小制造業(yè)企業(yè)亟需以“智改數(shù)轉”為契機,穩(wěn)步提升質量管控能力,實現(xiàn)提質、增效、降本。與此同時,政府也在全力推進中小制造業(yè)企業(yè)轉型升級,打造制造業(yè)的“智改數(shù)轉”大生態(tài)。

SPC(Statistical Process Control)技術即統(tǒng)計過程控制技術,對于中小制造業(yè)企業(yè)具有重要價值。SPC技術的有效應用,能更加快速、有效地讓企業(yè)適應數(shù)字化和智能化發(fā)展趨勢,幫助企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品生產(chǎn)過程,降低資源損耗,控制產(chǎn)品質量及成本。但是中小制造業(yè)企業(yè)由于自身軟、硬件的諸多限制,無法正確認識SPC技術在生產(chǎn)制造過程中的價值。本文基于SPC技術應用于實際的案例,分析SPC技術如何更加高效地運用于中小制造業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)過程,實現(xiàn)提質、增效、降本的最終目的。

1 SPC技術的發(fā)展

SPC技術包括統(tǒng)計、過程、控制三個方面,其中統(tǒng)計(Statistical)是指利用統(tǒng)計方法分析和改進生產(chǎn)過程;過程(Process)是指SPC技術適用于有計劃且重復批量生產(chǎn)的過程;控制(Control)是指在生產(chǎn)過程發(fā)生異常時,需尋求原因,避免今后產(chǎn)生類似的現(xiàn)象[1]。簡而言之,SPC技術就是運用數(shù)理統(tǒng)計方法,研究產(chǎn)品生產(chǎn)過程,根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果,優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)過程,提高產(chǎn)品生產(chǎn)質量,降低產(chǎn)品不合格率。

SPC技術起源于20世紀初,以美國的休哈特(W.A.Shewhart)博士在1924年繪制首張SPC控制圖為標志。1950年,現(xiàn)代質量管理之父戴明博士在日本工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)制造過程中全面推行了SPC技術。20世紀60年代初,日本質量圈運動的倡導者石川馨提出并普及了質量小組的理念,并將帕累托圖和魚骨圖應用于優(yōu)化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程。1980年美國等其他國家緊跟日本的步伐,開始推行質量小組以及統(tǒng)計技術的應用。同期MOTOROLA公司發(fā)起了質量挑戰(zhàn),利用SPC技術的實施來改進生產(chǎn)過程,并提出追求“6”目標[2]。SPC技術發(fā)展至今,已經(jīng)在許多發(fā)達國家和大中型制造業(yè)企業(yè)中投入應用,但在中小制造業(yè)企業(yè)中還沒有廣泛普及。

2 SPC技術的應用

SPC技術強調要對產(chǎn)品生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控,利用數(shù)理統(tǒng)計技術,實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的修正與優(yōu)化。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中,半成品的質量波動主要分為正常波動和異常波動。正常波動受隨機因素影響,對產(chǎn)品質量影響小,技術層面難消除。而異常波動由系統(tǒng)因素引起,對產(chǎn)品質量影響大,可以應用SPC技術對該波動的影響程度進行科學評估。

筆者調研某小型塑料配件生產(chǎn)制造企業(yè),采集其特定型號遙控外殼的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù),應用SPC技術探索關鍵工序對于產(chǎn)品質量的影響程度。經(jīng)過現(xiàn)場調研考察,明確特定型號遙控外殼生產(chǎn)的六大關鍵工序為原料配比、單次定量傳輸、加熱桶熱熔、注塑機壓力推動、冷卻沖壓脫模和機械精度修邊。為了后續(xù)描述方便,將此六大關鍵工序簡稱為關鍵工序1—6。

確定關鍵工序后,在工序生產(chǎn)參數(shù)中選擇關鍵參數(shù)。目前該企業(yè)對六大關鍵工序配備了關鍵參數(shù)的數(shù)據(jù)采集器,但是由于部分生產(chǎn)設備老舊,缺乏MES、ERP等管理系統(tǒng),個別數(shù)據(jù)在采集存儲時存在缺失現(xiàn)象,并且關鍵參數(shù)間的數(shù)據(jù)差異性大,所以企業(yè)對采集的數(shù)據(jù)僅用作生產(chǎn)過程記錄,沒有利用數(shù)理統(tǒng)計技術挖掘其潛在價值。產(chǎn)線質檢員對于半成品以及最終產(chǎn)品的質量檢驗結果采用“合格”與“不合格”進行評價,此評價方式受質檢員主觀判斷影響且評價結果單一,并不利于統(tǒng)計分析半成品質量對最終產(chǎn)品質量的影響程度。

2.1 數(shù)據(jù)標準化模型

假設第n道關鍵工序的第i件半成品的數(shù)據(jù)標準化結果為xni,則x3i的計算公式為:

利用數(shù)據(jù)標準化模型,可以將關鍵工序3生產(chǎn)的每件半成品質量用0～100內(nèi)的數(shù)值進行表示,其他關鍵工序均可進行數(shù)據(jù)標準化處理。對于最終產(chǎn)品質量的評價主要考慮外觀(關鍵參數(shù)為脫模邊緣殘留厚度)、強度(關鍵參數(shù)為產(chǎn)品抗壓強度)以及孔位精準度(關鍵參數(shù)為孔位平移誤差)這三個方面,可分別參照數(shù)據(jù)標準化模型對三個關鍵參數(shù)數(shù)據(jù)進行標準化處理,最終用三者的平均數(shù)來表示最終產(chǎn)品質量。

2.2 建立多元回歸模型

為了應用數(shù)理統(tǒng)計工具研究半成品質量對最終產(chǎn)品質量的影響程度,首先從同一批次的最終產(chǎn)品中隨機抽取90件產(chǎn)品,采集其生產(chǎn)過程各關鍵工序對應的關鍵參數(shù)數(shù)據(jù)(如有數(shù)據(jù)缺失則重新抽樣),對數(shù)據(jù)進行標準化處理后,得到各關鍵工序生產(chǎn)半成品質量以及最終產(chǎn)品質量。

在抽檢的90件最終產(chǎn)品中,共發(fā)現(xiàn)不合格品6件,產(chǎn)品不合格率為6.67%。6道關鍵工序生產(chǎn)半成品質量的描述統(tǒng)計如表1所示,關鍵工序生產(chǎn)半成品質量間相關系數(shù)如表2所示。由表2可知,相關系數(shù)均低于0.75,屬于一般相關,可以忽略它們之間的相互影響。

表1 6道關鍵工序生產(chǎn)半成品質量的描述統(tǒng)計表

對于中小制造業(yè)企業(yè)而言,時間、人力以及資金等成本投入有限,精準定位影響程度最大的關鍵工序并將其優(yōu)先改進,可以發(fā)揮有限資源的最大價值。為了探究半成品質量與最終產(chǎn)品質量之間的相互關系,可以利用散點圖進行初步分析。以關鍵工序1為例,繪制關鍵工序1生產(chǎn)半成品質量與最終產(chǎn)品質量的散點圖,如圖1所示。

圖1 關鍵工序1生產(chǎn)半成品質量與最終產(chǎn)品質量的散點圖

從圖1可知,關鍵工序1生產(chǎn)半成品質量與最終產(chǎn)品質量接近正相關,同樣其他關鍵工序也可進行繪圖分析,結果均接近正相關。假設抽樣第i件最終產(chǎn)品的質量為yi,對應其在第n道關鍵工序生產(chǎn)的半成品質量為xni,第n道關鍵工序的影響因子為kn,已知每道關鍵工序生產(chǎn)的第i件半成品的質量x1i,x2i,…,x6i共同影響最終產(chǎn)品質量yi,依據(jù)半成品質量與最終產(chǎn)品質量的散點圖分析,建立多元線性回歸模型如下:

其中c為某固定常量。

2.3 模型計算與檢驗

將半成品質量與最終產(chǎn)品質量數(shù)據(jù)導入多元線性回歸模型,利用eviews8.0進行模型計算與檢驗,計算結果如表3所示,其中關鍵工序的影響因子以及固定常量的數(shù)值如表4所示。

表3 eviews8.0計算檢驗結果表

表4 影響因子及固定常量數(shù)值表

由表3計算結果可知,模型評價指數(shù)R2為0.936 608,表示該多元線性回歸模型的擬合回歸效果顯著。

2.4 SPC技術應用結論

影響因子的大小直接反映工序生產(chǎn)的半成品質量對于最終產(chǎn)品質量的影響程度,由表4可知,影響因子的數(shù)值最大,即關鍵工序3生產(chǎn)半成品質量對于最終產(chǎn)品質量的影響程度最高。而影響因子的數(shù)值在眾多影響因子中數(shù)值最小,因此關鍵工序2生產(chǎn)半成品質量對于最終產(chǎn)品質量的影響程度在所有關鍵工序中排名最低。

通過SPC技術的應用研究可知,對于遵循該生產(chǎn)流程的產(chǎn)品,企業(yè)在人力、物力等資源有限的情況下,應優(yōu)先保證并提升關鍵工序3的生產(chǎn)過程質量。同時若條件允許,可以依次提高關鍵工序1、關鍵工序4、關鍵工序6、關鍵工序5以及關鍵工序2的生產(chǎn)過程質量。

將研究結論反饋該企業(yè)后,企業(yè)投入部分資金分別對關鍵工序3和1進行了優(yōu)化調整。在調整后的多次抽樣檢驗中,產(chǎn)品不合格率下降3.33%,由此可見應用SPC技術對于企業(yè)降低產(chǎn)品不良率具有一定價值。

3 應用SPC技術中的主要問題

1) 全員缺乏質量管控意識。企業(yè)管理者以及一線員工的質量管控意識淡薄,對SPC技術的理解浮于表面,追求產(chǎn)品生產(chǎn)數(shù)量,忽視生產(chǎn)過程質量。部分企業(yè)在初步應用SPC技術優(yōu)化生產(chǎn)過程后,短期收益不顯著,便終止應用該技術。

2) 軟、硬件設施投入不足。中小制造業(yè)企業(yè)因自身資金實力有限,對軟、硬件設施的更新速度慢,導致生產(chǎn)過程數(shù)字化、智能化水平低,容易引發(fā)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)缺失等問題,不利于企業(yè)應用SPC技術對生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)進行精準統(tǒng)計分析。

3) 人才稀缺,用人成本高。掌握SPC技術的專業(yè)人才稀缺,中小制造業(yè)企業(yè)自身的人才儲備水平低,專設過程質量管控部門或聘請技術專家的用人成本高,企業(yè)對SPC技術人才的投入預算不足,使得產(chǎn)品生產(chǎn)過程管控缺乏專業(yè)指導。

4 應用SPC技術的建議

1) 提升全員質量管控意識[3]。企業(yè)管理者和一線員工都應樹立質量管控意識,關注產(chǎn)品生產(chǎn)的過程質量。SPC技術的應用是過程性的,企業(yè)管理者應正確認識應用過程中所產(chǎn)生的資源損耗以及時間成本,可以進行小批量、多批次的應用試驗,持續(xù)對生產(chǎn)過程進行改進優(yōu)化。

2) 加大軟、硬件設施投入[4-6]。在“智改數(shù)轉”的背景下,中小制造業(yè)企業(yè)應有目的、有計劃地加大工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)投入,積極部署MES、ERP等管理系統(tǒng),有序推進生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化轉型升級,為SPC技術的應用奠定基礎。

3) 建立企業(yè)聯(lián)盟,實現(xiàn)人才共享。中小制造業(yè)企業(yè)可以依據(jù)生產(chǎn)線的近似程度建立企業(yè)聯(lián)盟,以聯(lián)盟形式設立公共過程質量管控部門或聘請SPC技術專家進行集中指導,減少單個企業(yè)的用人成本,實現(xiàn)互利共贏。

5 結束語

隨著數(shù)字經(jīng)濟的不斷發(fā)展,市場競爭日益激烈,中小制造業(yè)企業(yè)亟需以“智改數(shù)轉”為契機,穩(wěn)步提升過程質量管控能力。中小制造業(yè)企業(yè)應提升全員質量管控意識,正確認識SPC技術在生產(chǎn)制造過程中的價值,加大軟、硬件設施和人才的資金投入,為企業(yè)加速轉型升級和可持續(xù)發(fā)展提供動力。