质量控制不同于质量分析,并不是一个优化过程,而是对于计划的执行。朱兰将质量控制定义为:制订和运用一定的操作方法,以确保各项工作过程按原计划方案进行并最终达到目标。他列出了质量控制的7个步骤:①选定控制对象——控制什么;②配置测量设备;③确定测量方法;④建立工作标准;⑤判断操作的正确性;⑥分析与现行标准的差距;⑦对差距采取行动。总的来说,质量控制就是在经营中达到质量目标的过程控制,关键在于把握何时采取何种措施,最终结果是按照质量计划开展的活动。
由于近代科学技术的迅速发展,在生产生活和各类科学实验中经常要用到与概率论及数理统计有关的知识。辩证唯物主义告诉我们,客观世界中任何事物都具有一定的规律——必然性规律和偶然性规律。概率论与数理统计是人们在不断的实践过程中对偶然现象规律性认识的结晶。在实践中,如果我们只孤立地看到了偶然现象的各个方面,就得不出什么规律性。但是,当我们研究大量的偶然现象的时候,抓住了偶然现象的数学本质——量及其相互联系,考虑到现象的全体,就可以发现偶然现象存在着必然的规律性。概率论是研究大量随机(偶然)现象的统计规律性的科学,而数理统计学是研究随机现象的某一类特殊的统计规律性。
统计质量控制(简称质量控制)是数理统计学的一个分支,它是研究从总体中所抽样本的某些数字特征所表现的统计规律性,并从样本所遵循的规律性推断总体的规律。数理统计学的核心部分是统计推断,而统计推断是质量控制的理论基础。实际上,质量控制是统计推断的具体应用,它是在生产活动开始以后,如何根据统计推断的理论在活动的全过程中适时地用度量、比较、纠正和复证的办法来监督这种活动的进行。质量控制可以应用于任何重复的过程,它所研究的是在或多或少的固定条件下大量生产的产品。应用质量控制的方法不仅可以对将来生产的产品质量进行科学的预测,更重要的是可以用来控制和监督生产过程,限制和预防废品的出现,以达到改善生产过程和提高成批产品质量的目的。
在生产制造过程中,无论把环境和条件控制得多么严格,任何一个过程所生产出来的两件产品都是绝对不可能完全相同的。也就是说,任何一个过程所生产出来的产品,其质量特性值总是存在一定的差异,这种客观差异称为质量的波动性。
影响质量的因素称之为质量因素,按照不同的划分方法,质量因素可以如下划分。
按不同的来源可分为:操作人员、设备、原材料、操作方法、环境。国际标准ISO 9000则分得更细,除了上述因素,还有计算机软件、辅助材料与水电公用设施等。
(1)偶然因素
偶然因素具有4个特点:对产品质量的影响微小;始终存在;每一件产品受到的影响不同;难以去除。
(2)异常因素
异常因素又称为系统因素。异常因素与偶然因素相对应也有四个特点:对产品质量的影响大;有时存在;一系列产品受到同一方向的影响;较易去除。
偶然因素引起的产品质量的偶然波动,又称为随机波动。偶然波动是由许多原因引起的,而每一个原因只起很小的作用。由于排除一个单一的原因只会对最终结果起到很小的影响,因此从经济的角度考虑,减少偶然波动是非常困难的。
异常因素引起产品质量的异常波动,又称系统波动。异常波动能引起系统性的失效或缺陷。异常波动一般由单一的不明的原因造成,而这个原因能引起明显的后果。因此,及时确定异常波动,检验并采取措施消除异常波动的后果是非常有意义的。
当一个过程只有偶然波动时会产生最好的结果。在有异常波动发生的情况下,想要减少过程的波动,第一步就是要消除异常波动。
随着科技的进步,有些偶然因素的影响可以设法减少,甚至基本消除。但是从偶然因素的整体来看是不可能完全消除的,因此,偶然因素引起产品质量的偶然波动也是不可避免的。必须承认这一客观事实,产品质量的偶然波动是影响微小的,同时又是不可避免的。一般情况下,不必特别处理。
异常因素则不然,它对产品质量影响较大,可造成产品质量过大的异常波动,以致产品质量不合格,同时它也不难消除。因此在生产过程中异常因素是需要注意的对象,同时也是质量控制的重要一部分。
客观世界中的事物是矛盾的,变异是客观矛盾的反映,所以变异是自然界固有的属性,也是所有产品所固有的特性。为了确定产品质量变异的容许范围,生产者或消费者常常规定某些标准。产品质量符合某一标准的,就认为是合格品。这些标准通常不仅按产品属性来划分,而且还规定产品质量的上限和下限。位于这两界限之内的,认为是合格品。这个上限和下限通常称为规格限或公差限。
对产品质量实行统计控制时,生产者面临两个问题需要解决:
一是如何稳定生产过程,使质量不合格的产品的百分数不过分大;
二是如何使成批产品中不包括过多的不合格品。
因此,质量控制应该研究同一任务的两个方面:生产过程的控制和成批产品的控制。前者是用统计方法监督产品质量的恶化,减少不合格品。它是估计生产过程将来的动作,通常叫做过程控制或工序控制,这一部分内容将在本书的第五章中介绍。后者是在生产过程完毕后,鉴定一批产品的质量是否合乎要求,它是鉴定生产过程过去的动作,叫做验收检查。通过过程控制能及时发现过程中存在的问题,预防不合格品的出现,过程保持稳定,产品质量均匀,从而提高产品的使用价值。通过验收检查可以鉴定一批产品是否合乎今后的再加工或消费者使用的要求,从而促进生产者不断提高产品质量。如果生产过程纳入控制状态,则在销售或购买产品时不必过多地担心产品质量的低劣。
过程控制的主要目的是保证制造过程处于控制状态,预防废品出现。用统计方法确定控制限,要使监督制造过程的工人在发现点越出界限时,通常能找到过程受到严重破坏的原因,同时又不能错误地寻找原因。因此控制限的制订要保持下列两类错误之间的平衡:
(1)当生产过程实际上并没有受到破坏时,错误地找寻了过程受破坏的原因;
(2)当生产过程实际上已受到破坏时,控制图上没有显示出生产过程受破坏的信号,从而没有找寻到被破坏的原因。
这两类错误中任何一类都不应该过分频繁地发生,而且其中任何一个的频数的降低都不应当增大另一个的频数。换言之,这两类错误的概率都应该足够小。
依照表示产品质量的三种形式,过程控制分为计量控制、计数控制和计点控制三类;依照批质量表示形式的不同,计量控制图又分为平均值、中位值、标准差和极差控制图等。
验收检查的目的是根据从一批产品(亦称产品批)中抽取的一个或若干个样本的信息来确定这批产品的质量,并做出接收或拒收该批产品的决定。验收检查的工具是抽样验收方案。这种方案的编制,至少要满足下列要求中的两个:
(1)好的产品批次被拒收的概率不应大于某一确定的值α,这个值叫做生产者风险;
(2)坏的产品批次被接收的概率应该小于某一确定的值β,这个值叫做消费者风险;
(3)经过抽样检验后,产品的平均不合格品率应低于某一值;
(4)被检验的产品数量应该最少。
需要指出的是,在控制图上确定控制限的条件是与前两个要求相似的。在一般形式下,上述两类风险可以定义为:
(1)拒绝正确假设的错误;
(2)接收不正确假设的错误。
这两类错误的大小要达到可接受的平衡。
虽然过程控制和验收检查的任务有本质上的不同,但是作为基础的统计研究方法却是相同的。验收检查分为计数检查(包括计点检查)和计量检查两类;依照批质量的不同表示,计量抽样方案又可分为按平均值和按不合格品率的方案两类。
在质量控制中要采用一些基本原则,一切控制工具都是围绕着这些原则解决问题的。
质量控制的主要目的不是设立检查站或关卡去发现或者找寻不合格品,而是设法预防不合格品的产生。因为产品的质量是制造出来的而不是检查出来的,所以最有效的生产方针不是去找寻或去发现不合格品,而是如何设法使生产中不出或少出不合格品,这就是预防的原则。要预防就得考虑事件发生的概率和生产者或消费者所承担的相应风险。所以质量控制同概率和风险有着密切的联系。
预防的程度可以是无止境的,但是这里所指的预防不是无条件的预防,而是在满足经济效益的前提下采取一切合理经济的预防措施。质量控制为我们提供了许多有效的、预防性的控制工具和办法。这些工具在运用的时候除了要考虑产品方面有特殊的要求以外,还必须运用经济观点考虑如何选用这些工具,切不可大材小用或小材大用。因此,有时我们也可以放松预防而采用事后抽查,这将取决于经济核算的原则。质量控制是为生产服务的,必须在经济核算的原则下采取各种控制措施。各种控制和检查工具,每种都有它的经济使用价值,以供各种不同生产的需要。
现代化工厂的组织和分工是很细的,而提高和控制产品质量的责任又和许多部门的职责息息有关。要发挥控制产品的最大效能,不能单靠把关、加压等压迫式办法,而应设法把各部门有关产品质量的职能有机地结合起来,使各职能单位在各自的岗位上发挥积极的效能,共同为生产优质产品而努力。
质量控制的方法是与统计抽样相联系的。我们是根据从总体抽得的样本做出关于总体性质的结论。质量控制关系着制订产品规格、实际制造和产品检查的整个生产活动,它有下列一些用途。
(1)可以确定生产过程进行得是否满意。对处于统计控制的过程可认为是满意的或稳定的过程。这时虽然也可能有少量的不合格品,但对今后的加工和使用并无多大影响。
(2)为制订产品规格提供合理的基准。如果查明正常情况下,质量特征值与公差限不符,则必须合理地修订公差限。
(3)如果生产过程处于控制状态,则可减少成批产品检查的费用。这时可以抽取小量样品和从经济观点确定最有利的方案。
(4)为给产品设计、实际制造和产品检查三方面工作人员提供一种共同语言,使他们可以了解彼此间存在的问题,进而建立协同合作的关系。
要保证产品质量,必须对每个环节按总计划目标进行质量控制。
生产一件产品,应该包括调查研究、目标设想、开发研究、机构设计、强度计算、精度分析、试制检测、评价鉴定等一系列过程。设计研制阶段工作的好坏,将决定产品的优劣,为此要注意以下各个问题。
对于要设计的对象,如某机构、某仪表、某装置要做充分的分析、论证,不但要考虑设计对象的结构合理性、技术先进性、经济效益和社会效益的可行性,而且还要考虑以后各阶段的产品质量的可控性,如产品制造中工序能力是否能达到、检测能力是否有保证,产品的使用、维护、保养是否方便,产品的包装、库存和运输是否安全可靠等问题。
目前,有些行业,借“百花争艳”、“各显其能”之名,行“片面追求产量”之实,忽略了产品质量。一个新产品投入批量生产之前,必须通过严格的鉴定或评审。鉴定之前,要进行方案论证、方案验证、方案定型等一系列准备工作。在此基础上,编制有关技术文件,以指导制造过程来保证产品质量。
产品的技术性与适用性统一,使产品质量与价格相协调,这就是设计的质量、决策的质量。质量成本是分析产品技术经济的一个重要组成部分,用以明确产品质量的变化与其相应费用和成本之间的关系,所以它包括了保证产品质量和提高产品质量所需要的全部费用。
可靠性的研究与产品质量紧密相关,而且是产品质量的一个属性和指标,它表示了产品在一定使用条件和时期内完成预期功能的能力。可靠性有固有可靠性、使用可靠性和适应可靠性之分。固有可靠性是指按一定的设计图纸和加工方法生产的产品所具有的可靠程度,是三种可靠性中的主要者;使用可靠性是指与产品的使用、维护、保养、修理有关的可靠程度;适应可靠性是指产品在使用中对周围环境影响的适应程度。
在研究可靠性时,运用了概率论和数理统计学等数学工具,给产品可靠性的测量、选择、保证、管理等赋予量值化的技术指标。
按设计的技术要求,根据图纸进行制造,务必使制造质量与设计质量一致,是质量控制的重要目标,所以产品的制造过程是质量控制的一个重要环节,其具体措施有以下几方面。
工序能力直接影响到能否稳定地生产合格产品,从而保证产品的质量。影响工序能力的因素有人、机器、测量器具、原材料、加工方法以及加工现场环境等,有必要做逐项的检查,并给予必要的控制。
换言之,在控制产品制造质量的同时,必须注意检测质量。由于检测误差而影响产品平均出厂质量,也是必须注意的问题。
如原材料的提供、工装夹具的设计和制造、设备的配套及其精度的保持、外协件的质量、成本和交货期等都需周密筹划、统筹考虑,甚至对产品的包装、储存、运输,也需加以重视,以保证产品质量。
质量信息的反馈是不断地控制和提高产品质量不可缺少的依据。从产品的设计质量、制造质量和使用质量的各个方面所收集的有关数据,经过去粗取精、去伪存真地整理和分析,以作为逐步改进和提高产品质量的原始资料和查考档案。整理和分析反馈数据时,必须注意以下两个方面。
有些工厂资料(数据)残缺不全,甚至一无所有,个别工厂连设备的说明书也不保存,要了解设备精度,答案是“还可以”,究竟“可以”到什么程度,无法以定量方式奉告,可见对有关质量的情报资料没有累积和保存,这对产品质量的保证和提高是一大缺陷。为此,有必要建立质量档案,目前名牌产品厂家执行的“产品三保”和“质量跟踪”,是值得提倡的做法。
为完成质量管理的要求,对质量表格和质量控制图的填写或画点,必须认真对待,切勿敷衍应付。数据必须来自实践,记录要实事求是,来不得半点虚假。不准确或无把握的数据非但无济于质量真实信息的反馈,而且还有害于对真实质量的判断。
综上所述,可以把质量控制保证体系用图框表达,如图1-1所示。
图1-1 质量控制保证体系