品管雜談之抽樣檢驗


品管雜談之抽樣檢驗

2021-01-13 騰訊網

作者|張立平

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全文總計2489字,需閱讀7分鐘,以下爲今天的益者原創:

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人類在進入工業文明的初期,由於生產規模很小,產品的產量也不大,一般都是採用100%全檢的事後把關,即將良品放行出廠銷售,挑出不良品進行返工,甚至報廢。

這種事後把關的檢驗方法從人類生產工業品(包括手工業品)開始,一直沿用了上千年,到了20世紀初,隨著科學技術水平的不斷提高,生產效率越來越高,

規模越來越大,特別是二戰期間,由於戰爭的需要,美國軍工企業的生產規模急劇擴張,產量大幅提高,原先採用的檢驗方法此時暴露出嚴重的問題。

這是一個發生在二戰中期,美國空軍和降落傘製造商之間的真實故事:

在當時,美軍空降兵用的降落傘合格率僅有90%,於是美軍相關人員和生產商交涉,經過激烈地談判和生產商的努力改善,降落傘的合格率提高到了99.9%,

但是美軍方面還是不滿意,因爲這意味著每1000次空降中就會有一個人因爲傘的質量問題而去見上帝,最後美軍想了個辦法,他們隨機抽取一件降落傘,

讓生產商的負責人自己背上從飛機上跳下去來檢驗合格率,結果奇蹟發生了,自從換了檢驗方法後,產品合格率直接變成100%,再也沒出現過不合格產品……

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在這種情況下,許多企業認識到,如果僅憑事後把關的檢驗方法來控制產品質量肯定是行不通了,必須採取其他更爲先進的方法來代替。

於是很多企業成立了工作團隊來研究更好的方法,其中世界著名的貝爾實驗室成立了兩個研究團隊,一個是研究如何對生產過程進行控制來預防不良品產生的過程控制工作組,其領導人是後來在品質管理領域非常著名的休哈特,

而另一個是研究如何進行科學的檢驗來保證產品品質的產品控制組,領導人是抽樣檢驗創始人之一的道奇。

休哈特的研究成果是控制圖,道奇的研究成果就是抽樣檢驗。

抽樣檢驗是二戰期間開始推廣應用的一種檢驗方法,這種檢驗方法以數據統計爲理論依據,具有較高的應用價值和科學性,特別是在一些100%全檢無法運用的場合,它就成了唯一有效的檢查方式。

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其實從居家過日子到國家重大經濟決策都離不開抽樣檢驗。

比如說,你到水果攤買棗子,你可能會問:甜不甜呀?攤主說:你嘗一嘗,先嘗後買,於是你從一大堆棗子中拿了一個嘗嘗,你嘗的目的是什麼呢?

顯然你是想通過這一個棗子的質量情況來推斷這一大堆棗子的質量情況。

抽樣檢驗的目的亦是如此:通過樣本推斷羣體。

要達到這樣的目的,需經過三個步驟:1.抽樣,2.檢驗,3.推斷。

其中抽樣這個步驟含有兩個內容:怎麼抽?抽多少?

樣本是樣品的集合,一個樣本可由一個樣品組成,也可由多個樣品組成,檢驗的效果與樣本能否準確代表羣體有關,爲了使樣本較好地反映羣體情況,減少取樣誤差,抽樣的方法必須科學合理,儘量保證待檢驗的每個產品被取樣的概率是相同的。

而檢驗這個步驟與抽樣檢驗的理論沒有直接關係,不同的產品、不同的質量特性使用不同的檢測設備,也有不同的檢驗方法。

推斷,即用樣本的檢測結果來對羣體進行評估,抽多少與怎樣推斷就構成了抽樣方案。

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但即便我們對抽樣檢驗的理論和步驟瞭然於胸,往往仍然會被應該檢驗什麼?何時檢驗?檢驗多少?選擇怎樣的檢驗方法?

等等疑問而困惑,「解鈴還須繫鈴人」最好的答案還是需要從產品本身及其生產過程中去進行尋找:

檢驗的目的是把有缺陷的產品識別出來,但是就其本身而言並不是有100%的把握可以把缺陷100%地識別出來,檢驗實際上是測量產品特性穩定狀態的一種手段,而導致產品特性不穩定的原因恰恰是因爲生產過程的狀態不穩定。

一個產品,從原材料到成品,直到用戶手中,可能會有成千上萬的質量特性,但是,最終用戶真正關注的特性有多少呢?

比如說一輛汽車,可能我會關注到油耗、發動機排量……

但是對於固定座椅的螺絲是M10、還是M12,某個控制元器件電阻值的阻值偏差是否在+/-5%,我根本不會關心。

與其盲人摸象般的一味強調檢驗,不如對症下藥,抽樣檢驗是從最終產品角度出發,控制圖是從過程的角度出發,按照質量控制發展的趨勢,現今的質量控制已經由結果導向轉移到了過程導向。

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因此展開對產品及過程特性的研究,確定和區分出關鍵與非關鍵的質量特性,建立科學的抽樣方案,運用統計過程控制的方法,了解各項質量特性的實際分布和穩定狀態,評估存在的風險大小,採取有針對性的控制和檢驗方法,或許才是最經濟與高效的。

從統計學的角度來看,只要樣本的數量達到25~30個,樣本分析的結果和羣體分析的結果就會很接近,

比如,抽取25個樣本的數據,計算出來的Cpk值就可以認爲是值得相信的,不管總數是100、1000、還是10000,

而且Cpk值和不合格率之間是有一個確定的關係的,那麼我們就可以考慮根據產品或過程特性Cpk值的大小,結合控制目標和客戶期望,確定其抽樣方案。

針對計量型特性,如果是關鍵特性或者Cpk低於客戶要求的PPM,可以考慮100%全檢或採用較爲嚴格的抽樣方案;

如果不是關鍵特性或Cpk遠遠超過客戶要求的PPM,可以考慮徵求客戶同意免檢或採用較爲寬鬆的抽樣方案;

如果Cpk滿足控制目標,可以考慮將原本的單次抽樣改爲二次抽樣,看看是否可以降低COQ的評價成本;

如果Cpk沒有達到控制目標,那麼就採取對策提高過程能力並在Cpk穩定達標之前實施100%的檢驗。

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針對計數型非關鍵特性,原來需要100%全檢的也可以考慮實施抽樣檢驗,依據特性的歷史合格率水平、漏失風險、報廢成本等因素,

運用統計方法計算可接受的合格率區間,制定相應的抽樣方案,如連續全檢1-3 批合格率均在此接受區間,則後續每批按制定的比例抽樣檢驗,

並將抽檢的合格率繪製成P-Chart進行監控,當出現失控點時,隔離此批進行全檢並立即恢復100% 全檢,直至再次出現可以調整的時機。

如果是生產過程不穩定、Cpk較低、會影響後工序,甚至會導致客戶投訴的質量特性,那麼即使成本很高,也需要認真的考慮進行100%全檢的必要性。

如果是生產過程穩定、Cpk較高、對後工序及客戶影響較小的質量特性,可以考慮免檢或者較爲寬鬆的抽樣方案,還可以交給客戶在使用中通過實際表現去檢驗,有問題時再去解決,就像汽車召回對於用戶來說,也不一定是件壞事,服務態度好的話,也許還能得到附加分。

《孫子兵法·虛實篇》中說:「水因地而制流,兵因敵而制勝。兵無常勢,水無常形,能因敵變化而取勝者,謂之神」。

隨著科技水平的不斷提高,客戶期望也在不斷提升,質量控制也將迎來嚴峻的考驗,沒有一成不變的方法或經驗是可以永遠有效的,路漫漫其修遠兮,吾輩仍需上下而求索矣。