彈藥產品生產過程質量審核結果數據處理方法

薛 加，黃競帆，贠來峰，陳 幫，胡 俊

(1.陸軍南京軍代局， 南京 210000； 2.總參六十研究所， 南京 210016；3.江蘇永豐機械有限公司， 南京 210024；4.南京理工大學， 南京 210094)

過程質量審核是GJB 5710—2006《裝備生產過程質量監督要求》要求的一種質量監督方法，但該標準并未提及開展過程質量審核的具體做法。以VDA 6.3為代表的過程質量審核理論和方法已經比較成熟，并已在汽車相關行業廣為借鑒。但是，由于彈藥產品具有生產注重批次管理，產品制造周期短，且同一生產線用以生產多個不同產品等特點，適用于單一產品連續生產的汽車產品的過程質量審核VDA 6.3不能完全適用于多類產品變線生產的彈藥產品的生產過程質量審核。針對彈藥行業特點和實際，提出了一種全新的彈藥產品生產過程質量審核方法，該方法要求承制單位把過程劃分為若干子過程，按照“5M1E”和統計過程控制等要求檢查生產工序的管理，評價每批產品生產過程質量受控情況并形成審核報告，隨同產品提交供軍事代表審查。利用生產過程質量審核，承制單位可以發現生產過程中存在的薄弱環節，評價潛在風險，從而有針對性地采取措施，使過程保持受控并在各種干擾因素的影響下穩定生產[1]。

本文提出的一種適用于彈藥產品生產過程質量審核的指標融合方法，是彈藥產品生產過程質量審核方法的一個部分。該指標融合方法結合彈藥產品特有的階段性批量化生產的特點，將VDA 6.3中控制要素分為“人、機、料、法、環、測”等“5M1E”控制要素指標和過程能力指數的“能力”指標。其中，“能力”指標不作定性化處理，而是利用滿意度函數進行標準化轉換，作為“5M1E”控制要素指標審核結果的打折系數，以“乘法”的形式參與過程質量審核的綜合評價。該方法提升了指數的層次和重要度，其中“乘法”更符合邏輯，同時也能最大限度發揮“能力”作為定量信息的作用。

1 常見過程質量審核的指標及其融合方法

常見過程質量審核的指標包括“5M1E”控制要素和過程能力指數CPK。

“5M1E”控制要素是指來自“人、機、料、法、環、測”等6個方面的引起產品質量波動的主要原因。從統計學的角度，可以把產品質量波動分為正常波動和異常波動[3]。前者由隨機原因引起，在生產過程中大量存在，對產品質量經常發生影響，但影響效果小(在一定的范圍內是允許的，如公差)。后者由系統原因引起，在生產過程中并不大量存在，若一旦存在，對產品質量影響顯著，往往產生大量的不合格品。因此，對于現場質量管理而言，控制正常波動、消除異常波動是工作重點。彈藥產品生產過程質量審核的“5M1E”控制要素，是將彈藥產品生產工藝等技術文件中規定的所有控制要求，結合VDA 6.3過程審核的過程方法和烏龜圖等工具，經兩級分類后，形成的適用于彈藥產品生產過程控制的大型條款庫。

過程能力指數是統計過程控制中的一個要素。在統計過程控制中，過程能力是指過程的加工質量滿足技術要求的能力，用來衡量過程加工的內在一致性。過程能力指數可以用來分析工序質量缺陷因素，估計工序不合格品率，控制工序實際加工質量。常用的過程能力指數有CP與CPK。通常，過程能力指數評價與“不合格率”相關，如表1所示。

表1 過程能力指數的通用評價方案

彈藥產品生產過程質量審核的過程能力指數，是彈藥產品生產過程處于正常狀態時所表現出保證產品質量的能力。與VDA 6.3過程質量審核不同，過程能力指數主要用于觀測產品生產過程質量受控情況，并作為產品質量穩定性評價的重要依據。

過程質量審核融合方法是將過程質量審核中出現的定性指標和定量指標進行綜合評價。其中，定性指標指的是“5M1E”控制要素，定量指標指的是過程能力指數。常用過程質量審核方法通過統計定性指標符合情況來評價子過程得分，是一種基于“加法”的融合方法。在該融合方法中，CPK作為一個普通定性條款。本文將這種指標融合方法稱為“模式一”，在該模式中，定量數據沒有被充分利用，重要度也不高。

2 彈藥產品生產過程質量審核的指標融合方法

彈藥產品生產過程質量審核的指標融合方法將過程能力指數作為定量數據加以利用，充分發揮其作為定量數據信息的作用。這需要改進過程能力指數的區分度，并提升其重要度。改進過程能力指數區分度的方法是采用滿意度函數，提升重要性的方法是采用基于“乘法”的融合方案。

2.1 基于滿意度函數的標準化工具

為了有效區分過程能力，需要一種可以將“能力”指標進行標準化的工具。指標標準化的工具分為線性和非線性兩類。線性工具通過對指標進行歸一化處理得到標準化結果，非線性指標標準化工具主要應用滿意度函數方法[2]。本文采用的非線性標準化工具，其主要目的是促使承制單位改善自身不足，提升生產過程能力，其設計思想就是，對處于行業平均水平以上的承制單位，利用滿意度函數提升其過程能力指數的標準化轉換系數，以提高其受審子過程的得分，而對處于行業平均水平以下的承制單位，利用滿意度函數降低其過程能力指數的轉換系數，以拉低其受審子過程的得分。

滿意度函數曲線可基于承制單位實際生產水平和顧客需求，由承制單位制定并經顧客代表確認。原則上每個承制單位制定一條滿意度函數曲線。滿意度函數曲線具有時效性，應及時更新。

2.2 構建滿意度函數

構建一個合適的滿意度函數分為以下四個步驟：

1) 確定邊界點和特征點；

2) 代入公式構建滿意度函數；

3) 畫出曲線并列表；

4) 調整滿意度函數并確認。

實際應用中，滿意度函數表達式應簡單，重點是對行業平均水平附近的過程能力進行適當提高或拉低，可采用分段形式的三角函數，其表達式如下:

(1)

式(1)中，

(2)

(3)

其中，參數x0、x1、x2和y0、y1、y2是特征點參數。

圖1給出了三角類型滿意度及線性滿意度函數的指數標準化曲線，從圖1中可見，三角類型滿意度函數比線性滿意度函數在過程能力的中間段具有更好的區分度。

圖1 典型過程能力指數標準化曲線

2.3 指標融合的方案

彈藥產品生產過程質量審核的指標融合方案是將定性指標(“5M1E”)和定量指標(過程能力)有效結合，綜合評價方法很多[4]，通過綜合評價來判斷子過程受控程度。

結合彈藥產品生產過程質量審核的特點，采用以“5M1E”控制要素為主、“能力”指標為輔的一種融合方案，通過上述的滿意度函數將過程能力指數轉換為打折系數，與“5M1E”控制要素審核得分相乘得到總分，即

E總=f(E能力)×E要素

(4)

該指標融合方案中定性指標與定量指標體現為“乘”的邏輯關系，可以提升指標的層次和重要度，并能最大限度的發揮定量指標的作用。

為了方便使用，可將滿意度函數展示為表2。

表2 能力指數與轉換系數對照

2.4 子過程審核結果的計算步驟

計算單個子過程得分方法和步驟如下：

1) 統計監督記錄表中每個要素達標條款個數和條款總數，并計算每個要素的得分；

2) 通過計算所有達標條款個數和審核條款總數的比值，計算“5M1E”控制要素的審核得分；

3) 測算能力指數并查表轉化為打折系數；

4) 將打折系數乘以“5M1E”的審核得分，得到子過程得分。

3 示例

本文把基于線性滿意度函數的融合方法稱為“模式二”，把基于三角滿意度函數的融合方法稱為“模式三”，下面通過兩個例子說明彈藥產品生產過程質量審核融合方法的特點。

表3給出了三種模式下過程能力指數的重要性。示例1和示例2表明在“模式一”中過程能力指數的作用與定性指標下的條款沒有差別，而在“模式二”和“模式三”中過程能力指數的作用則顯著強于定性指標下的具體條款。新模式將過程能力進行量化，并基于“乘法”的方式與定性指標融合，不僅提升了過程能力指數的層級，更充分利用了過程能力指數作為定量信息的作用。

表4給出了“模式二”與“模式三”的區分度。示例1和示例2表明當CPK較高時，通過滿意度函數增大過程能力指數的標準化轉換系數。與之相應，為“模式三”的得分大于“模式二”的得分。示例3表明當CPK較低時，“模式三”通過滿意度函數減小過程能力指數的標準化轉換系數。與之相應，“模式二”的得分大于“模式三”的得分。上述分析說明隨著過程能力指數的小幅變化，“模式三”的結果變化較大。“模式三”的融合算法能更好識別并區分不同層次的過程能力，從而促進承制單位對自身生產過程持續不斷的改進。

表3 三種模式下過程能力指數的重要性

表4 乘法模式的兩種方法的區分度

選擇合適的滿意度函數把過程能力指數標準化為一個打折系數，將定量的過程能力和定性的“5M1E”控制要素指標以“乘法”的形式融合，更能夠識別并區分承制單位的過程能力水平，從而促進承制單位有效提升產品實物質量水平。