精益质量管理在企业中的应用

2011-09-07陈金兰杨明忠

武汉理工大学学报（信息与管理工程版） 2011年4期

陈金兰，杨明忠，孙杰

(武汉理工大学机电工程学院，湖北武汉 430070)

精益质量管理越来越受到企业重视，同时也成为学术界研究的热点［1］。中南大学焦亮对长沙卷烟厂的质量管理进行了研究探索［2］;天津大学戴颖达侧重六西格玛在精益生产中的应用，突出强调对质量数据进行分析［3］;上海交通大学潘尔顺、李庆国在考虑到最佳经济批量的前提下，对田口质量损失函数进行了修正［4］。笔者在前人研究的基础上提出精益质量损失模型并对其应用进行了研究。

1 精益质量与精益质量管理

在精益生产中，产品质量更加追求精益化，即精益质量。精益质量是以高质量为目标，但更强调在产品质量形成过程中，以最少的质量损失成本获得最高的质量产出［5-7］。为了实现精益质量目标，需要实行有效的质量管理活动，即精益质量管理。精益质量管理是在生产系统中针对质量要素，综合运用多种质量保证、控制工具和方法，监控关键质量指标并持续改进，同时不断减少系统质量损失，使企业质量绩效不断提高。

2 精益质量损失模型

企业在运行中的质量成本由两部分组成，一部分是为确保和保证满意的质量而发生的费用即预防和鉴定成本，一般将这部分质量成本看作是投入;另一部分是由于没有达到质量要求所造成的损失，即内部和外部质量损失，统称为质量损失成本。本着精益生产消除一切浪费的精神，精益质量管理聚焦质量损失成本的最小化。

利用帕累托图分析企业产品质量损失产生的原因发现，大部分的质量问题都来源于生产系统的5M1E 6要素，即人(man)、机器(machine)、材料(material)、方法(method)、测量(measurement)和环境(environment)。5M1E 6要素是造成产品质量波动的主要原因。

6要素对于质量损失的影响具有线性累加效应，同时各要素之间的相互影响使得质量损失发生一定的数值偏移。由于外部质量损失出现的频率相对较少，并且专家评定难度较大，在此做简化分析，将数值偏移和外部损失以成本补偿的形式增加到质量损失成本中。根据以上分析，基于系统6要素建立以下质量损失成本模型［8］:

式中:f(a)、g(b)、h(c)、I(d)、j(e)、k(f)分别为5M1E 6因素导致的质量损失成本函数;P1、P2、P3、P4、P5、P6为对应要素产生质量问题的危害度系数;θ为补偿因素。

2.1 理论模型的建立

P1f(a)为因操作者的因素而造成的质量损失。f(a)为操作者的平均水平，衡量因素主要由3部分构成:①岗位技术不适应度，未通过岗位技术等级评定的人数/总人数;②员工身体状况，根据良好、合格和不合格分别给予相应得分;③员工士气，可以用工资绩效评价中的绩效数来代替。3个因素分别用a表示，则f(a)=a1·a2·a3。

P2g(b)为因设备因素引起的质量损失。g(b)为设备因素，与设备的加工精度、加工水平等有关，同时受设备使用年限、质量和设备维修保养的影响。引入设备折旧率的计算公式。设备的折旧率为δ，年限为n，设备保养水平为ε，则g(b)=1/［(1-δ)n·ε］。其中，设备的保养率由相关的管理人员进行评定，0＜ε≤1。

P3h(c)为因原材料成分、性能等因素引起的质量损失。在生产过程中，这类质量损失主要有以下两种情况:①原材料本身有质量缺陷;②使用过程中原材料误用的问题。定义原材料以及外协产品不合格率为P'，合格品种的错误使用概率为P″，则 h(c)=P'+(1-P')P″。

P4I(d)为因加工工艺、工具选择和操作等造成的质量损失。由设计部、质量部、制造部几个部门专家打分，求出其加权平均值。I(d)=(x1f1+x2f2+ …xkfk)/n，其中 f1+f2+ … +fk=n，f1，f2，…，fk为权重。

P5j(e)为因环境因素而造成的质量损失。环境因素包括温度、湿度和照明等。从是否会产生质量损失的角度考虑，可划分为3等:好、一般、不良。同样，各个因素加权求平均得j(e)=(x'1f'1+x'2f'2+ …x'kf'k)/n'。

P6k(f)为因测量方法、测量工具而引起的质量损失。定义测量能力指数MCP=T/6δ。其中，T为产品参数加工制造公差允许范围。k(f)=1/MCP。

θ是为了保证理论和实际一致而增加的补偿因素，以补偿实际操作过程中的一些预计之外的变动影响。θ=∑ΔiPi+G为质量损失补偿因素，Δi为5M1E之外其他可计量影响因素导致的质量损失成本，Pi为这些因素所对应的重要系数，G为偏差补偿量，可以作为公式的补偿值，该值由历史经验数据给出。

2.2 基于缺陷频次建立计算模型

定义Aj为某一质量缺陷因修复、返工或者报废而造成的损失，该损失主要与原材料和辅材的消耗、人工等相关，由专门负责生产成本人员和相关的工艺人员制定损失成本标准。j的取值为0，1，2，…，m，m为所有该类质量缺陷之和。

定义αj为故障j与原因之间的关联程度，0≤αj≤1。如在分析由于操作者原因与质量缺陷之间的关联程度时，若该质量缺陷与操作者毫不相关，则αj=0，如果完全由操作者引起则αj=1。

质量损失危害度系数Pn=αjAj表示故障j由于某原因造成的经济损失。用Nj表示质量缺陷，j为出现的频次，得到总质量损失模型［9］为:

通过该模型可以挖掘尽可能多的可计量质量参数，将其标准化为质量控制指标，持续进行改进。同时，通过模型的故障频次等鉴别关键质量损失要素，可以实现重点质量控制。在具体实施过程中是以质量缺陷、发生原因及其损失成本的调查统计为计量基础的，计算中可以将具体的故障衡量标准带入到质量损失求和中。

2.3 理论模型与计算模型之间的关系

从表现形式上说，理论模型是基于系统的6要素进行系统分析后的提取和归纳，是理论分析的表现形式，模型中的许多因子需要专家给出并在实际评价中给予反复修正，因此企业质量损失理论模型的建立是一个长期过程。质量损失计算模型基于缺陷频次这个显性因子计算得到，统计方便，计算相对简单，可作为质量损失模型的一种数据化的体现形式，从而指导企业质量管理过程。

理论模型以系统的观点分析质量损失，属于事前分析;而计算模型需现场采集数据得到，为事后分析总结。同时，计算模型的计算结果能为理论模型的分析提供数据参考，理论模型的系统分析也能为计算模型的准确性提供方向性的指导。因此，两者相辅相成，是质量损失模型分析不可缺少的工具。

3 模型的应用

统计A公司生产一线一周质量缺陷发生的次数，并记录下现场管理人员所评定的质量不合格等级，其中质量损失由质量工程师和成本会计给出，因素的关联度由现场管理人员给出，相关数据记录如表1所示。

将表1中的数据代入质量损失公式，得到:

同理可得P2f(b)=1352;P3h(c)=1728;P4I(d)=3396;P5J(e)=180;P6k(f)=385。

表1 一周质量缺陷记录

增加因质量损失导致的搬运运费，修正值为500元。Q=4314+1352+1728+3396+180+385+500=11855(元)。

4 基于精益质量损失模型的质量管理

4.1 识别质量损失影响因子

根据以上计算结果，可以得出由各因素所造成的质量损失如表2所示。

表2 系统要素质量损失排行

在该生产线上每周因生产中的质量问题造成的损失为11855元，有很大的改善空间。识别质量损失因子的重要程度，为质量改进提供依据。

4.2 基于生产要素的改善

推行精益质量管理的基础是实现生产系统的普遍优化改善，即是对5M1E的质量改善，也是精益质量体系建立的基础。通过推行生产要素的改善，实现标准化作业、自动化作业，生产系统大大优化，质量得到保证。生产要素的改善方法如表3所示。

表3 生产要素改善方法

4.3 基于理论模型的系统级持续改善

除了对每个生产要素进行改善外，还要运用质量损失理论模型的分析从系统工程的角度整体看待质量系统，实现系统级的质量改进，即持续改进［10］。如系统分析在职人员的岗位适应度、员工士气等因素，在企业文化的基础上建立人才培养激励的相应制度等。

对于相关质量活动可以建立合适的子PDCA(plan，do，check，action)循环，层层循环，形成大环套小环，小环里面又套更小的环。大环是各子环的运作依据，子环实现大环的分目标。各级部门的子环都围绕着企业的总目标朝着同一方向转动，推动企业质量更上一层。其精益质量体系如图1所示。在PDCA质量循环中，循环的推动点是计划。在总的质量目标下，需要明确每一阶段的每一级质量目标，并保证其能得到有力的执行，以保持质量改进活动的循环。