參考書目為安德森的《商務(wù)與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)》唤蔗,以下為個(gè)人的學(xué)習(xí)總結(jié),如果有錯(cuò)誤歡迎指正窟赏。有需要本書pdf的妓柜,鏈接在本文末尾。(僅限個(gè)人學(xué)習(xí)使用涯穷,請(qǐng)勿牟利)
第十九章 質(zhì)量管理的統(tǒng)計(jì)方法
德克薩斯州的陶氏化學(xué)公司棍掐,在生產(chǎn)過程中每隔一個(gè)周期抽取產(chǎn)品組成樣本,得到樣本均值拷况,并記錄在控制圖上作煌。如果有異常的均值可以追溯到生產(chǎn)操作員,并重新培訓(xùn)操作員赚瘦。讓產(chǎn)品質(zhì)量大幅改進(jìn)粟誓。
美國質(zhì)量協(xié)會(huì)(American Society for Quality,ASQ)對(duì)質(zhì)量的定義:質(zhì)量時(shí)產(chǎn)品或服務(wù)的所有性質(zhì)和特征起意,這些性質(zhì)和特征使得產(chǎn)品或服務(wù)能夠滿足特定的需要鹰服。如今的競爭中,產(chǎn)品質(zhì)量尤為重要揽咕。
從簡單排除生產(chǎn)線上的缺陷產(chǎn)品到建立運(yùn)用廣泛的公司戰(zhàn)略悲酷。擴(kuò)大質(zhì)量的范圍自然導(dǎo)致全面質(zhì)量(total quality,TQ)的概念亲善。
全面質(zhì)量在不同組織中實(shí)現(xiàn)方式不盡相同舔涎,主要依據(jù)三個(gè)基本原理:
- 以顧客和股東為中心
- 將參與精神與團(tuán)隊(duì)合作貫穿整個(gè)組織
- 以不斷改進(jìn)和學(xué)習(xí)為中心
19.1 理念和框架
20世紀(jì)初,質(zhì)量管理實(shí)踐僅限定于檢驗(yàn)已完成的產(chǎn)品并剔除有缺陷的逗爹,此后有沃爾特A.休哈特(Walter A. Shewhart)亡嫌、W.愛德華·戴明(W. Edwards Deming)和約瑟夫·朱蘭(Joseph Juran)做出了巨大貢獻(xiàn)嚎于。
朱蘭給質(zhì)量下了定義:質(zhì)量必須與實(shí)用性相匹配。
朱蘭的質(zhì)量方法關(guān)注三個(gè)質(zhì)量過程:
- 質(zhì)量計(jì)劃
- 質(zhì)量控制
- 質(zhì)量改進(jìn)
朱蘭與戴明的需要在組織中開展重大文化變革的理念相比挟冠,朱蘭的方案旨在當(dāng)前的組織系統(tǒng)內(nèi)提高質(zhì)量于购。
在質(zhì)量改進(jìn)運(yùn)動(dòng)中,許多學(xué)者都發(fā)揮了作用知染,其中兩個(gè)最重要的項(xiàng)目是美國的馬爾科姆·鮑德里奇國家質(zhì)量獎(jiǎng)和ISO 9000國際認(rèn)證過程肋僧,近年來,六西格瑪?shù)氖褂靡苍谠黾印?/p>
19.1.1 馬爾科姆·鮑德里奇國家質(zhì)量獎(jiǎng)
由美國總統(tǒng)頒發(fā)的馬爾科姆·鮑德里奇國家質(zhì)量獎(jiǎng)(BNQP)授予在七個(gè)方面表現(xiàn)杰出的組織:
- 領(lǐng)導(dǎo)
- 戰(zhàn)略策劃
- 客戶和市場
- 測量控淡、分析和信息管理
- 人力資源
- 流程管理
- 經(jīng)營成果
1998年首次頒獎(jiǎng)嫌吠,在連續(xù)8年中,假設(shè)股票指數(shù)(獲得馬爾科姆·鮑德里奇國家質(zhì)量獎(jiǎng)的美國上市公司)優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)普爾500掺炭,在某一年里這個(gè)比是4.4:1辫诅。
19.1.2 ISO 9000
ISO 9000由5個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)組成的一個(gè)系列標(biāo)準(zhǔn),由設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)于1987年頒布涧狮。公司可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)幫助確定炕矮,維持一個(gè)有效的質(zhì)量一致性體系需要有哪些方面。
例如:標(biāo)準(zhǔn)描述一個(gè)有效質(zhì)量體系的需要者冤;對(duì)確保定期測量和檢測設(shè)備使其符合標(biāo)準(zhǔn)的需要肤视,以及對(duì)維持一個(gè)令人滿意地記錄保持系統(tǒng)地需要。
總之涉枫,ISO 9000認(rèn)證覆蓋地鮑德里奇質(zhì)量獎(jiǎng)標(biāo)準(zhǔn)不到10%邢滑。
19.1.3 六西格瑪
二十世紀(jì)80年代后期,摩托羅拉他們的目標(biāo)是達(dá)到非常高的質(zhì)量水平(每百萬產(chǎn)品出現(xiàn)缺陷的機(jī)會(huì)不超過3.4)愿汰,這個(gè)質(zhì)量水平被稱為六西格瑪質(zhì)量水平困后,達(dá)到這種質(zhì)量目標(biāo)的方法被稱為六西格瑪(six sigma)。
一個(gè)組織可以承擔(dān)兩類六西格瑪方案:
- DMAIC(Define, Measure, Analyze, Improve and Control,界定尼桶、測量、分析锯仪、改進(jìn)和控制)
- DFSS(六西格瑪設(shè)計(jì))用于設(shè)計(jì)新產(chǎn)品泵督、過程或服務(wù)。
六西格瑪線和每百萬個(gè)機(jī)會(huì)中的缺陷數(shù)庶喜,每百萬個(gè)機(jī)會(huì)中的缺陷數(shù)(dpmo)小腊,要求dpmo不超過3.4個(gè)。
舉例:KJW包裝公司經(jīng)營一條填裝谷物箱得生產(chǎn)線久窟,填裝過程中,秩冈。并假設(shè)填裝總量服從正態(tài)分布。
假設(shè)管理人員認(rèn)為15.45~16.65盎司是可接受得質(zhì)量限斥扛。此時(shí)只有0.0000002%的谷物不在這個(gè)區(qū)間入问。
如果我們調(diào)整均值到16.20丹锹,標(biāo)準(zhǔn)差不變,此刻當(dāng)重量超過16.65盎司的概率為0.0000034芬失,即百萬箱中有3.4箱楣黍。
我們可以得到結(jié)論,只要均值在16.05的1.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之內(nèi)棱烂,就可以控制質(zhì)量是滿足六西格瑪質(zhì)量水平租漂。即均值滿足15.9~16.2這個(gè)區(qū)間時(shí),KJW填裝過程將被視作六西格瑪過程颊糜,則每百萬填裝箱中最多只有3.4箱存在缺陷哩治。
質(zhì)量控制包括一系列的檢驗(yàn)和測量以確定是否滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。下面兩節(jié)將介紹質(zhì)量控制中使用的兩種統(tǒng)計(jì)方法衬鱼。
19.1.4 服務(wù)業(yè)中的質(zhì)量
相比制造業(yè)业筏,服務(wù)業(yè)關(guān)注確保消費(fèi)者滿意度和提升消費(fèi)者體驗(yàn)。通常留住老客戶比拉新成本要低馁启,因此設(shè)計(jì)提升消費(fèi)者服務(wù)的質(zhì)量控制過程對(duì)服務(wù)業(yè)至關(guān)重要驾孔。
但是服務(wù)業(yè)的消費(fèi)者滿意度非常主觀,測量極具困難惯疙。我們可以通過測量諸如提供服務(wù)的及時(shí)性和滿意度進(jìn)行調(diào)查翠勉。
19.2 統(tǒng)計(jì)過程控制
在一個(gè)連續(xù)不制造產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中考慮質(zhì)量控制程序,以產(chǎn)品生產(chǎn)量的抽樣和檢驗(yàn)為依據(jù)霉颠,可以做出是繼續(xù)生產(chǎn)過程還是調(diào)整生產(chǎn)過程的決定对碌。
生產(chǎn)的產(chǎn)品在質(zhì)量上的變異來源可以分為可指出的原因和一般原因,前者指機(jī)器磨損蒿偎、錯(cuò)誤操作朽们、原材料有問題等;后者指溫度诉位、濕度等差異骑脱,這些一般無法控制,也沒必要控制苍糠。
統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制的主要目標(biāo)是可指出原因時(shí)我們應(yīng)該調(diào)整生產(chǎn)過程叁丧,達(dá)到可以接受的質(zhì)量水平。其中過程控制統(tǒng)計(jì)程序的依據(jù)是假設(shè)檢驗(yàn):
19.2.1 控制圖
控制圖(control chart)對(duì)確定產(chǎn)品中的質(zhì)量變異是來源于一般原因(在控)還是來源于可指出的原因(失控)岳瞭,提供了一個(gè)做出決策的基礎(chǔ)拥娄。
控制圖根據(jù)所包含的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行分類,這里介紹控制圖瞳筏。
當(dāng)過程處于在控狀態(tài)時(shí)稚瘾,值大概率位于上控制限(UCL,Upper Control Limit)和下控制限(LCL,Lower Control Limit)之間(補(bǔ)充中心線(CL, Central Line))。當(dāng)值位于控制限之外時(shí)有強(qiáng)有力的統(tǒng)計(jì)依據(jù)姚炕,過程處于失控狀態(tài)摊欠。橫軸是時(shí)間丢烘,每過一段時(shí)間新增加一個(gè)點(diǎn)時(shí),我們都相當(dāng)于做了一次假設(shè)檢驗(yàn)來確定過程是否處于在控狀態(tài)凄硼。
19.2.2 控制圖:過程的均值和標(biāo)準(zhǔn)差已知
例子:KJW包裝公司填裝谷物箱時(shí)铅协,平均重量,標(biāo)準(zhǔn)差;其中抽樣分布的標(biāo)準(zhǔn)差摊沉。
回顧正態(tài)概率分布狐史,大約99.7%的隨機(jī)變量的數(shù)值都位于均值個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之間。因此控制圖的控制限如下:
控制圖的控制險(xiǎn):過程的均值和標(biāo)準(zhǔn)差已知:
回到KJW说墨,我們通過計(jì)算得到UCL和LCL的值骏全。在樣本序號(hào)5時(shí)處于失控狀態(tài),經(jīng)過調(diào)整后回到在控狀態(tài)尼斧。
19.2.3 控制圖:過程的均值和標(biāo)準(zhǔn)差未知
例子:Jensen計(jì)算機(jī)用品公司生產(chǎn)直徑3.5英寸的固態(tài)硬盤姜贡,每小時(shí)抽取5個(gè)組成一個(gè)樣本,直到抽取了20個(gè)樣本為止棺棵,得到樣本均值和極差楼咳,數(shù)據(jù)如下:
總樣本均值:
平均極差:
前面講到控制圖的控制上下限為:,其中的點(diǎn)估計(jì)為烛恤,的點(diǎn)估計(jì)可以使用極差母怜。
統(tǒng)計(jì)學(xué)家已經(jīng)證明:過程標(biāo)準(zhǔn)差的一個(gè)估計(jì)量為平均極差除以(是一個(gè)依賴于樣本容量n的常數(shù),通過查控制圖系數(shù)表得到)缚柏,即
控制圖的控制限:
其中是一個(gè)僅依賴于樣本容量的常數(shù)苹熏。
最終計(jì)算得到UCL=3.514,LCL=3.485币喧。我們將數(shù)據(jù)制作成控制圖轨域,發(fā)現(xiàn)抽樣期間過程的均值總是在控狀態(tài)。
19.2.4 R控制圖
為了構(gòu)造極差控制圖(R控制圖)杀餐,我們把樣本的極差看作一個(gè)隨機(jī)變量干发,那么這個(gè)隨機(jī)變量的估計(jì)值為,接下來嘗試計(jì)算UCL和LCL史翘。
- 將代入
- 我們令
- 簡化后
回到Jensen計(jì)算機(jī)用品問題的R控制圖枉长,計(jì)算得到UCL為0.053,LCL為0恶座,為0.0253搀暑。得到下述控制圖:
由于20個(gè)樣本的極差都在控制限以內(nèi)沥阳,我們確定抽樣期間過程的變異性處于在控狀態(tài)跨琳。
19.2.5 P控制圖
p控制圖是使用有缺陷項(xiàng)目比例的數(shù)據(jù)構(gòu)造的控制圖。
例子:郵局自動(dòng)分揀機(jī)器有3%的概率誤投桐罕。同樣的抽樣分布可以用來確定值所期望的變異性脉让。
在第七章我們知道桂敛,,且要求np和n(1-p)都大于等于5時(shí)抽樣分布近似服從正態(tài)分布溅潜。
P控制圖的控制限
回到郵局的例子术唬,其n=200,計(jì)算得到滚澜,則UCL=0.0663粗仓,LCL=-0.0063(概率不能為負(fù)數(shù),這里手動(dòng)調(diào)整為0)
上圖表明设捐,所有樣本都是在控狀態(tài)時(shí)抽取的借浊。當(dāng)一個(gè)處于在控狀態(tài)的過程,若缺陷比例未知萝招,我們可以通過抽取k個(gè)容量為n的不同樣本蚂斤,來計(jì)算p以及標(biāo)準(zhǔn)誤差。
19.2.6 np控制圖
np控制圖是針對(duì)樣本中有缺陷項(xiàng)目的個(gè)數(shù)而構(gòu)造的控制圖槐沼。此時(shí)n為樣本容量曙蒸,p為當(dāng)過程處于在控狀態(tài)時(shí)所觀測到的有缺陷項(xiàng)目的概率。
當(dāng)np和n(1-p)都大于等于5時(shí)岗钩,有缺陷項(xiàng)目書的分布近似服從均值為np纽窟,標(biāo)準(zhǔn)差為的正態(tài)分布。
np控制圖的控制限
回到郵件分揀的例子中凹嘲,我們計(jì)算得到UCL=13.2375师倔,LCL=-1.2375(手動(dòng)調(diào)整為0)。因此當(dāng)超高13件被分錯(cuò)時(shí)我們認(rèn)為過程處于失控狀態(tài)周蹭。
np控制圖和p控制圖所提供的信息相同(判斷標(biāo)準(zhǔn)一樣)趋艘,區(qū)別在于前者是缺陷項(xiàng)目數(shù)量,后者是缺陷項(xiàng)目比例凶朗。
19.2.7 控制圖的解釋
控制圖幫確定一個(gè)過程是否處于統(tǒng)計(jì)控制狀態(tài)瓷胧,錯(cuò)判概率很小。如果數(shù)據(jù)點(diǎn)落在控制限之外就應(yīng)該調(diào)整生產(chǎn)過程棚愤。
除了數(shù)據(jù)點(diǎn)位于控制限之外搓萧,
- 當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)集中分布在中心線的一側(cè)時(shí)也是預(yù)警信號(hào),我們應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行仔細(xì)檢查宛畦。
- 當(dāng)控制圖出現(xiàn)一個(gè)趨勢時(shí)(如當(dāng)6~7個(gè)點(diǎn)呈現(xiàn)單調(diào)上升/下降時(shí))瘸洛,也應(yīng)該引起警示,可能出現(xiàn)設(shè)備老化或其他原因次和。
總結(jié):單純的控制圖依賴于平均極差的數(shù)值反肋,所以控制限沒有太多的意義,因此實(shí)踐中通常在構(gòu)造控制圖之前構(gòu)造R控制圖踏施,如果R控制圖表明過程的變異性處于在控狀態(tài)石蔗,然后再構(gòu)造控制圖
19.3 接受抽樣
在采購或進(jìn)貨的項(xiàng)目中罕邀,我們希望以指定產(chǎn)品的質(zhì)量特性為依據(jù)來決定是否接受一組產(chǎn)品項(xiàng)目。在質(zhì)量控制的術(shù)語中养距,一組項(xiàng)目稱為一批(lot)诉探,接受抽樣是一種統(tǒng)計(jì)方法,讓我們?cè)跈z測一批項(xiàng)目樣本的基礎(chǔ)上做出接受或拒絕的決定棍厌。
下圖為接受抽樣的一般步驟
接受抽樣的程序:
- 假設(shè)
- 高質(zhì)量批
- 低質(zhì)量批
-
得到結(jié)論
其中針對(duì)第一和第二類錯(cuò)誤的意義:
- 生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn):錯(cuò)誤的拒絕了一個(gè)高質(zhì)量批
- 消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn):錯(cuò)誤的接受了一個(gè)低質(zhì)量批
19.3.1 KALI有限公司:接受抽樣的實(shí)例
KALI是一家生產(chǎn)家電的公司肾胯,其中空調(diào)產(chǎn)品的超載保護(hù)器需要采購。為了保障質(zhì)量我們可以對(duì)收到的每一個(gè)部件進(jìn)行檢驗(yàn)耘纱,這種方法被稱為100%檢驗(yàn)法阳液,不過這個(gè)部件的檢驗(yàn)費(fèi)時(shí)且費(fèi)用高,不可能實(shí)現(xiàn)100%檢驗(yàn)揣炕。
替代方法:接受抽樣
- 一個(gè)接受抽樣方案包含樣本容量n和接受準(zhǔn)則c帘皿。
- 接受準(zhǔn)則是在樣本中發(fā)現(xiàn)并能接受有缺陷項(xiàng)目的最大數(shù)量。
- 舉例:n=15畸陡,c=0鹰溜。則當(dāng)樣本中完全沒有缺陷項(xiàng)目才能選擇接受該批,否則拒絕該批丁恭。
n和c的選擇要權(quán)衡生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)和消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)在一個(gè)合理水平曹动。
19.3.2 計(jì)算接受一批的概率
還是KALI的例子,我們收到大批量超載保護(hù)器牲览,有5%的缺陷項(xiàng)目墓陈,抽樣方案取n=15,c=0第献。
接受抽樣的二項(xiàng)概率函數(shù):
其中n為樣本容量贡必,p為批中缺陷項(xiàng)目比例,x為樣本中有缺陷項(xiàng)目數(shù)量庸毫,為樣本中有x個(gè)缺陷項(xiàng)目的概率仔拟。
我們通過計(jì)算可以得到,則拒絕的概率為0.5367(EXCEL可以用BINOM.DIST(0,15,0.05,1)來計(jì)算)
當(dāng)缺陷項(xiàng)目比例開始變動(dòng)時(shí)飒赃,接受該批的概率也隨之改變:
根據(jù)表格內(nèi)的數(shù)據(jù)繪制抽樣特性曲線(operating characteristic利花,OC)
我們使用不同的接受抽樣方案可以得到不同的抽樣特征曲線。
19.3.3 選擇接受抽樣方案
作為管理人員载佳,我們需要對(duì)批中有缺陷項(xiàng)目的比例指定兩個(gè)數(shù)值:
- 用于控制生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)炒事,生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn):拒絕有缺陷比例為的一批的概率
- 用于控制消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn),消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn):接受有缺陷比例為的一批的概率
假設(shè)KALI公司的管理人員規(guī)定蔫慧,
- 當(dāng)p=0.03時(shí)挠乳,我們選擇接受的概率為0.63,拒收的概率為1-0.63=0.37。即生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)為0.37欲侮。(風(fēng)險(xiǎn)過高)
- 當(dāng)p=0.15時(shí),我們選擇接受的概率為0.087肋联,舉手的概率為1-0.087=0.913威蕉。即消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)為0.087。
若管理人員要求生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn),消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)橄仍。
利用韧涨,在圖19-13表明n=20,c=1的接受抽樣方案接近于同時(shí)滿足生產(chǎn)者風(fēng)險(xiǎn)合消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)的需求侮繁。
解和逾期的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)和消費(fèi)者風(fēng)險(xiǎn)虑粥,我們可以使用一些抽樣方案表(如美國軍用標(biāo)準(zhǔn)表(MIL-STD-105D))。
19.3.4 多重抽樣方案
本節(jié)介紹的KALI公司的接受抽樣是單樣本方案宪哩,是因?yàn)閮H僅用了一個(gè)樣本或一個(gè)抽樣階段娩贷。
多重抽樣方案涉及兩個(gè)或多個(gè)抽樣階段,每個(gè)階段有三種可能的結(jié)論:
- 停止抽樣接受該批锁孟,
- 停止抽樣拒絕該批彬祖,
- 繼續(xù)抽樣。
流程如下圖所示:
雙重抽樣方案的建立更加困難品抽,因?yàn)闃颖救萘?img class="math-inline" src="https://math.jianshu.com/math?formula=n_1%2Cn_2%2Cc_1%2Cc_2%2Cc_3" alt="n_1,n_2,c_1,c_2,c_3" mathimg="1">必須同時(shí)滿足生產(chǎn)者和消費(fèi)者所預(yù)期的雙重風(fēng)險(xiǎn)储笑。
補(bǔ)充:
對(duì)于接受抽樣,使用二項(xiàng)分布的依據(jù)是假設(shè)批的容量較大圆恤,如果較小應(yīng)使用超幾何分布突倍。
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