基于meta分析思想的统计过程质量控制.pdf

i n d u s t r i a l e n g i n e e r i n g a n d ma n a g e me n t no 2 ， 2 0 0 7 工业工程与管理2 0 0 7年第 2期 文章编号 ： 1 0 0 7 5 4 2 9 ( 2 0 0 7 ) 0 2 0 0 7 6 0 3 1 基 于 me t a分析 思想 的统 计过程质 量控 制 李淑庆，张根保 ( 重庆大学 机械工程学院， 重庆 4 0 0 0 3 0 ) 摘要 ：通过对统计过程质量控制的现状及存在 问题的分析， 提 出基于 me t a分析思想进行统 计过程质量控制的观点。重点讨论 了 me t a分析思想的优越性 ， 分析 了在统计过程质量控制 中引 入 me t a分析思想的可行性和重要性 ， 并示例 演示其流程及意义， 最后探讨 了该思想在 实际应用中 存在的 问题及可能的解决途径。 关键词：me t a 分析；统计过程质量控制( s p qc) ； 成组技术 ；多品种 小批量生产 中图分类号：n9 4 5 2 5 文献标识码 ：a s t a t i s t i c a l p r o c e s s qu a l i t y c o n t r o l b a s e d o n me t a - a n a l y s i s t h o u g h t li s h u - q i n g， zhang ge n - b a o ( c o l l e g e o f m e c h a n i c a l en g i n e e r i n g， ch o n g q i n g un i v e r s i t y， ch o n g q i n g 4 0 0 0 3 0， ch i n a ) ab s t r a c t ：be c a u s e o f t h e i n c r e a s i n g d e ma n d s f o r f a s t - r e s p o n s e t o ma r k e t i n g c h a n g i n g， q u a l i t y a s s u r a n c e a n d f l e x i b l e p r o d u c t i o n 。s t a t i s t i c a l p r o c e s s q u a l i t y c o n t r o l i s p a i d mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n b a s e d o n t h e a n a l y s i s o f i t s s t a t u s a n d e x i s t i n g p r o b l e ms ，a n e w v i e wp o i n t wa s b r o u g h t f o r wa r d wh i c h h a s b e e n b a s e d o n t h e m e t a a n a l y s i s t h o u g h t th e s u p e r i o r i t y o f m e t a a n a l y s i s t h o u g h t wa s d i s c u s s e d ； mo r e o v e r ， t h e f e a s i b i l i t y a n d i mp o r t a n c e o f b r i n g i n g me t a a n a l y s i s t h o u g h t i n t o s t a t i s t i c a l p r o c e s s q u a l i t y c o n t r o l wa s a l s o a n a l y z e d，a n d a n e x a mp l e wa s g i v e n t o s h o w i t s f l o w a n d me a n i n g la s t ，i t d i s c u s s e d t h e p r o b l e ms a n d a n t i c i p a n t r e s o l v e me t h o d s i n t h e p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n o f t h i s t h o u g h t ke y wo r d s ：me t a - a n a l y s i s ；s t a t i s t i c a l p r o c e s s q u a l i t y c o n t r o l ；g r o u p t e c h n o l o g y ；mu l t i v a r i e t y a n d s ma l l b a t c h 引言 自二十世纪八十年代 以来 ， 随着顾客对产品的 需求从单一型向多样型转变， 国际市场的竞争形势 日趋激烈。据国外调查， 当代企业之间的竞争焦点 已从价格因素 向柔性、 质量 、 对市场变化的快速响应 等非价格因素转移 。越来越多的企业致力于应用 以 柔性 自动化为基础 ， 以多 品种小批 量生产 占主导地 位的各种先进制造技术， 然而， 在目前小批量生产方 式占主导地位的生产环境下， 传统的统计模型面临 无法获得足够数据建立统计控制关系的困扰。 另外， 我国的质量管理发展较晚， 采用的方法主要 靠学习国外 的先进技术和管理模式 。虽然在 2 o世纪 6 0 年代有部分公司引进了统计过程控制技术， 但是由 于当时生产发展水平等因素的制约， 没能取得实效， 因 此我国大多数企业的质量管理基本功差， 统计技术应 用薄弱， 对已收集的各种信息 资料利用率极低。 基于以上分析 ， 我国企业若想更 好地保证产品 质量， 提高竞争力， 需要寻找适当的方法提高信息资 源的利用率 ， 增强统计技术的实用能力。本文即致 力于这方面的探索。 2 传统 s p o c 传统的 s p q c基于休哈特图， 用 以监测和控 收稿 日期 ： 2 0 0 6 0 6 0 3 ； 修 回 日期 ： 2 0 0 6 0 9 2 1 基金项 目： 国家 自然科学基金资助项 目 ( 5 0 3 7 5 1 6 2 ) 作者简介 ： 李淑庆 ( 1 9 8 1 一 ) ，男 ， 教授 ，宁夏石嘴山人 ，硕士研究生 ，主要研究 方向为质量控制工程。 一 7 6 维普资讯 i n d u s t r i a 1 e n g i n e e r i n g a n d ma n a g e me n t no 2 ， 2 0 0 7 工业工程与管理2 0 0 7年第 2 期 制 产品 的某一质量 特征 的变 化规律 ， 使之 满足 精 度并 保持 稳定 。该 法 在大 批 量生 产 中取 得 了巨 大经 济效 益 ， 但 它 需要 大 量 的检测 数 据 ， 样 本 组 数 至少为2 o 2 5才 能建 立控 制界 限。在多 品种 小批 量 生 产模 式 ( 如 重 型 机 械 ， 年 产 量 一 般 在 5 o 1 0 0 件左右) 的环境 下， 很难获得足够的检 测 数据 来建 立控 制 界 限 ， 往 往 控 制 界 限还 没 确 定 ， 该批产 品 的生产 已经结 束。因此， 若 想将 s p q c应用在多品种小批量 的生产环境 中， 需要 解决 数据 不足 的问题 。 3 基于 me t a分析思想的 s p q c me t a分析 ， 是当今一种 比较流行的对同一主题 下多个独立试验结果进行综合 的统计方法 。 目前 ， me t a分析 已在 国内外很多行业和领域发展成熟 ， 是 一 种非常有效 的综合 统计 方法 。因此 ， 将 me t a分 析思想引人 s p q c也应有显著的效果。 3 1 me t a分析简介 me t a为一前缀 ， 表示改变 ， 转 型或某 系列的一 部分。目前有多种关 于 me t a分析 的定义 ， 其 中较 经典的是 1 9 7 6年美 国教育学家 g l a s s 对其下 的定 义： me t a 分析是为了综合研究结果， 对同类单个研 究分析进行统计 、 综合 及再 分析 的统计方法 。该方 法原理简单， 具体实施步骤简介如下： ( 1 )确定研究 对象， 制定研究方案； ( 2 )检索相关资料； ( 3 )分析 检索资料； ( 4 ) 评价纳人的研究资料的质量； ( 5 )提 取数据信息； ( 6 ) 对提取的资料作统计学处理， ( 7 ) 最终结果 的分析和讨论 ， 见 图 1 。 从某种程度上讲， me t a 分析是一种文献评价方 法， 但是它与根据综述者主观评价来决定资料取舍 的传统描述性文献综述方法不同。它依靠全面搜集 已发表或未发表的具有一定可 比特性 的文献 ， 在严 格设计的基础上 ， 运用适 当的统计学方法进行分析 ， 客观真实地反 映已经存在 的研究结果 ， 从 而获得对 某一研究问题定性或定量的综合性结论。可以说 ， me t a 分析是一种使 分析 者站在众人 的肩膀上进行 系统性研究的方法。 3 2 结合成组技术讨论将 me t a 分析思想引 入 s p q c的可行 性和重要性 目前 ， 很多进行多品种小批量生产 的企业在检 测控制过程质量时， 一般采用成组技术解决数据不 足的问题。该技术依据相似i生 原理， 将零件、 设备等 分类划族， 按“ 相似批量” 组织加工， 从而使小批量生 产获得与大批量生产相 同的效果 。然而 ， 该方法在 实际应用 中存在分析判断 主观性 、 引用 资料局限性 和实施方法复杂性等缺点， 引人 me t a分析新思想 可为研究指明一条出路。 将 me t a分析思 想引人 s p qc的条件 主要有 ： me t a 分析的基础思想是： 除少数新发现外， 单个试 验结果很难对科学的发展做出非常显著的贡献， 因 此科学研究应基于若干试验结果的多次重复出现的 基础上 。该思 想与 s p qc 中必须 获得大量数据信 息建立统计控制关系的要求非常类似。此外， me t a 分析涉及到的统计方法比较简单， 分析人员可利用 技术成熟的相关软件辅助完成。因此， 可将 me t a 分析思想应用于 s p qc中， 解决小批量生产 中的问 题。与成组技术相比， 将 me t a 分析思想引人 s p q c 可以集合以往的分析和研究结论 ， 更客观地反映以 往的研究结果 ， 从而获得更有参考意义的统合结论 ， 指导当前实践 。详见表 1 。 表 1 在 s p qc中引入 me t a 分析思想与应用成组技术的优劣势比较 特 点 成组技术 me t a分析 分析研究 的性质 定性分析 ， 主观判断 ， 选择易偏颇 科学统计 ， 避免主观判断及选择偏颇 资料汇集及检索 资料编码， 方便检索 途径广泛， 但不完善， 需建立相应数据库 资料的来源 单个企业内部的资料( 窄、 少) 国内国际多方面的资料( 广、 多) 设计的严密性 不严密， 无明确的选、 评标准 较严密， 有明确的选、 评标准 统计技术 无专门的统计技术 有专门统计技术及成熟的专业软件 分析的质量 没考虑到各参考研究的质量， 质量无保证 考察到各参考研究的质量， 质量有保证 3 3 me t a分析 思想在 s p q c 中应 用功 能 分析 需要 注意 ， 在 s p qc中引人 的是 me t a分析 的 思想 ， 它不仅仅是照搬原来 的方法 ， 而是新 的融合及 延伸 。 3 3 1 应 用 实践 在 s p qc中引人 me t a 分析思想时需注意三点 要求： 首先， 所需的研究资料必须从多方面搜集， 包 一 7 7 维普资讯 李淑庆， 等：基于 me t a 分析思想的统计过程质量控制 括各种期刊、 文献 ， 最好利用网络技术和各个企业的 资源组建一个公共的数据库 ， 以获得多企业 、 多地区 甚至多国家的较全面的信息资料。其次， 在选择和 评价时需要设计符合具体要求的参考标准， 按标准 客观的选择和评判纳入资料。最后， 在具体统计分 析处理时， 要求按部就班， 认真操作， 一般需要执行 以下五个步骤： ( 1 ) 选择合并统计量( 优势比( o r )、 相对危险度( r r ) 或率差( r d ) ) ， 用于描述多个研究 的合并结果； ( 2 ) 进行异质性检验， 判断多个研究是 否具有 同质性 以选择所需统计模 型( 若多个独立研 究间具有同质性 ， 选择固定效应模型计算其合并统 计量， 若具有异质性 ， 而采用异质性处理方法后， 仍 达不到同质性， 则可选择随机效应模型计算其合并 统计量) ； ( 3 ) 对多个独立研究的合并统计量进行假 设检验， 判断其是否具有统计学意义； ( 4 ) 利用统计 软 件 ( 如 re v ma n 、 c o mp r e h e n s i v e me t a a n a l y s i s 等) 进行统计分析， 一般可采用多种软件同时分析来 保证分析质量； ( 5 ) 对所得结果、 数据进行分析讨论， 指导实践。 3 3 2 应用示例分析 以 me t a分析思想在工艺规程设计中的应用为 例讨论 me t a 分析的优越性及流程演示。 传统 的工艺规程设计 由工艺人员手工编制 ， 该 方法设计周期长， 而且由于人员之间的个体差异， 经 验、 观念等不同， 编制的工艺规程不尽相同， 甚至对 同一种产品编设工艺， 其质量水平的差别也会非常 大。显然 ， 如果用这样 的工艺规程来指导生产会直 接影响生产组织工作 和产品质量 ， 将不利 于生产系 统的有序运行 。 如采用成组技术解决上述问题 。在编制相似工 序的工艺规程时， 分类成组， 形成标准和规范， 按类、 按组调用 ， 这样相 比重新设计 或手工编制提高了效 益。但该方法存在一些问题 ： ( 1 ) 在一个工厂或企业 内 ， 员工们的技术水平有限， 而且易受本厂以往经验 及水平的限制， 技术上难有突破 ； ( 2 ) 在选 择和确定 参考方案时， 没有一定的参考标准， 仅凭工艺人员主 观判断， 选择的参考方案的质量不稳定； ( 3 ) 若在搜 索资料库后获得多份“ 合格” 方案， 没有明确方法确 定“ 最佳” 方案， 等等。这里若引用 me t a 分析思想， 则可以更好地解决现存问题。具体流程见图 1 。 分析由me t a 分析方法搜集的相关工艺规程的 研究资料， 为了简化说明， 假设： 符合纳入标准的研 究共有 3个 ， 各研究的检测产品数相 同， 为 1 0 0个 ， 具体数据及分析如表 2 所示。 一 7 8 一 确定所需的工艺要求，制定研究方案 在已有数据库检索相关的工艺方案料 分析工艺资料 不符合一 鍪 竺 墨 娄 而 琵 - 叶 芴 ii 陶 1瑾 l 符合 -_ 一 致性要求 评价每个纳入工艺的质量 i 通过盲法提取所需信息 信息参数做统计学处理 ( 假设检验等) 对分析结果进行敏感性分析 选得工艺的分析评价及再设计 图 1 me t a 分析思想在工艺规程设计中的展开流程 表 2 五项工艺规程研究的 me t a分析计算表 n 上 乙 力 莱 l 上 乙 力 系 u 个 合计 研 劣质品 合格品 劣质品 合格品 a+最 0 r e w 究 数 a1 数 b1 数 a2 数 b 2 1 9 1 9 9 0 l 0 9 1 o 0 l l 2 1 8 1 乩 5 5 2 9 2 8 9 1 9 1 o 0 l m 1 8 3 3 l4 2 8 8 3 9 3 7 8 9 l l 1 o 0 l4 8 1 8 2 3 l4 2 7 8 注 ： n 符合标 准的研究 数； or( o d d s r a d i o ) 优势比 ， 方案 1与 方案 0的优越度比； ea 的理论数； v i 的方差； wi 每个研究的权重。 具体的分析过程不再赘述， o r 并一5 8 5 ， 其 9 5 c i ( c o n f i d e n c e i n t e r v a l ， 可信区间) 为 3 o 5 8 6 5 ， 均大于 l ， 因此可认为这 5 个研究的合并效应有统计 学意义， 即可认为方案 l 比方案 0 统计上有优势。 采用 me t a 分析思想进行工艺规程设计， 可以 用尽可能短的时间确定最优参考方案 ， 并易在技术 上取得 突破 ， 从而使生产系统运行更协调 、 更高效。 4 总结 本文主要研究了me t a 分析思想在 s p q c中的 应用 ， 结果显示其应用效果是显著的。在当前的多 品种小批 量 生 产环 境 下 ， 将 me t a分 析思 想 引 入 s p qc， 尽可能全面地搜集相关资料 ， 遵循严格的设 计标准， 运用适当的统计学方法进行定量分析， 可以 ( 下转第 1 1 0页) 维普资讯 金晓宁， 等 ：劳动强度的模糊度量 r = = 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 5 o o o 0 5 0 5 0 0 6 0 4 0 0 0 0 0 5 0 0 o 4 o 6 o 根据专 家评 调查法， 确定权 重集 为： a一 0 2 6 5 ， 0 2 5 ， 0 2 1 5 ， 0 1 1 ， 0 1 3 5 ) ， 代人模型得到模 糊综合评判模型， 得到 b = =a r 一 ( 0 2 6 5 ， 0 2 5， 0 2 1 5 ， 0 1 1 ， 0 1 3 5 )。 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 5 0 0 0 0 5 o 5 0 0 6 o 4 0 0 0 0 0 5 0 0 0 4 0 6 0 一 ( 0，0 ，0 2 7 ，0 3 9 1 5 ，0 3 1 3 5 ，0 ) 根据最大隶属度原则 ， 可 以确定该 2 0岁男性相 对应的劳动强度 的评判结果为“ 重” 。 由于数值较为接近， 我们更能精确地判定他的 ( 上接 第 7 8页) 客观地反映已经存在的研究结果， 从而能更快、 更准 地获得更具指导意义的研究结论 。 然而 ， 目前该研究正处于初步探索阶段 ， 具体应 用方面还不完善， 主要问题及 改善方法有 ： ( 1 ) 目前 获取相关的参考分析资料的途径非常有限， 没有专 门的数据库资源， 需制定合适的标准， 充分利用 i n t e r n e t 技术 ， 建立 国内乃至 国际范 围内的分类 资源 数据库 ； ( 2 ) me t a 分析以往多用于医学、 生态学和社 会科学等领域， 已有的统计模型较有针对性， 需建立 适应当前需求的统计模型， 完善其在 s p q c新领域 中应用； ( 3 ) 目前的影响力太小， 必须推广 me t a 分 析思想在 s p q c中的应用， 参与研究和应用的专家 和企业越多， 技术和资源数据库的资料才会越成熟、 越全面， 对实际的指导及参考价值才越高。 虽然 目前的研究仍存在不少 问题 ， 但是 ， 由于该 方法本身的优越性 ， 会有越来越 多的专家学者加入 基于 me t a分析思想 的 s p qc的研究和应用 中， 随 着技术的逐渐成熟 ， me t a 分析的应用范围和影响将 越来越大 ， 为研究 s p qc在多 品种小批量 的生产环 境中的应用开辟 了新 的方 向。 劳动强度处于“ 重” 与“ 很重” 之间， 这样更为合理。 5 结论 劳动强度等级间实际上没有明确的界限， 用模糊 集表征劳动强度等级， 可以克服传统“ 一刀切” 化分的 不合理现象； 基于模糊综合评判模型， 可以综合考虑 各个指标的影响， 同时也考虑各个指标不同的重要程 度， 使对劳动强度的度量更准确、 客观和合理。 参考文献： i- 1 人因工程学 m 上海： 上海交通大学出版社， 2 0 0 4 2 谢庆生 机械工程模糊 优化方法 m 北京： 机械工业 出版 社 ， 2 0 0 2 3 z a d h e d l久 f u z z y s e t a s a b a s i s f o r a th e o r y o f p o s s i b i l i t y ， f u z z y s e t a n d s y s t e m 1, j 1 9 7 8 ， 1 8 ( 1 )： 3 3 8 4 汪培庄， 模糊集合论及应用 m 上海： 上海科学技 术 出版 社 ， 1 9 8 4 5 冯保成， 模糊数学实用集粹 m 北京： 中国建筑工业 出版 社 ， 1 9 9 1 i- 6 韩立岩， 汪培庄， 应用模糊数学f m 北京 ： 首都经济贸易出版 社 ， 1 9 9 8 参考文献： 、 、 1 mo s t e r ma n p j ，s z t i p a n o v i t s j ， e n g e l l & c o mp u t