從制造行業(yè)運(yùn)營(yíng)案例學(xué)數(shù)據(jù)分析
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日前，帆軟發(fā)起【2023BI數(shù)據(jù)分析大賽】的活動(dòng)。這里面也涌現(xiàn)了一些比較不錯(cuò)的作品，其中的一些分析思路非常好，可以讓大家進(jìn)行借鑒甚至是直接復(fù)用。上次跟大家分享的是《某零售企業(yè)食品銷售管理駕駛艙》，這次給大家分享一個(gè)題目為《產(chǎn)品制程質(zhì)量分析三部曲》的作品。
《產(chǎn)品制程質(zhì)量分析三部曲》案例欣賞。
看完這個(gè)看板有什么感想嗎？接下來(lái)就讓我們一起解讀下這個(gè)作品。
近兩年，隨著訂單的持續(xù)增加，客戶的交貨周期不斷縮短，公司的生產(chǎn)線一直保持著滿負(fù)荷的狀態(tài)。在這種情況下，客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題的響應(yīng)速度要求更高。然而，公司目前的制程質(zhì)量預(yù)控手段相對(duì)有限，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可視化程度不夠，這些問(wèn)題明顯制約了工程師們解決問(wèn)題的效率，降低了產(chǎn)線的有效產(chǎn)出。公司目前有六大主要客戶，如五菱、奇瑞、比亞迪等，產(chǎn)品分發(fā)到全國(guó)的 13 個(gè)生產(chǎn)基地，每個(gè)基地的數(shù)量從 2 萬(wàn)臺(tái)起。每當(dāng)出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，需要調(diào)派 5 名員工到每個(gè)基地，這些人力成本每天高達(dá) 2000 元以上。因此，嚴(yán)格控制產(chǎn)品制程質(zhì)量變得至關(guān)重要。
在此前，公司主要依賴 FineReport 進(jìn)行報(bào)表開(kāi)發(fā)，但開(kāi)發(fā)周期較長(zhǎng)。由于業(yè)務(wù)人員需求的分析維度不斷變化，現(xiàn)有的報(bào)表模板已無(wú)法滿足其不斷變化的關(guān)聯(lián)分析需求。這經(jīng)常需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，不僅增加了業(yè)務(wù)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)分析所需的時(shí)間和成本，同時(shí)也導(dǎo)致數(shù)據(jù)分析的滯后。
鑒于現(xiàn)有的情況，為了保持穩(wěn)定的制程質(zhì)量，質(zhì)量部門迫切需要看板工具。這個(gè)工具要能夠?qū)崟r(shí)反映產(chǎn)線的質(zhì)量水平，滿足工程師提取數(shù)據(jù)和自助建立分析模型的需求，以及及時(shí)解決異常處理過(guò)程中的問(wèn)題。
看一下作者的思路拆解。
作者先選取了制程質(zhì)量作為切入點(diǎn)進(jìn)行分析，圍繞該主題，形成了自上而下分析思路：①作者從上層指標(biāo)分析開(kāi)始逐步分解細(xì)化顆粒度，即從產(chǎn)線直通率鎖定問(wèn)題產(chǎn)線，再由產(chǎn)線各工序合格率鎖定問(wèn)題工序，最后由缺陷統(tǒng)計(jì)鎖定工序中具體的異常加工項(xiàng)目；②作者根據(jù)異常項(xiàng)目的工藝參數(shù)繪制直方圖與 SPC 管控圖，同時(shí)關(guān)聯(lián) 5M1E （Man（人），Machine（機(jī)器），物料（Material），Method（方法），Measurement（測(cè)量），Environment（環(huán)境），簡(jiǎn)稱人機(jī)料法環(huán)測(cè)）數(shù)據(jù)分析異常影響因素與改善方向，并制定改善措施；③根據(jù)改善措施，相關(guān)部門可以跟蹤變化點(diǎn)并驗(yàn)證措施有效性，并更新 SPC 控制限，重新繪制 SCP 控制圖，持續(xù)跟蹤過(guò)程質(zhì)量的穩(wěn)定性。
（1）數(shù)據(jù)合并
作者通過(guò)上下合并可將設(shè)備報(bào)修記錄與設(shè)備保養(yǎng)記錄合并（僅需字段一致）。
（2）其他表添加列
作者將參數(shù)的規(guī)格上下限通過(guò)多個(gè)字段與產(chǎn)品加工參數(shù)明細(xì)表關(guān)聯(lián)并添加到明細(xì)表中（不同工序、產(chǎn)品、加工參數(shù)對(duì)應(yīng)不同的規(guī)格上下限）。
（3）新增字段計(jì)算
作者新增字段計(jì)算，包括制程標(biāo)準(zhǔn)差、估計(jì)標(biāo)準(zhǔn)差、cp、cpk、ppk 等指標(biāo)的計(jì)算。
（4）分組匯總
作者細(xì)化分析顆粒度，分組匯總計(jì)算指標(biāo)值，根據(jù)多個(gè)字段來(lái)分組計(jì)算產(chǎn)品的一次合格率與最終合格率。
（5）新增賦值字段
作者通過(guò)賦值字段將狀態(tài)字段 status 從由數(shù)值標(biāo)記（0/1）轉(zhuǎn)化為描述性的字段（OK/NG）。
（1）指標(biāo)分析
產(chǎn)線直通率是制程質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，它可以在宏觀上反映出當(dāng)前日期產(chǎn)線的質(zhì)量水平，作者從該指標(biāo)出發(fā)，對(duì)制程質(zhì)量進(jìn)行由總到分，形成“面-線-點(diǎn)”的分析。
質(zhì)量部門當(dāng)前設(shè)置的直通率警戒線為 85%，一旦低于該水平，質(zhì)量部門則需要重點(diǎn)關(guān)注制造過(guò)程中是否存在異常與變化點(diǎn)。
上圖所示指標(biāo)卡顯示 EPS2 、EPS3 號(hào)線直通率已低于警戒值，表明此產(chǎn)線質(zhì)量水平不佳，質(zhì)量部門需立即介入查明直通率低的原因。此時(shí)則需要對(duì)其進(jìn)一步分解，將分析維度從產(chǎn)線下鉆至工序。
工序合格率則是制程質(zhì)量在工序維度的關(guān)鍵指標(biāo)，工序合格率又可劃分為一次合格率與最終合格率：
①一次合格率 = 一次合格數(shù) / (一次合格數(shù) + 一次不合格數(shù)) *100%
②最終合格率 = 最終合格數(shù) / (最終合格數(shù) + 最終不合格數(shù)) *100%
重點(diǎn)需關(guān)注一次合格率與最終合格率差異大的工序，以及合格率低的工序。當(dāng)合格率處于 85%~98% 之間時(shí)需對(duì)該工序持續(xù)關(guān)注，合格率低于 85% 時(shí)需技術(shù)人員及時(shí)介入進(jìn)行遏止。
上圖所示柱狀圖顯示當(dāng)前導(dǎo)致直通率較低的工序?yàn)?E3OP510，其一次合格率為 87%，最終合格率為 94%，整體合格率水平較低。
另外，餅圖所示的數(shù)據(jù)為標(biāo)簽打印記錄的缺陷類型分布，其中靜態(tài)試驗(yàn)不合格次數(shù)達(dá)到 6 次占比最高，這也輔證了 E3510 道工序合格率水平較低。可對(duì)其進(jìn)行時(shí)間維度的下鉆（由工序日合格率下鉆至工序小時(shí)合格率），同時(shí)考慮小時(shí)產(chǎn)出與產(chǎn)品換型合格率的影響，繪制出組合折線圖，如下圖所示。
結(jié)合組合折線圖所示的小時(shí)合格率、小時(shí)產(chǎn)出數(shù)、小時(shí)產(chǎn)品類型數(shù)，可判斷合格率與產(chǎn)出數(shù)無(wú)明顯關(guān)聯(lián)，且當(dāng)日僅生產(chǎn)一類產(chǎn)品，不存在產(chǎn)品換型。
（2）SPC 過(guò)程能力分析
將問(wèn)題定位到特定工序后，作者對(duì)該工序的過(guò)程能力進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
part1：
根據(jù)采集到的生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)，實(shí)時(shí)繪制反應(yīng)加工參數(shù)趨勢(shì)的管控圖以及反映參數(shù)分布直方圖。管控圖公差帶分為安全區(qū)（淺藍(lán)色）、預(yù)警區(qū)（深藍(lán)色）、危險(xiǎn)區(qū)（紫色），不同區(qū)域的上下限值由質(zhì)量部門根據(jù)大量歷史數(shù)據(jù)測(cè)算后制定（定期更新）。
處于深藍(lán)色區(qū)域的點(diǎn)參數(shù)值處于正常區(qū)域范圍，存在進(jìn)一步偏移的風(fēng)險(xiǎn)，需持續(xù)關(guān)注。處于紫色區(qū)域的點(diǎn)參數(shù)值明顯異常超出參數(shù)規(guī)格限制，需重點(diǎn)關(guān)注。
正常情況下，加工參數(shù)（M2-OP100-06即磨合空載波動(dòng)值）的均值正常水平為 1.2，觀察直方圖：發(fā)現(xiàn) E2OP100 道磨合工序加工參數(shù)值磨合空載波動(dòng)值的區(qū)間分布明顯呈偏態(tài)，磨合空載波動(dòng)值過(guò)大。觀察管控圖發(fā)現(xiàn)加工過(guò)程中磨合空載波動(dòng)值存在大量描點(diǎn)超出上方深藍(lán)色預(yù)警區(qū)與紫色危險(xiǎn)區(qū)。需要技術(shù)人員立即介入，進(jìn)一步通過(guò) 5M1E 分析影響因素并鎖定改善計(jì)劃。
part2 5M1E 分析：
作者結(jié)合 5M1E 分析法對(duì)異常點(diǎn)展開(kāi)調(diào)查，從人、機(jī)、料、法、環(huán)、測(cè)這幾個(gè)方面逐個(gè)排查問(wèn)題點(diǎn)。
排查發(fā)現(xiàn)當(dāng)日設(shè)備點(diǎn)檢正常、過(guò)程檢驗(yàn)各項(xiàng)參數(shù)正常、其他關(guān)聯(lián)參數(shù)無(wú)異常。
異常點(diǎn)與改進(jìn)：
1、一次合格率與最終合格率差異原因分析
①人員技能方面：人員操作熟練度不夠，當(dāng)天操作該工位的員工有兩名，其中人員1為一名技術(shù)嫻熟的老技師，其技能等級(jí)已經(jīng)滿級(jí)，人員2是新進(jìn)廠員工，其技能 等級(jí)為初級(jí)，或需加強(qiáng)人員技能培訓(xùn)。
②設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃待調(diào)整：設(shè)備最近一次保養(yǎng)時(shí)間為上半年2月，最近一次保修時(shí)間為6月，按此規(guī)律；該設(shè)備或需要調(diào)整保養(yǎng)計(jì)劃。
2、最終合格率偏低原因分析 ③物料方面：該工序流轉(zhuǎn)的半成品涉及關(guān)鍵原材料分別為：蝸輪、蝸桿、殼體，于是對(duì)當(dāng)日問(wèn)題件進(jìn)行拆件并抽樣送檢，問(wèn)題樣件蝸輪蝸桿精度均符合要求，殼體存在中心距偏差過(guò)大。技術(shù)人員與殼體供應(yīng)商溝通后，調(diào)整殼體加工參數(shù)，同時(shí)在供應(yīng)商來(lái)料檢驗(yàn)任務(wù)中增加該項(xiàng)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)作為檢驗(yàn)項(xiàng)目。
（3）異常點(diǎn)追溯
供應(yīng)商改善制造工藝后，發(fā)來(lái)新的殼體，首先對(duì)來(lái)料進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果全部合格。
新殼體上線后，根據(jù)車間管理辦法記錄變化點(diǎn)并驗(yàn)證新殼體上線后當(dāng)班前 10 件與后 10 件加工結(jié)果。結(jié)果表明全部合格。
接下來(lái)更新控制限，重新繪制 SPC 控制圖，通過(guò) SPC 來(lái)評(píng)價(jià)過(guò)程能力（主要包括 cpk 計(jì)算與均值極差圖的繪制）。
根據(jù)計(jì)算出的過(guò)程能力指數(shù)發(fā)現(xiàn)目前 E2OP100 工序的重點(diǎn)參數(shù) cpk 值與 cp 值大于 1.33 且小于 1.67，過(guò)程能力充分，表明技術(shù)管理能力很好，應(yīng)持續(xù)維持。
總的來(lái)說(shuō)，作者根據(jù)自己公司的生產(chǎn)與質(zhì)量板塊數(shù)據(jù)集，先選取了制程質(zhì)量作為切入點(diǎn)進(jìn)行分析，形成了自上而下分析思路：從產(chǎn)線直通率鎖定問(wèn)題產(chǎn)線；根據(jù)異常項(xiàng)目的工藝參數(shù)繪制直方圖與 SPC 管控圖，并制定改善措施；根據(jù)改善措施，跟蹤變化點(diǎn)并驗(yàn)證措施有效性，重新繪制 SCP 控制圖，持續(xù)跟蹤過(guò)程質(zhì)量的穩(wěn)定性。
基于這種方式該公司質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)在未來(lái)可以快速擺脫原來(lái)繁瑣的工作過(guò)程，大大提高調(diào)查質(zhì)量情況和排查問(wèn)題產(chǎn)品的效率，與此同時(shí)技術(shù)人員能夠?qū)⒏嗟木ν度氲疆a(chǎn)品品質(zhì)的提升之中，實(shí)現(xiàn)突破性改善產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從而推動(dòng)公司整體競(jìng)爭(zhēng)力。
當(dāng)然，從這個(gè)案例中，我們大家也能切身感受到培養(yǎng)數(shù)據(jù)分析思維的重要性，BI 只是一套工具，而真正能讓數(shù)據(jù)產(chǎn)生價(jià)值的是使用工具時(shí)所具備的清晰而縝密的數(shù)據(jù)分析思路，二者相結(jié)融合才能實(shí)現(xiàn)意想不到的效果。
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