于洪基

(中共許昌市委黨校，河南 許昌 461000)

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基于結(jié)構(gòu)方程模型的卷煙企業(yè)關(guān)鍵質(zhì)量特性識(shí)別研究*

于洪基

(中共許昌市委黨校，河南 許昌 461000)

由于卷煙企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)多級(jí)的過(guò)程，多級(jí)的生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量控制具有復(fù)雜性，所以傳統(tǒng)的識(shí)別方法很難取得有效的識(shí)別結(jié)果。采用結(jié)構(gòu)方程的方法可以解決這個(gè)問(wèn)題。結(jié)構(gòu)方程能夠同時(shí)處理多個(gè)因變量、允許自變量和因變量含有測(cè)量誤差，并能根據(jù)擬合優(yōu)度指數(shù)對(duì)原有模型進(jìn)行修正。通過(guò)一個(gè)具體的實(shí)例來(lái)進(jìn)行卷煙企業(yè)關(guān)鍵質(zhì)量特性的識(shí)別研究。

關(guān)鍵質(zhì)量特性;結(jié)構(gòu)方程;主成分分析

卷煙企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)自動(dòng)化程度很高的多級(jí)生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)于多級(jí)生產(chǎn)過(guò)程來(lái)說(shuō)，每一道工序都產(chǎn)生質(zhì)量波動(dòng)，這些質(zhì)量波動(dòng)會(huì)直接或間接影響到后續(xù)工序。在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中，其各個(gè)工序如原材料、嘴棒、制絲和卷包等輸出的質(zhì)量波動(dòng)會(huì)迅速傳遞到最終產(chǎn)品的質(zhì)量特性中。卷煙生產(chǎn)中某一個(gè)工序出現(xiàn)了錯(cuò)誤都會(huì)反映到最終的產(chǎn)品質(zhì)量上，卷煙產(chǎn)品的質(zhì)量性能取決于各級(jí)過(guò)程的累積效應(yīng)。

在卷煙企業(yè)的質(zhì)量管理中，由于卷煙產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程存在多種產(chǎn)品質(zhì)量相互影響、多個(gè)質(zhì)量特性相互作用、產(chǎn)品質(zhì)量相互傳遞等現(xiàn)象，因此多個(gè)質(zhì)量特性的協(xié)同控制成為保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要方面。[1]生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性是指在零部件和原材料加工制造及裝配過(guò)程中影響其加工制造質(zhì)量、裝配質(zhì)量及制造過(guò)程質(zhì)量的少數(shù)關(guān)鍵技術(shù)、操作及裝配等的集合。[2]在卷煙生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量特性之間存在相關(guān)性，由于成本及效率的關(guān)系，無(wú)法對(duì)全面質(zhì)量特性進(jìn)行監(jiān)控。因此在卷煙企業(yè)的質(zhì)量控制和改進(jìn)中，需要通過(guò)尋找關(guān)鍵的質(zhì)量特性進(jìn)行優(yōu)化和控制。也就是需要對(duì)影響原材料、嘴棒、制絲和卷包等生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性進(jìn)行識(shí)別。

當(dāng)輸入變量和輸出變量都有多個(gè)的時(shí)候，且這些變量存在自相關(guān)關(guān)系或這些變量無(wú)法直接測(cè)量的時(shí)候，傳統(tǒng)的關(guān)鍵質(zhì)量特性識(shí)別方法，如QFD、因子分析等，在進(jìn)行識(shí)別的時(shí)候常常會(huì)失效。[3]基于此，本文利用結(jié)構(gòu)方程模型的方法對(duì)卷煙企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中關(guān)鍵質(zhì)量特性進(jìn)行識(shí)別。

一　結(jié)構(gòu)方程模型

(一)結(jié)構(gòu)方程的結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)方程模型是通過(guò)變量協(xié)方差矩陣、相關(guān)系數(shù)矩陣來(lái)分析變量之間關(guān)系。在經(jīng)濟(jì)學(xué)和管理學(xué)等專業(yè)研究中，很多變量都無(wú)法直接測(cè)量，例如研究客戶認(rèn)知的時(shí)候，客戶期望、客戶感知等變量無(wú)法直接測(cè)量，這些變量可以稱為潛變量。對(duì)于這些潛變量，設(shè)置一些顯變量，利用這些顯變量間接測(cè)量潛變量，通過(guò)這些測(cè)量指標(biāo)來(lái)進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查的設(shè)計(jì)。[4]傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法無(wú)法對(duì)潛變量進(jìn)行測(cè)量，結(jié)構(gòu)方程模型則可以通過(guò)測(cè)量顯變量來(lái)反映潛變量，而且結(jié)構(gòu)方程允許這些測(cè)量變量還有測(cè)量誤差。

結(jié)構(gòu)方程模型可分為結(jié)構(gòu)方程和測(cè)量方程兩部分。結(jié)構(gòu)方程模型的各個(gè)指標(biāo)會(huì)含有隨機(jī)誤差和系統(tǒng)誤差。隨機(jī)誤差指由于測(cè)量的不準(zhǔn)確導(dǎo)致的誤差，系統(tǒng)誤差則指測(cè)量本身含有的誤差。

1.測(cè)量模型。對(duì)于指標(biāo)與潛變量(例如六個(gè)財(cái)務(wù)指標(biāo)與公司盈利能力)之間的關(guān)系，則寫(xiě)成如下測(cè)量方程：

x=Λxξ+δ；y=Λyη+ε

其中，x為外源指標(biāo)( Exogenous Indicators) 組成的向量。

y為內(nèi)生指標(biāo)( Endogenous Indicators) 組成的向量。

Λx為外源指標(biāo)與外源潛變量之間的關(guān)系，稱為外源指標(biāo)在外源潛變量上的因子負(fù)荷矩陣。

Λy為內(nèi)生指標(biāo)與內(nèi)生潛變量之間的關(guān)系，稱為內(nèi)生指標(biāo)在內(nèi)生潛變量上的因子負(fù)荷矩陣。

ξ為外源潛變量，即模型中不受其他變量影響但影響他人的變量。

η為內(nèi)生潛變量，即模型中會(huì)受到任何一個(gè)其他變量影響的變量。

δ為外源指標(biāo)x 的誤差項(xiàng)。

ε為內(nèi)生指標(biāo)y 的誤差項(xiàng)。

2.結(jié)構(gòu)模型。對(duì)于潛變量之間的關(guān)系，則可寫(xiě)成如下結(jié)構(gòu)方程：

η=Bη+Γξ+ζ

其中，B為內(nèi)生潛變量間的關(guān)系。

Γ為外源潛變量對(duì)內(nèi)生潛變量的影響。

ζ為結(jié)構(gòu)方程的殘差項(xiàng)，反映了η在方程中未能被解釋的部分。

(二)結(jié)構(gòu)方程的建模過(guò)程

結(jié)構(gòu)方程模型主要作用就是研究各個(gè)潛變量之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，模型建立的首要條件就是設(shè)定潛變量。根據(jù)測(cè)量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系不同分為兩種情況處理。[5]首先，如果在具體的實(shí)例中對(duì)于測(cè)量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系很清楚，研究人員就可以據(jù)此來(lái)確定潛變量的數(shù)量以及潛變量之間的關(guān)系，并可以先建立一個(gè)虛擬的結(jié)構(gòu)方程模型。其次，如果測(cè)量指標(biāo)與潛變量之間的關(guān)系并不清楚，不能據(jù)此來(lái)確定潛變量的數(shù)量，我們可以利用主成分分析(PCA)的方法對(duì)測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行降維，來(lái)提取出測(cè)量指標(biāo)的主成分。先對(duì)提取數(shù)據(jù)的樣本進(jìn)行整理，然后分析數(shù)據(jù)的信度和效度。如利用SPSS對(duì)測(cè)量指標(biāo)x1、x2、x3、x4、x5、x6、y1、y2、y3、y4進(jìn)行主成分分析，提取出四個(gè)主成分。即我們可假定ξ1、ξ2為外源潛變量，η1、η2為內(nèi)生潛變量，且x1、x2、x3為ξ1的測(cè)量指標(biāo)，x4、x5、x6為ξ2的測(cè)量指標(biāo)，y1、y2為η1的測(cè)量指標(biāo)，y3、y4為η2的測(cè)量指標(biāo)。[6]可建立起如圖1所示的一個(gè)結(jié)構(gòu)方程初步模型。

圖1　結(jié)構(gòu)方程概念模型

圖1中ξ1、ξ2為外源潛變量，η1、η2為內(nèi)生潛變量，δ1、δ2、δ3、δ4、δ5、δ6、ε1、ε2、ε3、ε4為對(duì)應(yīng)指標(biāo)的測(cè)量誤差，λx11、λx21、λx31、λx42、λx52、λx62、λy11、λy21、λy32、λy42為指標(biāo)在對(duì)應(yīng)潛變量上的因子負(fù)荷，φ21表示外源潛變量ξ1、ξ2之間的相關(guān)性，γ11、γ12、γ21、γ22表示外源潛變量ξ1、ξ2對(duì)內(nèi)生潛變量η1、η2的影響，β21為內(nèi)生潛變量η1對(duì)η2的影響，ζ1、ζ2分別為內(nèi)生潛變量η1、η2的殘差。

根據(jù)求得數(shù)據(jù)的協(xié)方差矩陣或相關(guān)系數(shù)矩陣，利用結(jié)構(gòu)方程模型的相關(guān)軟件，如LISREL，Mplus，AMOS，同其他同類型的統(tǒng)計(jì)軟件相比，LISREL功能相當(dāng)強(qiáng)大，但是操作起來(lái)難度較大。[7]軟件運(yùn)行之后可得到結(jié)構(gòu)方程的路徑圖。最后需要對(duì)結(jié)構(gòu)方程模型進(jìn)行擬合優(yōu)度估計(jì)，根據(jù)擬合優(yōu)度指數(shù)對(duì)模型進(jìn)行修正。

二　卷煙企業(yè)的實(shí)例分析

本文對(duì)某卷煙企業(yè)的制絲車(chē)間、嘴棒車(chē)間、卷包車(chē)間中的12個(gè)指標(biāo)即整絲率、碎絲率、填充值、純凈度、嘴棒硬度、嘴棒吸阻、卷煙圓周、水分、嘴棒圓周、卷煙硬度、卷煙單支重量、卷煙吸阻等進(jìn)行連續(xù)的抽樣測(cè)量，得到了測(cè)量數(shù)據(jù)。

由于對(duì)于潛變量的個(gè)數(shù)和潛變量與測(cè)量指標(biāo)之間的關(guān)系難以確定，我們首先先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，確定潛變量個(gè)數(shù)和潛變量與測(cè)量指標(biāo)之間的關(guān)系。把已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)輸入SPSS中，進(jìn)行主成分分析，得到如下的分析結(jié)果(見(jiàn)表一)。

表一　解釋的總方差

提取方法：主成份分析。

由表一可知從這12個(gè)指標(biāo)中提取了四個(gè)主成分，有四個(gè)特征值大于1。從表中看到，第一個(gè)主成分的特征值為4.947，方差貢獻(xiàn)率為41.221%，第二個(gè)主成分的特征值為2.485，方差貢獻(xiàn)率為20.710%，第三個(gè)主成分的特征值為1.356，方差貢獻(xiàn)率為11.296%，第四個(gè)主成分的特征值為1.203，方差貢獻(xiàn)率為10.026%，累積方差貢獻(xiàn)率為83.254%，即四個(gè)主成分共解釋了總變異的83.254%，說(shuō)明提取四個(gè)主成分是合適的。把四個(gè)主成分命名為煙絲質(zhì)量、嘴棒質(zhì)量、卷煙外觀質(zhì)量、卷煙內(nèi)在質(zhì)量。

關(guān)于結(jié)構(gòu)方程的軟件有很多種，本文使用LISREL軟件進(jìn)行模型訓(xùn)練。將整理好的輸入到LISREL軟件中，運(yùn)行后得到如圖2所示的路徑圖。

圖2　采用LISREL軟件分析得到的路徑圖

圖2中煙絲質(zhì)量、嘴棒質(zhì)量為外源潛變量，碎絲率、純凈度、整絲率、水分、填充值、嘴棒硬度阻、嘴棒吸為其外源指標(biāo)。卷煙嘴棒質(zhì)量、卷煙外觀質(zhì)量為內(nèi)生潛變量，卷煙圓周、嘴棒圓周、卷煙單支重量、卷煙吸阻、卷煙硬度為內(nèi)生指標(biāo)。

根據(jù)圖2可得出如下的卷煙企業(yè)的結(jié)構(gòu)方程模型。

(1)

(2)

(3)

其中(1)、(2)為測(cè)量方程，(3)為結(jié)構(gòu)方程。

從圖2的路徑圖可以分析一下關(guān)于卷煙企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)：

1.碎絲率為影響煙絲質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。是由于碎絲率對(duì)煙絲質(zhì)量的因子載荷的絕對(duì)值最大，所以碎絲率是煙絲質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

2.嘴棒吸阻為影響嘴棒質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。是由于嘴棒吸阻對(duì)嘴棒質(zhì)量的因子載荷的絕對(duì)值最大，嘴棒吸阻為影響嘴棒質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

3.嘴棒圓周為影響卷煙外觀質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

4.卷煙硬度為影響卷煙內(nèi)在質(zhì)量的關(guān)鍵質(zhì)量特性。

三　結(jié)　語(yǔ)

本文運(yùn)用結(jié)構(gòu)方程模型來(lái)對(duì)制造行業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵質(zhì)量特性識(shí)別進(jìn)行研究，在國(guó)內(nèi)還屬于較新的研究，以往的研究多是運(yùn)用QFD等方法來(lái)進(jìn)行，利用QFD方法識(shí)別出的關(guān)鍵質(zhì)量特性也不夠準(zhǔn)確。[8]從本文的實(shí)證分析的過(guò)程可以看出，結(jié)構(gòu)方程模型在識(shí)別關(guān)鍵質(zhì)量特性方面更具有優(yōu)勢(shì)，使卷煙企業(yè)及制造型企業(yè)的質(zhì)量控制更加精確，對(duì)于自動(dòng)化程度很高的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，可以使質(zhì)量控制成本得到有效的節(jié)約，有利于提高中國(guó)制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量。

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Identifying the Key Quality Characteristics of the Cigarette-making Enterprises Based on the Structural Equation Model

YU Hongji

(CPC School of Xuchang Committee,Xuchang 461000,China)

The production process of cigarette-making enterprises is a multistage process,which is so complex that some traditional identification methods can not result in a satisfying effect.The structural equation model can solve this problem.The model can simultaneously deal with multiple dependent variables,allow both independent and dependent variables to have measurement errors,and correct the original model based on goodness of fit index.Through a concrete example,this paper tries to analyze the key quality characteristics of the cigarette-making enterprises.

key quality characteristics; structural equation; principal component analysis

2015-12-04

于洪基(1988-)，男，河南許昌人，碩士研究生，研究方向:質(zhì)量管理。

F273.1

A

1671-1181(2016)03-0031-04