Теоретические сведения. Контрольные карты считают одним из наиболее важных инструментов статистического управления качеством

Контрольные карты

Контрольные карты считают одним из наиболее важных инструментов статистического управления качеством. Они представляют собой относительно простое графическое средство оценки управляемости (стабильности) процесса по результатам сравнения отдельных измерений с заданными контрольными границами.

Контрольные карты – инструмент, позволяющий отслеживать ход протекания процесса и воздействовать на него (с помощью соответствующей обратной связи), предупреждая его отклонения от предъявляемых к процессу требований.

У. А. Шухарт считал, что контрольные карты должны отвечать трем главным требованиям:

­ Определять требуемый уровень или номинал процесса, на достижение которого должен быть нацелен персонал предприятия.

­ Использоваться как вспомогательное средство для достижения этого номинала.

­ Служить в качестве основы для определения соответствия номиналу и допускам.

Таким образом, принципы построения контрольных карт Шухарта охватывают круг понятий, связанных со стабилизацией производственного процесса, его производительностью и оценкой качества, а реализация этих принципов способствует взаимоувязке различных направлений хозяйственной деятельности.

Общий подход к построению различных карт сводится к следующему:

­ Проводятся последовательные измерения значений контролируемого показателя. Измерения группируются в выборки, состоящие из нескольких измерений.

­ Для каждой выборки рассчитывается некоторая числовая характеристика, анализ которой позволяет оценить соответствие процесса определенным требованиям. Важно иметь в виду, что характеристика представляет собой не абсолютные значения контролируемого показателя качества, а статистическую оценку его изменчивости.

­ Устанавливаются центральная или средняя линия процесса (CL – center line), а также верхняя (UCL – upper control limit) и нижняя (LCL – lower control limit) контрольные границы для анализируемой числовой характеристики.

­ Если числовая характеристика выходит за контрольные границы, или в расположении точек наблюдаются некоторые тенденции, то делается вывод о потере качества на соответствующей выборке.

Наблюдаемые на контрольных картах отклонения изучаемой характеристики (например – показателя качества) происходят под воздействием различных причин, которые могут быть классифицированы на две группы: обычные и особые. К обычным причинам относят естественные возмущения, такие, как вибрации, колебания питающих напряжений, температуры, влажности и т.п. Особыми причинами являются возмущения, которые проявляются при нарушении условий нормальной организации или нормального осуществления процесса (сдвиг шкалы измерительного прибора, разладка или поломка технологического оборудования, несоответствие сырья или комплектующих техническим условиям по номинальному значению).

Средняя линия и границы регулирования отображают закономерности вариации контролируемой характеристики при нормальном осуществлении процесса, т. е. при отсутствии особых причин. Ордината средней линии соответствует статистической оценке положения, а контрольные границы – наибольшему и наименьшему пределам объективно присущего ей интервала варьирования. Если оценку положения контролируемой характеристики условно обозначить как , а стандартное отклонение данной оценки контролируемой характеристики как , то можно записать:

;

;

,

где и - коэффициенты, значения которых зависят от доверительной вероятности и особенностей распределения контролируемой характеристики.

Основная цель использования контрольных карт – обнаружить и отделить случайные отклонения, связанные с обычными причинами, от отклонений, вызванных действием особых причин.

Существуют два типа контрольных карт: один предназначен для контроля параметров качества, представляющих собой непрерывные случайные величины, значения которых являются количественными данными параметра качества (значения размеров, масса, электрические и механические параметры и т. п.), а второй – для контроля параметров качества, представляющих собой дискретные (альтернативные) случайные величины значения, которые являются качественными данными (годен – не годен, соответствует – не соответствует, дефектное – бездефектное изделие и т. п.).

В зависимости от вида данных и методов их статистической обработки выделяют различные типы контрольных карт, основные из которых представлены на рисунке 4.

Все перечисленные карты относятся к категории карт Шухарта, которые широко применяются в Европе и Японии. Как правило, при анализе процессов метод контрольных карт используется совместно с гистограммами и расслоением данных.

Что важнее всего в процессе управления, так это точное понимание состояния объекта управления с помощью чтения контрольных карт и быстрое осуществление соответствующих действий, как только в объекте обнаружилось что-нибудь необычное, неслучайное. Контролируемое состояние объекта – это такое состояние, когда процесс стабилен, а его среднее и разброс не меняются.

-карта

R-карта

S-карта

Рисунок 4 – Классификация контрольных карт по типу контролируемой величины

Дискретная случайная величина принимает лишь отдельные, изолированные одно от другого значения. Таким свойством обладают атрибутивные признаки (цвет предмета, сорт продукции, годное или бракованное изделие и т. д.).

Непрерывная случайная величина принимает любые значения от некоторого свойственного ей числового интервала. Таким свойством обладают количественные признаки (механические свойства материала, фактические размеры продукции, производительность агрегата при обработке конкретного профилеразмера и т. п.).

В литературе, посвященной управлению качеством с применением контрольных карт, указывают на следующие достоинства карт по альтернативному признаку:

­ отображают состояние производства с учетом всех аспектов качества анализируемой продукции;

­ иногда позволяют обойтись без применения дорогих точных приборов и длительных измерительных процедур;

­ более понятны менеджерам, которые не разбираются в особенностях статистических характеристик.

Применительно к картам по количественному признаку указывают, что они являются наиболее чувствительными индикаторами ухудшения качества и предупреждают о возможных проблемах задолго до того, как в процессе производства резко возрастет доля бракованных изделий.

Выход из контролируемого состояния определяется по контрольной карте на основании следующих критериев:

1) Выход точек за контрольные пределы.

2) Серия – это проявление такого состояния, когда точки неизменно оказываются по одну сторону от средней линии; число таких точек называется длиной серии. Серия длиной в семь точек рассматривается как неслучайная. Даже если длина серии оказывается менее шести, в ряде случаев ситуацию следует рассматривать как неслучайную, например, когда:

а) не менее 10 из 11 точек оказываются по одну сторону от центральной линии;

б) не менее 12 из 14 точек оказываются по одну сторону от центральной линии;

в) не менее 16 точек из 20 оказываются по одну сторону от центральной линии.

3) Тренд (дрейф) Если точки образуют непрерывно повышающуюся или понижающуюся кривую, говорят, что имеет место тренд.

4) Приближение к контрольным «зонам» пределам. Рассматриваются точки, которые приближаются к 3-сигмовым контрольным пределам, причем если 2 или 3 точки оказываются за 2-сигмовыми линиями, то такой случай надо рассматривать как ненормальный.
Приближение к центральной линии. Когда большинство точек концентрируется внутри центральных полуторосигмовых линий, что обусловлено неподходящим способом разбиения на подгруппы. Приближение к центральной линии вовсе не означает, что достигнуто контролируемое состояние, напротив, это значит, что в подгруппах смешиваются данные из различных распределений, что делает размах контрольных пределов слишком широким. В таком случае надо изменить способ разбиения на подгруппы.

Одним из важных этапов при составлении контрольных карт является способ определения контрольных границ (границ регулирования). Для определения контрольных границ необходимо собрать большое количество данных, характеризующих состояние процесса, и на их основе рассчитать по установленной формуле контрольные нормативы. Обычно диапазон от средней до границ регулирования содержит трехкратное среднее квадратичное отклонение.

Контрольные карты для количественного признака применяют в тех случаях, когда при регистрации данных фиксируют измеренные значения характеристик процесса. Контрольные карты для количественного признака предпочтительны по следующим причинам:

1. Численное значение (например, диаметр равен 16.45 мм) содержит больше информации, чем регистрация альтернативных событий «да-нет» (например диаметр внутри поля допуска или вне поля допуска)
2. Общие затраты на измерения в некоторых случаях оказываются ниже, хотя получение одного отдельного измерения дороже, чем получение единицы данных в виде «да – нет», так как для
   получения достаточной информации о процессе зачастую требуется измерить меньшее число единиц продукции, чем при контроле по альтернативному признаку
3. Благодаря меньшему числу единиц продукции, подлежащих контролю, сокращается время между изготовлением продукции и корректирующими действиями, если по результатам контроля они необходимы
4. Улучшение процесса может быть оценено количественно, даже если все индивидуальные значения лежат внутри установленного допуска. Это важно при проведении анализа и дальнейшего непрерывного совершенствования процесса.
5. С помощью контрольных карт по количественному признаку можно объяснить поведение процесса как по разбросу (изменение от единицы к единице), так и по расположению уровня процесса (среднему процесса). Благодаря этому контрольные карты по количественному признаку можно анализировать попарно: одна карта для среднего процесса, другая – для разброса.

Контрольные карты для альтернативных признаков могут использоваться по следующим причинам.

1. Альтернативные данные можно получить в результате работы любого технического и административного процесса. Самая трудная задача при этом - создать точные рабочие определения несоответствия (что это такое, как измерить, при каких условиях и т.п.).
2. Получение альтернативных данных (при контроле, ремонте сортировке и т.п.) не требует дополнительных затрат; необходимо только нанести эти данные на контрольную карту.
3. Необходимы оперативность, простота и небольшие затраты при сборе данных, например, с использованием простых калибров (типа «да - нет») не требуется специального обучения.
4. Отчеты для руководства содержат альтернативные данные. Например, процент изделий, принятых с первого предъявления объем брака, число отклонений при проверке качества изделий и материалов Контрольные карты могут быть полезны при анализе этих отчетов, благодаря возможности различать изменчивость от обычных и особых причин.

При введении контрольных карт в организации важно определить первоочередные проблемы и использовать карты там, где они наиболее необходимы. Сигналы о проблемах могут исходить от системы управления издержками, претензий потребителей и т.п. Применение контрольных карт для альтернативных признаков по основным показателям качества продукции может указать на возможное использование конкретных карт для количественного [7].

Х-карта. Отображает изменчивость выборочных характеристик положения показателя качества (среднего или медианы ). Позволяет контролировать смещения фактических показателей от целевого значения.

R-карта. Отображает изменчивость фактического интервала варьирования (размаха). Позволяет контролировать соответствие размаха полю допуска.

S-карта. Отображает изменчивость выборочного стандартного отклонения. Позволяет контролировать динамику степени изменчивости анализируемого показателя.

S²-карта. Отображает изменчивость выборочной дисперсии. Позволяет контролировать динамику степени изменчивости анализируемого показателя.

С-карта. Отображает изменчивость числа дефектов (в партии, в день, на один станок и т. п.) в тех случаях, когда обнаружение дефекта является редким событием.

U-карта. Отображает изменчивость относительной частоты дефектов (т. е. отношения числа обнаруженных дефектов к числу проверенных единиц продукции) в тех случаях, когда вероятность дефекта является редким событием. Удобно использовать при анализе партий различного объема.

Np-карта. Отображает изменчивость числа дефектов, когда обнаружение дефекта не является редким событием (например, происходит более, чем у 5% проверенных единиц продукции).

P-карта. Отображает изменчивость процента обнаруженных дефектных изделий (в расчете на партию, в день, на станок и т. д.), когда обнаружение дефекта не является редким событием [7].

Дата добавления: 2015-08-31