Статистические методы контроля качества. Особое место в группе методов контроля качества занимают статистические методы

Особое место в группе методов контроля качества занимают статистические методы. Их применение основано на результатах измерений, анализа, испытаний, данных эксплуатации, экспертных оценок. Главное в статистических методах — методология работы с фактическими данными. Задачами, решаемыми при этом, являются планирование, получение, обработка и унификация информации, ее использование при анализе и управлении, принятие решения по результатам анализа, прогнозирование и др.

Наиболее широкое распространение статистические методы первоначально получили в Японии, которая стала активно применять их с 1949 г. В японских корпорациях все — от председателя совета директоров до рядового рабочего в цехе — обязаны знать хотя бы их основы.

Совокупность современных статистических методов контроля качества подразделяется по степени сложности на три категории.

1. Элементарные статистические методы, включающие диаграмму Парето, диаграмму причин и результатов, контрольный листок, гистограмму, диаграмму разброса, метод стратификации, контрольную карту. Эта категория методов используется на японских предприятиях всеми, начиная от выпускников школ и заканчивая управляющими высшего звена.

2. Промежуточные статистические методы, в состав которых входят: теория выборочных исследований; статистический выборочный контроль; различные методы проведения статистических оценок и определения критериев; метод расчета экспериментов. Эта группа методов используется инженерами и специалистами в области управления качеством.

3. Передовые статистические методы, включающие методы расчета экспериментов, многофакторный анализ, различные методы исследования операций. Их применению обучается ограниченное число инженеров и специалистов.

Элементарные статистические методы лежат в основе других категорий статистических методов, в связи с чем они будут рассмотрены более подробно.

Контрольный листок представляет собой бланк, на который нанесены контролируемые параметры детали или изделия, с тем чтобы в него можно было легко и точно занести данные измерений. Его назначение двояко: во-первых, облегчить процесс сбора данных о контролируемых параметрах, а во-вторых, автоматически упорядочить данные для облегчения их дальнейшего использования.

Существуют четыре типа контрольных листков:

1) контрольный листок для регистрации распределения измеряемого параметра в ходе производственного процесса. На рис. 3 представлен пример такого бланка для случая, когда необходимо выявить изменения в размерах детали, подвергающейся механической обработке;

Рис. 3. Контрольный листок для регистрации распределения измеряемого параметра в ходе производственного процесса: * — граница поля допуска (по чертежу)

2) контрольный листок для регистрации видов дефектов. На рис. 4 представлена форма, используемая в процессе приемочного контроля одной штампованной пластиковой детали. Всякий раз, когда контролер обнаруживает дефект, он делает в контрольном листке пометку.

В конце рабочего дня он может быстро подсчитать число и определить разновидности встретившихся дефектов;

3) контрольный листок мест локализации дефектов. В некоторых видах продукции обнаруживаются внешние дефекты, такие как царапины или грязь, и на предприятии предпринимаются различные меры для сокращения их числа. Большую роль в решении этой проблемы играют контрольные листки локализации дефектов, в которых содержатся эскизы или схемы, где делаются пометки, так что можно пронаблюдать расположение дефектов. Такие листки необходимы для диагноза процесса изготовления детали, поскольку причины дефектов часто можно найти, исследуя места их возникновения и наблюдая процесс в поисках объяснений, почему дефекты концентрируются именно в этих зонах;

4) контрольный листок причин дефектов. Здесь регистрируются обнаруженные дефекты по типам с учетом того, что причинами их возникновения могут служить оборудование, время изготовления, непосредственный изготовитель. Контрольный листок позволяет выявить основные причины, с тем чтобы разработать меры по их устранению.

Диаграмма Парето названа именем итальянского экономиста В. Парето, который в 1897 г. вывел формулу, показывающую, что блага в обществе распределяются неравномерно. Эта же теория была проиллюстрирована на диаграмме американским экономистом М.С. Лоренцем в 1907 г. Оба ученых показали, что основная доля доходов и благ в обществе принадлежит незначительному количеству людей.

Американский специалист в области управления качеством Дж. Джуран применил это положение в сфере контроля качества для классификации проблем качества на немногочисленные существенно важные и многочисленные несущественные и назвал это анализом Парето. Дж. Джуран указал, что подавляющее число дефектов и связанных с ними потерь возникает из-за относительно небольшого числа причин.

Сущность принципа Парето, положенного в основу построения диаграммы, заключается в том, что все множество возможных причин дефектов делится на две группы. Первая группа — небольшое число причин, которые существенно воздействуют на появление дефектов (немногочисленные существенно важные). Вторая группа — большое число причин, оказывающих незначительное воздействие (многочисленные несущественные). Построение диаграммы Парето — метод определения немногочисленных существенно важных факторов, влияющих на качество детали или изделия.

Различают такие виды диаграммы Парето, как диаграмма по результатам деятельности и диаграмма по причинам. Первая предназначена для выявления главной проблемы в исследуемом процессе и может отражать нежелательные результаты деятельности (в области качества таковыми могут быть: дефекты, поломки, ошибки, отказы, рекламации, ремонты, возвраты продукции). Вторая отражает причины проблем, возникающих в процессе производства, и используется для выявления главной из них.

Рассмотрим пример построения диаграммы Парето по результатам деятельности. Одним из нежелательных ее моментов являются дефекты. Они и положены в основу рассматриваемой диаграммы. Первый этап ее построения предполагает определение исследуемой проблемы, а также тех данных, которые для этого необходимо собрать и классифицировать.

Например, проблема связана с дефектами в каком-то изделии. Требуется собрать данные о тех дефектах, которые обнаруживаются в изделии при осуществлении контроля качества, и сгруппировать их по типам. Для этого необходимо определить методы и период сбора данных. Они могут регистрироваться с помощью контрольного листка. Допустим, что период сбора данных составляет три месяца — с 1 января по 31 марта.

Второй этап включает разработку контрольного листка для регистрации данных с перечнем видов собираемой информации и его заполнение по результатам сплошного или выборочного контроля (рис. 4).

Под общим заголовком «Прочие» суммируются все нечасто встречающиеся в процессе контроля изделий дефекты.

Следующий этап предполагает разработку таблицы для построения диаграммы Парето (табл. 10.3) с учетом данных из контрольного листка, располагаемых в порядке убывания. Группа «Прочие» помещается в таблице последней строкой вне зависимости от того, какое получено значение, так как ее составляет совокупность дефектов, числовой результат по каждому из которых меньше, чем самое маленькое значение, полученное для дефекта, выделенного в отдельную строку.

					Таблица 10.3
Таблица данных для построения диаграммы Парето
Тип дефекта	Условное обозначение типа дефектов	Число обнаруженных дефектов данного типа	Накопленная сумма числа дефектов	Процент числа дефектов по каждому типу в общей сумме	Накопленный процент дефектов
Деформации	Д
Царапины	ц
Раковины	р
Трещины	Т
Пятна	П
Разрыв	Рз
Прочие	Пр
Итого			—		—

Для построения диаграммы (рис. 5) необходимо начертить одну горизонтальную и две вертикальные оси. Горизонтальная ось делится на равные интервалы в соответствии с числом обнаруженных типов дефектов. Следующий этап — построение диаграммы. На левую вертикальную ось наносится шкала от нуля до числа, соответствующего общему итогу обнаруженных дефектов, на правую — шкала с интервалами от 0 до 100 %. Затем на основании данных о количестве дефектов того или иного типа строится столбиковая диаграмма (диаграмма Парето). Данные, отражающие сумму числа дефектов и накопленные проценты, используются для построения кривой Парето.

Диаграмма и кривая Парето наглядно отражают результаты контроля качества конкретного изделия. На основании этих данных выявляются основные причины, которые приводят к возникновению наиболее значимых дефектов, и разрабатываются меры по их устранению. Через определенное время после реализации данных мер процедура построения диаграммы Парето повторяется, причем желательно сделать это на том же бланке, чтобы наглядно убедиться, насколько результативны были предпринятые усилия по устранению причин появления дефекта того или иного типа.

Диаграмма причин и результатов отражает отношение между определенным показателем качества и воздействующими на него факторами. Ее иначе называют диаграммой «рыбий скелет» из-за внешнего сходства формы (рис. 6).

Для того чтобы построить диаграмму причин и результатов, необходимо:

1)определить показатель качества, который будет исследоваться;

2)найти главные причины, которые оказывают воздействие на данный показатель;

3)выявить вторичные причины, влияющие на главные, затем определить причины третьего порядка, которые влияют на вторичные, и так далее до их полного исчерпания;

4)проанализировать все обнаруженные причины и выделить те из них, которые предположительно оказывают наибольшее влияние на исследуемый показатель качества. Этим причинам и уделяется особое внимание при решении возникших проблем с исследуемым показателем качества.

Пример диаграммы причин и результатов (диаграммы Исикавы) представлен на рис. 7. В данном случае проблемой, которую предстоит решить, выступает появление трещин на поверхности металлического литья. Главными причинами их возникновения в соответствии с диаграммой служат температура разливки, состав сплава, смазка и температура изложницы. Вторичные причины обозначены меньшими стрелками, например температура изложницы определяется интервалом времени между разливками и объемом отливки. Причины дефекта тщательно анализируются в ходе производственного процесса, и предпринимаются меры по его совершенствованию и ликвидации причин ухудшения качества продукции.

В настоящее время диаграмма Исикавы используется во всем мире не только применительно к контролю качества, но и в других областях в целях наиболее эффективного решения возникших проблем.

Диаграмма разброса — один из видов элементарных статистических методов — используется для выявления зависимости одних показателей от других. Данные, воспроизводимые диаграммой разброса, образуют поле корреляции. Зависимость между показателями определяется на основе формы этого поля. С помощью диаграммы разброса можно технически грамотно решать многие вопросы, например установить зависимость точности обработки детали от параметров станка, инструментов, соблюдения технологической дисциплины и др.

На рис. 8а наглядно прослеживается зависимость показателя А от показателя В (с возрастанием А возрастает и В), т.е. воздействуя наодин из показателей, можно контролировать и другой, а на рис. 86 видно, что показатель А не зависит от показателя С.

Гистограмма является разновидностью столбиковых диаграмм, используемых для иллюстрации распределения любого контролируемого параметра (рис. 9).

Гистограмма используется для получения визуальной информации о процессе изготовления изделия и помогает принять решение о том, на какой проблеме необходимо сосредоточить усилия. Эта информация отображается серией столбиков одинаковой ширины, но разной высоты. Ширина столбика — интервал в диапазоне контроля, высота — количество исследований в рамках одного интервала.

Метод стратификации (расслаивание данных) — инструмент, позволяющий произвести выбор данных, отражающих требуемую информацию. В соответствии с этим методом расслаивают статистические данные, т.е. группируют их в зависимости от условий получения, и обрабатывают каждую группу данных в отдельности. Данные, разделенные на группы в соответствии с их особенностями, называют слоями (стратами), а сам процесс разделения — расслаиванием (стратификацией). Существуют различные методы расслаивания, применение которых зависит от конкретных задач. Например, данные относящиеся к изделиям, производимым в одном цехе, могут в какой-то мере различаться в зависимости от исполнителя, используемого оборудования, методов проведения рабочих операций и т.д. Все эти отличия могут быть факторами расслаивания. Для стратификации часто используется метод «5М», учитывающий факторы, зависящие от человека (man), машины (machine), материала (material), метода (method), измерения (measurement).

Расслаивание может осуществляться следующим образом:

· по исполнителям — квалификации, полу, стажу работы и т.д.;

· по машинам и оборудованию — новому и старому оборудованию, марке, конструкции, выпускающей фирме и т.д.;

· по материалу — месту производства, фирме-производителю и др.

Контрольные карты были разработаны в 1930-х гг. в США У.А. Шухартом. Их использование обусловлено тем, что много времени и усилий тратится на установление требований к тому или иному процессу в рамках производства, после чего основной проблемой становится поддержание контроля над процессом на должном уровне. Наиболее эффективное средство, обеспечивающее выполнение этой задачи, — использование контрольных карт. На них графически отражается состояние процесса в конкретной точке. Такие карты применяются для обнаружения негативных тенденций с целью предупреждения развития серьезных проблем, приводящих к выходу процесса из-под контроля.

Например, на протяжении какого-либо периода (смены, часа) осуществлялось наблюдение за работой станка или процессом и измерялся диаметр изготовленных деталей. По полученным результатам строится график. По вертикальной оси откладывается значение измеряемого диаметра, а на горизонтальной последовательно отмечаются номера деталей. Проводятся две горизонтальные линии, соответствующие допускам чертежа или технических условий, и еще две, устанавливающие верхнюю и нижнюю контрольную границу (их положение определяется по специальным формулам). Небольшой размах вариаций замеров, лежащих между ними, указывает на то, что продукция выпускается в пределах допуска. Таким образом получается простейшая контрольная карта, которая отображает изменение уровня настройки и точность процесса (рис. 10).

Если точки линии замеров, изображающей процесс, находятся в промежутке между контрольными границами, то считают, что процесс находится под контролем. Если ряд точек выходит за границу, то это сигнализирует о разладке процесса и необходимости его регулирования.

Контрольные карты позволяют контролировать текущие рабочие характеристики процесса. Они показывают возникающие отклонения от стандарта, цели или среднего значения и отражают уровень статистического контроля процесса в течение определенного времени.

Применение статистических методов является важным условием повышения эффективности контроля качества продукции и процессов.

Дата добавления: 2015-04-29