Статистические методы контроля качества

Особое место в группе методов контроля качества занимают статистические методы. 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 года. 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;

• во-вторых, автоматически упорядочить данные для облегчения их дальнейшего использования.

Диаграмма Парето показывает, что блага в обществе распределяются неравномерно: основная доля доходов и благ в обществе принадлежит незначительному количеству людей.

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, проблемой являются дефекты 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. Второй этап включает разработку контрольного листка для регистрации данных с перечнем видов собираемой информации и его заполнение по результатам сплошного или выборочного контроля.

Следующий этап предполагает разработку таблицы для построения диаграммы Парето (табл.) 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

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	104	104	52	52
Царапины	Ц	42	146	21	73
Раковины	Р	20	166	10	83
Трещины	Т	10	176	5	88
Пятна	П	6	182	3	91
Разрыв	Рз	4	186	2	93
Прочие	Пр	14	200	7	100
Итого		200	-	100	-

Для построения диаграммы (рис.) 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.

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

Для того чтобы построить диаграмму причин и результатов, необходимо:

• во-первых, определить показатель качества, который будет исследоваться;

• во-вторых, найти главные причины, которые оказывают воздействие на данный показатель;

• в-третьих, выявить вторичные причины, влияющие на главные, затем определить причины третьего порядка, которые влияют на вторичные, и так далее до их полного исчерпания;

• в-четвертых, 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.

Главные причины

«Большая кость»

(главные причины)

«Средняя кость» (вторичные

причины)

«Мелкая кость» (причины третьего порядка)

«

Показатель

качества

Хребет»

Показатель

(результат)

Факторы (причины)

Рис. Диаграмма Исикавы

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.

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 производят расслаивание статистических данных, то есть группируют их в зависимости от условий получения, и производят обработку каждой группы данных в отдельности. Данные, разделенные на группы в соответствии с их особенностями, называют слоями (стратами), а сам процесс разделения – расслаиванием (стратификацией).

Расслаивание осуществляется следующим образом:

• по исполнителям – по квалификации, полу, стажу работы и т. д.;

• по машинам и оборудованию – по новому и старому оборудованию, марке, конструкции, выпускающей фирме и т. д.

Контрольные карты были разработаны в 1930-х годах в Соединенных Штатах Америки 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 используются для обнаружения негативных тенденций с целью предупреждения развития серьезных проблем, приводящих к выходу процесса из-под контроля.

Например, на протяжении какого-либо периода (смена, час) 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 отмечаются последовательно 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.

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 служит сигналом о разладке процесса и необходимости его регулирования.

Верхний предел допуска

В ерхняя контрольная граница Разладка

Средняя линия

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 N детали

Нижняя контрольная граница

Нижний предел допуска

Рис. Контрольная карта

12.