Учебники / Акуленок М.В. Статистическое управление процессами. Индикаторные показатели

УДК 658.562.012.7:519.22(075.8) А44

Рецензенты: канд. техн. наук В.П. Граб; канд. техн. наук К.Н. Нурлыбаев

Акуленок М.В.

А44 Статистическое управление процессами. Часть 2: Индикаторные показатели процессов: учеб. пособие. - М.: МИЭТ, 2012. - 60 с: ил.

ISBN 978-5-7256-0676-8

Рассмотрен важный инструмент статистического управления процессами - индика- торные показатели процессов. На основе ключевых положений теории вариабельности проанализированы методы расчета и требования к условиям применения показателей. На- ряду с широко распространенными показателями воспроизводимости процессов в посо- бии рассмотрены показатели пригодности, стабильности, дрейфа и некоторые другие, по- зволяющие выявлять действие особых причин вариаций процесса. Проанализированы основные направления совершенствования процессов.

Рекомендовано для студентов, обучающихся по специальности 220501 «Управление качеством» и по направлению 221400 «Управление качеством» при изучении дисципли- ны «Управление процессами».

2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Содержание

Список принятых сокращений

Введение

1.Организация статистического управления процессами

1.1.Основные цели и элементы SPС

1.2.Основные термины и определения

2.Основы теории вариабельности

2.1.Источники и причины вариабельности

2.2.Распределение случайной переменной Задачи

3. Индикаторные показатели процесса

3.1. Оценка возможностей и пригодности процесса 3.2. Дополнительные индикаторные показатели процесса

4. Совершенствование процессов и методология «6σ»

Вопросы для самоконтроля

Литература

Приложение. Справочные данные

3

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

процесса;

LCL - нижняя контрольная граница (например, LCLХ , LCLR, LCLp - нижние контрольные границы для средних значений, размахов подгрупп, долей несоответствующих единиц со- ответственно);

LSL - наименьшее предельное значение поля допуска;

UCL - верхняя контрольная граница (например, UCLХ , UCLR, UCLp - верхние контроль- ные границы для средних значений, размахов подгрупп, долей несоответствующих еди- ниц соответственно);

USL - наибольшее предельное значение поля допуска; CL - центральная линия;

п- число индивидуальных значений в подгруппе; объем подгруппы выборки;

пр - число несоответствующих единиц в подгруппе или выборке объема п (пр-карта);

np - среднее число несоответствующих единиц в подгруппе или выборке постоянного объема n;

р- доля несоответствующих единиц в подгруппе или выборке (р-карта);

раженной в виде некоторой статистики;

μ- математическое ожидание значений характеристики процесса (продукта).

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Введение

Основная задача статистического управления процессами - поддержание процессов на приемлемом и стабильном уровне, обеспечение гарантий соответствия продукции и ус- луг установленным требованиям.

Статистические методы контроля качества - широко распространенный инструмент управления качеством. Они используются для обеспечения уверенности в том, что произ- водимая продукция обладает требуемым качеством. При правильном применении стати- стических методов управления качеством предприятия приобретают возможность систем- ного подхода к анализу процессов и выработке управленческих решений, направленных на повышение качества продукции, т.е. получают возможность реализовать такие прин- ципы международной серии стандартов ИСО 9000, как «принятие решений, основанное на фактах» и «постоянное совершенствование».

Термин «статистическое управление процессами» (Statistical Process Control - SPC) часто используют как синоним выражения «статистическое управление качеством» (Statistical Quality Control - SQC). Хотя на современном предприятии статистическое управление качеством часто сводится именно к статистическому управлению процессами, эти термины означают принципиально разные подходы к обеспечению качества продук- ции.

Статистический выборочный контроль является мощным инструментом в управле- нии качеством, однако он в большей степени предсказывает плохую продукцию, чем пре- дотвращает ее появление. Методы выборочного контроля лишь сигнализируют о появле- нии проблем в процессе производства, не давая прямых указаний на то, где находится источник проблем. Эти методы позволяют осуществлять контроль качества готовой про- дукции и отбраковку единиц продукции, не соответствующих установленным требовани- ям. Однако такой подход к организации производства неэффективен, поскольку не дает

возможности избежать производства несоответствующей продукции и связанных с этим необоснованных затрат и расходования различных видов ресурсов. Более рациональным является подход, основанный на предупреждении производства несоответствующей про- дукции - это переход от управления качеством каждого отдельного изделия к управлению процессом в целом.

ГОСТ Р ИСО 10017 отмечает, что необходимость использования статистических методов обоснована изменчивостью, наблюдаемой в процессе работы и влияющей на ре-

зультаты производственной и коммерческой деятельности даже при условии кажущейся стабильности. Такая изменчивость может проявляться в вариациях характеристик продук- ции и процессов на различных этапах их жизненного цикла, начиная от исследования рынка и до реализации готовой продукции.

Статистические методы помогают измерить, описать, проанализировать и смоде- лировать подобную изменчивость даже при наличии ограниченного объема данных. Ста- тистический анализ данных может способствовать лучшему пониманию природы, сроков и причин изменчивости, а в дальнейшем - решению и даже предупреждению проблем, связанных с такого рода изменчивостью.

Статистическое управление процессами, исходя из анализа обычных (случайных) и особых (неслучайных) причин, позволяет не только обнаруживать отклонения от установ- ленных требований, но и использовать полученную информацию для управления и со- вершенствования процессов, в частности для улучшения их показателей и предотвраще- ния появления брака.

Неумение отличить действие особых причин вариаций от действия обычных при- чин, отличить стабильный процесс от нестабильного процесса, т.е. так называемые ошиб- ки первого и второго рода, приводит к негативным экономическим последствиям, поте- рям, возникающим либо у поставщика, либо у потребителя.

5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Понимание причинно-следственных отношений между параметрами готовой про- дукции, параметрами незавершенной продукции и параметрами процесса позволяет ми- нимизировать отклонения в качестве готовой продукции.

Основным статистическим инструментом, используемым в SPC, являются кон- трольные карты управляемости процессов (или контрольные карты Шухарта), рассмот- ренные в части 1 пособия. Они обеспечивают единый формализованный подход к мони- торингу любых видов процессов, в том числе производственных. Контрольные карты Шухарта - простой и надежный инструмент для диагностирования состояния процесса (управляемый или неуправляемый) и разработки стратегии по улучшению его качества.

Часть 2 пособия посвящена индикаторным показателям процесса, способам их рас- чета, применению контрольных карт Шухарта для этой цели, анализу изменчивости пара- метров продуктов и использованию показателей для совершенствования процессов. В ча- стности, рассматриваются индексы воспроизводимости (или возможностей процесса), индексы пригодности и другие дополнительные индексы.

Вглаве 1 рассмотрены особенности организации статистического управления про- цессами, основные фазы внедрения статистического управления процессами на предпри- ятии, связь с системой менеджмента качества, цели и задачи, основные элементы и мето- ды SPC, а также ключевые термины и определения.

Глава 2 посвящена основам теории вариабельности, в частности, рассмотрены группы причин вариабельности, показаны принципиальные различия обычных и особых причин вариабельности, их происхождение и различия в способах преодоления, а также особенности распределения непрерывной переменной, изменяющейся случайным обра- зом.

Вглаве 3 представлены индикаторные показатели процесса, в том числе показатели возможностей процесса, пригодности процесса (центрированного и нецентрированного). Приведены примеры расчета показателей для процессов с односторонними допусками. Представлен ряд дополнительных показателей, таких как индексы стабильности процесса, дрейфа центра группирования выборочной изменчивости, нелинейности смещения центра группирования выборочной изменчивости, динамики рассеяния, нестабильности рассея- ния выборочной изменчивости и наибольшего выборочного рассеяния.

Глава 4 посвящена совершенствованию процессов и основам методологии «6σ», ее ключевым элементам, основным этапам внедрения. Показана взаимосвязь между высоки-

ми значениями показателей воспроизводимости процессов и возможностью достижения предельно низкого уровня дефектности продукции, вплоть до 3,4 дефекта на миллион возможностей.

Основу пособия составляют лекции по курсу «Управление процессами» (раздел «Статистическое управление процессами»), читаемые в МИЭТ студентам, обучающимся по специальности «Управление качеством».

Необходимо отметить следующую структурную особенность пособия: часть задач главы 2 (с примерами решения) включена в текст, другая часть задач (для самостоятельного реше- ния) приведена в конце главы, однако во избежание путаницы все задачи имеют единую нумерацию.

Автор выражает признательность проф. Гулидову Д.Н. за идею пособия и настой- чивость в продвижении этой идеи, а также Барышеву И. за техническую помощь в подго- товке пособия.

6

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.Организация статистического управления процессами

Вразвитии подходов, применяемых предприятиями и организациями к управлению процессами, можно выделить следующие фазы:

-первая фаза - документирование процессов; реализуется на стадии внедрения системы менеджмента качества (СМК). Основной целью этой фазы является «делать деталь, как предписано», причем проверка обычно используется для отбраковки по принципу «годно

-негодно», чтобы удостовериться, что все детали попали внутрь заданных на чертеже границ допуска;

-вторая фаза - применение контрольных карт для установления стабильности процессов с идентификацией и последовательным устранением особых причин вариаций процессов;

-третья фаза - минимизация изменчивости для достижения однородности изделий. Для данной фазы характерна нацеленность на предупреждение дефектов, предотвращение брака в процессе изготовления, постоянное совершенствование;

-четвертая фаза - реализация улучшенной воспроизводимости процесса в более точной настройке средних на оптимальное значение показателя качества изделия или более тра- диционно - в минимизации затрат (т.е. времени сборки). Совершенствование процессов (снижение их изменчивости) традиционно ведется в двух направлениях - снижение и уст- ранение влияния особых причин изменчивости (повышение стабильности) и последующее снижение влияния обычных причин изменчивости (повышение возможностей процессов удовлетворять установленным требованиям).

Статистическое управление процессами фактически начинается только со второй фазы. Совершенствование процессов на четвертой фазе ведет к достижению уровня, на- зываемого методологией «шесть сигм». Продвижение от первой фазы к четвертой соот- ветствует росту уровня зрелости процессов (см., например, ГОСТ Р ИСО 9004-2010).

1.1. Основные цели и элементы SPC

Общей целью применения методов SPC является увеличение количества качест- венной продукции, произведенной в процессе при заданном уровне ресурсного обеспече- ния. Применение SPC направлено на:

-увеличение знаний о процессе;

-регулирование процесса для достижения желаемых значений;

-уменьшение отклонений параметров готовой продукции от установленных требований;

-достижение других улучшений в процессе.

Независимо от особенностей процесса SPC применимо в случаях, когда: - возможно отклонение от заданного уровня;

7

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-необходима уверенность, что заданный уровень может быть достигнут.

Кзадачам, которые решаются с помощью SPC, относятся:

-обеспечение и поддержание процессов на приемлемом и стабильном уровне, гаранти- рующем соответствие продукции установленным требованиям;

-обеспечение возможности совершенствования процессов;

-своевременное распознавание перехода процесса в статистически неуправляемое состоя- ние;

-обнаружение неслучайных причин изменчивости процесса и принятие мер для исключе- ния или ослабления их влияния на ход процесса;

-исключение случаев необоснованного вмешательства в процессы (например, излишнего управления процессом, находящимся в статистически управляемом состоянии), а также случаев непринятия необходимых действий при переходе процесса в неуправляемое со- стояние.

При обеспечении качества готовой продукции SPC помогает минимизировать уси-

лия для подтверждения соответствия готовой продукции установленным требованиям (например, разбраковка, 100%-ный контроль, выборочный контроль, сортировка и т.п.) в результате:

-идентификации причинно-следственных отношений между параметрами готовой про- дукции, параметрами незавершенной продукции и параметрами процесса;

-обеспечения возможности осуществления контроля на более ранних этапах процесса;

-минимизации отклонений за счет полученных знаний о процессе.

Так, мониторинг и управление параметрами процесса, идентифицированными как влияющие на параметры готовой продукции, позволяют сократить процедуры выборочно- го контроля.

Косновным элементам SPC в соответствии с ГОСТ Р ИСО 11462-2007 относятся:

-документация и план управления процессом;

-определение целей и границ процесса;

-оценка и контроль системы измерения, в том числе мониторинг входов и выходов про- цесса;

-наличие документированных процедур и рабочих инструкций;

-обучение персонала и вовлечение его в сбор данных о процессе;

-регистрация и сбор данных о процессе (записи о процессе);

-идентификация и прослеживаемость в процессе;

-оценка работ поставщиков;

-надежность процесса;

8

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

-система управления процессом;

-оценка краткосрочной изменчивости;

-оценка долгосрочной изменчивости;

-анализ информационных потоков;

-улучшение, изменение и оптимизация процесса.

Системный подход к SPC предусматривает проектное управление его внедрением,

атакже аудит SPC.

ВSPC используют подходы: алгоритмический, статистический, на основе модели- рования, а также комбинированные варианты, сочетающие два или три вышеперечислен- ных.

Среди методов, рекомендованных ГОСТ Р ИСО 10017-2005 для целей управления процессами, применяются:

- описательная статистика; - планирование экспериментов; - выборочный контроль; - факторный анализ;

- анализ временных рядов; - статистическое установление допуска;

- статистический контроль процессов; - статистическое регулирование процессов; - анализ возможностей процессов; - статистическое моделирование.

Выбор конкретного метода определяется тем, на каком уровне зрелости находится СМК в целом, какая из перечисленных выше четырех фаз управления процессами реали- зуется. Так, применение контрольных карт управляемости процесса (ККУ) - это первый шаг в SPC, позволяющий идентифицировать и устранять особые причины изменчивости процессов. Анализ данных ККУ дает возможность сделать следующий шаг в направлении совершенствования процессов и обеспечения более высокого качества продукции. Этим

важным шагом в достижении стабильного качества изготавливаемой продукции является совершенствование процессов с использованием индикаторных показателей. Однако пе- реходить к данному этапу работы не рекомендуется до тех пор, пока процессы не приве- дены в стабильное состояние.

9

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

1.2. Основные термины и определения

Для четкого понимания проблем применения статистического управления процес- сами необходимо определить основные понятия.

Процесс - набор взаимосвязанных и взаимодействующих видов деятельности, преобра- зующих входы в выходы. Обычно входы одних процессов - это выходы других, а сам про- цесс добавляет ценность продукту.

Процедура - установленный вид или образ действий при выполнении определенного вида деятельности или процесса (или способ).

Продукт - результат совокупности взаимосвязанных и взаимодействующих видов дея- тельности, преобразующих входы в выходы.

Управление процессами - создание условий, обеспечивающих требуемое протекание процессов, включая их планирование, координацию, организацию, контроль и совершен- ствование.

Статистическое управление процессами - методология непрерывного совершенствова- ния процессов, применяющая различные статистические методы для создания условий, обеспечивающих требуемое протекание процессов, и предполагающая планирование, мо- ниторинг и совершенствование процессов с использованием статистических методов. SPC - фактически единственный способ практического достижения статистически управляемо- го состояния процессов.

Все последующие термины и определения даны в соответствии с ГОСТ Р 50779.10-2000,

ГОСТ Р 50779.11-2000, ГОСТ Р ИСО 51814.3-2007.

Изменчивость - неизбежные различия между индивидуальными выходными данными процесса. Причины изменчивости (вариации) могут быть сгруппированы в два основных класса: обычные и особые. Обычные и особые причины изменчивости называют соответ- ственно случайными и неслучайными (ГОСТ Р 50779.11). Распространен также вариант перевода английского common как общие, а special как специальные (что не вполне удач- но). Кроме того, следует различать полную изменчивость, возникающую из-за обычных и

особых причин, оцениваемую как 6σˆТ , и собственную изменчивость, возникающую толь-

ко из-за обычных причин, оцениваемую как 6σˆ I .

Ошибка первого рода - отклонение гипотезы, когда она верна, т.е. принятие действий, направленных на устранение особой причины, когда реально процесс находится в ста- бильном состоянии (излишнее управление).

Ошибка второго рода - принятие гипотезы, когда она неверна, т.е. невыполнение необ- ходимых действий, когда реально на процесс воздействует особая причина (недостаточное управление).

Несоответствие - конкретное проявление признака продукции, которое не удовлетворяет техническим требованиям или другим контрольным нормати- вам. Для анализа несоответствий используют с- и u-карты.

Несоответствующая единица - единица продукции, не удовлетворяющая техническим требованиям или другим контрольным нормативам. Для анализа несоответствующих еди- ниц используют р- и пр-карты. Индивидуальная несоответствующая единица может иметь более одного несо-

ответствия (например, полупроводниковая пластина может иметь много дефектов разного вида).

Нормальное распределение - непрерывное симметричное распределение количествен- ных данных, график плотности которого имеет колоколообразную форму и является осно- вой контрольных карт по количественному признаку.

Предупреждение - стратегия, ориентированная на будущее, которая улучшает качество и производительность процесса. Она направлена на проведение анализа причин потенци- ального несоответствия и соответствующих действий, предотвращающих их появление; совместима с философией непрерывного совершенствования.

10

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com