Анализ точности и стабильности технологического процесса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. История статистических методов в управлении качеством

2. Применение инструментов контроля качества и их анализ

3. Обзор и характеристика применяемых ГОСТов

4. Виды статистического контроля

5. Контрольные карты

6. План статистического регулирования

7. Мероприятия по снижению вариабельности

1. История статистических методов в управлении качеством

Первое восприятие статистических методов качества в виде выборки имеет многовековую историю. Еще несколько столетий тому назад покупатели зерна и хлопка проверяли свойства товара, прокалывая мешки, чтобы взять пробу. Можно допустить, что в те времена не было научного расчета взятия проб, и следует предположить, что это было делом опыта, как продавцов, так и покупателей товара. До тех пор пока ремесленник совмещал в себе функции и производителя, и контролера (до середины XIX в.), не было проблем с оценкой качества изготовленной продукции. Все изменилось с появлением разделения труда. Рабочие первых фабричных мануфактур, способные выполнять простые операции процесса, не могли отвечать за качество своего труда и тем более за качество готовой продукции. Введение должности контролера привело к необходимости нормирования функций контроля и со временем потребовало разработки научного подхода к оценке качества продукции. Стремление к производству высококачественной продукции привело к гипертрофированному раздуванию на промышленных предприятиях контрольного аппарата.

Статистические методы контроля качества труда стали использовать еще позже -- в первой четверти XX в. Именно их внедрение позволило значительно сократить трудоемкость операций контроля и значительно снизить численность инспекторов (контролеров). Первое применение научных методов статистического контроля было зафиксировано в 1924 г., когда В. Шухарт использовал для определения доли брака продукции контрольные карты.

Вальтер Э. Шухарт с 1918 г. работал инженером фирмы Western Electric (США). В 1925 г. она была преобразована в фирму Bell Telephone Laboratories. В. Шухарт проработал в ней до 1956 г.Основные его разработки в области статистического контроля внедрялись в первую очередь на этой фирме. В. Шухарт переключил внимание с допускового подхода к управлению качеством на подход, направленный на обеспечение стабильности процессов и уменьшение их вариаций. Его идеи до настоящего времени сохраняют актуальность. Кроме того, он высказал идею непрерывного повышения качества, предложив цикл непрерывного улучшения процессов, носящий сегодня название «цикл Шухарта -- Деминга». В последние годы этот цикл получил дальнейшее развитие под воздействием Деминга и стал использоваться как инструмент командной работы по улучшению качества. Одновременно с В. Шухартом в той же фирме в середине 20-х гг. инженером Г.Ф. Доджем была предложена теория приемочного контроля, получившая вскоре мировую известность. Основы этой теории были изложены в 1944 г. в его совместной с Х.Г. Роллингом работе “Sampling Inspection Tables - Single and Double Sampling”.

Большой вклад в систему обеспечения качества контроля в середине XX в. внесли американские ученые Д. Нойман, Э. Пирсон, Е. Фишер. Среди их разработок наибольшую известность получила теория проверки статистических гипотез. Можно отметить, что сегодня без знания теории ошибок первого и второго рода невозможна рациональная оценка выбранного метода статистического контроля.

2. Применение инструментов контроля качества и их анализ

Контроль качества -- это деятельность, включающая проведение измерений, экспертизы, испытаний или оценки параметров объекта и сравнение полученных величин с установленными требованиями к этим параметрам (показателями качества).

Современные инструменты контроля качества -- это методы, которые используются для решения задачи количественной оценки параметров качества. Такая оценка необходима для объективного выбора и принятия управленческих решений при стандартизации и сертификации продукции, планировании повышения ее качества и т. д. Применение статистических методов -- весьма действенный путь разработки новых технологий и контроля качества процессов. Из всего разнообразия статистических методов для контроля наиболее часто применяют самые простые статистические инструменты качества. Их еще называют семь инструментов качества или семь инструментов контроля качества. Эти инструменты были отобраны из множества статистических методов союзом японских ученых и инженеров (JUSE). Особенность этих инструментов заключается в их простоте, наглядности и доступности для понимания получаемых результатов. В то же время, при всей своей простоте эти методы позволяют сохранить связь со статистикой и дают возможность профессионалам при необходимости совершенствовать их.

Рисунок 1- Инструменты контроля качества

Итак, к семи основным методам или инструментам контроля качества относятся следующие статистические методы: контрольный листок, гистограмма, диаграмма разброса, диаграмма Парето, стратификация (расслоение),диаграмма Исикавы (причинно-следственная диаграмма), контрольная карта.

Для применения этих инструментов не требуется глубокое знание математической статистики, а потому сотрудники легко осваивают инструменты контроля качества в ходе непродолжительного и простого обучения. Какая бы задача не стояла перед системой, объединяющей последовательность применения статистических методов, всегда начинают со сбора исходных данных, на базе которых затем применяют тот или иной инструмент.

1. Контрольный листок (или лист) -- это инструмент для сбора данных и автоматического их упорядочения для облегчения дальнейшего использования собранной информации.

2. Для наглядного представления тенденции изменения наблюдаемых значений применяют графическое изображение статистического материала. Наиболее распространенным графиком, к которому прибегают при анализе распределения случайной величины при проведении контроля качества, является гистограмма.

Гистограмма -- это инструмент, позволяющий зрительно оценить закон распределения статистических данных.

3. Диаграмма разброса -- инструмент, позволяющий определить вид и тесноту связи между парами соответствующих переменных. Использование диаграммы разброса в процессе контроля качества не ограничивается только выявлением вида и тесноты связи между парами переменных. Диаграмма разброса используется также для выявления причинно-следственных связей показателей качества и влияющих факторов.

4. Диаграмма Парето позволяет наглядно представить величину потерь в зависимости от различных дефектов.

Виды диаграмм различаются:

- по результатам деятельности (отражают нежелательные дефекты и отказы);

- по причинам (отражают причины проблем, которые возникают в процессе производства).

Этапы построения диаграмм Парето:

1) выбор вида диаграммы по причинам;

2) классификация результатов;

3) определение метода и периода сбора данных;

4) разработка контрольного листа для регистрации данных;

5) ранжирование данных по каждому признаку в порядке значимости;

6) построение столбиковой диаграммы.

Сущность анализа Парето заключается в выявлении таких дефектов, на поиске которых необходимо сосредоточить особое внимание. При этом действует правило, что 80% всех дефектов вызвано небольшим числом причин. управление качество стандарт вариабельность

5. Стратификация (метод расслаивания данных) - это инструмент, позволяющий произвести селекцию данных, отражающих требуемую информацию о процессе. Данные разделяют на группы в соответствии с их особенностью, называемые слоями (стратами).

Процесс разделения называется расслаиванием или стратификацией.

Расслаивание осуществляется: по исполнителям (по квалификации, стажу, полу); масштабам и оборудованию (по новому и старому, марке, конструкции, материалу, месту производства, фирме производителя, партии, качеству сырья); способу производства (по температуре; технологическим приемам); измерению (по виду измерения; точности измерения).

Условия, которые необходимо соблюдать, - различия между значениями случайных величин и слоями должны быть минимальными; различие между слоями должно быть, как можно больше.

6. Диаграмма Исикавы позволяет выявить причины дефектов и сосредоточиться на устранении этих причин. Схема Исикава представляет собой графическое упорядочение многообразных факторов, влияющих на объект анализа и характеризующих конкретные результаты деятельности или процессов. Определяющим достоинством схемы Исикава является то, что она дает наглядное представление не только о совокупности различных факторов (характеристик), оказывающих воздействие на объект анализа, но и о причинно-следственных связях этих факторов.

Этапы построения:

1) выбор результативного показателя характеризуемого качества изделия;

2) выбор главных причин, влияющих на показатель качества (большие «кости»);

3) выбор вторичных причин, влияющих на главные;

4) выбор причин третичного порядка (мелкие), которые влияют на вторичные;

5) ранжирование факторов по их значимости и выделение наиболее важных.

Главное при построении схемы Исикавы заключается в том, чтобы обеспечить правильную соподчиненность и взаимозависимость факторов, а также четкость оформления схемы, чтобы она легко читалась. Поэтому независимо от наклона каждого вектора-фактора его наименование всегда располагают в строго горизонтальном положении в конце вектора.

7. Контрольная карта - это инструмент для сбора данных и автоматическое упорядочение собранной информации. Это бумажный бланк, где заранее напечатаны контролируемые параметры, соответственно которым можно заносить данные с помощью пометок или символов.

3. Обзор и характеристика применяемых ГОСТов

Для написания данной курсовой работы были использованы такие ГОСТы как:

1. ГОСТ Р ИСО/ТО 10017-2005 Статистические методы. Руководство по применению в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001

Настоящий стандарт представляет собой руководство по выбору статистических методов при разработке, внедрении, поддержке и улучшении системы менеджмента качества в соответствии с ИСО 9001.
Статистические методы, приведенные в настоящем стандарте, не ограничивают организации в использовании иных подходящих для них методов.

Стандарт не предназначен для контактных, регламентных или сертификационных целей, он также не устанавливает перечень обязательных для применения статистических методов, контролируемый при проверке выполнения требований ИСО 9001

2. ГОСТ 16493-70 Качество продукции. Статистический приемочный контроль по альтернативному признаку. Случай недопустимости дефектных изделий в выборке

Настоящий стандарт устанавливает планы контроля и методы вычисления последующих оценок средних уровней входного и выходного качества в случае, когда приемка партии при наличии дефектных изделий в выборке является недопустимой по экономическим или иным соображениям

3. ГОСТ Р 50779.40-96 "Статистические методы. Контрольные карты. Общее руководство и введение"

Настоящий стандарт устанавливает ключевые элементы и основные принципы применения контрольных карт (КК). В стандарте приведена характеристика видов КК, включающих в себя КК, аналогичные КК Шухарта, а также КК приемки и прогноза состояния процесса.
Стандарт содержит обзор основных принципов и положений и сравнительные примеры применения различных КК с целью найти наиболее приемлемые из них для данных конкретных условий.

В стандарте не приведены специальные методы статистического управления, использующие КК. Эти методы рассмотрены в ГОСТ Р 50779.41 и ГОСТ Р 50779.43

4. ГОСТ Р 50779.42-99 "Статистические методы. Контрольные карты Шухарта"

Настоящий стандарт устанавливает основные положения по применению и интерпретации контрольных карт Шухарта и соответствующих методов статистического управления процессами

4. Виды статистического контроля

В общем случае статистический контроль -- процесс установления соответствия между состоянием объекта и заданными на него нормами. Контролем охватывают все этапы производства электронных средств.

В зависимости от стадии «жизни» изделия (производство, хранение, эксплуатация), различают производственный контроль и эксплуатационный.

Производственный контроль -- статистический контроль, осуществляемый на стадии производства, охватывает как правило все вспомогательные, подготовительные и технологические операции. В зависимости от места в цепи технологического процесса, производственный контроль подразделяют на входной, операционный и приемочный контроль

Входной контроль -- контроль продукции поставщика, поступившей к потребителю или заказчику и предназначенной для использования при изготовлении, ремонте и эксплуатации ЭС. Поступающие в производство материалы, полуфабрикаты, комплектующие подвергаются входному контролю на их соответствие требованиям технической документации.

Операционный контроль -- контроль продукции после завершения какой-либо операции или нескольких операций.

Приемочный контроль предусматривает контроль продукции после окончании всех технологических операций.

Эксплуатационный контроль -- статистический контроль, осуществляемый на стадии эксплуатации продукции.

Статистический контроль базируется на контроле фактических значений параметров качества и сравнении их с запланированными в НТД (нормативно-техническая документация), поэтому такой контроль называют параметрическим, в отличии от функционального контроля, который используется на конечных операциях изготовления изделий, а также при эксплуатационном контроле. При функциональном контроле производится контроль качества функционирования изделия.

Перечисленные виды контроля могут быть сплошными или выборочными. Сплошной контроль предусматривает проверку каждой единицы продукции. При выборочном контроле подвергаются проверке выборки, производимые из больших партий изделий.

5. Контрольные карты

Контрольная карта Шухарта, в управлении производством, бизнес-процессами -- визуальный инструмент, график изменения параметров процесса во времени. Контрольная карта используется для обеспечения статистического контроля стабильности процесса. Своевременное выявление нестабильности позволяет получить управляемый процесс, без чего никакие улучшения невозможны в принципе. Контрольные карты впервые введены в 1924 году Уолтером Шухартом с целью снижения вариабельности процессов путем исключения отклонений, вызванных не системными причинами.

Цель построения контрольной карты Шухарта -- выявление точек выхода процесса из стабильного состояния для последующего установления причин появившегося отклонения и их устранения.

Задачи построения контрольной карты Шухарта:

· определить границы системной вариабельности процесса,

· спрогнозировать поведение процесса в ближайшем будущем на основе прошлых данных о процессе.

Выходящий параметр процесса всегда имеет изменчивость вследствие воздействия различных факторов (кратковременных отклонений входов и внутренних параметров). Таких факторов обычно много, и поэтому они частично компенсируют друг друга. Вследствие этого в стабильном состоянии выходы процесса лежат в определённом коридоре - зоне системной вариабельности процесса. Вероятность выхода параметра за пределы этого коридора не равна нулю, но, как правило, мала.

При введении контрольных карт в организации важно определить первоочередные проблемы и использовать карты там, где они наиболее необходимы. Сигналы о проблемах могут исходить от систем управления дефектами, от претензий потребителей, от любых процессов организации.

Контрольные границы - коридор, внутри которого лежат значения при стабильном состоянии процесса. Контрольные границы рассчитываются по формулам, жестко привязанным к типу карты. Эти границы вычисляются по данным о процессе, и никак не связаны с допусками.

· CL - центральная линия (обычно среднее значение или медиана по некоторому объему данных)

· LCL - нижняя контрольная граница

· UCL - верхняя контрольная граница

Признаки особой изменчивости сигнализируют о нарушении стабильности (управляемости) процесса:

· выход точек за верхнюю или нижнюю границы контрольной карты

· 7 или более точек подряд лежат по одну сторону от средней линии

· более 6 точек монотонно возрастают или убывают

Есть и другие признаки (см. книгу Уилера, Чамберса). Установившегося общепринятого набора дополнительных правил чтения контрольных карт нет, поэтому рекомендуется использовать в первую очередь правило Шухарта (выход точек за границы), а все прочие вводить по мере накопления опыта при необходимости.

По шкале измерения карты бывают

· качественные

· количественные

По выборочному параметру карты бывают

· индивидуальных значений

· скользящих размахов

· среднего

· среднеквадратического отклонения

· медианы

· размаха

6. План статистического регулирования

План статистического регулирования состоит в назначении:

1) периода отбора выборок, для которых определяют длину серий выборок налаженного L0 и разлаженного LJ процесса; значениями L0 и Lr задаются или их определяют на основании времени разладки процесса, установленного предварительно;

2) объема выборки п, который находят из таблиц ГОСТ 15893 - 77; 3) границ регулирования контрольной карты ( точности диаграммы): а и а в случае контроля по X, а и а в случае медиан, которые определяются также по таблицам стандарта.

Выбор плана статистического регулирования уровня наладки производится в такой последовательности: задается среднее квадратическое отклонение показателя качества в предположении, что эта величина не меняется за межнастроечный период, среднее значение показателя качества ц ( как правило, середина поля допуска), которому соответствует продукция наилучшего качества, и - среднее значение показателя качества, которому соответствует максимально допустимая доля брака; назначается карта средних арифметических значений, или карта медиан.

Насчитывается немало попыток найти способы оптимизации планов статистического регулирования как за рубежом, так и у нас. Первые работы такого рода появились в 1950 г. и 1952 г. Они были посвящены определению оптимального объема выборки с критерием в виде минимизации объема контрольной работы.

Величины недопустимого уровня дефектности и риска незамеченной разладки также учитываются при разработке плана статистического регулирования, точнее при обосновании значений границ регулирования и объемов мгновенных выборок. Исходя из этих принципов построены различного рода методические документы на статистическое регулирование технологических процессов. Они предусматривают планы регулирования применительно к методам средних арифметических значений, выборочных медиан, средних квадратических отклонений и размахов. Однако вместо понятий рисков излишней наладки и незамеченной разладки в них оперируют понятиями средней длины серии CDC при налаженном и разлаженном процессе. Под СОСпри налаженном процессе понимается среднее число выборок до ложной остановки процесса. Под CDC при разлаженном процессе понимается среднее число выборок в условиях разлаженного технологического процесса до обнаружения разладки. Конкретные их значения устанавливаются исходя из последствий от ошибочно принятых решений. Средние длины серий однозначно связаны с рисками и поэтому полностью их заменяют.

Контроль точности ТС по количественному признаку производят при разработке технологических процессов на этапе ТПП, выборе методов и планов статистического регулирования технологических процессов (операций) и при замене, модернизации или ремонте средств технологического оборудования.

В годе технологической подготовки производства оценка надежности ТС по параметрам качества продукции осуществляется нг-и разработке технологических процессов и методов управления ими, при определении периодичности наладок технологического оборудования, выборе методов и планов статистического регулирования технологических процессов (операций), уточнении требований к качеству материалов и заготовок и других факторов, различают четыре вида ( уровня рассмотрения) ТС: ТС технологической операции, ТС технологического процесса; ТС, действующие в пределах отдельного производственного подразделения ( цех, участок и др.), и ТС предприятия.

Оценку надежности ТС по параметрам качества изготовляемой продукции обычно производят при проведении следующих работ:

1) разработке технологических процессов на этапе технологической подготовки производства;

2) управлении технологическими процессами;

3)определении периодичности под-наладок технологического оборудования;

4)выборе методов и планов статистического регулирования технологических процессов (операций);

5)уточнении требований к качеству материалов и заготовок;

6)выборе и корректировке штанов испытаний и технологического контроля готовой продукции;

7)замене, модернизации или ремонте средств технологического оснащения;

8)совершенствовании ТС в части повышения их надежности и качества изготовляемой продукции.

Регулирование технологических процессов ведется по инструкционным и контрольным картам. Рекомендуемый методикой план статистического регулирования обеспечивает минимальное время до обнаружения разладки технологического процесса.

При соблюдении названного условия необходимо установить план статистического регулирования.

Это обстоятельство, к которому еще не раз будем возвращаться, имеет решающее значение также и для выбора оптимального варианта статистического регулирования. Таким образом, основные недостатки опубликованных попыток оптимизации планов статистического регулирования связаны с тем, что оптимизируемая модель не удовлетворяет принципу своевременности выборочных проверок и закону неделимости комплекса решений.

7. Мероприятия по снижению вариабельности

В основе нового подхода управления лежала концепция непрерывного уменьшения вариабельности на основе принципов, предложенных У. Шухартом и развитых У. Демингом. Традиционный и новый подходы, по сути, не имели ничего общего: они различались и по целям, и по результату.

Традиционный подход, имевший в качестве основной цели обеспечение попадания в поле допуска, давал продукцию, характеристики которой обладали чрезвычайно высокой степенью изменчивости. В противовес этому У. Шухарт ставил целью обеспечение однородности, воспроизводимости процессов, что создавало условия для производства продукции высокого качества. Используя концепцию управления вариабельностью У. Шухарта, японские производители концентрировали свое внимание на непрерывном совершенствовании процессов и воздействием на причинные факторы добивались снижения изменчивости. Это позволяло им одновременно и повысить степень однородности (качества) продукции, и снизить ее стоимость. Совершенствуя процессы, они добивались лучшего использования рабочего времени (меньше поломок, наладок, простоев), лучшего использования материалов (меньше брака), снижения затрат на переделку и контроль. Это не означало, что японцы совсем не использовали контроль.

Вариабельность - это всеобщее свойство, от нее невозможно избавиться полностью никогда. Но, действуя, таким образом, японские производители обеспечивали привычный для западных потребителей и даже существенно более высокий уровень качества при значительно меньшем уровне затрат. На этой основе и формировалась конкурентоспособность японских производителей и включалась цепная реакция качественно иной, значительно более эффективной экономической стратегии, основанной на принципе непрерывного совершенствования процессов.

Большинство руководителей интуитивно понимают необходимость снижения вариабельности в управленческих и производственных процессах. Но, стремясь улучшить дело, часто следуют по проторенному многими предшественниками пути разочарований. Затем улучшения замедляются, прекращаются, а иногда там, где руководители проявляют настойчивость, положение дел по ряду показателей может даже ухудшиться. Знания основ концепции вариабельности раскрывают внутренний механизм происходящего.

На первом этапе в результате активных усилий удается выявить и устранить источники особых причин вариабельности. В результате уровень вариабельности в системе начинает определяться общими, системными факторами. Дальнейший прогресс в деле повышения эффективности системы может быть достигнут только путем введения существенных изменений в саму систему. При этом очень важно понимание роли, которую способны и должны выполнять рабочие, инженерно-технический персонал, руководители среднего и высшего управленческого звена.

Основная ответственность за выявление особых причин вариабельности нестабильного процесса лежит на работниках, непосредственно реализующих данный процесс, хотя им может понадобиться при этом помощь управленцев и инженерно-технических работников. Ответственность же за выявление факторов общих причин вариабельности стабильного процесса лежит на ИТР и руководителях.

При этом ответственность за введение изменений в систему практически полностью лежит на руководителях организации. Руководители организаций ответственны за создание системы, которая должна инициировать и реализовывать процесс изменений. Процесс изменений предполагает обучение всех работников в организации, от высших руководителей до рабочих, основам концепции вариабельности и инженерным методам контроля и управления.

Необходимо подчеркнуть, что в полной мере огромные потенциальные возможности, открывающиеся перед организациями, последовательно реализующими знания основ концепции вариабельности, могут быть реализованы только в том случае, если освоение и практическое использование этих знаний начнется с высшего звена руководства. Наибольшую ценность и значимость представляют контрольные карты ключевых показателей функционирования предприятия, построенные руководителями этих предприятий.

Размещено на Allbest.ru