 |
|
Практика применения контрольных карт для статистического управления процессом.
На стадии подготовки к применению контрольных карт исследуемый процесс должен быть проанализирован с использованием причинно-следственной диаграммыИсикавы: какие факторы оказывают влияние на выход процесса – в частности, квалификация работников, используемое оборудование, материалы, технология изготовления, методы и средства измерения (метод 5 М), и другие. При отборе характеристик для совершенствования процесса полезно использование диаграммы Парето. Учитываются требования потребителей, причины потерь и низкой эффективности, возможные риски. При наличии корреляций между характеристиками (визуально могут быть оценены по диаграммам рассеяния) часто удобнее контролировать одну из взаимосвязанных характеристик, - ту, которая проще поддаётся измерению.
Правильный выбор технологического процесса, для которого необходим статистический контроль, выбор показателей для мониторинга — один из наиболее ответственных этапов. Учитывая достаточно высокие затраты на организацию и проведение статистического управления процессом, выбираются ключевые показатели продукции и процессов, отражающие, во-первых, степень безопасности продукции, во-вторых, ее надежность, в- третьих, требования заказчика.
Если определены ключевые показатели изделия в целом, то можно выделить ключевые показатели для отдельных деталей материалов, соответствующие ключевые технологические операции и их параметры. Анализ и регулирование процессов с использованием контрольных карт имеет смысл только для таких ключевых показателей. Определение (и документирование) таких показателей удобно выполнять с использованием процедуры FМЕА (анализ видов и последствий отказов).
Непрерывное совершенствование процесса с использованием контрольных карт представляет итерационную процедуру,включающую три этапа. На этапе сбора данных разрабатывают план сбора: в частности, для карт по количественному признаку:
• как часто отбирать подгруппы (выборки) для контроля;
• каков объем выборок;
• их количество.
При определении объема подгрупп используется общее правило: объем их должен быть таков, чтобы изменения внутри подгруппы были бы по - возможности малыми («рациональные подгруппы»). Обычно это 4—5 последовательных наблюдений выполненных в одинаковых условиях за короткий промежуток времени («мгновенность» выборки). Изменчивость внутри подгрупп минимальна и отражает обычные (случайные) причины. Частота отбора подгрупп определяется возможными изменениями процесса во времени, связанными, например, со сменой оператора или инструмента, новой партией материала и т.п. В зависимости от особенностей процесса это может быть одна подгруппа в час или в смену, две подгруппы в день... Количество подгрупп должно быть достаточным, чтобы выявить все главные причины изменчивости: желательно использовать не менее 25 подгрупп.
Собранные данные заносятся в контрольный листок, далее выбирается тип контрольной карты. Наиболее распространенными на практике, как отмечалось выше, являются карты Шухарта.
При необходимости контроля малых смещений среднего уровня процесса или его рассеяния применяются карты кумулятивных сумм или экспоненциально взвешенных скользящих средних. При контроле нескольких показателей используются многомерные карты, основанные на статистике Хотеллинга. При нарушении нормальности распределения контролируемых показателей проводят соответствующие преобразования.
После выбора типа карт проводится расчет контролируемых ‚характеристик (например, средних значений) и оценивается положение пробных контрольных границ. Эти данные наносят на контрольные карты.
На втором этапе — при управлении процессом — собранные данные сравниваются с контрольными границами. При этом оценивается стабильность процесса. Стабильность анализируется отдельно по карте для характеристики рассеяния (размаху ни среднеквадратическому отклонению) и по карте для характеристики среднего уровня процесса (среднему или индивидуальному значению, медиане). Проверяется наличие неслучайного поведения процесса: выход контролируемой статистики за границу, наличие трендов, серий.
Любая из этих ситуаций хотя бы на одной из контрольных) карт свидетельствует об отсутствии управляемого состояния процесса: это показатель того, что, кроме обычных (случайных) причин изменчивости процесса, появилась особая причина и требуется анализ процесса для ее устранения.
Учитывая, что, как правило, в контрольных картах используется правило «трех сигм», те. расстояние между контрольными границами составляет шесть сигм, карта делится на шесть равных зон шириной по одному стандартному отклонению, обозначаемыхА, В, С, С, В, А (рис. 4.31). ГОСТ Р 50779.42-99 (ИСО 8258-91) рекомендует восемь критериев для интерпретации хода технологического процесса: одна точка вне зоныА; девять точек подряд в зоне С или по одну сторону от центральной линии; шесть возрастающих или убывающих точек подряд (тренд); четырнадцать попеременно возрастающих или убывающих точек две из трех последовательных точек в зоне А или вне ее; четыре из пяти последовательных точек в зонеВили вне ее; пятнадцать последовательных точек в зоне С выше или ниже центральной линии; восемь последовательных точек по обеим сторонам центральной линии и ни одной в зоне С. Эти критерии стандарт предлагает рассматривать как примеры ситуаций, указывающих на наличие особых причин, которые необходимо проанализировать. Серия на контрольной карте — такое состояние процесса, при котором точки оказываются по одну сторону от средней линии. Количество точек называется длиной серии. О наличии особых причин свидетельствуют серии из семи точек подряд, или когда не менее 10 точек из 11 по одну сторону от центральной линии, или не менее 12 из 14, или не менее 16 из 20.
а — одна точка вне зоны А; б— девять точек подряд в зоне Сили по одну сторону от центральной линии; в — шесть возрастающих или убывающих точек подряд (тренд); г — четырнадцать попеременно возрастающих или убывающих точек; д— две из трех последовательных точек в зонеАили вне ее; е— четыре из пяти последовательных точек в зоне Вили вне ее; ж — пятнадцать последовательных точек в зонеСвыше или ниже центральной линии; з — восемь последовательных точек по обеим сторонам центральной линии и ни одной в зоне С
Наличие любой неслучайной причины, как правило, — повод для анализа процесса и выработки корректирующих воздействий. При наличии особых причин нарушения стабильности при проведении Начального анализа процесса точки, соответствующие неуправляемому СОСТОЯНИЮ, исключаются из расчета, после чего контрольные границы на обеих картах пересчитываются. Эта процедура может повторяться несколько раз.
Третий этап управления процессом с использованием контрольных карт — это анализ и улучшение процесса. При этом предполагается, что процесс статистически управляем (это подтверждено по обеим картам Шухарта), контролируемый показатель имеет нормальное распределение, границы допуска отражают требования потребителя.
В случае контрольных карт для непрерывных переменных часто возникает необходимость включить в итоговый вывод результатов анализа так называемые индексы пригодности процесса. Коротко говоря, индексы пригодности процесса выражают (в виде отношения), какая часть деталей или изделий, производимых в рамках текущего производственного процесса, по своим характеристикам попадает в определенные технологами пределы (в частности, в инженерные допуски).
К примеру, так называемый индекс воспроизводимостиCp находится следующим образом:
где 
представляет собой оценку стандартного отклонения процесса, ВГС и НГС - соответственно верхнюю и нижнюю границы плановой спецификации (инженерные допуски).
Индекс работоспособности процесса Сpk=Cp(1–k) (индекс настроенности или на-лаженности).
Если распределение контролируемой характеристики качества или переменной (например, размер поршневых колец) подчиняется нормальному закону, и процесс абсолютно точно центрирован (т.е. среднее значение процесса соответствует положению центральной линии на контрольной карте), то данный индекс может интерпретироваться как та часть стандартной кривой нормального распределения (ширина процесса), которая находится внутри границ инженерных допусков. В случае нецентрированного процесса, вместо рассмотренного выше индекса используется уточненный индекс Cpk . Для "пригодного" процесса индекс Cp должен быть больше 1. Это означает, что для того, чтобы можно было ожидать попадание более 99% всех выпущенных деталей или изделий в рамки приемлемых инженерных спецификаций, величина интервала между контрольными пределами плановых спецификаций должна превышать 6 .
Индекс работоспособности процессаСдолжен быть не ниже единицы, а желательно, и не менее 1,33. При меньших значениях необходимо или провести центрирование процесса (при его нарушении), или выполнить мероприятия по снижению изменчивости всей системы от случайных причин. Впоследнем случае предпринимаются действия управленческого персонала по применению более качественного оборудования, новых технологий производства, использованию материалов с более стабильными характеристиками, повышению квалификации операторов; эти действия требуют выделения соответствующих ресурсов. При анализе изменчивости систем могут быть использованы причинно-следственная диаграмма, диаграмма Парето, а также методы планирования эксперимента.
Если технологический процесс в результате проведенных мероприятий оказался стабильным и воспроизводимым на нужном уровне, можно переходить к постоянному мониторингу с целью поддержания контролируемого показателя на заданном целевом значении. При этом для ведения контрольных карт используются уже найденные значения контрольных границ, В этом случае показателем того, что процесс требует наладки (регулировки), является появление на карте неслучайной структуры одного из рассмотренных видов.
Основные стандарты, используемые в статистическом управлении процессов:
• ГОСТ Р 50779.40-96 (ИСО 7870-93). Статистические методы. Контрольные карты. Общее руководство и введение.
ГОСТ Р 50779.41-96 (ИСО 7873-93). Статистические методы. Контрольные карты для арифметического среднего с предупреждающими границами.
• ГОСТ Р 50779.42-99(ИСО 8258-91) Статистические методы. Контрольные карты Шухарта.
• ГОСТ Р 50779.43-99 (ИСО 7966-93) Статистические методы. Приемочные контрольные карты.
• ГОСТ Р 50779.44-200 1 Статистические методы. Показатели возможностей процессов. Основные методы расчета.
• ГОСТ Р 5 1814.3-2001 Системы качества в автомобилестроении. Методы статистического управления процессами.