Статические методы контроля качества

     Регулирование  (или контроль) по количественному признаку заключается в определении с требуемой точностью  фактических значений контролируемого параметра у отдельных представителей (выборки) продукции.

Затем по фактическим  значениям параметра определяются статистические характеристики процесса и по ним принимаются решения о состоянии технологического процесса. Такими характеристиками являются выборочное среднее, медиана, размах и выборочное среднее квадратическое отклонение.  Первые две характеристики – характеристики положения, а последние две – характеристики рассеяния случайной величины X.

    Регулирование  (или контроль) по альтернативному признаку заключаются в определении соответствия контролируемого параметра или единицы продукции установленным требованиям. При этом каждое отдельное несоответствие установленным требованиям считается дефектом, а единица продукции, имеющая хотя бы один дефект, также считается дефектной. При контроле по альтернативному признаку не требуется знать фактическое значение контролируемого параметра – достаточно установить факт соответствия или несоответствия его установленным требованиям. Поэтому для контроля можно использовать простейшие средства: шаблоны, калибры и др. Решение о состоянии технологического процесса принимается в зависимости от числа дефектов или числа дефектных единиц продукции, выявленных в выборке.

    Каждый  из перечисленных способов регулирования  (контроля) имеет свои преимущества и свои недостатки. Так, преимущество контроля по количественному признаку состоит в том, что он более информативен и поэтому требует меньшего объема выборки. Однако такой контроль более дорогой, поскольку для него необходимы такие технические средства, которые позволяют получать достаточно точные фактические значения контролируемого параметра. Кроме того, для статистического регулирования при контроле по количественному признаку необходимы (иногда сложные) вычисления, связанные с определением статистических характеристик.

    Преимущество  контроля по альтернативному  признаку заключается в его простоте и относительной дешевизне, так как можно использовать простейшие средства контроля или даже визуальный контроль. К недостаткам такого контроля относится его меньшая информативность, что требует большого объема выборки при равных исходных данных.

    Методы  регулирования процессов. В настоящее время существует несколько методов статистического регулирования технологических процессов. Наиболее распространенный и эффективный из них – метод с использованием контрольных карт (карт Шухарта), на которых отмечают границы регулирования, ограничивающие область допустимых значений, вычисленных на основании статистических данных. Выход точки за границы регулирования (или появление её на самой границе) служит сигналом о разладке технологического процесса. Контрольная карта позволяет не только обнаружить какие-то отклонения от нормального хода процесса, но и в значительной степени объяснить причины этого отклонения.

    Существуют  следующие виды контрольных карт:

    - средних  арифметических значений ( X – карта),

    - медиан  ( X – карта),

    - средних  квадратических отклонений (S – карта),

    - размахов (R – карта),

    - числа  дефектных изделий ( p n – карта),

    - доли  дефектных изделий (Р – карта),

    - числа  дефектов (С – карта),

    - числа  дефектов на единицу продукции  (U – карта).

    Первые  четыре вида контрольных карт применяют при контроле по количественному признаку, а последние четыре – при контроле по альтернативному признаку.

    Выбор  контрольных карт определяется серийностью, точностью процессов и видом показателей качества продукции.

     Контрольная карта X – R применяется при измерении таких регулируемых показателей, как длина, масса, время, предел прочности, прибыль и т.д.Рекомендуется также ее использование при регулировании процессов изготовления продукции в серийном и массовом производстве, на технологических процессах с запасом точности, при показателях качества распределенных по закону Гаусса или Максвелла.

    Контрольная  карта Р применяется при контроле и регулировании технологического процесса на основе использования доли дефектных изделий, полученной делением числа обнаруженных дефектов на число проверенных изделий. Эту карту также можно использовать для определения интенсивности выпуска продукции, процента неявки на работу и т.д.

    Контрольная  карта p n применяется для контроля в случаях, когда контролируемым параметром является число дефектных изделий при постоянном объеме выборки n.

    На  первых этапах статистических  методов регулирования часто используются гистограммы для предварительного исследования состояния технологического процесса.

 

1.6. Статистические методы регулирования качества

технологических процессов при контроле по количественному

признаку

 

    При контроле по количественному признаку об отклонениях в процессе судят как по среднему значению контролируемого параметра, так и по рассеиванию значений контролируемого параметра относительно этого среднего. Смещение среднего значения в любую сторону относительно середины поля допуска и увеличение поля рассеяния приводят к увеличению доли дефектной продукции.

     В  качестве средних значений при  статистическом регулировании используют либо среднее арифметическое значение X , либо медиану X и соответственно строят либо X – карту, либо X – карту. При выборе из этих  двух видов контрольных карт следует учитывать, что хотя и определение медианы проще, чем среднего арифметического значения, однако последнее является более точной оценкой математического ожидания ё.

     В  качестве характеристики рассеяния при статистическом регулировании используют либо выборочное среднее квадратическое отклонение S, либо размах R и соответственно строят либо S – карту, либо R – карту. При выборе карты можно учесть, что вычисление размаха гораздо проще, чем  среднего квадратического отклонения, хотя S – более точная оценка, чем R.  На практике часто используют двойные контрольные карты, на одной из которых отмечают среднее значение, а на другой – характеристику рассеивания, например, карта X – R.

     Для  построения любой контрольной  карты необходимо предварительно

определить границы  регулирования:

     - для  X – карты и X – карты –  две границы регулирования: верхнюю  и  нижнюю,

     - для  R– карты или S– карты вычисляют по одной границе регулирования – верхней (так как достаточно следить лишь за увеличением рассеивания).

     Для  определения границ регулирования  необходимо знать параметры нормального распределения ё и σ. Как правило, эти параметры неизвестны,  поэтому должно быть проведено предварительное исследование состояния технологического процесса, в результате которого получают оценки параметров ё и σ.

     Таким  образом, в результате предварительного  исследования состояния техпроцесса решаются следующие задачи:

     - получают  оценки параметров нормального  распределения ё и σ,

     - определяют  вероятную долю дефектной продукции,

     - определяют  индекс воспроизводимости Ср.

     Рассмотрим  на конкретном производственном примере реализацию статистического метода регулирования техпроцесса.

     Допустим, что на основании опыта работы  руководством цеха принято решение перевести на статистическое регулирование технологический процесс изготовления болтов на станках-автоматах. За показатель качества при этом выбран диаметр болта и его допускаемые (верхнее ES и нижнее EI) отклонения: D = 26 мм, ES = − 0,005 мм, EI = − 0,019 мм.

      Реализация статистического метода  регулирования техпроцесса осуще-

ствляется в три этапа :

     - проводится  предварительное исследование состояния  техпроцесса и определяется вероятная доля дефектной продукции, а также индекс воспроизводимости;

     - строится  контрольная карта и выбирается  план контроля;

     - проводится  статистическое регулирование технологического процесса.

 

1.7. Статистические методы регулирования технологических

процессов при  контроле по альтернативному признаку

 

     При контроле по альтернативному признаку о разладке технологического процесса судят либо по числу единиц продукции, либо по числу дефектов. Увеличение любого из этих значений сверх допустимых норм свидетельствует о разладке процесса.

     Статистическое  регулирование при контроле по альтернативному признаку осуществляется в соответствии с планом контроля . Планом контроля определяется параметры: объем выборки n, браковочное число d, период отбора выборок τ. План контроля принимается с учетом результатов предварительного исследования состояния техпроцесса: чем лучше состояние процесса, тем меньше средний уровень дефектности продукции и тем реже происходит его разладка.

    Средний  уровень дефектности P оценивают  по результатам сплошного или выборочного контроля. На контроль рекомендуется принимать не менее десяти партий. При сплошном контроле получают наиболее точную оценку среднего уровня дефектности, при выборочном контроле получают менее точную оценку, но выигрывают в трудоемкости контроля. Объем выборочного контроля должен составлять не менее 0,1 от объема сплошного контроля.

 

1.8. Анализ причин несоответствий (брака) показателей

качества процесса

 

     Диаграмма (блок-схема) потока процессов (ДПП). Для повышения качества технологических процессов необходимо выявлять и устранять причины несоответствий показателей процесса установленным требованиям. Во многих случаях эти несоответствия заложены в нарушении последовательности операций (или переходов) или подмене звеньев процесса. Очевидно, что оценка несоответствий возможна только в случае анализа реального (а не проектного) процесса. Обычно для построения и дальнейшего анализа блоксхемы процесса привлекаются лица, в нем задействованные, т.е. исполнители процесса. В то же время причины несоответствий могут быть заложены и в проектной схеме процесса, и возможное изменение его последовательности или замена отдельных звеньев может стабилизировать процесс. Для тщательного анализа процесса и строится его диаграмма (блок-схема).

    Желательно в диаграмме воспроизвести все элементы процесса, в том числе места, в которых принимаются решения, а также порядок документирования той или иной операции, наличие базы данных или появление дополнительной информации о процессе. Таким образом, диаграмма потока процесса – не просто перечень и последовательность технологических звеньев, но и сопровождающая их технологическая и контрольная информация.

     Анализ Парето. Особенно важно выявить причины несоответствий,     приводящие к большим экономическим потерям. Для этого сначала целесообразно провести ранжирование несоответствий (дефектов) по их потенциальному ущербу производству. Одним из наиболее распространенных на практике методов выявления

наиболее значимых (по затратам) дефектов является анализ Парето. Сущность анализа Парето заключается в выявлении таких дефектов, на поиске причин которых необходимо сосредоточить особое внимание. При этом действует правило Парето, что 80% всех дефектов вызвано небольшим числом причин.

     Очевидно  также, что для производственников  важно прояснить картину распределения дефектов и потерь, вызванных отбраковкой продукции, где эти дефекты проявятся. Конечно, важно устранить причины наиболее многочисленных дефектов. Но в отдельных ситуациях еще важнее выявить причины появления пусть немногочисленных, но приводящих к большим производственным издержкам дефектов. Для этого применяется одна из разновидностей анализа Парето – метод АВС (кривая Лоренца).

      Диаграмма Исикавы. Выявить основные источники брака, еще не значит определить его причины. А причин может быть много, так же как и множество факторов, вызывающих эти причины. Прежде, чем искать причины, необходимо обозначить наиболее вероятные факторы, которые эти причины инициируют. Японский ученый К.Исикава первым предложил методику поиска причин, которая называется диаграммой Исикавы. Эта диаграмма имеет еще несколько названий: диаграмма причин и результатов, диаграмма «речных притоков», диаграмма «рыбий скелет». Последние два названия связаны с графической интерпретацией диаграммы.

    Управление процессом с помощью контрольных карт. Для управления процессом с помощью контрольных карт надо проверить, приемлема ли его воспроизводимость, т.е. определить, стабилен ли процесс и указывает ли диапазон варьирования показателя качества на карте на удовлетворительное согласование с требованиями документации. Если оказывается, что процесс неадекватен, и показатель качества находится в неконтролируемом состоянии, надо проработать план проведения экспериментов, позволяющих выявить причины отклонений и преодолеть ненормальность в рамках действующих контрольных границ, одновременно улучшая процесс.

     Если  контрольная карта показывает, что процесс после улучшения находится в желаемом состоянии, то принятые новые контрольные границы и вводятся для управления процессом.

     Когда  в состоянии процесса обнаруживаются  технические недостатки,  контрольные линии (границы) надо пересматривать. Такой пересмотр необходимо    осуществлять как можно быстрее. Даже если и не обнаруживаются заметные изменения, все равно надо делать регулярные перепроверки контрольных линий. Их пересмотр должен основываться на размахе вариаций, которые могут встретиться при хорошо управляемом процессе.