Статистические методы регулировнаия. Р 50.1.087-2013 Статистические методы. Примеры применения. Часть. Рекомендации по стандартизации
 Скачать 0.57 Mb.
|
|
5.1 Сущность SPC Основным инструментом SPC является контрольная карта. Первый вопрос, на который необходимо ответить при построении контрольной карты - какова основная цель ее применения. Существует два различных подхода к построению контрольной карты. Один подход направлен на непосредственный контроль требований в виде установленных границ поля допуска. Другой подход использует контрольные границы, построенные на основе анализа функционирования процесса. Эти контрольные границы охватывают область вокруг среднего значения контролируемой характеристики. Границы определяют на основе анализа свойств изменчивости процесса без учета установленных границ поля допуска. Многие организации, используя контрольные карты, основанные на границах поля допуска, отказались от их использования в пользу статистического управления процессом на основе функциональных свойств процесса (функциональных контрольных карт) для выполнения требований потребителей. Другие организации были заинтересованы в применении контрольных карт на основе функциональных свойств процесса в силу таких причин, как: а) обнаружение, что первый класс качества (AI) для характеристики качества может быть достигнут только при достижении ею предпочтительного значения, а обнаружение тенденции ухудшения качества - при приближении значений характеристики к допустимому пределу, даже при том, что характеристика все еще находится "в допуске". Выполнение установленного допуска становится лишь "минимальным" требованием качества. Это требование не обеспечивает необходимого качества продукции. В условиях конкуренции могут быть получены значительные преимущества при обеспечении предпочтительного значения контролируемой характеристики с минимальной изменчивостью; б) подтверждение того, что основанная на границах поля допуска контрольная карта не дает достаточно информации об источниках изменчивости процесса, необходимой для его улучшения и контроля. Ориентация на классификацию выходов процесса просто по соответствию требованиям противоречит целям контрольной карты, основанной на предпочтительном значении характеристики, которая выделяет случайные и особые причины отклонения процесса; в) наличие двух категорий персонала, обслуживающего процесс, и двух видов изменчивости: 1) специалистов в области управления, отвечающих за процесс, присущие ему причины изменчивости и ее сокращение; 2) персонала, участвующего в работе процесса, способного выявить и зафиксировать особые причины отклонений процесса с помощью функциональных контрольных карт. Перечисление б) указывает на основное назначение контрольной карты - выделение особых и случайных причин отклонений процесса. Случайные причины отклонений обычно относят к сфере компетенции персонала, участвующего в работе процесса. Если операторы на основе контрольной карты установили, что процесс находится в статистически управляемом состоянии, т.е. особые причины отклонений процесса отсутствуют, то только в этом случае специалисты в области управления процессом и руководители могут использовать данные контрольной карты для сравнения меры оставшихся общих причин отклонений процесса с установленными границами. Для контролируемой характеристики могут быть получены стандартизованные значения индексов воспроизводимости процесса и проведены необходимые действия по улучшению процесса. Такой анализ возможностей процесса показывает другой очень важный аспект роли SPC. Основное назначение контрольной карты при функционировании процесса состоит в контроле и уменьшении отклонений процесса. Удаление особых причин отклонений для возвращения процесса в состояние статистической управляемости не улучшает процесс, а лишь возвращает его к своему исходному состоянию. Это не противоречит цели внедрения SPC для улучшения функционирования процесса. При улучшении процесса за счет сокращения случайных причин отклонений не следует ждать устранения особых причин. Существенное улучшение функционирования процесса фиксируется в контрольной карте как потеря устойчивости процесса. Контрольная карта несоответствий качества швейной продукции построена в соответствии со статистическим критерием значимости. На рисунке 2 для процесса пошива одежды показаны: - нежелательные ситуации (точки, расположенные выше верхней контрольной границы UCL), вызванные особыми причинами: повреждение иглы, реорганизация производства и т.п.; - желательная ситуация (более семи последовательных точек находятся ниже исходной центральной линии): управление процессом привело к сокращению количества дефектов, вызванных случайными причинами с 10% до 1%. Этот пример показывает важность разделения особых и случайных причин отклонений процесса. Спорадические отклонения, вызванные особыми причинами, как правило, являются следствием действий персонала по управлению оборудованием, техническому обслуживанию и ремонту. Интенсивность отказов свыше 10% является результатом случайных причин, присущих системе и в частности распределения ответственности и полномочий.  Рисунок 2 - Контрольная карта несоответствий качества швейной продукции 5.2 Статистическое управление процессом или статистический контроль продукции Необходимо различать статистическое управление процессами и статистический контроль продукции. Статистическое управление процессом использует результаты статистического контроля продукции. Рисунок 3 иллюстрирует этот тезис.  Рисунок 3 - Схема процесса нанесения верхнего слоя покрытия на фотопленку Часто SPC применяют к характеристикам продукции, таким как оптическая плотность. На первый взгляд это выглядит приемлемым, однако не столь эффективно, как управление параметрами процесса и входами процесса, которые влияют на контролируемую характеристику продукции. Установленное неудовлетворительное качество продукции может привести к нарушению сроков отгрузки и увеличению издержек производства, которые приводят к уменьшению прибыли и/или увеличению затрат изготовителя. Почему управление процессами не применяют чаще? Основная причина состоит в том, что для значительной доли процессов взаимосвязь между входными параметрами процесса и характеристиками продукции недостаточно известна. Поэтому предварительное применение статистических методов планирования эксперимента обычно приводит к более эффективному применению SPC. Таким образом: а) каждый процесс генерирует информацию, которая может быть использована для управления процессом и улучшения его функционирования; б) к работе следует привлекать квалифицированный персонал, способный применять соответствующие статистические методы; в) существует два источника информации и два способа работы с ними: 1) естественная изменчивость процесса и статистическое управление процессами; 2) индуцированная изменчивость и планирование эксперимента. 6 Избыточное и недостаточное управление процессом Система мониторинга процесса может привести к следующим ситуациям: а) избыточное управление (при управлении процессом выполняют излишние действия); б) недостаточное управление (при управлении процессом не выполняют необходимые действия); в) адекватное управление (при управлении процессом выполняют только необходимые действия). Процесс находится в состоянии статистической управляемости, если отсутствуют особые причины изменчивости процесса. Изменчивость процесса обусловлена общими причинами. Состояние статистической управляемости процесса не является естественным состоянием процесса, а представляет собой состояние, достигнутое последовательным устранением особых причин изменчивости. Для этого используют карты SPC, которые обеспечивают выявление особых причин изменчивости и не дают ложных сигналов в ситуациях, когда особые причины отсутствуют. На практике не все особые причины могут быть выявлены. Состояние статистической управляемости процесса не предполагает, что изменчивость процесса, вызванная случайными причинами, является большой или маленькой, в пределах или за пределами установленных требований, а лишь предполагает, что поведение процесса является предсказуемым. Примеры Сценарий 1. Оператор корректирует параметры процесса после контроля каждой отдельной выборки, что приводит к избыточному управлению. Предположим, что процесс экструзии имеет постоянную изменчивость вокруг целевого значения веса 45 г (см. рисунок 4). На рисунке показана область изменчивости измеряемых значений вокруг среднего 45 г.  Рисунок 4 - Вероятность наблюдений оператором веса единственного образца, если среднее равно 45 Оператор выполняет измерения веса по одному образцу с интервалом в 20 мин и сравнивает результат с предпочтительным, целевым или ссылочным значением 45 г. Для изменения веса корректируют скорость экструзии. Корректировку производят на этапе 1, т.е. сразу после измерений, если результат отличается от 45 хотя бы на 1. В таблице 1 приведены возможные результаты измерений. Фактический уровень процесса первоначально находился на предпочтительном уровне, и процесс был устойчив. Последствия такого управления показаны в таблице 1. Таблица 1 - План управления процессом: измерения выполняют через 20 мин и в зависимости от результатов измерений процесс корректируют
Примечание - Результаты измерений были получены в результате моделирования нормальной случайной величины с постоянной дисперсией и средним 45 г В 08:00 оператор увеличивает скорость экструзии после измерения веса образца, оставившего 46 г. Для уменьшения веса он регулирует процесс, что приводит к фактическому среднему весу 44 г. В 08:20 после измерения веса образца (42 г) оператор уменьшает скорость экструзии для увеличения веса образцов на 3 г. После этого процесс перестраивается на средний вес образцов 47 г. Последствием такого избыточного управления является увеличение изменчивости с 10 г (45± г на рисунке 5) до 14 г (от (43-5) до (47+5)) (см. таблицу 1). Расплатой за избыточную корректировку является увеличение изменчивости процесса за короткий срок приблизительно на 40%. Таким образом, непрерывная корректировка устойчивого процесса увеличивает его изменчивость. Сценарий 2. Оператор контролирует процесс, используя график. Никаких рекомендаций по управлению процессом у оператора нет. Контроль выполняют с применением графика, приведенного на рисунке 5. Решение о необходимости корректировки процесса зависит только от оператора. Такое управление вряд ли будет эффективным, поскольку у оператора нет указаний по интерпретации изменчивости процесса. В этой ситуации возможно как избыточное, так и недостаточное управление процессом.  Рисунок 5 - График процесса без рекомендаций по управлению процессом Сценарий 3. Мониторинг процесса с использованием SPC-карты, обеспечивающий эффективное управление  . ________________ Данный пример является чисто иллюстративным. Однако следует заметить, что для описанного ниже процесса наиболее эффективным является применение cusum-карты.В данном случае недостаточным управлением является неправильное использование контрольной карты: - не предпринимают управляющие действия при появлении резко отличающихся значений, SPC-карту анализируют лишь ретроспективно; - данные, используемые для графического представления процесса, неадекватно отображают его действительную изменчивость; например, данные выбирают так, чтобы процесс "выглядел устойчивым". На рисунке 6 показан пример использования SPC-карты для данных рисунка 5. На контрольной карте отмечены четыре периода нестабильности процесса. Если сразу после появления нестабильности процесса будут выполнены действия по его корректировке, то управление процессом станет эффективным.  Рисунок 6 - Контрольная карта управления процессом с критериями его выхода из устойчивого состояния Типичными критериями выхода процесса из устойчивого состояния являются следующие: 1) появление точки за пределами контрольных границ (верхней UCL и нижней LCL); 2) появление семи последовательных точек выше или ниже центральной линии процесса (CL); 3) появление семи последовательных точек с тенденцией изменения характеристики вверх или вниз; 4) появление очевидных неслучайных изменений процесса, информация о которых основана на знании используемого оборудования, функционирования процесса и применяемых в процессе физических законов. 7 Основные этапы разработки функциональной контрольной карты |