Тема 9. Инструменты и методы управления качеством

    Одним из базовых принципов современной концепции управления качеством является принятие решений на основе фактов. Наиболее полно этот принцип реализуется методом моделирования процессов, как производственных, так и управленческих, а также методами математической статистики.

    Применение статистических методов основано на результатах измерений, анализа, испытаний, данных эксплуатации, экспертных оценок. Главное в статистических методах — методология работы с фактическими данными. Наиболее широкое распространение статистические методы первоначально получили в Японии, которая стала активно применять их на своих предприятиях с 1949 года. К настоящему времени мировой практикой накоплен большой арсенал статистических методов, многие из которых могут достаточно эффективно использоваться для решения конкретных вопросов, связанных с административным управлением качеством и обеспечением качества продукции. Условно их можно подразделить по признаку сложности на три категории.

    1.Элементарные статистические методы, включающие контрольный листок, диаграмму Парето, диаграмму причинно-следственных связей Исикавы, гистограмму, контрольную карту, диаграмму разброса, метод стратификации. Эта категория методов используется на японских предприятиях всеми, начиная от выпускников школ и заканчивая управляющими высшего звена.

2.Промежуточные статистические методы, в состав которых входят: теория выборочных исследований; статистический выборочный контроль; различные методы проведения статистических оценок и определения критериев; метод расчета экспериментов. Эта группа методов используется инженерами и специалистами в области управления качеством.

3.Передовые статистические методы, включающие методы расчета экспериментов, многофакторный анализ, различные методы исследования операций. Их применению обучается ограниченное число инженеров и специалистов.

    Элементарные статистические методы не требуют сложных вычислений, так как основаны на графических средствах анализа статистических данных. Вместе с тем они позволяют с заданной степенью точности и достоверности судить о состоянии исследуемых явлений (объектов, процессов) в системе качества, прогнозировать и регулировать возникающие проблемы и на основе этого вырабатывать оптимальные управленческие решения.

    Овладение сотрудниками всех уровней организации элементарными статистическими методами лежит в русле еще одного принципа TQM – принципа вовлечения работников в управление качеством.

    Условно к третьей категории методов можно отнести широко используемые во всем мире методы, направленные на более полное удовлетворение потребительских ожиданий, такие как метод анализа видов и последствий отказов (Failure Mode and Effects Analysis – FMEA) и метод развертывания функции качества (РФК). Эти методы, не являясь статистическими, содержат элементы статистического анализа.

    FMEA используется для разрабатываемых продуктов и процессов с целью снижения риска потребителя от потенциальных дефектов

    РФК позволяет преобразовывать пожелания потребителя в технические требования к изделиям и параметрам процессов их производства.

    Давно и довольно успешно используются в обеспечении качества методы систематизированного поиска, такие, как функционально-стоимостной анализ (ФСА)

    ФСА проводится для существующих продуктов и процессов с целью снижения затрат, а также для разрабатываемых продуктов с целью снижения их себестоимости.

Элементарные статистические методы

Контрольный листок

Контрольный листок – бланк, на котором предварительно отмечены контролируемые параметры, с тем, чтобы можно было быстро и точно записать данные измерений, при этом автоматически упорядочить данные для облегчения дальнейшего их использования (Рис.22).

Контрольный листок предназначен:

-для регистрации источника данных, времени сбора, объекта, по которому данные собраны;

-для удобства регистрации фактов и статистических вычислений.

 

Типы дефектов	Группы данных	Итого
А. Трещины Б В Г Прочие	–– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– – –– – –– – –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– –– – – –– –– –– –– –– –– –– –

Рис. 22. Один из видов контрольного листка

 

Диаграмма Парето

Диаграмма Парето – метод разделения всех факторов, оказывающих влияние на результат, на существенные и несущественные факторы.

Правила построения диаграммы Парето

1. Собирают данные, определяют факторы влияния (например, на брак) и значимость этих факторов (выявляют количество видов брака и подсчитывают сумму потерь, соответствующую каждому из видов брака).

2. Располагают факторы в порядке убывания значимости так, чтобы в конце стояли виды с наименьшей значимостью и прочие.

3. Подсчитывают кумулятивную сумму (т.е. с нарастающим итогом), начиная с видов, которые имеют большую значимость. Их общую сумму принимают за 100 %.

4. По оси абсцисс откладывают равные отрезки, обозначающие виды факторов, в порядке убывания их значимости, а по оси ординат – значимость.

5. Строят столбчатый график, где каждому фактору соответствует прямоугольник, высота которого соответствует значению этого фактора (суммы потерь от брака) при равных основаниях прямоугольников, и вычерчивают кривую кумулятивной суммы (кумулятивного процента). Полученный график называется диаграммой Парето, (Рис. 23).

6. Указывают название диаграммы Парето, период получения данных, число данных, процент брака, итоговую сумму потерь и т. д.

 

 

Рис.23. Пример диаграммы Парето

 

Диаграмму Парето целесообразно применять совместно с причинно-следственной диаграммой Исикавы.

 

Причинно–следственная диаграмма Исикавы

Причинно-следственная диаграмма Исикавы (рыбий скелет) применяется при анализе факторов, наиболее влияющих на результат, (Рис. 24).

Диаграмма Исикавы позволяет выявить причины возникновения таких факторов и сосредоточиться на их устранении. При этом, как правило, анализ ведется по четырем направлениям: человек, машина (оборудование), материал и метод работы (4М). При необходимости дополнительно рассматриваются и другие направления (управление – management, среда– medium, т.е. 5М, либо 6М)

При анализе выявляются вторичные, а может быть, и третичные причины, подлежащие устранению. Поэтому для анализа дефектов и построения диаграммы необходимо определить максимальное число причин, которые могут иметь отношение к допущенным дефектам.

 

Порядок построения причинно-следственной диаграммы

1.Выбор результативного показателя, характеризующего качество изделия (выбор объекта)

2.Выбор главных причин, влияющих на показатель качества (большие кости)

3.Выбор вторичных причин (средние кости).

4.Выбор (описание) причин третичного порядка (мелкие кости) и т.д.

5.Ранжирование факторов по их значимости и выделение наиболее существенных.

Рис.24. Вид причинно-следственной диаграммы

Считается, что число существенных факторов незначительно и вызываются они, как правило, небольшим количеством причин. Поэтому, выявив причины появления немногочисленных существенных факторов, можно устранить почти все потери.

 

Гистограмма

Гистограммы используются для получения распределения значения качества, вычисления средних значений и дисперсии. На гистограмму наносятся границы допуска для сравнения распределения с этими границами, (Рис.25).

Гистограмма дает наглядное изображение того, с какой частотой повторяется то или иное значение или группа значений

При вычерчивании гистограммы совокупность прямоугольников располагается на горизонтальной оси. Основания прямоугольников – интервалы, шириной d, на который разбивается ряд значений, а высотой служат ординаты – относительные частоты hi, характеризующее число значений, попавших в каждый интервал.

    Гистограммы широко применяются при контроле качества деталей и готовой продукции, при изучении количественных закономерностей производственных процессов, при оценивании уровня качества и труда по периодам наблюдений.

Порядок построения гистограммы

1. Составляют таблицу исходных данных (выборка x_i, i = 1,…,n)

2. Определяют количество интервалов

K = 1+3,3 lg n

3. Оценивают размах анализируемого параметра по формуле

R = x_max – x_min

4. Определяют ширину интервала

D = R / K

5. Считают, сколько значений попадает в каждый j -й интервал – l_j.

6. Вычисляют частоту попадания x в j -й интервал

.

7. Над каждым j -м интервалом разбиения строят прямоугольник с площадью

.

Ступенчатая линия, полученная в результате построения, называется гистограммой.

 

Рис.25. Вид гистограммы

Контрольная карта

Контрольная карта (Шухарта) – это разновидность графика, который отличается наличием контрольных границ, обозначающих допустимый диапазон разброса характеристик в обычных условиях течения процесса, (Рис. 26).

Выход характеристик за пределы контрольных границ означает нарушение стабильности процесса и требует проведения анализа причин и принятия соответствующих мер. Представление полученных данных в порядке их поступления в ходе технологического процесса в виде графика позволяет с первого взгляда оценить изменения, которые происходят в рассматриваемом временном периоде. Контрольная карта дает наглядное представление о динамике процесса и фиксирует возникающие отклонения от нормы.

 

Рис.26. Вид контрольной карты

Диаграмма разброса

Диаграмма разброса (рассеяния) применяется для выявления зависимости

между парой показателей (например: срока износа детали и твердости металла, производительности труда и стажа работы и т.д.), (Рис. 27).

Диаграмма не устанавливает аналитическую зависимость одной величины от другой, но характеризует причинно-следственную связь между ними, образуя поле корреляции. На основе формы этого поля определяется характер зависимости между показателями (положительная, отрицательная, отсутствие).

 

Рис. 27. Вид диаграммы разброса

Метод расслоения

Метод расслоения (стратификации) – один из наиболее простых статистических методов. Метод стратификации применяют для выяснения причин разброса характеристик изделия. В соответствии с этим методом производят расслоение данных, то есть группируют данные в зависимости от условий их получения и производят обработку каждой группы данных в отдельности.

Например, данные, относящиеся к изделию, производимому в цеху на рабочем месте, могут в какой-то мере различаться в зависимости от исполнителя, от используемого оборудования, от методов проведения рабочих операций, от температурных условий и т. д. Все эти отличия могут быть факторами расслоения.

Расслоение помогает выяснить причину появления дефекта, если обнаруживается разница в данных между «слоями». Например, если расслоение проведено по фактору «оператор», то при значительном различии в данных можно определить влияние того или иного оператора на качество изделия; если расслоение проведено по фактору «оборудование» — влияние использования разного оборудования и т. д.

Метод анализа видов и последствий отказов (FMEA -анализ) предполагает:

-осуществление системы мер, направленных на обнаружение и оценку потенциальных отказов продукции или процесса,

-определение действий, которые могут устранить или уменьшить вероятность возникновения потенциальных отказов,

-разработку плана проведения корректирующих мероприятий, направленных на реализацию этих действий.

    Метод FMEA применяется на этапах разработки продукции или процессов ее изготовления, к выпускаемой продукции и функционирующему процессу.

Порядок реализации метода FMEA:

1) анализ проблемы: знакомство членов рабочей группы с изделием (процессом), а также с его документацией;

2) проведение «мозговой атаки» с целью выявления возможных отказов в работе;

3) составление списка возможных последствий каждого отказа;

4) присвоение каждому последствию рейтинга (по десятибалльной шкале), соответствующего степени его серьезности для потребителя;

5) присвоение рейтинга возможности возникновения каждого отказа (по десятибалльной шкале);

6) присвоение каждому отказу рейтинга возможности обнаружения (по десятибалльной шкале);

7) определение показателя риска потребителя (этот показатель определяется как произведение рейтингов тяжести последствия, вероятности возникновения и возможности обнаружения отказа);

8) выбор тех отказов, над которыми предстоит работать в первую очередь (как правило, выбираются отказы, имеющие наибольшее значение показателей рисков);

9) принятие мер для устранения или сокращения отказов с высоким показателем риска;

10) расчет нового значения показателя риска после реализации разработанных мер;

11) обоснование выводов об эффективности предпринятых мер и необходимости исследования других видов отказов.

Метод развертывания функции качества (РФК)

    Развертывание функции качества – метод проектирования изделий и процессов, позволяющий преобразовывать пожелания потребителя в технические требования к изделиям и параметрам процессов их производства.

Последовательность проведения метода РФК:

Планирование продукта - Планирование компонентов продукта - Проектирование процесса - Проектирование производства

Цель применения метода РФК

— гарантировать, что запросы потребителя будут включены в каждый аспект процессов, от проектирования и разработки продукции (услуги) до ее изготовления (оказания).

Метод РФК – экспертный метод, использующий табличный способ представления данных, со специфической формой таблиц, получивших название «дом качества», (Рис. 28).

Этапы построения «дома качества»

1. Выявление пожеланий потребителей и их ранжирование по степени важности.

2. Составление перечня технических характеристик, необходимых для удовлетворения потребительских требований.

3. Установление корреляционной зависимости между всеми парами технических характеристик, характер которой обозначается соответствующими символами.

4. Построение матрицы взаимосвязи между требованиями потребителей и техническими характеристиками (степень взаимосвязи обозначается соответствующими символами).

5. Оценка важности технических характеристик с точки зрения выполнения потребительских пожеланий (цель) (как результата суммирования, проведенного по всему столбцу соответствующей инженерной характеристики, произведений рейтинга потребительского требования и балльного показателя связи этого требования с рассматриваемой инженерной характеристикой).

6. Оценка реализуемости технических характеристик (экспертно, по пятибалльной шкале)

7. Оценка конкурентоспособности, которая помогает выявить сильные и слабые стороны конкурирующих продуктов путем оценивания по пятибалльной шкале степени удовлетворения ими выявленных пожеланий потребителей (результаты этого оценивания для большей наглядности представляются графически).

8. Оценка технических характеристик конкурирующих продуктов.

9. Определение технических характеристик, подлежащих реализации (выбор).

Рис.28. Общий вид матрицы «дом качества»

 

Функционально-стоимостной анализ

    Метод ФСА – это технология анализа затрат на выполнение объектом его функций.Цель ФСА– достижение оптимального соотношения качества объектапри одновременном снижении всех видов связанных с ним затрат

    Задачи, решаемые ФСА:

-обеспечение качества выполнения объектом своих функций,

-достижение минимальных затрат на их реализацию и обслуживание.

    Главное отличие метода ФСА от традиционных методов в том, что функциональный подход, на котором он основан, предполагает рассмотрение объекта (изделия, услуги, системы и т.д.) как комплекса выполняемых им функций, а не как материально-вещественной структуры.

Этапы проведения ФСА

1. Подготовительный:

• предварительная проверка обоснованности поставленной задачи, ее уточнение в случае необходимости и организационное обеспечение работ по проведению ФСА;

• сбор, систематизация и изучение информации по объекту ФСА.

2. Творческо-аналитический:

• построение функционально-идеальной модели объекта, выявление и постановка задач по ее реализации;

• разработка комплекса предложений, обеспечивающих совершенствование исходного объекта;

• определение максимального эффекта от найденных решений и прогнозирование дальнейшего развития объекта.

3. Заключительный:

• анализ предложений, выработанных на предыдущем этапе;

• отбор наиболее эффективных из них;

• разработка рекомендаций по реализации предложений;

• внедрение рекомендаций.