Методы контроля качества, анализа дефектов и их причин

Методы контроля качества, анализа дефектов и их причин

Причинно-следственная диаграмма

Диаграмма применяется, когда требуется исследовать и изобразить все возможные причины определенной проблемы. Применение диаграммы позволяет выявить и сгруппировать условия и факторы, влияющие на данную проблему. На рис.1 для примера приводится причинно-следственная диаграмма, которая может быть использована при анализе некоторого изделия.

Рекомендуется следующий порядок составления причинно-следственной диаграммы:

1. Выбирается проблема для решения - прямая горизонтальная стрелка.

Выявляются наиболее существенные факторы и условия, влияющие на проблему (причины первого порядка) - наклонные большие стрелки.

Выявляется совокупность причин, влияющих на существенные факторы и условия (причины второго, третьего и последующих порядков) - наклонные маленькие стрелки.

Анализируется диаграмма: расставляются факторы и условия по значимости, устанавливаются те причины, которые в данный момент поддаются корректировке.

Составляется план дальнейших действий.

В ходе обсуждения выделяются наиболее существенные факторы. Те из них, степень важности которых можно выразить количественно, анализируются с помощью диаграмм Парето.

Причинно-следственная диаграмма напоминает скелет рыбы, ее так и называют "рыбий скелет", или же диаграмма Исикавы (по имени автора).

Рис. 1. Причинно-следственная диаграмма Исикавы

Диаграмма Парето

Если тщательно проанализировать производственный процесс и построить график, отражающий долю отдельных причин, вызывающих дефекты или брак продукции, получится диаграмма Парето. Она применяется, когда требуется наглядно представить относительную важность всех возникающих проблем, чтобы затем выбрать правильный порядок из решения или проследить за изменениями после принятия мер.

Информацию для построения диаграммы можно получить из контрольных листков, путем "мозгового штурма", из отчетов контролеров и т.п. (табл.1).

Таблица 1

Номер дефекта	Виды дефектов	Количество дета- лей с дефектом, %	Суммарное количество, %
1	Недолив	30	30
2	Включения окислов	25	55
3	Включения окислов	16	71
4	Заусенцы	12	83
5	Налипание грязи	9	92
6	Незаполняемость	6	98
7	Прочие причины	2	100

На рис.2 приведен пример диаграммы Парето, график составлен на материале о дефектной продукции, изготовленной в литейном цехе за определенный период.

Рисунок соответствует данным, приведенным в таблице. Из диаграммы видно, что самым распространенным дефектов, который дает 30 % брака, является "недолив". Таким образом, желая сократить долю брака, следует начинать борьбу с "недоливом", затес с "неровностями" и т.д.

Исходя из построения кривой, следует, что можно установить сравнительно небольшое число причин, устранение которых значительно уменьшить брак.

Устранение причин брака проводится в порядке их значимости до тех пор, пока дальнейшее улучшение процесса окажется неоправданным с экономической точки зрения.

Парето - итальянский экономист и социолог, который использовал свою диаграмму для анализа богатств Италии. Диаграмму Парето иногда называют "80/20", поскольку в ней находит отражение известный принцип статистики, заключающийся в том, что 80 % выпуска некачественной продукции связано всего с 20 % всех возможных причин.

Если применить методику построения кривой Парето и построить дополнительный график, отражающий виды дефектов и связанную с ними долю ущерба от брака (рис.3), можно прийти к первоочередному решению по устранению определенного вида брака. На рисунке отражены дефекты, приводящие к наибольшему количеству брака, но ясно, что область наибольшего числа дефектов не соответствует области наибольшего ущерба от брака, поскольку имеющая этот дефект деталь гораздо дешевле, менее важна и легче поддается исправлению. В данном случае, желая сократить долю ущерба от брака, следует начинать борьбу с "неровностями", потом с "включением окислов", а затем только с "недоливами", поскольку это экономически выгоднее.

Диаграмму Парето следует строить в зависимости от поставленной конкретной задачи.

Если, например, вся дефектная продукция представляет собой один типоразмер, то по вертикали лучше откладывать процент дефектных изделий. Если же в анализ входит несколько типов изделий, то по вертикали следует откладывать ущерб от дефектных изделий в процентном или денежном выражении. В противном случае полсотни мелких гаек ценой в несколько копеек приобретут большее значение, чем одна сложная деталь в несколько миллионов рублей.

Если в цехе изготавливается большое количество типоразмеров изделий, то по горизонтали откладывают типоразмеры деталей и виды дефектов, нередко оказывается, что на один типоразмер приходится очень большая часть всего ущерба от брака. Это может иметь место, когда данный типоразмер наибольший, дает повышенный брак и его цена очень велика по сравнению с другими типоразмерами.

Диаграмму Парето можно использовать очень широко. С ее помощью можно оценить эффективность принятых мер по улучшению качества продукции, построив ее до и после внесения изменений. Применив метод "расслоения", можно построить диаграммы по отдельным машинам, сменам, бригадам, рабочим и т.д.

Контрольный листок и гистограмма

При изготовлении определенных изделий возникает ситуация, когда не удается избавиться от небольшой доли брака (например, 3 %). Возникает вопрос: если рабочий может правильно изготовить 97 % изделий, то почему же остальные 3 % изделий имеют дефекты?

Рассмотрим изделия, получаемые на токарном станке, и путем измерения диаметра, который должен составлять 8,75 мм, получим ряд значений, называемый рядом измерений.

Замерив, этот диаметр на обработанных изделиях, можно заметить, что он далеко не всегда равен 8,75 мм, а несколько изменяется, что зависит от многих факторов: станка, инструмента, свойств обрабатываемого металла, квалификации токаря и др.

Возьмем и измерим 50 деталей подряд, в результате можем получить следующие значения (табл.2).

Ряд измерений, приведенный в табл. , представляет собой неупорядоченную последовательность значений диаметра деталей, на основе которых трудно сделать какие-то выводы. Видно, что диаметр немного меняется, но как - это пока неизвестно. Анализ значений диаметра деталей, приведенным в таблице, позволяет установить, что минимальное значение диаметра 8,72 мм, а максимальное значение диаметра 8,82 мм.

Таблица 2

Диаметр детали , мм
8,77 8,76 8,77 8,80 8,72 8,76 8,75 8,81 8,75 8,74	8,76 8,79 8,78 8,77 8,75 8,77 8,76 8,74 8,78 8,79	8,73 8,75 8,76 8,74 8,82 8,79 8,77 8,81 8,76 8,78	8,75 8,75 8,78 8,79 8,76 8,76 8,78 8,74 8,80 8,77	8,78 8,76 8,75 8,74 8,78 8,77 8,75 8,73 8,77 8,80

Если собрать все вместе детали диаметром 8,72 мм, затем - диаметром 8,73 мм, затем - диаметром 8,74 мм и т.д. и упорядочить замеры, получим контрольный листок (табл.3).

Таблица 3

Номер интервала	Диаметр , мм	Количество деталей такого диаметра	Суммарное количество деталей , шт.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11	8,72 8,73 8,74 8,75 8,76 8,77 8,78 8,79 8,80 8,81 8,82	1 3 5 8 9 8 6 4 3 2 1	1 4 9 17 26 34 40 44 47 49 50

Данный контрольный листок дает представление об эмпирическом распределении определенной величины диаметра.

Более наглядную картину можно получить с помощью гистограммы. Гистограмму строят следующим образом: на оси абсцисс откладывают границы интервалов (размеры диаметра в мм) - в данном случае интервалы равны 0,01 мм, а на оси ординат - количество деталей данного диаметра в вид прямоугольника с высотой, равной количеству деталей. Получится ступенчатый многоугольник, называемый гистограммой, которая дает наглядную картину исследуемого технологического процесса (рис.4).

Предположим, что диаметр детали имеет по чертежу размеры в пределах от 8,70 мм до 8,80 мм. Проведем две вертикальные линии этих значений.

По гистограмме можно судить о следующем: хотя номинальный диаметр равен 8,75 мм, самая многочисленная группа деталей имеет диаметр 8,76 мм. Кроме того, деталей с завышенным диаметром гораздо больше, чем с заниженным. После предельного верхнего значения диаметра гистограмма имеет продолжение, это говорит о том, что станок отлажен плохо и диаметр выходит за поле допуска, а это свидетельствует о наличии дефектной продукции. На данном токарном станке с запасом выдерживается нижнее предельное значение диаметра - 8,70 мм, но выходит за верхнее предельное значение диаметра - 8,80 мм.

Можно сделать следующие выводы: если бы станок был настроен на диаметр меньше 8,75 мм, а не на 8,76 мм, как показывает гистограмма, почти все размеры диаметра были бы в поле допуска и дефектных деталей было бы меньше.

Когда производится очень много замеров, гистограмму удобно изобразить в виде плавной кривой, которую называют кривой распределения плотности вероятностей.

На практике могут встречаться различные кривые распределения (рис.5). На рис.5,а поле допуска намного шире, чем кривая распределения. В этом случае станок может обеспечить выпуск деталей в пределах поля допуска со значительным запасом, а это значит, что изготовление деталей может осуществляться с помощью менее точных станков, а следовательно, как правило, менее дорогостоящих. На рис.5,б поле допуска равно кривой распределения. На первый взгляд, это идеальные условия, однако на практике очень трудно обеспечить такое положение и весьма вероятно произойдет в ближайшее время сдвиг в любом направлении, а это приведет к тому, что часть деталей выйдет за пределы допуска (рис.5,г).

На рис.5,в показана кривая распределения, которая выходит за пределы поля допуска. Совершенно очевидно, что часть деталей выйдет за пределы допуска и будет брак. Это говорит о том, что при данном сочетании оборудования, инструмента, квалификации рабочего, обрабатываемого материала невозможно получить продукцию, полностью соответствующую технической документации. В этом случае (как и на рис.5,б) проблему можно решить несколькими способами:

усовершенствовать процесс, использовать лучшие станки, поручить выполнение операции более квалифицированному рабочему;

если первый путь не реален или слишком дорог, обратиться с просьбой к конструктору или заказчику расширить поле допуска;

когда заказ нужно выполнить срочно, необходимо проводить сплошной контроль деталей, бракуя те, которые вышли за пределы допуска, признавая при этом неизбежность некоторого количества брака.

В случае, когда изделия выходят за пределы допуска в обе стороны, следует сдвинуть кривую в сторону исправимого брака для диаметра вала в сторону верхнего предела, а для отверстия - в сторону нижнего предела. Однако следует иметь в виду, что в определенный момент расходы на исправление могут превысить ущерб от неисправимого брака.

Если кривая распределения имеет две вершины (рис.5,д), это объясняется следующими причинами:

в партии деталей изделия от двух аналогичных станков или разные партии от одного станка;

станок или процесс имеет два устойчивых положения и самопроизвольно переключается с одного на другое.

Кривая с плоской вершиной (рис.5,е) означает, что настройка процесса плавно смещается. Кривая с "длинным хвостом" (рис.5,ж) может означать, что действует значительный фактор со смещением вправо.

Например, на производственном участке проведен контроль одинаковых деталей, изготовленных тремя станками, и при этом обнаружен брак. Необходимо выяснить причину брака и проверить, как функционирует каждый станок. Необходимо разделить изготавливаемые детали на разных станках (расслоить станки), и в течение определенного времени проанализировать работу каждого станка. Для этого строят на каждый из трех станков свою гистограмму - т.е. расслоенную гистограмму. Из расслоенной гистограммы видно, какой станок является причиной брака на участке.

С целью более детального анализа причин брака можно составлять гистограммы, расслоенные по шпинделям станка, видам материалов, исполнителям и др.

Диаграмма разброса

Для выявления зависимости одних показателей от других широко применяется диаграмма разброса.

На рис.6,а наглядно прослеживается зависимость показателя А от показателя В (с возрастанием А возрастает и В), а на рис.6,б видно, что показатель А не зависит от показателя С (здесь нет никакой связи). В первом случае, воздействуя на один из показателей, можно контролировать и другой (например, увеличивая выпуск готовой продукции, увеличиваем прибыль).

С помощью диаграммы разброса можно технически грамотно решать многие вопросы, например, установить зависимость точности обработки детали от параметров станка, технологического приспособления, инструмента, зависимость прибыли от сокращения брака и др.

Контрольные карты

Для того, чтобы детали укладывались в допуски чертежа или технических условий, нужна система управления качеством, которая позволяла бы заметить, что станок или процесс подошел вплотную к допуску. Чтобы добиться этого, проследим, например, за работой станка или процесса в течение определенного времени и будем измерять диаметр детали, изготавливаемой на токарном станке (за смену, час).

По полученным результатам построим график (рис.7). По вертикальной оси будем откладывать значение измеряемого диаметра, а также проведем две горизонтальные линии, которые соответствуют допускам чертежа или технических условий, а по горизонтальной оси - последовательно номера деталей в течение определенного времени.

Мы получим простейшую контрольную карту, которая отображаетизменение уровня настройки и точность процесса.

Заметим, что наша контрольная карта - это как бы кривая распределения (см. рис.7), повернутая на бок. Две линии, обозначающие допустимые пределы, лежат теперь не вертикально, а горизонтально.

Далее по вертикальным осям откладываются линии, определяющие границы. Они называются "верхняя контрольная граница" (ВКГ) и "нижняя контрольная граница" (НКГ).

Положение их определяется по особым формулам, которые приводятся в учебниках и пособиях по контролю качества продукции.

Небольшой размах вариаций замеров, лежащих между ВКГ и НКГ, указывает на то, что продукция выпускается в пределах допуска и процесс отлажен в окрестностях центральной точности.

Если точки линии замеров, изображающей процесс, находятся в промежутке между ВКГ и НКГ, то считают, что процесс находится под контролем.

Если ряд точек выходит за границу, то это служит сигналом о разладке процесса и необходимости его регулирования.

PAGE 2

_________________________________________________________________Курс «Управление качеством»

Методы контроля качества, анализа дефектов и их причин