Практикум: Контрольные карты Шухарта

1. Понятие о контрольных картах Шухарта.

Основы теории статистического контроля качества были разработаны во второй половине 20-х годов д-ром Уолтером А. Шухартом, сотрудником телефонной лаборатории Белла. В любом производственном процессе всегда имеют место изменения или вариации, проявляющиеся в отклонении от номинальных значений каких-то параметров, характеризующих этот процесс. Они обычно вызываются влиянием множества случайных и неконтролируемых причин. Если влияние этих причин сравнительно мало и стабильно в статистическом смысле, то считается, что рассматриваемый производственный процесс является статистически контролируемым или, иначе, находится под статистическим контролем. Под стабильностью в статистическом смысле понимают ситуацию, при которой среднее значение наблюдаемого параметра со временем не отклоняется от номинального значения, а величина разброса параметра укладывается в трубку заданной ширины. Ситуация, когда процесс статистически контролируем, является нормальной и к ней следует стремиться. Однако вариации могут вызываться и причинами неслучайного характера. К подобным причинам можно отнести, например, неправильную настройку станка, его износ, неправильное выполнение оператором рабочих инструкций из-за усталости или недомогания, некачественное или не того типа сырье, дефектный диск Винчестера в компьютере и т.п. При наличии таких причин производственный процесс выходит из-под статистического контроля.
Обычно большую часть времени производственные процессы статистически контролируемы. Но временами аномалии случаются и, если это сразу не обнаруживается, изготовитель сталкивается с ситуацией, когда сырье, энергия, труд, время затрачиваются на выпуск продукции, не соответствующей техническим условиям (ТУ). В таких случаях необходимо возможно быстрее идентифицировать конкретную причину неслучайной вариации и устранить ее с целью вернуть производственный процесс в статистически контролируемое состояние. Для решения этой задачи используется хорошо разработанный механизм, базирующийся на применении контрольных карт, именуемых иногда как контрольные карты Шухарта.

2. Карта Шухарта – это график значений определяемых характеристик подгрупп в зависимости от их номеров (рис. 1). Она имеет центральную линию (ЦЛ), соответствующую эталонному значению характеристики. При оценки того, находится ли процесс в статистическом управляемом состоянии, эталонным обычно служит арифметическое значение рассматриваемых данных. При управлении процессом эталонным служит долговременное значение характеристики.
Карта Шухарта имеет две статистические определяемые границы относительно центральной линии, которые называют верхней контрольной границей (ВГР) и нижней контрольной границей (НГР).
Контрольные границы находятся на расстоянии 3σ от центральной линии, где σ – внутригрупповое стандартное отклонение (используемой статистики). Границы ±3σ указывают, что около 99,7% значений характеристик подгрупп попадают в эти пределы при условии, что процесс находится в статистически управляемом состоянии. Другими словами, есть риск равный 0,3%, что нанесенная точка окажется вне контрольных границ, когда процесс стабилен. В результате неправильно решают, что процесс вышел из состояния статистической управляемости, и делают попытку выявления несуществующей проблемы. В этом случае говорят об ошибке первого рода.
Контрольные границы иногда называют «границы действий». Попадание точки вне эти границы считается сигналом к действию. Часто на контрольной карте проводят ещё границы на расстоянии ±2σ. Любое выборочное значение, попадающее за эти границы, служит предостережением о грозящей ситуации выхода процесса из состояния статистической управляемости. Эти границы иногда называют «предупреждающими».

Основная цель применения контрольных карт — быстро обнаружить неслучайные изменения производственного процесса с тем, чтобы выявить причину изменения и внести необходимые корректировки в процесс прежде, чем будет выпущено большое количество некачественной продукцию. Кроме того, контрольные карты позволяют оценить параметры, характеризующие качество и потенциальные возможности процесса.