Причинно-следственная диаграмма (диаграмма Исикавы)

Диаграмма Исикавы представляет собой графическое упорядочивание факторов, влияющих на объект анализа. Причинно-следственную диаграмму используют для выявления и систематизации причин, влияющих на определенный результат процесса или вызывающих какую-либо проблему при его реализации. Построение причинно-следственной диаграммы обычно выполняют на первой стадии анализа процесса, после этого определяют степень влияния этих причин (диаграмма Парето, корреляционный, дисперсионный анализ), характер влияния (контрольный листок, диаграмма разброса, гистограмма, регрессионный анализ, графики и др.), намечают мероприятия по устранению или уменьшению влияния причин несоответствий.

Объектом исследования может быть проблема (например, «потребители не удовлетворены») или искомый результат (например, «полное удовлетворение потребителей»). Причем последний вариант бывает предпочтительней, так как часто позволяет найти более короткие пути к цели.

Причинно-следственная диаграмма может быть построена как индивидуально, так и коллективно - в результате обсуждения. Чаще всего причинно-следственная диаграмма строится для отдельной проблемы (рисунок 3). Если выявлено много факторов, причинно-следственная диаграмма может быть детализирована для отдельных (главных) факторов (причин).

Рис. 3 – Причинно-следственная диаграмма

Порядок построения причинно-следственной диаграммы:

1. Создается команда, уточняется формулировка проблемы. На большом листе справа посередине располагают название проблемы и рисуют стремящуюся к ней стрелку.

Команда генерирует идеи о главных причинах проблемы, и их наносят на причинно-следственную диаграмму. Здесь можно использовать принципы 5М (для производства), 5Р (для сферы услуг).

Если исследуемый объект относится к сфере производства, то в качестве первостепенных причин используются следующие:

• персонал;

• материалы;

• технология;

• оборудование;

• измерения.

Если он относится к сфере оказания услуг, то берется:

· персонал;

· процедура оказания услуги;

· место;

· потребитель;

· снабжение;

Если речь идет о специфической проблеме, специалисты совместно с производственным персоналом должны выявить главные причины появления данной проблемы.

2. Команда генерирует идеи о причинах первого уровня (непосредственно влияют на главную причину), второго уровня (непосредственно влияют на причину первого уровня) и т. д. для каждой главной причины.

Диаграмма Парето

Диаграмма Парето - это столбчатая диаграмма, на которой столбцы упорядочены по нисходящей линии. На такой диаграмме столбцы представляют собой виды дефектов, их локализацию, ошибки либо другие факторы, представляющие интерес. Высота столбцов показывает частоту возникновения дефектов, их процентное соотношение, стоимость, время либо другую количественную меру (рисунок 4).

Диаграмма Парето является графическим отображением правила Парето. В менеджменте качества применение этого правила показывает, что значительное число несоответствий и дефектов возникает из-за ограниченного числа причин.

Рис 4. Структура диаграммы Парето

Различают два вида диаграмм Парето:

· по результатам деятельности - предназначена для выявления главной проблемы нежелательных результатов деятельности;

· по причинам - используется для выявления главной причины проблем, возникающих в ходе производства.

Порядок построения диаграммы Парето:

1) Определение проблемы, которую необходимо решить (например, дефектные изделия, стоимость потерь от брака и т.п.) и выбор временного интервала для изучения проблемы;

2) Выбор типа данных (фактор) для анализа, который наиболее полно сможет охарактеризовать проблему (например, дефекты, их локализация, объем потерь, затраты и пр.). В качестве типа данных выбраны дефекты, а подтипом будут являться виды дефектов – деформация, боковой изгиб, трещины и пр.

3) Определение единицы измерений, соответствующей типу данных (например, сумма потерь за месяц, процент затрат и т.п.);

4) Сбор статистических данных и выполнение их систематизации. Систематизацию статистических данных лучше представить в виде таблицы;

5) Подсчёт и упорядочивание данных по убыванию;

6) Назначение веса для каждого из подтипов данных. Установление весов может оказать существенное влияние на результат, который покажет диаграмма Парето. Веса перемножаются на подсчитанные значения по каждому из подтипов данных, что приводит к изменению соотношения их значимости;

7) Построение столбчатой диаграммы, на которой отмечаются подтипы данных и их величина. В прямоугольной системе координат по горизонтали откладываются равные отрезки, соответствующие подтипам данных, а по вертикали отмечается величина этих данных в порядке по убыванию;

8) Расчёт и отображение на диаграмме линии суммарных значений (кумулятивная сумма). В данном случае это линия суммарных процентных затрат;

9) Анализ полученных результатов для разработки необходимых действий для решения проблемы.

Анализ представленной диаграммы Парето (рисунок 5) показывает, что фактор «коробление» оказывается самым весомым и является причиной появления потерь, составляющих примерно 43 % от их общей суммы. Естественно, анализ этого фактора и выяснение причин появления этого дефекта будут наиболее эффективными для решения проблемы. На графике видно, что три вида брака составляют около 75 % всей суммы потерь. Результаты анализа этой группы дефектов должны дать максимальный эффект в улучшении качества изделий.

Рис. 5 – Диаграмма Парето для анализа брака цилиндро-поршневой группы

Диаграмма Парето оказывается наиболее эффективной, если число факторов, размещаемых по оси абсцисс, составляет 7-10.

Когда фактор «Прочие» оказывается слишком большим по сравнению с другими факторами, следует повторить анализ или выделить из «Прочих» несколько факторов.

Анализ диаграмм Парето, построенных для различных типов однородной продукции выпускающим предприятием, позволяет сравнить степень совершенства различных типов продукции, а для одного типа продукции в различные промежутки времени, позволяет оценить эффективность работы предприятия по совершенствованию этой продукции.

Диаграмма Парето используется в следующий областях хозяйственной деятельности:

• финансово-экономическая (анализ прибыли предприятия по видам продукции, анализ себестоимости по статьям затрат, анализ затрат на контроль качества по факторам контроля и т. д.);

• производственная (пооперационный анализ качества продукции, анализ числа отказов по видам оборудования, анализ числа дефектов продукции по дням недели и т. д.);

• сбытовая (анализ выручки по видам продукции, анализ поступивших рекламаций по их содержанию, анализ числа возвратов по видам продукции и т.п.);

• снабженческая (анализ потерь от избыточных запасов по видам сырья и материалов, анализ срыва поставок по поставщикам и т. д.);

• делопроизводственная (анализ числа ошибок в документации по видам документов, анализ срыва сроков оформления документов и т.д.).

К числу наиболее характерных проблем в работе предприятия, для решения которых привлекают диаграмму Парето, относятся брак на различных операциях и в готовой продукции, простои оборудования из-за поломок или плохой организации производства, большие запасы готовой продукции на складе предприятия, поступление рекламаций, отказ постоянных партнеров (покупателей) от сотрудничества, низкое качество.

Диаграмма рассеивания

Данный вид диаграммы применяется, когда требуется представить, что происходит с одной из переменных величин, если другая переменная изменяется, и проверить предположение о их взаимосвязи.

Эти две переменные могут относиться к:

· характеристике качества и влияющему на нее фактору;

· двум различным характеристикам качества;

· двум факторам, влияющим на одну характеристику качества.

Диаграмма рассеяния используется для изучения возможной связи между двумя переменными величинами и демонстрации наличия или отсутствия корреляции между двумя переменными. Исходя из диаграммы рассеяния нельзя утверждать, что одна переменная служит причиной для другой, однако диаграмма проясняет, существует ли связь между ними и какова сила этой связи.

Диаграмма рассеяния строится в таком порядке: по горизонтальной оси откладываются измерения величин одной переменной, а по вертикальной оси - другой переменной. Если предполагается, что один из параметров зависит от другого, то обычно значения независимого параметра откладывается по горизонтальной оси, а значения зависимого — по вертикальной.

Вид типичной диаграммы рассеяния представлен на рис. 6.

а) б)

Рис. 6 Диаграмма рассеяния, где:

а) Переменная 1- применение прибора; б) Переменная 2 – количество брака

Использование диаграммы разброса в процессе контроля качества не ограничивается только выявлением вида и тесноты связи между парами переменных.

Если точки выстраиваются по линии сверху вниз, то говорят об отрицательной или обратной взаимосвязи, если снизу вверх (рисунок 6, а) – то о положительной или прямой. Если же на глаз невозможно определить связь (рисунок 6, б), то зависимость между двумя переменными, скорее всего, отсутствует или значительна мала. Возможно также наличие на графике точек, стоящих в стороне от основного массива данных. Это может быть вызвано как ошибками измерения или описками в записи, так и случайными выбросами, которые можно не учитывать в анализе.

Диаграмма разброса используется также для выявления причинно-следственных связей показателей качества и влияющих факторов.

Графики и гистограммы

Графики

Наибольшее распространение в СМК в локомотивном хозяйстве получили следующие виды графиков:

1. График в виде ломаной линии.

2. Столбчатый;

3. Ленточный;

4. Круговой.

График в виде ломаной линии иллюстрирует зависимость функции от дискретно изменяющегося аргумента. Таким аргументом может быть период времени, размер детали, номер партии (выборки), изделие, предприятие, станок и т.п.

В системе менеджмента качества в локомотивном хозяйстве чаще всего встречаются временные графики, но в ряде случаев используются и параметрические графики. В графиках зависимости от времени в качестве интервала времени используются преимущественно часы, дни и месяцы (рисунок 7). Он предназначен для наглядного представления данных и очень прост в построении и использовании. Точки наносятся на график в том порядке, в каком они были собраны, и поскольку они обозначают изменение характеристики во времени, последовательность данных очень существенна.

Параметрические графики представляют собой график функции в классическом, математическом, понимании этого термина, т.е. множество точек, которое принадлежит одной функции.

Рис. 7 – Временной ряд

Столбчатый график. С помощью столбчатого графика представляют количественную зависимость, выражаемую высотой столбца. При построении столбчатого графика по оси ординат откладывают количество, по оси абсцисс - факторы; каждому фактору соответствует столбец.

Пример столбчатого графика показан на рисунке 8. С помощью этого графика анализируются стимулы к покупке локомотива. При первом взгляде на график становится ясным коэффициент вклада в решение о покупке каждого из стимулов. Столбики, выражающие стимулы, расположены на графике в порядке их частоты.

Рис. 8 – Столбчатый график

Ленточный график используют для наглядного представления соотношения составляющих какого-то параметра и одновременно для выражения изменения этих составляющих с течением времени, например, для графического представления причин дефектов и изменения их по годам.

При построении ленточного графика прямоугольник графика делят на зоны пропорционально составляющим или в соответствии с количественными значениями и по длине ленты размечают участки в соответствии с соотношением составляющих по каждому фактору. Систематизируя ленточный график так, чтобы ленты располагались в последовательном временном порядке, можно оценить изменение составляющих с течением времени.

Пример ленточного графика для выражения причин дефектов и изменения их по годам показан на рисунке 9 , где A, B, C и D – различные виды дефектов.

Рис. 9 –Ленточный график

Круговой графикпозволяет сравнивать относительные величины. Круговой график отображает соотношение составляющих конкретного параметра от всего объекта в целом. Например: соотношение стоимости отдельных составляющих производства локомотива от его полной стоимости. Объект в целом принимается за 100 % и выражается полным кругом. Составляющие параметры выражаются в виде секторов круга и располагаются в направлении движения часовой стрелки, начиная с элемента, имеющего наибольшую стоимость, в порядке уменьшения. Последним ставится элемент «прочие». На круговом графике легко видеть сразу все составляющие и их соотношение. На рисунке 10 представлено соотношение составляющих себестоимости завода в виде кругового графика, где:

Рис.10 Круговой график себестоимости завода

Гистограмма

Гистограмма, это способ представления статистических данных в графическом виде – в виде столбчатой диаграммы (рисунок 11). Гистограмма отображает распределение отдельных измерений параметров изделия или процесса. Иногда ее называют частотным распределением, так как гистограмма показывает частоту появления измеренных значений параметров объекта. Гистограмма позволяет наглядно представить характер распределения случайных величин в выборке. Высота каждого столбца указывает на частоту появления значений параметров в выбранном диапазоне, а количество столбцов – на число выбранных диапазонов.

Важное преимущество гистограммы заключается в том, что она позволяет наглядно представить тенденции изменения измеряемых параметров качества объекта и зрительно оценить закон их распределения. Кроме того, гистограмма дает возможность быстро определить центр, разброс и форму распределения случайной величины. Строится гистограмма, как правило, для интервального изменения значений измеряемого параметра.

Рис. 11 – Гистограмма

Построение гистограммы производится следующим образом:

1. Собираются статистические данные – результаты измерений параметра объекта. Для того, чтобы гистограмма позволяла оценить вид распределения случайной величины предпочтительно иметь не менее тридцати результатов измерений.

2. Выявляется наибольшее и наименьшее значение показателя среди полученных результатов измерений.

3. Определяется ширина диапазона значений показателя – из наибольшего значения показателя вычитается наименьшее значение.

4. Выбирается надлежащее число интервалов в пределах которых необходимо сгруппировать результаты измерений.

5. Устанавливаются границы интервалов. Границы интервалов необходимо установить так, чтобы значения данных не попадали ни на одну из границ интервала. Например, если были выбраны интервалы с границами от 0,5 до 5,5 от 5,5 до 10,5 и т.д. то значение данных 5,5 будет попадать как в первый, так и во второй интервал. Чтобы избежать этой проблемы можно изменить интервалы от 0,51 до 5,50 от 5,51 до 10,50 и так далее, таким образом ни одно значение данных не попадет на границу интервала.

6. Подсчитывается число попаданий значений результатов измерений в каждый из интервалов.

7. Строится гистограмма – на оси абсцисс (горизонтальной оси) отмечаются интервалы, а на оси ординат (вертикальной оси) отмечается частота попаданий результатов измерений в каждый интервал.

Основным достоинством гистограммы является то, что анализ ее формы и расположения относительно границ поля допуска дает много информации об изучаемом процессе без выполнения расчетов.

3 ЦИКЛ ДЁМИНГА (PDCA-цикл)

Цикл Деминга (Deming Cycle, круг качества) позволяет совершенствовать продукты и производственные процессы, оптимизировать отдельные единицы и объекты. PDCA цикл (Plan-Do-Check-Act) является широко распространенным методом непрерывного улучшения качества. При помощи постоянных проверок до, во время и после процесса производства, воспитания ответственности за качество и, прежде всего, при помощи постоянного аудита процесса производства могут быть обнаружены слабые места в разных процессах на предприятии. PDCA служит именно для обнаружения причин брака и поддержки всего процесса.

Цикл Деминга представляет собой простейший алгоритм действий руководителя по управлению процессом и достижению его целей.

Цикл управления включает следующие шаги:

1. Разработка проекта. Действия должны планироваться перед началом преобразований. Этот шаг охватывает анализ фактического состояния, сведения о потенциале улучшения, а также разработку плановой концепции.

2. Реализация эскизного проекта. Так называется образ действий, соответствующий не распространенному понятию преобразование, а апробированию, тестированию и оптимизации принятой ранее концепции с помощью быстро реализуемых и простых инструментов.

3. Контроль, проверка. Здесь контролируется и тщательно перепроверяется реализованный в небольшом процессе результат для широкого перемещения улучшений нового стандарта.

4. Внедрение. В этом шаге новая концепция внедряется, документируется и регулярно проверяется ее соблюдение. Эти действия могут охватывать большие изменения в области структуры и хода процессов. Улучшения начинаются снова с шага планирования.

Рис.12 Цикл PDCA

В практической деятельности цикл PDCA применяется многократно с различной периодичностью. При выполнении основной деятельности цикл PDCA применяется с периодичностью циклов отчетности и планирования. При выполнении корректирующих действий длительность PDCA может быть меньше или больше длительности циклов отчетности и планирования и устанавливается в зависимости от характера, объема, длительности и содержания мероприятий по устранению причин отклонения.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №1

Определение факторов, влияющих на качество продукции локомотивного депо с помощью диаграммы Исикавы

Цель работы: приобретение практических навыков построения причинно-следственной диаграммы, определение главных и вторичных факторов, влияющих на качество, распределение факторов по степени важности.

Процесс оценки с помощью диаграммы Исикавы подразумевает соблюдение ряда условий:

1. Метод «Диаграмма Исикавы» целесообразно применять при работе в командах.

2. Применяется принцип анонимности высказываний.

3. На экспертизу выделяется ограниченное время.

План выполнения работы:

1) Формируется заготовка для построения диаграммы. В соответствии с вариантом, должен быть указан объект анализа. Объект анализа следует написать в середине правого края чистого листа бумаги. Слева направо необходимо провести прямую линию, которая будет представлять собой основу будущей диаграммы Исикавы;

Примечание: В каждой группе необходимо выбрать человека, который будет оформлять диаграмму, а остальные участники будут задействованы в сборе данных для построения диаграммы.

2) Записываются главные причины (не менее 5), влияющие на показатель качества, соединив их с основой и расположив основные ближе к объекту анализа;

Примечание: Рекомендуется воспользоваться 5М, 5Р при определении главных причин.

3) Определяются и записываются вторичные причины (не менее 2) для уже записанных главных причин, соединяющиеся линиями между собой;

Примечание: Используйте метод «мозговой атаки» для выявления вторичных возможных причин выбранной проблемы качества.

4) Далее для второстепенных причин также выявляется как минимум одна третьестепенная причина и соединяется линией с второстепенной причиной;

5) Исключаются повторы причин и проверяется логическая связь каждой причинной цепочки.

6) Наносится вся необходимая информацию (надписи) и проверяется законченность составленной причинно-следственно диаграммы Исикавы. Пример диаграммы Исикавы представлен на рис. 3.

Задание на практическую работу:

Таблица №1 Исходные данные для построения диаграммы Исикавы

Вариант	Объект анализа
	Учащение случаев излома боковины тележки у грузовых вагонов в начале 2010-ых годов
	Сокращение количества случаев излома вала у дизелей тепловозов 2ТЭ116 в период с 2010 по 2014 года
	Увеличение количества внеплановых ремонтов тепловозов в конце 2000-ых годов
	Учащение случаев возгорания электровозов в середине 2000-ых годов
	Увеличение спроса на отечественные комплектующие тягового подвижного состава после 2014 года
	Сокращение пар пригородных поездов после середины 2000-ых годов

Заключение по выполненной работе ................................................

Контрольные вопросы

1. Сформулируйте опредение диаграммы Исикавы.

2. Перечислите варианты применения диаграммы Исикавы.

3. Основные составляющие приёма метода 5М,5Р.

4. Порядок построение диаграммы Исикавы.

5. Преимущества использования диаграммы Исикавы.

6. Недостатки использования диаграммы Исикавы.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

Определение причин появления существенно важных дефектов продукции локомотивного депо с помощью диаграммы Парето

Цель работы: изучить порядок построения и анализ диаграммы Парето.

Диаграмма Парето используется при выявлении наиболее значимых и существенных факторов, влияющих на возникновение несоответствий или брака. Диаграмма Парето дает возможность установить приоритет действиям, необходимым для решения проблемы. Диаграмма Парето и правило Парето позволяют отделить важные факторы от малозначимых и несущественных.

Задание на практическую работу:

Таблица №2 Варианты задания на практическую работу

Номер подгруппы	Вариант
	Определение расхода топлива грузовыми локомотивами
	Определение расхода топлива пассажирскими локомотивами
	Определение расхода топлива маневровыми локомотивами
	Определение расхода топлива на резервный пробег
	Определение расхода топлива на реостатные испытания после ремонта

Факторы, влияющие на расход топлива:

· вес состава (1);

· скорость движения (2);

· вид профиля (3);

· выбор позиции контроллера машиниста (4);

· время работы на холостом ходу (5);

· время работы в переходных режимах (6);

· техническое состояние тепловоза (7);

· качество топлива (8).

План выполнения работы:

1) Получение статистических данных в данной работе заменяется экспертной оценкой. Для получения статистической выборки группа в соответствии с вариантом задания распределяет факторы, влияющие на расход топлива по уменьшению их значимости в порядке убывания;

2) Каждому фактору присваивается доля влияния в выборке в соответствии с данной таблицей:

Таблица №3 Влияние факторов на расход топлива

Порядковый номер фактора
Доля влияния	50%	23%	7%	6%	5%	4%	3%	2%

3) Построение столбчатой диаграммы. По оси абсцисс откладываются факторы, по оси ординат – их доля влияния.

4) Построение линии суммарных значений. Начиная от первого и заканчивая последним, суммируется доля влияния, при этом начало фактора, если считать от начала координат, соответствует ситуации до включения в расчёт фактора, а конец фактора – ситуации после включения в расчёт фактора.

Заключение по выполненной работе ................................................

Контрольные вопросы

1. Определение диаграммы Парето.

2. Виды диаграммы Парето.

3. Преимущества использования диаграммы Парето.

4. Недостатки использования диаграммы Парето.

5. Порядок построения диаграммы Парето.

6. Области использования диаграммы Парето.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

Использование графиков, диаграмм и гистограмм для оценки текущего состояния и прогнозирования результатов, по сложившимся тенденциям в локомотивном хозяйстве

Цель работы:получение практических навыков анализа данных, представленных в графическом виде.

Задание на практическую работу:

Таблица№4 Исходные данные для графического отображения

Вариант	Ситуация
	Построить диаграмму распределения мощности дизель-генераторной установки по позициям (тепловоз 2ТЭ116)
	Построить для отдельного тепловоза график распределения отказов за всё время его эксплуатации
	Разработать диаграмму рассеяния для производительности труда в зависимости от температуры воздуха в производственном помещении
	Построить гистограмму возрастного распределения тепловозного парка отечественных железных дорог
	Разработать график потребления топлива для одного локомотивного депо за последние 15 лет. В качестве временного интервала взять 1 год
	Построить гистограмму внеплановых ремонтов тепловозов серии 2ТЭ116 в период с начала серийной эксплуатации (1971 год) по 2000 г

План выполнения работы:

1) Разработка статистической модели. Статистическую модель можно строить 2 способами: с помощью произвольного сбора данных или с помощью эмпирической зависимости. Ввиду того, что для большинства объектов исследований статистические зависимости отсутствуют или их сбор представляет собой сложную задачу, уместно воспользоваться способом произвольного сбора данных.

Примечание: Удобнее всего статистические данные представить в виде таблицы.

2) Построение графической модели на основании полученных данных.

Примечание: Графики, гистограммы и диаграммы рассеяния рекомендуется строить в Excel или другом специализированном программном оборудовании.

3) На основании графической модели делается вывод о существовании закономерностей в разработанной статистической модели.

Заключение по выполненной работе ................................................

Контрольные вопросы

1. Использование диаграммы разброса.

2. Порядок построения и определение связи переменных диаграммы разброса.

3. Виды графиков и их применение.

4. Порядок построения различных видов графиков.

5. Определение гистограммы.

6. Порядок построения гистограммы.

7. Преимущества использования графических моделей.

8. Недостатки использования графических моделей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4