Развитие статистических методов в управлении качеством

Большой вклад в систему  обеспечения качества контроля в  середине 20-го века внесли американские ученые Д.Нойман, Э.Пирсон, Е.Фишер. Среди  их разработок наибольшую известность  получила теория проверки статистических гипотез. Можно отметить, что сегодня  без знания теории ошибок первого  и второго рода невозможна рациональная оценка выбранного метода статистического  контроля.

Во время второй мировой  войны нехватка ресурсов заставила  искать новые методы контроля с возможно малым числом проверяемых изделий, особенно при разрушающем контроле. В 40-х годах 20-го столетия А.Вальд (США) разработал теорию последовательного  анализа и статистическую теорию принятия решений. Применение теории последовательного  анализа было настолько эффективно (расходы на контроль при прежней  вероятности ошибок снижаются до 60% по сравнению с традиционными  методами), что в США она была объявлена секретным документом и опубликована только после окончания  войны.

Большое влияние на становление  статистических методов контроля, как  философии качества, оказал Эдвард Деминг (США). В начале 50-х годов  Деминг проводил широкомасштабное обучение японских специалистов новым методам  обеспечения качества, особое внимание при этом обращая на статистические методы управления качеством. Его деятельность была настолько успешной, что уже  в 60-х годах американцам пришлось уступить японским фирмам значительную часть рынков сбыта, в том числе  и в самих США.

Американское научное  влияние на совершенствование систем обеспечения качества привело к  созданию японской научной школы  в области качества, среди представителей которых следует, прежде всего, отметить К.Исикаву и Г. Тагути, внесших  большой вклад в развитие статистических методов в управлении качеством. Так Каору Исикава впервые  в мировой практике предложил  оригинальный графический метод  анализа причинно-следственных связей, получивший название "диаграммы  Исикава". Сегодня практически  невозможно найти такую область  деятельности по решению проблем  качества, где бы ни применялась  диаграмма Исикавы.

Генити Тагути − известный  во второй половине 20-го века японский специалист в области статистики. Он развивает идеи математической статистики, относящиеся, в частности, к статистическим методам планирования эксперимента и контроля качества. Тагути впервые  соединил математической зависимостью экономические затраты и качество, введя понятие функции потерь качества. Он первым показал, что потери качества имеют место и в поле допуска – они появляются с  момента несовпадения номинального, заданного технической документацией, значения параметра и значения исследуемой  случайной величины. Заслуга Тагути также в том, что он сумел найти  сравнительно простые аргументы  и приемы, которые сделали робастное  планирование эксперимента в области  обеспечения качества реальностью. На наш взгляд, невнимание к методам Тагути − одна из причин серьезного отставания российских предприятий в области совершенствования качества процессов и продукции.

Внесли свой научный вклад  в развитие статистических методов  и советские ученые: В.И. Романовский, Е.Е.Слуцкий, Н.В.Смирнов, Ю.В.Линник и  др. Так, например, Смирнов заложил  основы теории непараметрических рядов, а Слуцкий опубликовал несколько  важных работ по статистике связанных  стационарных рядов. Особенно интенсивно в СССР разрабатывались статистические методы исследования и контроля качества в массовом производстве, методы планирования эксперимента (Ю.П.Адлер и др.).

В 50-70-х годах прошлого столетия на ряде предприятий оборонного комплекса СССР активно проводились (под влиянием японского опыта  по повышению качества) работы по внедрению  систем управления качеством (в Саратове – БИП, в Горьком – КАНАРСПИ, в Ярославле – НОРМ, во Львове – КСУКП и др.), в которых  статистические методы в области  приемочного контроля и регулирования  технологических процессов занимали важное место в предупреждении дефектов продукции.

В последние годы можно  отметить работы российского ученого  к области качества В.А.Лапидуса. Им опубликован ряд трудов по теории и практике управления качеством  с учетом вариаций и неопределенности, в которых изложен "принцип  распределения приоритетов", позволяющий  оптимально выстроить отношения  поставщика и потребителя с позиции  обеспечения качества. Ему же принадлежит  новый подход к управлению качеством, названный "гибким методом статистического  управления", который математически  опирается на теорию нечетких множеств.

И все же можно отметить определенный застой российской научной  школы математической статистики, связанный, вероятно, с отсутствием спроса экономики  на научный заказ по применению новых  статистических методов обеспечения  качества продукции.

3. Применение и освоение  статистических методов

 

Таблица 2 Применение статистических методов на этапах жизненного цикла  продукции

Этапы жизненного цикла продукции	Задачи, решаемые в системе  качества	Статистические методы
Маркетинг и изучение рынка	Изучение и оценка рыночного  спроса и перспектива его изменений	Методы анализа статистических совокупностей, экономико-математические (динамическое программирование, имитационное моделирование и др.)
	Анализ пожеланий потребителей в отношении качества и цены продукции	Экономико-математические методы (QFD) и др.
	Прогнозирование цены, объема выпуска, потенциальной доли рынка, ожидаемой продолжительности жизни продукции на рынке	Экономико-математические методы (теория массного обслуживания, теория игр, линейное и нелинейное программирование и др.)
Проектирование и разработка продукции	Нормирование требований к качеству продукции. Определение технических  требований в области надежности. Оптимизация значений показателя качества продукции. Оценка технического уровня продукции	Графические методы (схема  Исикавы, диаграмма Парето, гистограмма  и др.): методы анализа статистических совокупностей; экономико-математические методы (методы Тагути, QFD)
	Испытания опытных образцов или опытных партий новой (модернизированной) продукции	Графо-аналитические методы (гистограмма, расслоенная гистограмма  и др.), методы анализа статистических совокупностей (методы проверки статистических гипотез, сравнение средних, сравнение  дисперсий и др.): экономико-математические методы (планирование эксперимента)
	Обеспечение безопасности продукции	Экономико-математические методы (имитационное моделирование, метод  деревьев вероятности и др.)
Закупки	Формирование планов обеспечения  предприятий материально-техническими ресурсами требуемого качества	Экономико-математические методы (теория массового обслуживания, линейное программирование и др.)
	Оценка возможностей поставщиков	Экономико-математические методы (системный анализ, динамическое программирование и др.)
	Своевременное обеспечение  поставок материально-технических  ресурсов	Экономико-математическое методы (теория массового обслуживания)
	Снижение затрат на материально-техническое  обеспечение качества продукции	Экономико-математические методы (методы Тагути, функционально-стоимостной  анализ и др.)
Производство	Разработка технологических  процессов	Экономико-математические методы (методы Тагути); графики разброса и  др.); методы анализа статистических совокупностей (дисперсионный, регрессионный и корреляционный виды анализа и др.)
	Обеспечение точности и стабильности технологических процессов	Методы статистической оценки точности и стабильности технологических  процессов (гистограммы, точностные диаграммы, контрольные карты)
	Обеспечение стабильности качества продукции при производстве	Методы статистического  регулирования технологических  процессов (точностные диаграммы, контрольные  карты)
Контроль и испытания	Соблюдение метрологических  правил и требований при подготовке, выполнении и обработке результатов  испытаний	Графические методы (гистограмма, график разброса и др.); методы анализа  статистических совокупностей (методы проверки статистических гипотез, сравнение  средних, сравнение дисперсий и  др.)
	Выявление продукции, качество которой не соответствует установленным  требованиям	Методы статистического  приемочного контроля
	Анализ качества продукции	Графические методы (схема  Исикавы, диаграмма Парето, расслоение диаграммы Парето и др.), экономико-математические методы (функционально-стоимостной  анализ, QFD)
Упаковка и хранение	Анализ соблюдения требований к упаковке и хранению продукции  на предприятии	Методы статистического  приемочного контроля; экономико-математические методы (теория массового обслуживания)
Реализация и распределение  продукции	Обеспечение качества транспортировки  продукции	Экономико-математические методы (линейное программирование, теория массового  обслуживания)
Установка и ввод в эксплуатацию	Анализ качества продукции  в процессе монтажа и ввода  в эксплуатацию	Графические методы (график временного ряда и др.); методы анализа  статистических совокупностей (факторный  анализ и др.)
	Анализ затрат потребителей при использовании продукции	Экономико-математическое методы (методы Тагути, функционально-стоимостной  анализ, QFD)
Техническая помощь в обслуживании	Организация гарантийного ремонта  продукции Организация своевременной  поставки запасных частей	Экономико-математическое методы (теория массового обслуживания, линейное программирование и др.)
Послепродажная деятельность	Анализ отказов и других несоответствий продукции	Графические методы (график временного ряда и др.); методы анализа  статистических совокупностей (факторный  анализ и др.)
Утилизация после использования	Изучение возможности  использования продукции несоответствующего качества или по истечении срока  службы	Экономико-математические методы (функционально-стоимостной анализ, QFD и др.)

 

Определение потребности  и выбор конкретных статистических методов в системе качества являются достаточно сложной и длительной работой аналитического и организационного характера.

В связи с этим данную работу целесообразно вести на основе специальной  программы, которая может содержать  следующий комплекс организационных  мероприятий (рис. 1). Начинать освоение статистических методов следует  с применения простых и доступных  и уже после этого переходить к более сложным методам. Учитывая трудности освоения статистических методов в производственной практике, эти методы целесообразно подразделять на два класса: простые и сложные  методы.

При выборе статистических методов  стремятся к тому, чтобы они  соответствовали характеру производственного  процесса, наличию средств измерений  и обработки статистической информации. Поскольку для решения определенной производственной проблемы можно выбрать  несколько разных статистических методов, выбирается такой из них, который  обеспечит достижение наилучшего результата при минимальных затратах.

Рис. 1 Программа освоения статистических методов

 

Для выполнения необходимых  статистических расчетов используются различного рода технические средства, в том числе электронно-вычислительная техника. Сравнительно простые технические  средства, например, статистические индикаторы, обеспечивают ввод данных со шкал контрольно-измерительных  приборов, журналов и таблиц, а также  вычисление статистических характеристик  при непосредственном измерении. Применение ЭВМ дает возможность обрабатывать исходную информацию, следить за параметрами  процесса, непрерывно экспериментировать, меняя переменные до тех пор, пока не установятся оптимальные режимы. При этом можно воспользоваться  стандартными программами статистического  управления качеством.

 

4. Простые статистические  методы

 

Среди простых статистических методов, названных так ввиду  их сравнительной несложности, убедительности и доступности, наибольшее распространение  получили семь методов, выделенных в  начале 50-х годов японскими специалистами  под руководством К. Исикавы. В своей  совокупности эти методы образуют эффективную  систему методов контроля и анализа  качества. С их помощью, по свидетельству  самого К. Исикавы, может решаться от 50 до 95% всех проблем, находящихся в  поле зрения производственников. Для  применения семи простых методов  не требует специального образования (стандартная японская программа  обучения этим методам рассчитана на 20 занятий и ориентирована на уровень старшеклассников). О популярности семи простых методов можно судить по тому, что сегодня в японских фирмах ими владеют все - от президента до рядового рабочего. В этом отношении  данные методы являются средством демократизации технологии управления качеством.

Семь простых методов  могут применяться в любой  последовательности, в любом сочетании, в различных аналитических ситуациях, их можно рассматривать и как  целостную систему, как отдельные  инструменты анализа. В каждом конкретном случае предлагается определить состав и структуру рабочего набора методов. Хотя они являются простыми методами, но это отнюдь не значит, что при  использовании многих из них нельзя воспользоваться компьютером, чтобы  быстрее и без затруднений  сделать подсчеты и наглядней  представить статистические данные.

Согласно К. Исикаве в  семь простых методов входят:

1.   гистограммы;

2.   временные ряды;

3.   диаграммы Парето;

4.   причинно-следственные диаграммы Исикавы;

5.   контрольные листки;

6.   контрольные карты;

7.   диаграммы рассеяния.

Области применения упомянутых "инструментов" качества показаны на рис. 2; там же приведены еще  два приема, часто используемы  на начальной стадии работы:

1.   мозговая атака;

2.   схема процесса.

Рассмотрим суть указанных  методов.

 

4.1 МОЗГОВАЯ АТАКА

 

Мозговая атака используется, чтобы помочь группе выработать наибольшее число идей по какой-либо проблеме в  возможно коротко время, и может  осуществляться двумя путями:

1.   Упорядоченно - каждый член группы подает идеи в порядке очередности по кругу или пропускает свою очередь до следующего раза. Таким способом можно побудить к разговору даже самых молчаливых людей, однако, здесь присутствует некоторый элемент давления, что может помешать.

2.   Неупорядоченно - члены группы просто подают идеи по мере того, как они приходят на ум. Так создается более раскованная атмосфера, правда, есть опасность, что самые говорливые возьмут верх.

В обоих методах общие  правила поведения одинаковы. Желательно придерживаться такой линии поведения:

1. Никогда не критиковать  идей. Записывать на лист или  доску каждую идею. Если слова  видны всем, это помогает избежать  неверного понимания и рождает  новые идеи.

2. Каждый должен согласиться  с вопросом или повесткой дня  предстоящей мозговой атаки.

3. Заносить на доску  или на лист слова выступающего  буквально, не редактируя их.

4. Делать все быстро, лучше  всего проводить мозговую атаку  за 5 – 15 минут.

5.   Выявление проблем.

6.   Анализ проблем.

 

Рис 2 Область применения "инструментов" качества

 

4.2 СХЕМА ПРОЦЕССА

 

Схема процесса (последовательности операций, маршрутная карта) применяется, когда требуется проследить фактические  или подразумеваемые стадии процесса, которые проходит изделие или  услуга, чтобы можно было определить отклонения.

При изучении схем процессов  часто можно обнаружить скрытые  ловушки, которые служат потенциальными источниками помех и трудностей.

Необходимо собрать специалистов, располагающих наибольшими знаниями о данном процессе, для того, чтобы:

7.   построить последовательную схему стадий процесса, который действительно происходит;

8.   построить последовательную схему стадий процесса, который должен протекать, если все будет работать правильно;

9.   сравнить две схемы, чтобы найти, чем они отличаются, и таким образом найти точку, в которой возникают проблемы.  

 

4.3 КОНТРОЛЬНЫЙ ЛИСТОК (ТАБЛИЦА  ПРОВЕРОК)

 

Контрольный листок позволяет  ответить на вопрос: "Как часто  случается определенное событие?". С него начинается превращение мнений и предположений в факты. Построение контрольного листка включает в себя следующие шаги, предусматривающие  необходимость:

1. установить как можно  точнее, какое событие будет наблюдаться.  Каждый должен следить за одной  и той же вещью;

2. договориться о периоде,  в течение которого будут собираться  данные. Он может колебаться от  часов до недель;

3. построить форму, которая  будет ясной и легкой для  заполнения. В форме должны быть  четко обозначены графы и колонки,  должно быть достаточно места  для внесения данных;

4. собирать данные постоянно  и честно, ничего не искажая.  Еще раз убедитесь, что назначенное  вами время достаточно для  выполнения за дачи по сбору  данных.

Собранные данные должны быть однородными. Если это не так, необходимо сначала сгруппировать данные, а  затем рассматривать их по отдельности.

 

Рис 3 Контрольный листок

 

4.4 ВРЕМЕННОЙ РЯД (ЛИНЕЙНЫЙ  ГРАФИК)

 

Временной ряд применяется, когда требуется самым простым  способом представить ход изменения  наблюдаемых данных за определенный период времени.

Временной ряд предназначен для наглядного представления данных, очень прост в построении и  использовании. Точки наносятся  на график в том порядке, в каком  они были собраны. Поскольку они  обозначают изменение характеристики во времени, очень существенна последовательность данных.

Опасность в использовании  временного ряда заключается в тенденции  считать важным любое изменение  данных во времени.

Временной ряд, как и другие виды графической техники, следует  использовать, чтобы сосредоточить  внимание на действительно существенных изменениях в системе.

Одно из наиболее эффективных  применений временного ряда заключается  в выявлении существенных тенденций  или изменений средней величины (рис.4)