Применение статистических методов в управлении качеством продукции

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ                
              Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный  исследовательский университет

Казанский государственный технологический  университет

Факультет нефти и нефтехимии

Кафедра аналитической химии, сертификации и менеджмента качества

.                                                                                                                                  .

             Курсовая работа

по курсу «Технология разработки стандартов и нормативных документов»

на тему:

«Применение статистических методов в управлении качеством продукции»

К защите допустить

«    »              20      г                                                                           

 Выполнил:   Студент гр.4101-51

                                                                                      Сахабиева Г.А.

                                                                       Проверил:   

                                                                                           Мовчан Н.И.

                                               Казань, 2013

Содержание:

Введение 2

История развития статистических методов качества 3

Литературный обзор 7

Заключение 17

Введение

Одним из важнейших положений TQM является принятие решений на основе фактов. Совершенствование качества продукции и процессов требует скрупулезной работы персонала предприятия по выявлению причин дефектов (отклонений от документации) и их устранению. Для этого необходимо организовать поиск фактов, характеризующих несоответствия, в подавляю-

щем большинстве которыми являются статистические данные, разработать методы анализа и обработки данных, выявить коренные причины дефектов и разработать мероприятия по их устранению с наименьшими затратами.

Проблемами сбора, обработки  и анализа результатов производственной деятельности занимается математическая статистика, которая включает в себя большое количество не только известных методов, но и современных инструментов (как модно в последние годы называть методы) анализа и выявления дефектов. К таким методам можно отнести корреляционный и регрессионный анализы, проверку статистических гипотез, факторный анализ, анализ временных рядов, анализ безотказности и т. д.

Большое распространение  в управлении качеством (под влиянием япон-ских специалистов) получили семь простых методов, применение которых не требует высокой квалификации персонала и позволяет охватить анализ причины большинства возникающих на производстве дефектов. В настоящем пособии эти методы включены в различные разделы, исходя из целесообразности их применения.

Большое внимание уделяется  практическому приложению математической статистики для решения конкретных производственных задач, особенно при анализе качества процессов.

Следует отметить, что с  развитием научных систем управления качеством роль статистических методов в управлении качеством непрерывно возрастает. Именно широкое применение в производстве продукции статистических методов на первых этапах борьбы за качество (50-е годы) позволило японским предприятиям очень быстро выйти в лидеры мировой экономики.

Конкурентоспособность российских предприятий будет так же во многом зависеть от масштаба обучения персонала методам статистического управления качеством и их систематического применения на практике.

История развития статистических методов качества

Первое восприятие статистических методов качества в виде выборки имеет многовековую историю. Еще несколько столетий тому назад покупатели зерна и хлопка проверяли свойства товара, прокалывая мешки с зерном или хлопком, чтобы взять пробу. Можно допустить, что в те времена не было научного расчета взятия проб, и следует предположить, что это было делом опыта, как продавцов, так и покупателей товара.

До тех пор пока ремесленник  совмещал в себе функции и производителя, и контролера (до середины 19-го века), не было проблем с оценкой качества изготовленной продукции. Все изменилось с появлением разделения труда. Рабочие первых фабричных мануфактур, способные выполнять простые операции процесса, не могли отвечать за качество своего труда, и тем более за качество готовой продукции. Введение должности контролера привело к необходимости нормирования функций контроля и со временем потребовало разработки научного подхода к оценке качества продукции. Стремление к производству высококачественной продукции привело к гипертрофированному раздуванию на промышленных предприятиях контрольного аппарата.

Применение статистических методов контроля качества труда произошло еще позже - в первой четверти 20-го века. Именно внедрение статистических методов позволило значительно сократить трудоемкость операций контроля и значительно снизить численность инспекторов (контролеров). Первое применение научных методов статистическогоконтроля было зафиксировано в 1924 году, когда В.Шухарт использовал для определения доли брака продукции контрольные карты.

Вальтер Э. Шухарт с 1918 года работал инженером фирмы «Western Electric» (США) [20]. В 1925 году она была преобразована в фирму «Bell Telephone Laboratories». Шухарт проработал в ней до 1956 года (до выхода на пенсию). Основные его разработки в области статистического контроля внедрялись в первую очередь на этой фирме. В.Шухарт переключил внимание с допускового подхода к управлению качеством на подход, направленный на обеспечение стабильности процессов и уменьшение их вариаций. Его идеи до настоящего времени сохраняют актуальность. Кроме того, Шухарт высказал идею непрерывного улучшения качества, предложив цикл непрерывного улучшения процессов, носящий сегодня название «Цикла Шухарта - Демин- га». В последние годы этот цикл получил дальнейшее развитие под воздействием Деминга и стал использоваться как инструмент командной работы по улучшению качества.

Одновременно с Шухартом, в той же фирме в середине 20-х годов инженером Г. Ф. Доджем была предложена теория приемочного контроля, получившая вскоре мировую известность.

Основы этой теории были изложены в 1944 году в его совместной с Х.Г.Роллингом работе «Sampling Inspection Tables - Single and Double Sampling».

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 [12].

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 Де- минг 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 кметодам 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, методыпланирования 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 повышениюкачества) 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 «гибкимметодом 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 (надеемся, что временным) спроса экономики  на научный заказ по применению новых статистических методов обеспечения качества продукции.

Литературный  обзор

О статистических методах  управления качеством продукции  существуют немало статей, книг, стандартов и других документов. Рассмотрим некоторые  из них.

1) Статья «Статистический контроль качества продукции».

Статья опубликована в  журнале «Российское предпринимательство» № 2 (14) за 2001 год, cтр. 17-24.

Рубрика: управление качеством

Аннотация: 
Одним из важных условий выживания предприятия в становлении рыночных отношений в России является выпуск конкурентоспособной, т.е. качественной продукции. В статье рассматривается центральная тема экономики качества - статистический контроль качества продукции. Демонстрируется его высокая экономическая эффективность.

2) В. В. Ефимов. Статистические  методы в управлении качеством.  Учебное пособие.-Ульяновск: УлГТУ. - 134 с., 2003

Рассматриваются:

1. Роль и место статистических методов в системе управления качеством

2. Теоретические основы статистических методов качества

2.1. Проверка статистических  гипотез

2.2. Факторный анализ

2.4. Корреляционный и регрессионный  анализ

2.5. Планирование многофакторного  эксперимента

2.6. Анализ безотказности

3. Описательная статистика

4. Статистические методы управления качеством производственных процессов

5. Статистические методы контроля качества продукции

Отрывок:

«Понятие «управление качеством» как наука возникло в конце 19-го столетия, с переходом промышленного производства на принципы разделения труда. Принцип разделения труда потребовал решения проблемы взаимозаменяемости и точности производства. До этого при ремесленном способе производстве продукции обеспечение точности готового продукта производилось по образцам или методамиподгонки сопрягаемых деталей и узлов. Учитывая значительные вариации параметров процесса, становилось ясно, что нужен критерий качества производства продукции, позволяющий ограничить отклонения размеров при массовом изготовлении деталей.

В качестве такого критерия Ф.Тейлором были предложены интервалы, устанавливающие пределы отклонений параметров в виде нижних и верхних границ. Поле значений такого интервала стали называть допуском [12].

Установление допуска  привело к противостоянию интересов  конструкторов и производственников: одним ужесточение допуска обеспечивало повышение качества соединения элементов конструкции, другим - создавало сложности с созданием технологической системы, обеспечивающей требуемые значения вариаций процесса. Очевидно также, что при наличии разрешенных границ допуска у изготовителей не было мотивации «держать» показатели (параметры) изделия как можно ближе к номинальному значению параметра, это приводило к выходу значений параметра за пределы допуска.

В тоже время (начало 20-х годов  прошлого столетия) некоторых специалистов в промышленности заинтересовало, можно  ли предсказать выход параметра  за пределы допуска. И они стали  уделять основное внимание не самому факту брака продукции, а поведению  технологического процесса, в результате которого возникает этот брак или  отклонение параметра от установленного допуска. В результате исследования вариабельности технологических процессов  появилисьстатистические методы управления процессами. Родоначальником этих методов был В.Шухарт.

Одновременно с этим большое  внимание уделялось разработке теории выборочного контроля продукции. Первые работы в этой области появились  в конце 20-х годов в США, автором  их был Г. Додж, ставший впоследствии известным американским ученым.

С момента зарождения статистических методов контроля качества специалисты понимали, что качество продукции формируется в результате сложных процессов, на результативность которых оказывают влияние множество материальных факторов и ошибки работников. Поэтому для обеспе- чения требуемого уровня качества нужно уметь управлять всеми влияющими факторами, определять возможные варианты реализации качества, научиться его прогнозировать и оценивать потребность объектов того или иного качества.

В послевоенное время и  в США, и в Европе появились  национальные стандарты по качеству. Центральная роль в разработке нормативных документов в области качества принадлежит Международной организации по стандартизации (ISO). Начиная с 90-х годов, идеи теории вариаций, статистического управления процессами (SPC) овладели не только специалистами- математиками, но и стали неотъемлемыми инструментами менеджеров и работников служб качества.

Большой толчок дальнейшему  развитию принципов управления качеством дал японский ученый Г.Тагути. Он предложил учитывать вариации свойств продукции на разных этапах ее разработки, что для менеджмента качества явилось революционной идеей. По Тагути нужно было установить те сочетания параметров изделий и процессов, которые приводили к минимуму вариаций процессов. Эти процессы, которые стали называть робастными, были устойчивы к вариациям входных параметров процессов.

Используемые в сегодняшней  практике предприятий статистические методы можно подразделить на следующие категории: -

методы высокого уровня сложности, которые используются разработчиками систем управления предприятием или процессами. К ним относятся методыкластерного анализа, адаптивные робастные статистики и др., -

методы специальные, которые используются при разработке операций технического контроля, планировании промышленных экспериментов, расчетах на точность и надежность и т.д., -

методы общего назначения, в разработку которых большой вклад внесли японские специалисты. К ним относятся «Семь простых методов» (или «Семь инструментов качества»), включающие в себя контрольные листки; метод расслоения; графики; диаграммы Парето; диаграммы Исикавы; гистограммы; контрольные карты [7,15].

В настоящее время по статистическим методам имеется обширная литература и пакеты прикладных компьютерных программ, по разработке которых отечественные научные школы по теории вероятностей занимают ведущее место в мире »

3) Статистические методы в управлении качеством

 Опубликовано в журнале «Контрольно-измерительные приборы и автоматика в Казахстане» № 4, 2007 г.

Отрывок:

«Статистические методы играют важную роль в объективной оценке количественных и качественных характеристик процесса и являются одним из важнейших элементов системы обеспечения качества продукции и всего процесса управления качеством. Неслучайно основоположник современной теории менеджмента качества Э. Деминг много лет работал в Бюро по переписи населения и занимался именно вопросами статистической обработки данных. Он придавал огромное значение статистическим методам.

Для получения качественной продукции необходимо знать реальную точность имеющегося оборудования, определять соответствие точности выбранного технологического процесса заданной точности изделия, оценивать  стабильность технологического процесса. Решение задач указанного типа производится в основном путем математической обработки эмпирических данных, полученных многократными измерениями либо действительных размеров изделий, либо погрешностей обработки или погрешностей измерения.

Существуют две категории  погрешностей: систематические и  случайные. В результате непосредственных наблюдений, измерений или регистрации  фактов получается множество данных, которые образуют статистическую совокупность и нуждаются в обработке, включающей систематизацию и классификацию, расчет параметров, характеризующих эту  совокупность, составление таблиц, графиков, иллюстрирующих процесс.

На практике используют ограниченное количество числовых характеристик, называемых параметрами распределения»

4) А.И. Орлов., Эконометрика. Учебник. М.: Издательство "Экзамен", 2002.

Отрывок:

«Статистический контроль - это выборочный контроль на научной основе. Контроль качества продукции всем знаком хотя бы по названию - им обычно занимается отдел технического контроля (ОТК) предприятия. Есть различные виды контроля - входной контроль, приемочный контроль (готовой продукции), и контроль при передаче полуфабрикатов и комплектующих из цеха в цех. Кроме сплошного контроля всех изделий подряд применяют выборочный, когда о качестве партии продукции судят по результатам контроля некоторой части - выборки.»

5) Структура стандартов и других документов ИСО и МЭК в области статистических методов:

Краткие аннотации:

ИСО 5479:1997 Статистическое представление  данных. Проверка отклонения распределения  вероятностей от нормального распределения

Многие из статистических методов, рекомендованных в международных  стандартах, основаны на предположении, что некоторая основная переменная подчиняется нормальному распределению. Во многих случаях это предположение  может быть сомнительным. Существует большое количество «тестов на нормальность», каждый из которых более или менее  чувствителен к специфической особенности  распределения. Данный стандарт рассматривает  графические методы, критерии моментов, критерии, основанные на регрессионном  анализе, критерии, использующие характеристические функции.

ИСО 7870:1993* Контрольные карты. Общее  руководство и введение

В стандарте рассмотрены  ключевые элементы и философия статистического  управления производственными процессами с помощью контрольных карт и  дано описание разнообразных контрольных  карт, включая контрольные карты Шухарта, приемочные контрольные карты и адаптивные контрольные карты. Дан краткий обзор основных принципов и понятий, иллюстрирующих соотношение различных контрольных карт, технические требования к которым установлены ИСО 7873, ИСО 7966 и ИСО 8258.

*Пересматривается

ИСО 8258:1991 Контрольные карты Шухарта

Стандарт устанавливает  основной руководящий принцип для  понимания контрольных карт Шухарта и их применения к статистическому управлению процессами. Область применения стандарта ограничивается применением статистических методов управления процессами на основе контрольных карт Шухарта. Кратко приведен дополнительный материал, совместимый с подходом Шухарта, в том числе использование предупреждающих границ, анализ характерного тренда и возможностей процесса (см. также ИСО 7873). Общее описание процедур для нескольких контрольных карт представлено в ИСО 7870.

ИСО 11462-1:2001 Руководство по внедрению  статистического управления процессами ( SРС**). Часть 1. Элементы SPC

Статистическое управление процессами ( S РС) использует статистические методы для накопления информации о процессе в целях его регулирования таким образом, чтобы процесс изменялся в предпочтительной области для уменьшения отклонений параметров готовой продукции и/или другими способами улучшения его функционирования. Стандарт устанавливает руководящие принципы для организации планирования, разработки, выполнения и/или оценки системы статистического управления процессами. Для соблюдения этих принципов по согласованию с заказчиком и изготовителем организация может внедрить полную и эффективную систему SPC .

**Statistical Process Control.

ГОСТ Р 50779.11-2000 Статистические методы. Статистическое управление качеством. Термины и определения

Установленные в настоящем  стандарте термины расположены  в систематизированном порядке  и отражают систему понятий в  области статистических методов  управления качеством продукции, процессов  и услуг.

Р 50-601-32-92 Рекомендации. Система качества. Организация внедрения статистических методов управления качеством продукции на предприятии

Настоящие рекомендации определяют порядок внедрения статистических методов управления качеством продукции  на предприятии.

Рекомендации разработаны  с целью оказания методической и  практической помощи специалистам предприятия  при внедрении системы управления качеством продукции, основанной на использовании международных стандартов МС ИСО серии 9000. Они раскрывают возможные подходы к реализации ГОСТ 40.9001-88, п.4.20.

Рекомендации могут быть использованы на предприятиях любой  отрасли промышленности, а также  и при сертификации продукции, систем качества и аккредитации испытательных  лабораторий.

Основные направления  применения статистических методов  управления качеством продукции  приведены на рис.1.

Рис.1

ГОСТ Р ИСО/ТО 10017-2005 Статистические методы. Руководство по применению в соответствии с ГОСТ Р ИСО 9001

Отрывок:

«Цель настоящего стандарта состоит в том, чтобы помочь организациям в выборе статистических методов, используемых при разработке, внедрении, поддержке и улучшении системы менеджмента качества согласно требованиям ИСО 9001:2000.

Необходимость применения статистических методов вызвана изменчивостью  в поведении и результатах  фактически всех процессов даже в  условиях очевидной стабильности. Такая  изменчивость наблюдается для количественных характеристик изделий и процессов, а также для данных, используемых на различных стадиях жизненного цикла изделий - от исследования рынка до сервисного обслуживания и окончательной утилизации изделий.

Статистические методы используют при измерении, описании, анализе, интерпретации  и моделировании такой изменчивости даже при наличии относительно ограниченного  количества данных. Статистический анализ этих данных может способствовать лучшему  пониманию характера, степени и  причин изменчивости. Это может помочь в решении и даже предотвращении проблем, обусловленных такой изменчивостью.

Таким образом, статистические методы позволяют лучше использовать имеющиеся данные для принятия решения  и тем самым способствуют повышению  качества продукции и процессов, а также достижению удовлетворенности  потребителя. Статистические методы применяют  на стадиях исследования рынка, проектирования, разработки, производства, верификации, монтажа и обслуживания.

Настоящий стандарт предоставляет  организациям руководство по выбору статистических методов. Критерии определения  потребности в статистических методах  и пригодности выбранных методов  остаются прерогативой организаций»

Заключение

Один из основоположников применения статистических методов  при серийном производстве американский математик У. А. Шухарт писал: "В течение длительного времени эффективность статистики будет зависеть в меньшей степени от существования отряда статистиков, имеющих превосходную подготовку, чем от подготовки всего поколения, воспитанного в духе статистики, с физиками, химиками, инженерами и многими другими специалистами, которые будут отвечать за подготовку и управление новыми процессами производства".

Обострение конкуренции  на национальном и международном  уровнях заставило многих обратиться к статистическим методам. Статистические методы признаются важным условием рентабельного  управления качеством, а также средством  повышения эффективности производственных процессов и качества продукции.

Какие же мероприятия требуют  применения статистических методов? Все без исключения. И по всему жизненному циклу продукции, от определения требований в самом начале до их выполнения в конце. 
Какие статистические методы следует использовать? Ответ в значительной степени зависит от специалистов, но существует принцип, согласно которому важность статистического метода равна его математическому потенциалу, умноженному на вероятность его применения. Следовательно, когда речь идет о широком применении статистических методов, рассматривать следует только те из них, которые понятны и которые могут легко применяться нестатистиками.

Для решения проблем, связанных  с качеством продукции, широко применяются 7 традиционных методов ("инструментов" качества), а именно:

1. гистограммы
2. временные ряды
3. диаграммы Парето
4. причинно-следственные диаграммы Исикавы
5. контрольные листки
6. контрольные карты
7. диаграммы рассеяния

На основе изученной литературы я разработала СТО «Применение  статистических методов в управлении качеством продукции»