Основные принципы построения диаграммы иллюстрируются на рисунок:
| Следствие (Результат) |
| Категория (фактор) 1 |
| Причина 1.1 |
| Причина 1.2 |
| Причина 1.3 |
| Категория (фактор) 2 |
| Причина 2.1 |
| Причина 2.2 |
| Причина 2.3 |
| Категория (фактор) 3 |
| Причина 3.3 |
| Причина 3.2 |
| Причина 3.1 |
Иногда данную диаграмму называют рыбий скелет исходя из внешнего вида получаемой диаграммы. Данные диаграммы применяются для исследования и анализа всевозможных причин или условий, они разрабатываются с целью представления соотношений между следствием, результатом и всеми возможными причинами, влияющими на них. Следствие, результат или проблема обычно обозначаются на правой стороне схемы, а главные причины (воздействие) на левой.
В соответствии с известным принципом Парето среди множества потенциальных причин, порождающих проблемы лишь некоторые из них являются наиболее значимыми, для этого должен быть организован их поиск.
Общие правила построения данной диаграммы можно представить следующим образом:
· формируются группы людей, обладающих требуемыми знаниями в области, подлежащей изучению;
· выявляется главный результат или следствие, анализ которого производится из влияния на него факторов или причин различного уровня;
· производится сбор и систематизация всех причин прямо или косвенно влияющих на исследуемую проблему и группировка их по смысловым и причинно-следственным блокам;
· производится ранжирование причин внутри каждого блока;
· анализируется полученное изображение.
Изучаемая проблема записывается с правой стороны чистого листа бумаги и заключается в рамку, к которой слева подходит основная горизонтальная стрелка (хребет). Далее наносятся главные причины первого уровня, влияющие на проблему (большие кости), они заключаются в рамки и соединяются наклонными стрелками с хребтом, далее наносят вторичные причины (второго уровня), которые влияют на главные причины. Выделение факторов различного уровня зависит от сложности рассматриваемой проблемы и соподчиненности исследуемых факторов.
При анализе должны выявляться и фиксироваться все факторы, даже те, которые кажутся незначительными. В процессе обработки полученных изображений убираются дублирующие или подобные факторы, оставшиеся из них, ранжируются внутри отдельных блоков. Ранжирование факторов позволяет в логическую причинно-следственную взаимосвязь причин и результатов привнести количественные характеристики.
Достоинством данного метода является возможность логично рассмотреть исследуемую проблему в виде процесса постепенного раскрытия всей цепи последовательно связанных между собой причинных факторов и сопоставлять их относительную важность при влиянии на исследуемую проблему. Применение данного метода стимулирует творческое мышление групп специалистов, занимающихся исследованием данной проблемы.
В качестве основного недостатка можно выделить отсутствие правил проверки полученной диаграммы в обратном направлении, то есть от результата к первопричине. Данный метод используется для получения информации необходимой для принятия управленческих решений.
Контрольные листки (таблицы проверок) используются для сбора данных с целью изучения выборки наблюдений. Контрольный листок позволяет ответить на вопрос как часто происходит определенное событие, например, появление того или иного дефекта. Построение контрольного листка включает в себя следующие шаги:
· установление наблюдаемого события;
· выбор периода, в течение которого будут собираться данные;
· построение таблицы, в которую должны вноситься получаемые дефекты или исследуемые признаки.
Контрольные листки чаще всего используют в качестве исходной информации для применения других методов статистического анализа: графиков гистограмм, диаграмм Парето и т.п.
Контрольная карта – это представление полученных в ходе технологических процессов данных в виде точек или графика в порядке их поступления во времени. Они представляют собой нанесенные временные ряды с указанием верхних и нижних границ. Контрольные карты позволяют отслеживать текущие рабочие характеристики процесса, показывают отклонение этих характеристик от целевого или среднего значения, а также уровень статистической стабильности (устойчивости процесса в течение определенного времени).
Контрольные карты можно использовать для изучения возможностей процесса, чтобы помочь определить достижимые цели качества и выявить изменение средних характеристик, которые требуют корректирующих или предупреждающих действий. Данные контрольных карт свидетельствуют о том, что исследуемый параметр приближается к границам допуска и необходимо принимать упреждающие действия еще до того как он выйдет в зону брака, то есть позволяет выявлять его на стадии зарождения.
Контрольные карты основываются на четырех положениях:
· все процессы с течением времени отклоняются от заданных характеристик;
· отклонения отдельных точек являются непрогнозируемыми;
· стабильный процесс изменяется случайным образом, но так что группы точек стабильного процесса имеют тенденцию находится в прогнозируемых границах;
· нестабильный процесс отклоняется в силу неслучайных факторов и неслучайными обычно считаются те отклонения, которые находятся за пределами прогнозируемых границ
Положение ВКГ и НКГ определяются аналитически либо по специальным таблицам (документам) и зависит от объема выборки. ВКГ и НКГ служат для предупреждения разладки процесса, когда изделие еще соответствует техническим требованиям.
При достаточно большом объеме выборки пределы ВКГ и НКГ определяются по формулам:
ВКГ = +3 s
НКГ = –3 s
Существуют два основных типа контрольных карт:
· для количественных признаков;
· для качественных признаков.
Контрольные карты для регулирования процесса по количественным признакам, это, как правило, сдвоенные карты одна из которых изображает изменение среднего значения процесса (X-карта), а другая разброс процесса (R-карта).
Разброс может вычисляться на основе размаха процесса, то есть разницы между наибольшим и наименьшим значением или на основе среднеквадратического отклонения процесса (s).
Для качественных признаков возможны четыре вида контрольных карт:
· Р -карта (определение доли дефектных изделий в выборке или процента брака) применяется для контроля и регулирования технологического процесса после проверки небольшой партии изделий и разделение их на доброкачественные и дефектные. Доля дефектных изделий получена путем деления числа обнаруженных дефектных изделий на число проверенных изделий.
· NP -карта (число дефектных изделий в выборке) применяется в тех случаях, когда контролируемым параметром является число дефектных изделий при постоянном объеме выборки N.
· V - карта (число дефектов на единицу продукции) используется, когда контролируется число дефектов, обнаруживаемых при анализе качества отдельной единицы продукции.
· С -карта (число дефектов в выборке) используется, когда площадь, длина, масса, объем или сорт продукции не постоянны и обращаться с выборкой как с постоянным объемом невозможно.
Диаграммы разброса (рассеяния) применяется для выявления зависимости (корреляции) одних показателей от других или для определения степени корреляции между n парами данных для переменных x и y:
(x1, y1), (x2, y2), … (xn, yn)
Эти данные наносятся на график (диаграмму разброса) и для них вычисляется коэффициент корреляции по формуле:
– ковариация;
- стандартные отклонения случайных переменных x и y;
n – размер выборки (количество пар данных – xi и yi);
– среднеарифметические значения xi и yi.
Возможные варианты диаграммы рассеяния фиксируют значения, определяющие линейный или нелинейный характер взаимосвязи результирующего и факторного признака. По диаграмме рассеяния можно установить корреляционную и регрессионную форму связи. Корреляция показывает, как в среднем изменяется поведение одной из переменных при возрастании или убывании другой. Наиболее распространенной оценкой этого вида связи является коэффициент корреляции с пределами изменений от –1 до +1.
При высокой положительной связи величина коэффициента корреляции составляет 0,8 и выше. В этом случае можно считать, что увеличение одной из переменных приводит к возрастанию другой. В противном случае следует понимать, что возрастание одной из переменных дает уменьшение другой, то есть имеет место обратная связь. Так же к этим парам переменных можно применить регрессионный анализ.
y = a + bx
При нелинейной зависимости между факторами регрессионный анализ позволяет подобрать такую аппроксимирующую кривую, которая наилучшим образом описывает экспериментальные точки. В основе такого подбора лежит метод наименьших квадратов, минимизирующий сумму квадратов отклонений между экспериментальными данными и значениями теоретической кривой. Построенная зависимость дает возможность экстраполировать поведение оцениваемой зависимости за пределы наблюдений.
Рассмотренные выше методы являются статистическими, в настоящее время стандартизированы и рекомендуются для использования в работе по управлению качеством.
Основы метрологии и метрологического
обеспечения работ по повышению качества
продукции (работ, услуг) и процессов
1. Сущность и основные понятия метрологии.
2. Виды измерений физических величин. Международная система единиц физических величин.
3. Эталоны и их классификация.
4. Организационно-правовые основы метрологической службы РБ.
(1) Сущность и основные понятия метрологии.
Метрология – наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности.
Предмет метрологии – измерения, их единство и точность.
Метрология изучает:
· общую теорию измерений;
· определение физических величин объектов;
· образование единиц физических величин и их систем;
· методы и средства измерений физических величин;
· методы определения точности измерений (теория погрешностей измерений);
· основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений;
· создание эталонов и образцовых средств измерений;
· методы передачи размеров единиц от эталонов образцовым и далее рабочим средствам измерений.
Значение метрологии выражается в трех аспектах:
· философский аспект: метрология является средством постижения окружающего мира;
· научный аспект: метрология служит средством для подтверждения или опровержения научных теорий и открытий;
· технический аспект: получение качественной и количественной информации об объекте управления или контроля с целью функционирования технологических процессов и обеспечения качества производимой продукции.
Метрология состоит из трех разделов:
· теоритическая (фундаментальная) метрология рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений физических величин, единиц их выражающих, а также методов осуществления измерений);
· прикладная (практическая) метрология изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии, в ее ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения;
· законодательная метрология (правовые основы) – это такой раздел метрологии, который включает комплексы взаимосвязанных и взаимообусловленных общих правил, нуждающихся в регламентации и контроле со стороны государства, а также направленных на обеспечение единства измерений и единообразия средств измерений.
К области законодательной метрологии относятся законодательные и правовые акты, регламентирующие порядок проведения испытаний, выбора и утверждения типа средств измерений, их поверка, калибровка, сертификация и государственный метрологический контроль.
Все предметы окружающего мира характеризуются свойствами, для количественного описания которых используются понятия величины.
Величина – это свойства чего либо, что может быть выделено среди других свойств, оценено определенным способом, в ом числе и количественно.
Величины можно разделить на два вида: реальные и идеальные. Идеальные относятся к математике и являются обобщением, то есть моделью конкретных, реальных понятий. Реальные величины делятся на физические и не физические.
Физическая величина – одно из свойств физического объекта, которое является общим в качественном отношении для многих физических объектов, отличаясь при этом количественным значением. Для определения количественного значения физической величины целесообразно вводить числовое значение, которое по условию принято считать равным единице.
Измерения – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств.
Измерительное преобразование – установление однозначного соответствия между размерами двух величин: преобразуемой (входной) и преобразованной (выходной) в результате измерения.
Единство измерений – это состояние измерений, при котором их результаты, выраженные в узаконенных единицах величин, и погрешности измерений не выходят за установленные границы с заданной вероятностью.
Погрешность – это отклонение результата измерений от действительного (истинного) значения измеряемой величины, при этом следует иметь ввиду что истинное значение физической величины считается неизвестным и применяется в теоретических исследованиях, а действительное значение устанавливается экспериментальным путем.
(2) Виды измерений физических величин. Международная система единиц физических величин.
Измерения классифицируются по следующим признакам:
1. По способу получения информации:
· прямые измерения – это непосредственное сравнение физической величины с мерой;
· косвенные измерения отличаются от прямых тем, что искомое значение величины устанавливают по результатам прямых измерений других величин, которые связаны с искомой определенной зависимостью;
· совокупные измерения сопряжены с решением системы уравнений, составленной по результатам одновременных измерений нескольких однородных величин, решение которой позволяет вычислить искомую величину;
· совместные измерения – это измерения двух и более неоднородных физических величин для определения зависимости между ними.
2. По характеру измерений физической величины:
· статистические измерения связаны с определением характеристик случайных процессов, звуковых сигналов, уровня шумов и т.д.;
· динамические измерения связаны с такими величинами, которые в процессе измерений претерпевают те или иные изменения;
· статические измерения имеют место тогда, когда измеряемая величина практически постоянна.
3. По количеству измерительной информации:
· однократные измерения – это одно измерение одной величины, использование таких измерений сопряжено с большими погрешностями, поэтому желательным является использование многократных измерений, характеризующихся превышением числа измерений над количеством измеряемых величин.
4. По отношению к основным единицам:
· абсолютные измерения, при которых используется прямое измерение одной основной величины и физической константы;
· относительные измерения, которые основываются на установлении отношений измеряемой величины к величине, применяемой в качестве единицы.
В практической деятельности необходимо производить измерения различных величин, отображение элементов которых на упорядоченное множество чисел или условных знаков, образующих шкалы измерений. В метрологии известно несколько разновидностей шкал (шкала наименований, шкала порядка, шкала интервалов, шкала отношений, абсолютные шкалы, условные шкалы).
Шкала наименований (шкала квалификаций) – это качественные шкалы, которые не содержат нуля и единиц измерений, здесь отсутствует отношения типа больше-меньше, такие шкалы используются для классификации эмпирических объектов, свойства которых проявляются только в отношении эквивалентности. То есть в данных шкалах отнесение отражаемого свойства к тому или иному классу осуществляется с помощью органов чувств человека, примером такой шкалы может служит шкала (атлас) цветов. Измерение заключается в визуальном сравнении окрашенного предмета с образцами цветов, так как каждый цвет имеет множество оттенков, такое сравнение осуществляют эксперты, которые имеют не только опыт, но и особые навыки (возможности) визуального наблюдения.
Шкала порядка (шкала рангов) – при использовании данной шкалы свойства величин описывают как отношением эквивалентности, так и отношением порядка по возрастанию или убыванию количественного проявления свойства. В этих шкалах может иметься нулевая отметка, а операция расстановки размеров в порядке их возрастания или убывания называется ранжированием. Шкалы порядка применяют часто при определении интенсивности землетрясений, значения которых оцениваются баллами.
Шкала интервалов (шкала разности) – это такая шкала измерений, при которой фиксируется отличие (разница) сопоставляемых размеров. Она состоит из одинаковых интервалов, имеет единицу измерения и произвольно выбранное начало, нулевую точку. Поданным шкалы интервалов можно определить не только то что один размер больше или меньше другого, но и оценить насколько один размер отличается от другого. На этой шкале возможно осуществлять арифметические действия с интервалами, складывать и вычитать их величины. К таким шкалам относятся температурные шкалы (Цельсия, фаренгейта), времени и длины.
Шкала средств измерения – упорядоченная совокупность отметок и цифр, соответствующая ряду последующих значений измеряемой величины, например, в шкале Цельсия за начало отсчета принята температура таяния льда и в начале основного интервала температура кипения воды. 1/100 данного интервала является единица температуры градусов Цельсия.
Наиболее распространенный в международной практике измерительной является система СИ, на территории бывшего СССР она была принята в 1963 году. Данная система содержит 7 основных единиц физических величин:
1. Мера единицы длины – длина пути, который проходит свет в вакууме за 1/299792458 долю секунды.
2. Единица времени в секунду 919263770 периодов излучения, которые соответствуют переходу между двумя тонкими уровнями при отсутствии внешних полей.
3. Килограмм – единица массы – масса платиновой гири, высота и диаметр которой равны 39 мм.
4. Ампер – единица силы электрического тока – сила неизменяющегося тока, которая при прохождении по двум параллельным проводникам бесконечной длины и ничтожно малого кругового сечения, расположенного на расстоянии 1 м один от другого в вакууме создала бы между этими проводниками силу, равную 2×10-7 Н на каждый метр длины.
5. Кельвин – единица термодинамической температуры равная 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды.
6. Моль – единица количества вещества – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько атомов содержится в нуклиде углерода –12 массой 0,012 кг.
7. Кандела – единица силы света – сила света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540×1012 Гц, энергетическая сила которого в этом направлении составляет 1/683 Вт/ср-11 (ватт на стерадиан).
На ряду с основными и производными единицами системы СИ используются и внесистемные единицы. Они подразделяются на четыре группы:
· допускаемые на уровне с единицами СИ;
· допускаемые к применению в специальных областях;
· временно допускаемые к применению;
· устаревшие, которые не допускаются к применению.
(3) Эталоны и их классификация.
Эталон единицы физической величины – это средство измерений (высокоточная мера) или комплекс средств измерений, предназначенных для воспроизведения и хранения единиц величины, с целью передачи ее нижестоящим по поверочной схеме средствам измерений или эталонам другого порядка по установленной процедуре.
Эталон должен обладать специальными важными признаками:
· неизменностью;
· воспроизводимостью;
· сличаемостью.
Различают следующие виды эталонов:
1. Первичный эталон – эталон, воспроизводящий единицу физической величины с наивысшей точностью возможной в данной области измерений на современном уровне научно-технических достижений. Первичный эталон может быть национальным (государственным) и международным.
Международный эталон – это эталон, принятый по международному соглашению в качестве основы для согласования с ним размеров единиц воспроизводимых и хранимых национальными эталонами.
Национальный (государственный) эталон – эталон, принятый в качестве исходного на территории страны и государства, уполномоченным на то государственным органом.
2. Вторичный эталон – эталон, получающий размер единицы непосредственно от первичного эталона данной единицы физической величины.
3. Рабочий эталон – эталон, предназначенный для передачи размера единицы рабочим средством измерений.
Существующая система эталонов необходима для осуществления процедур поверки и калибровки средств измерений.
Поверка средств измерений – установление органом государственной метрологической службы пригодности средства измерения к применению на основе экспертно определенных метрологических характеристик и подтверждение их соответствия установленным требованиям.
При поверке рабочих средств измерений чаще всего используются рабочие эталоны, а процедуру осуществляют специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами государственной метрологической службы. Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению оформляющиеся в виде выдачи свидетельства о поверке и нанесение клейма на приборы или техническую документацию приборов.
Поверка делится на первичную (при выпуске средств измерений), периодическую (при их эксплуатации), внеочередную, инспекционную, комплексную (то есть для всей совокупности средств измерений организации), выборочную (для отдельных средств измерений), поэлементную (для отдельных составляющих средств измерений).
Передача размера от рабочего эталона средству измерения производится по поверочной схеме.
Поверочная схема – нормативный документ, устанавливающий соподчинение средств измерений, участвующих в передаче размера единицы от эталона средством измерений с указанием методов и погрешностей при данной передаче.
Различают государственные и локальные поверочные схемы.
Средства измерений, не входящие в сферу государственного метрологического контроля могут подвергаться калибровке.
Калибровка средств измерений – это совокупность операций, устанавливающих соотношение между значениями величины, полученной с помощью данного средства измерений и соответствующим значением величины определенной с помощью эталона, с целью нахождения действительных метрологических характеристик этого средства измерения.
Результаты калибровки позволяют определить действительные значения измерений величины поправки к показателям средств измерений и их погрешности.
Результаты калибровки устанавливаются калибровочным знаком, наносимым на средство измерения или в технологическую документацию к нему, а также к сертификатам по производимой калибровке.
В отличии от поверки калибровка является добровольной процедурой, которая может выполняться любой аккредитованной метрологической службой. Аккредитация данной службы также является добровольной процедурой.
(4) Организационно-правовые основы метрологической службы РБ.
Возглавляет метрологическую службу в РБ государственный комитет по стандартизации РБ.
Головным научно-практическим центром является белорусский государственный институт метрологии.
Задачу по обеспечению единства измерений реализуют на местах 15 региональных центров стандартизации, метрологии и сертификации. Работы по обеспечению единства измерений осуществляются на основе закона об обеспечении единства измерений.
Госстандарт осуществляет выработку и реализацию технической политики в области обеспечения единства измерений. Осуществляет координацию деятельности и научно-методическое взаимодействие с другими метрологическими службами государственного управления и зарубежными метрологическими службами.
Вся система метрологического обеспечения РБ базируется на нормативной базе государственной системы обеспечения единства измерений, которая включает в себя комплекс нормативных документов (государственных стандартов, отраслевых стандартов) определяющих порядок передачи размера единиц величин предприятиям и организациям, а также организует порядок проведения испытаний поверок и калибровок средств измерений.
Госстандарт РБ осуществляет руководство:
· государственной службой времени и частоты и определения параметров вращения земли;
· государственной службой стандартных образцов, состава и свойств веществ и материалов;
· государственной службой стандартных образцов и справочных данных по физическим константам и свойствам веществ и материалов.
Также Госстандарт осуществляет контроль и надзор за метрологическими службами.
Метрологический контроль включает в себя утвержденные типы средств измерений, поверку средств измерений и лицензирование деятельности юридических и физических лиц по изготовлению, ремонту, продаже и прокату средств измерений.
Государственный метрологический надзор осуществляется за выпуском, состоянием и применением средств измерений аттестованными методиками выполнения измерений и соблюдение метрологических правил и норм.
Государственной метрологической службой ежегодно поверяется более трех миллионов средств измерений, большая часть которых входит в законодательно регулируемую область, связанную с учетом материальных ценностей, охраной труда и здоровья граждан, охраной окружающей среды.