Статистический и входной контроль качества продукции.

Статистический приемочный контроль — это выборочный контроль качества продукции, основанный на применении ме­тодов математической статистики для проверки соответствия качества изделий установленным требованиям. Основной его задачей является отбраковка партий, засоренность которых де­фектными экземплярами изделий превышает уровень, регламен­тированный нормативной документацией для нормального хода производства.

Следует отметить, что разработанные тех­нологические процессы зачастую не учитывают уже внедренные в отечественную и зарубежную практику передовые достижения науки и техники. Бывает и так, что технология контрольных операций не разрабатывается или указывается только средство контроля, а методика их применения передоверяется контроль­ному аппарату. В действительности же должно быть так: технологи одновременно с разработкой технологии производства раз­рабатывают технологические процессы контрольных операций и назначают средства контроля, а аппарат ОТК должен их после­довательно и без отступлений выполнять.

Внедрению методов статистического регулирования техно­логических процессов должен предшествовать анализ точности и устойчивости каждой из его операций. Необходимо, чтобы коэффициент рассеяния (Кр) был меньше или равен единице, чтобы отсутствовали грубые нарушения технологического процесса, оперативно выявлялись и устранялись причины основных раз­ладок. Коэффициент рассеяния характеризует степень соответ­ствия поля рассеяния (w) полю допуска (δ):

Кр = w / δ (4.11)

где w— поле рассеяния контролируемого параметра соответ­ствующей выборки.

В свою очередь, поле рассеяния определяется по формуле:

w = l *s (4.12)

где l — коэффициент, зависящий от закона распределения значений параметров (определяется по таблицам);

s - среднее квадратическое отклонение значений парамет­ров в соответствующей выборке (определяется по таблицам).

Сущность статистического регулирования технологических процессов состоит в том, что в определенные моменты времени из совокупности единиц продукции, прошедших данный процесс, отбирают выборку и измеряют контролируемый параметр. По ре­зультатам измерений определяют одну из статистических характе­ристик, значение которой наносят на контрольную карту, и в за­висимости от этого значения принимают решение о корректи­ровке процесса или о его продолжении без корректировки.

7.4. Контрольные карты

Контрольная карта — карта, на которой для наглядности ото­бражения состояния технологического процесса отмечают зна­чения соответствующей регулируемой выборочной характери­стики смежных выборок или проб. Проба — определенное количество нештучной продукции, отобранное для контроля. Выборка — изделие или определенная совокупность изделий, отобранных для контроля из партии или потока продукции.

Поток продукции — продукция одного наименования, типономинала или типоразмера, исполнения, находящаяся в дви­жении на технологической линии.

По значениям контролируемого параметра в последователь­ных выборках контрольные карты позволяют своевременно об­наружить разладку технологического процесса и принять меры к ее устранению. Сигналом разладки технологического процесса является выход регулируемой статистической характеристики за границу регулирования. Время отбора выборок устанавливают равным фактическому отрезку времени между разладками про­цесса в предшествующем периоде. По количественному признаку контрольные карты можно разделить на две группы: для ре­гулирования уровня настройки технологических операций — карты (xi, x_ср, х_п);для регулирования точности технологических операций — карты (Xi, S, R).

Одновременное ведение двух карт называется методом статистического регулирования.

Контрольные карты в настоящее время являются одним из основных инструментов в обширном арсенале ста­тистических методов контроля качества. Принято считать, что идея контрольной карты принад­лежит известному американскому статистику Уолтеру Л. Шухарту. Она была высказана в 1924 г. и обстоятельно описана в 1931 г. Первоначально карты использовались для регистрации результатов измерений требуемых свойств продукции. Выход параметра за границы поля допуска свидетельствовал о необхо­димости остановки производств и проведений корректировки процесса в соответствии со знаниями специалиста, управляю­щего производством. Карта хранила информацию о том, когда, кто, на каком обо­рудовании получал брак.

Однако в этом случае решение о корректировке принималось тогда, когда брак уже был получен. Поэтому важно было найти процедуру, которая накапливала бы информацию не только для, ретроспективного исследования, но и для использования при принятии решений. Это предложение опубликовал американ­ский статистик И. Пейдж в 1954 г. Карты, которые используют­ся при принятии решений, называются кумулятивными.

Выбор плана статистического регулирования уровня наладка производится в такой последовательности: задаются среднее квадратическое отклонение показателя качества σ в предполо­жении, что эта величина не меняется за межнастроечный пери­од, среднее значение показателя качества μ₀ (как правило, сере­дина поля допуска), которому соответствует продукция наилуч­шего качества, и μ₁ — среднее значение показателя качества, которому соответствует максимально допустимая доля брака; назначается карта средних арифметических значений или карта медиан.

Уравнение нормального закона распределения имеет вид:

У= (1/ σ√2π)* е^{-((x-хср)^2 / 2σ ^2)} (4.13)

где У— плотность вероятности, или частота;

σ — среднее квадратическое отклонение величины;

х — случайная величина, имеющая пределы от - ∞до +∞;

х_ср — среднее значение величины;

е — основание натуральных логарифмов.

Метод медиан и индивидуальных значений (х_п - xi) рекомен­дуется применять при отсутствии автоматических средств изме­рения, вычисления и управления процессами по статистическим оценкам хода процесса. Метод средних арифметических значе­ний и размахов (х_п- R)целесообразно использовать для процес­сов с высокими требованиями к точности, в экспресс -лабора­тории анализов, измерения, вычисления и управления процессами по результатам определения статистических характеристик при наличии автоматических устройств.

Рассмотрим подробнее метод статистического регули­рования по средним арифметическим значениям и размахам (х_ср-R), так как он применяется чаще. Отклонения, возникающие в процессе производства (незави­симо от причин), обычно являются очень незначительными. Если, например, изготавливаемая деталь должна иметь длину 3 мм +0,075 мм или 3 мм - 0,005 мм, то длина многих деталей фактически составит от 2,925 до 3,075 мм, т.е. немного больше или меньше. После изготовления некоторого количества деталей отклонение при­нимает постоянный характер. Если бы детали падали в бункеры в соответствии с их точ­ными размерами, большая часть их попала бы в бункер, предна­значенный для 3-мм деталей. Некоторые упали бы в другие бунке­ры, однако число деталей в следующих бункерах, предназначен­ных для деталей длиной меньше или больше 3 мм, сокращалось бы пропорционально их расстоянию от центрального бункера. Чем больше изготовлялось бы деталей, тем симметричнее было бы их распределение. При этом кривая распределения приняла бы симметричную форму: по обе стороны от ее середины обра­зуются две подобные равномерно убывающие ветви, асимптоти­чески приближающиеся к оси X (рис. 4.7).

Стандартное отклонение

Рис. 4.7 Стандартное отклонение (по закону нормального распределения)

Симметричное распределение изменчивых величин называ­ется нормальным. Любая нормальная кривая полностью харак­теризуется двумя параметрами: средней арифметической вели­чиной и мерой рассеяния или разброса, именуемой стандарт­ным отклонением, т.е. средним квадратическим отклонением, равным квадратному корню из средней арифметической квадра­тов отклонений индивидуальных значений наблюдаемых откло­нений от их средней арифметической:

√∑(х_i - х_ср)² / n (4.14)

где х_ср— средняя арифметическая;

х— наблюдаемое значение;

n— число наблюдаемых значений.

При нормальном распределении средняя арифметическая плюс или минус одно стандартное отклонение (х±1) составляет тот предел, куда попадают 68,3% изделий, то же самое при двух отклонениях (х±2) — 95,5%, при трех (х±3) — 99,7% изделий. На контрольных картах по существу используются нормальная кривая и контрольные границы, показанные на нормальной кривой. При использовании контрольных карт арифметических средних (х) и контрольных карт размахов (R)отбор образцов изделий производится через определенные промежутки времени, а контролируемый признак измеряется и усредняется. В примере качественным признаком является длина детали.

Служба контроля качества вывешивает контрольные карты для каждого отдельного станка или производственного процесса. Эти карты часто помешают у станков, и их могут вести сами ра­бочие или контролеры. Контрольная карта позволяет установить изменения процесса обработки во времени, вызванные затуплением инструмента, усталостными явлениями металла, ослабле­нием крепления обрабатываемого материала и инструмента, че­ловеческим фактором и т.п.

Одним из главных компонентов производства, непосредст­венно обеспечивающих качество продукции, является техноло­гический процесс. От его совершенства, точности и устойчивости зависит стабильность качества, надежность и долговечность из­делий.

Точность технологического процесса — это степень соответ­ствия результатов его исполнения установленным требованиям, устойчивость (надежность) — это свойство сохранять точность признаков качества при протекании процесса без остановки. Объектами контроля точностиявляются все элементы технологического процесса; продукция на разлитых стадиях ее изго­товления; оборудование и оснастка, используемые при изготов­лении продукции; деятельность работников, участвующих в тех­нологическом процессе. Контроль точности технологических процессов проводится на стадиях технологической подготовки производства и серийного выпуска изделий. Проверки могут быть систематическими (плановыми), которые проводятся по графикам, утвержденным руководителем предприятия, и специ­альными — в случаях внедрения новых технологических процес­сов, их изме-нения или совершенствования, запуска в производ­ство новой продукции и др.

Для проведения контроля точности технологических процес­сов продукция представляется различными способами.

При способе «ряд» единицы продукции, поступающие на контроль, должны быть упорядочены: пронумерованы сплошной нумерацией и расположены таким образом, чтобы любую из них можно было легко найти и взять (единицы продукции должны поступать на контроль в виде однородных партий).

При способе «россыпь» единицы продукции неупорядочены, их трудно нумеровать и почти невозможно отыскать и взять. Они поступают на контроль в виде партий, сформированных независимо от количества продукции, изготовленной в процессе производства (в каждой партии большое количество единиц продукции).

При способе «поток» единицы продукции поступают непре­рывным потоком одновременно с выпуском продукции. На кон­троль поступает большое их количество в упорядоченном виде, любую можно легко отыскать и взять.

На практике способы «россыпь» и «в упаковке» применяют­ся одновременно. При этом выбранные упаковочные единицы следует брать примерно в равных количествах.

В зависимости от способа представления продукции на кон­троль применяются следующие методы отбора единиц продукции.

Отбор с применением случайных чисел пригоден для однород­ной продукции, представляемой на контроль способом «ряд». Он используется при всех остальных способах представления однородной продукции, если это не ведет к большим трудно­стям экономического или технического порядка. Метод предпо­лагает предварительную сплошную нумерацию единиц продук­ции. Все номера должны иметь одно и то же количество цифр. Номера с разным количеством цифр вначале следует дополнить нулями (слева).

Многоступенчатый отбор удобен, когда на контроль представляют однородную продукцию в упаковке, т. е. в упаковочных еди­ницах, содержащих одинаковое количество единиц продукции. Выборку делают по ступенькам, а единицы продукции в каждой ступени отбирают случайным образом из единиц, отобранных в предыдущей ступени. Следует предварительно указывать объем выборки и количество упаковочных единиц, входящих в нее.

Отбор «вслепую» (метод наибольшей объективности) приме­няют для продукции, представленной на контроль «россыпью», а также в том случае, когда использование метода отбора с применением случайных чисел технически затруднено или эконо­мически невыгодно. Этот метод не пригоден, когда бракованные единицы продукции можно определить органолептически.

Систематический отбор применяется для продукции, пред­ставленной на контроль в виде потока. Единицы продукции или количество единиц продукции нужно отбирать через определен­ный интервал времени. Например, если выборка должна соста­вить 5% от контролируемой партии, то отбирают каждую 20-ю единицу. Данным методом можно образовать выборку, если имеется определенный порядок следования единиц продукции. При этом необходимо учитывать, что в следующих одна за дру­гой единицах продукции значение контролируемого параметра не должно меняться с той же периодичностью, что и периодич­ность отбора единиц в выборку.

Мероприятия по организации входного контроля являются не­отъемлемой частью технологической подготовки производства и предусматриваются графиками ее проведения. Под входным контролем качества продукции (ВККП) понимается контроль изделий поставщика, поступивших к потребителю и предназначенных для использования при изготовлении, ремонте или эксплуатации изде­лий. Основной его целью является исключение возможности про­никновения в производство сырья, материалов, полуфабрикатов, комплектующих изделий, инструмента с отступлениями от пара­метров качества, предусмотренных нормативной документацией.

При проведении входного контроля применяют планы и по­рядок проведения статистического приемочного контроля каче­ства продукции по альтернативному признаку. План контроля — это совокупность значений объемов выбо­рок n, приемочных и браковочных чисел.

Контроль по альтернативному признаку — это контроль по качественному признаку, в ходе которого каждую проверенную единицу продукции относят к категории годных либо дефектных, а последующее решение о контролируемой совокупности принимают в зависимости от обнаруженных в выборке или про­бе дефектных единиц продукции или же от количества дефек­тов, приходящихся на определенное число единиц продукции.

Приемочное число — это контрольный норматив, являющийся критерием для приемки партии продукции. Он может быть рав­ным максимальному числу дефектных единиц (дефектов) в вы­борке или пробе в случае статистического приемочного контро­ля по альтернативному признаку либо соответствующим пре­дельному значению контролируемого параметра в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по коли­чественному признаку.

Браковочное число — это контрольный норматив, являющий­ся критерием для забракования партии продукции. Он может быть равным минимальному числу дефектных единиц (дефек­тов) в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по альтернативному признаку либо соответствующим предельному значению контролируемого параметра в выборке или пробе в случае статистического приемочного контроля по количественному признаку. Единица продукции — отдельный экземпляр штучной продук­ции или определенное в установленном порядке количество нештучной или штучной продукции. Дефектная единица продукции — это единица продукции, имеющая хотя бы один дефект.

При выборочном контроле план входного контроля должен соответство-вать плану контроля приемо-сдаточных испытаний, установленных в стандартах и ТУ.