Разработка и актуализация процедур системы обеспечения качества испытаний в лаборатории

• повышение качества закупаемого сырья;
• экономия сырья и рабочей силы;
• повышение качества производимой продукции;
• снижение затрат на проведение контроля;
• снижение количества брака;
• улучшение взаимосвязи между производством и потребителем;
• облегчение перехода производства с одного вида продукции на другой.

Два основных понятия в контроле качества – это измерение контролируемых параметров и их распределение, основанное на том, что нет двух совершенно одинаковых по величине параметров у одной и той же продукции; по мере того, как измерения становятся все более точными, в результатах измерений параметра обнаруживаются небольшие расхождения. Изменчивость «поведения» контролируемого параметра бывает 2 видов. Первый случай – когда значения его составляют совокупность случайных величин, образующихся в нормальных условиях; второй – когда совокупность его случайных величин образуется в условиях, отличных от нормальных под действием определенных причин [7].

 

2.1 Классификация статистических методов

 

1. Элементарный статистический метод включает так называемые 7 «принципов»:

• карта Парето;
• причинно-следственный анализ Ишикавы;
• группировка данных по общим признакам;
• контрольный лист;
• гистограмма (графический метод представления данных, сгруппированных на частоте попадания в определенный интервал; предназначен для текущего контроля качества в процессе производства, изучения возможностей технологических процессов, анализа работы отдельных исполнителей и агрегатов);
• диаграмма разброса (анализ корреляции через определение медианы);
• контрольная карта (графическое отображение динамики процесса изменения показателей во времени; на карте отмечен диапазон неизбежного рассеивания, который лежит в пределах верхней и нижней границ).

 

2. Промежуточный статистический метод включает:

• теория выборочных исследований;
• статистический выборочный контроль;
• различные методы проведения статистических оценок и определения критериев;
• метод применения сенсорных проверок;
• метод расчета экспериментов.

 

3.  Передовой (с использованием ЭВМ) статистический метод включает:

• передовые методы расчета экспериментов;
• многофакторный анализ;
• различные методы исследования операций.

Применение статистических методов, включая наиболее сложные, должно стать  распространенным явлением. Также не следует забывать об эффективности  простых методов, без овладения  которыми применение более сложных методов не представляется возможным [8].

 

2.2 Контрольные карты

 

Одним из основных инструментов в  обширном арсенале статистических методов  контроля качества являются контрольные карты. Это графический способ представления и сопоставления информации, основанной на последовательности выборок, отражающих текущее состояние процесса, с границами,  установленными на основе внутренне присущей процессу изменчивости. Цель контрольной карты – обнаружение неестественных изменений в данных из повторяющихся процессов и определение критериев для идентификации отсутствия статистической управляемости. Использование контрольных карт и их тщательный анализ ведут к лучшему пониманию и совершенствованию процессов.

Карта Шухарта требует данных, получаемых выборочно из процесса через равные интервалы времени или количества продукции.  Для каждой группы данных определяют одну или несколько характеристик, например, среднее арифметическое и размах группы R или выборочное стандартное отклонение . Карта имеет центральную линию (CL), соответствующую эталонному значению характеристики (при оценке статистической управляемости процесса эталонным обычно служит среднее арифметическое рассматриваемых данных) и две статистически определяемые контрольные границы относительно центральной линии – верхнюю контрольную границу (UCL) и нижнюю контрольную границу (LCL)  (рисунок 2).

Рисунок 2 - Общий вид контрольной карты

 

Контрольные границы находятся  на расстоянии 3σ от центральной  линии, где σ – генеральное  стандартное отклонение используемой статистики. Статистикой принято называть функцию случайных величин, полученных из одной совокупности, которая используется для оценки определенного параметра этой совокупности. Границы ± 3σ указывают на то, что около 99,7% значений характеристики групп попадут в эти пределы при условии статистической управляемости процесса. Часто границы проводят и на расстоянии 2σ. Тогда любое выборочное значение, попадающее за границы 2σ, может служить предостережением о грозящей ситуации выхода процесса из состояния статистической управляемости. Поэтому границы ± 2σ называют предупреждающими [9].

В ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 рассматриваются два вида событий, свидетельствующих о нестабильности процесса измерений: превышение «предела предупреждения» и «предела действия» При этом четкого алгоритма действий в случае подобных событий нет. Использую термины, отсутствующие в ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 – «контрольный признак» и «тревожный признак»,- можно восполнить этот пробел. «Контрольный признак» - это событие, свидетельствующее о выходе процесса из статистически контролируемого состояния с доверительной вероятностью, превышающей 0,99, и требующее остановки процесса измерений и его коррекции. «Тревожный признак» - событие, свидетельствующее о выходе процесса из статистически контролируемого состояния с доверительной вероятностью 0,95 – 0,99; при этом остановки процесса измерений не требуется. В ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002 рассмотрены в форме примеров основные виды контрольных карт применительно к контролю качества результатов химического анализа [10]. 

 

2.3 Типы контрольных карт

 

Контрольные карты Шухарта бывают двух основных типов: для количественных и альтернативных данных.  Для каждой контрольной карты встречаются две ситуации:

• стандартные значения не заданы;
• стандартные значения заданы.

Стандартные значения – значения, установленные в соответствии с  некоторыми конкретными требованиями.

Целью контрольных карт, для которых  не заданы стандартные значения, является обнаружение отклонений значений характеристики (например, , R и т.д.), которые вызваны иными причинами, чем те, которые могут быть объяснены только случайностью. Эти контрольные карты основаны целиком на данных самих выборок и используют для вариаций, которые обусловлены неслучайными причинами.

Целью карт с  заданными стандартными значениями является определение того, отличаются ли наблюдаемые значения , R и т.д. для нескольких групп (каждая объемом n наблюдений от соответствующих стандартных значений Х₀ (или μ) и т.д. больше, чем можно ожидать при действии только случайных причин.

1. Контрольные карты для количественных  данных:

• карты среднего ( ) и размахов (R) или выборочных стандартных отклонений (s);
• карта индивидуальных значений (Х) и скользящих размахов (R);
• карта медиан (Ме) и размахов (R).

2. Контрольные карты для альтернативных  данных:

• карта долей несоответствующих единиц продукции (р) или карта числа несоответствующих единиц (пр);
• карта числа несоответствий (с) или карта числа несоответствий, приходящихся на единицу продукции (и).

 

     

2.3.1 Карты среднего ( ) и размахов (R) или выборочных стандартных отклонений (s)

 

Карты для количественных данных отражают состояние процесса через разброс (изменчивость от единицы к единице) и через расположение центра (среднее  процесса). Поэтому контрольные карты  для количественных данных почти  всегда анализируют парами – одна карта для расположения и одна – для разброса. Наиболее часто используют пару - и R-карту.

Построение контрольной карты  начинается с вычисления для каждой группы данных среднего ( ) и размаха (R = Х_мах – Х_min). Подсчитывают общее среднее (среднее средних) всех полученных значений  общих ( ) и средний размах (R). Формулы контрольных границ приведены в таблице 2. Коэффициенты для вычисления линий контрольных карт – в таблице 3.

Таблица 2 – Формулы контрольных  границ для карт Шухарта с использованием количественных данных

Статистика	Стандартные значения не заданы		Стандартные значения заданы
	Центральная линия	UCL и LCL	Центральная линия	UCL и LCL
R s		± A2 или ± A2 D3 , D4 B3 , B4	Х0 или μ R0 или d2σ0 S0 или С4 σ0	Х0 ± А σ0 D1σ0 , D2σ0 B5σ0 , B6σ0
Примечание – Заданы стандартные значения Х0 или μ, R0 ,S0 или σ0

 

На соответствующей форме строят - и R-карты, где вертикальная шкала слева – для  - и R, а горизонтальная шкала – для номера группы. Наносят вычисленные значения на карту средних и вычисленные значения R – на карту размахов. На соответствующие карты наносят сплошные горизонтальные прямые, соответствующие и R. На карты наносят контрольные границы: на  -карту – две горизонтальные прямые пунктиром на уровнях ± А₂R, а на R-карту – две аналогичные линии на уровнях D₃R и D₄R, где А₂, D₃ ,D₄ зависят от числа n наблюдений в группе. Нижнюю контрольную границу (LCL) на  R-карту не наносят при n< 7 , так как соответствующее значение  D₃ принимают равным 0.

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Формулы  контрольных границ для карт индивидуальных значений

Число наблюдений в подгруппе n	Коэффициенты  для вычисления контрольных границ											Коэффициенты для вычисления центральной линии
	А1	А2	А3	В3	В4	В5	В6	D1	D2	D3	D4	C4	1/ C4	d2	1/ d2
2	2,121	1,880	2,659	0,000	3,267	0,000	2,606	0,000	3,686	0,000	3,267	0,7979	1,2533	1,128	0,8865
3	1,732	1,023	1,954	0,000	2,568	0,000	2,276	0,000	4,358	0,000	2,574	0,8886	1,1284	1,693	0,5907
4	1,500	0,729	1,628	0,000	2,266	0,000	2,088	0,000	4,696	0,000	2,282	0,9213	1,0854	2,059	0,4857
5	1,342	0,577	1,427	0,000	2,089	0,000	1,964	0,000	4,918	0,000	2,114	0,9400	1,0638	2,326	0,4299