ФГБОУ ВПО

"Воронежский государственный технический университет"

Кафедра конструирования и производства радиоаппаратуры

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ КАРТ

ПРИ УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ

ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к лабораторной работе № 3 по дисциплине

«Управление качеством электронных средств»

по направлению подготовки бакалавров 211000

«Конструирование и технология электронных средств»

(профиль "Конструирование и технология

радиоэлектронных средств")

очной и заочной форм обучения

Воронеж 2012

Составители: канд. физ.-мат. наук В.С. Скоробогатов

канд. техн. наук Ю.М. Данилов

УДК 678.029.983

Использование контрольных карт при управлении качеством электронных средств: методические указания к лабораторной работе № 3 по дисциплине «Управление качеством электронных средств» по направлению подготовки бакалавров 211000 "Конструирование и технология электронных средств" (профиль "Конструирование и технология радиоэлектронных средств") очной и заочной форм обучения / ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет"; сост. В.С. Скоробогатов, Ю.М. Данилов, Воронеж, 2012. 38 с.

В работе изложены требования и рекомендации по подготовке и выполнению лабораторной работы по использованию контрольных карт при управлении качеством электронных средств.

Методические указания подготовлены в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержатся в файле "Исп контр карт при упр. кач. doc".

Методические указания предназначены для студентов 2-4 курсов.

Табл. 4. Ил. 12. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент канд. техн. наук, доц. И.А. Новикова

Ответственный за выпуск зав. кафедрой

д-р техн. наук, проф. А.В. Муратов

Издается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного технического университета

Ó ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", 2012

Лабораторная работа № 3

Использование контрольных карт

при управлении качеством электронных средств

1. Общие указания по выполнению лабораторной работы

Целью лабораторной работы № 3 является изучение основных видов контрольных карт и их использование при управлении качеством электронных средств.

В процессе выполнения лабораторной работы студент должен уметь практически применять полученные знания и приобретённые навыки.

На выполнение лабораторной работы отводится четыре часа. Перед лабораторным занятием студент должен самостоятельно выполнить домашнее задание в соответствии с данными методическими указаниями.

Студент, явившийся на занятия, должен иметь методические указания по данной лабораторной работе. В начале занятия преподаватель проверяет выполнение студентом домашнего задания и наличие заготовки отчёта по данной лабораторной работе в его рабочей тетради.

2. Домашнее задание и методические указания

по его выполнению

При выполнении домашнего задания студент должен ознакомиться с основными видами контрольных карт, порядком их оформления и использования при управлении качеством электронных средств. Для этого необходимо воспользоваться литературой (1-3), а также изучить следующий материал.

2.1. Контрольные карты

2.1.1. Состав контрольной карты

Метод контрольных карт позволяет отслеживать состояние процесса во времени и более того — воздействовать на процесс до того, как он выйдет из под контроля.

Контрольные карты — инструмент, позволяющий отслеживать ход процесса и воздействовать на него (с помощью соответствующей обратной связи), предупреждая его отклонения от предъявляемых к процессу требований [1].

Типичный пример контрольной карты приведен на рис. 1; она представляет собой контрольную карту средних арифметических и размахов (х и R). При построении контрольных карт на оси ординат откладываются значения контролируемого параметра, а на оси абсцисс — время t взятия выборки (или ее номер).

Всякая контрольная карта состоит обычно из трех линий. Центральная линия представляет собой требуемое среднее значение ха­рактеристики контролируемого параметра качества. Так, в случае ( — R) — это будут номинальные (заданные) значения и R, нанесенные на соответствующие карты.

Две другие линии, одна из которых находится над центральной — верх­ний контрольный предел (Кв или UCL — Upper Control Level), а другая под ней — нижний контрольный предел (Кн или LCL — Lower Control Level), представля­ют собой максимально допустимые пределы изменения значений контролируе­мой характеристики (показателя качества), чтобы считать процесс удовлетворя­ющим предъявляемым к нему требованиям. Если все точки, соответствующие выборочным средним значениям контролируемого параметра и его изменчивос­ти, полученные по результатам обследования выборок, оказываются внутри кон­трольных пределов, не проявляя каких бы то ни было тенденций, то процесс рассматривается как находящийся в контролируемом состоянии. Если же, напро­тив, они попадут за контрольные пределы или примут какую-нибудь иную форму расположения, то процесс считается вышедшим из-под контроля.

Процесс считается контролируемым, если систематические составляющие его погрешности регулярно выявляются и устраняются, а остаются только слу­чайные составляющие погрешностей, которые, как правило, распределяются в соответствии с нормальным (гауссовским) законом распределения.

Для успешного внедрения на практике контрольных карт важно не только овладеть техникой их составления и ведения, но, что значительно важнее, научиться правильно "читать" карту.

Вернемся к рис. 1, на котором представлены и R-контрольные карты, которые используются совместно и дополняют друг друга, чем и вызва­но их название: ( —R)-карта. На картах нанесены результаты контроля четы­рех выборок, сделанных в ходе протекания процесса через определенные про­межутки времени. Распределение контролируемого параметра в каждой из этих выборок (распределение выборочных данных) подчиняется нормальному за­кону распределения, что показано в верхней части рисунка, соответственно взятым из процесса выборкам. Как видно из расположения контрольных точек на R-карте (контрольная карта размахов), они группируются вблизи централь­ной линии, соответствующей требуемому номинальному значению R для дан­ного процесса, поочередно появляясь либо над ней, либо под ней. Такое чере­дование расположения контрольных точек характерно для процесса, в кото­ром действуют только случайные составляющие его погрешностей. Эти состав­ляющие подчиняются нормальному закону распределения, в соответствии с ко­торым имеется равная вероятность того события, что выборочное значение R, представляющее собой случайную величину размаха контролируемого параметра качества, окажется больше или меньше номинального его значения. Поэтому процесс с точки зрения разброса параметра качества от его "среднего" значения можно считать контролируемым, и, как видно из приведенных кривых распреде­ления выборочных данных, стандартное отклонение контролируемого параметра практически остается постоянным во времени. В то же время расположение кон­трольных точек на х -карте указывает на возрастание среднего выборочного зна­чения во времени. А значение х в четвертой выборке оказалось за контрольным пределом, что говорит о том, что в момент, когда бралась четвертая выборка, процесс уже не соответствовал предъявляемым требованиям. Однако этого можно было бы избежать, если бы на основании результатов уже первых трех выбо­рок, когда процесс находился еще в установленных пределах, но уже была видна тенденция его изменения, указывающая на явное влияние системати­ческих погрешностей, были бы предприняты соответствующие меры по их ус­транению. Наглядным примером такой систематической погрешности может служить состояние резца, перемещение которого при автоматической обра­ботке детали на токарном станке не учитывает его затупления.

Таким образом, контрольная карта помогает не только выявить несоот­ветствие процесса требованиям потребителя, но и предвидеть возможности его появления в будущем.

2.1.2. Типы контрольных карт

В зависимости от вида показателя и цели суще­ствуют различные типы контрольных карт [1,2,3]. В одном из них контрольный предел вычисляется по формуле:

(среднее значение) ±3 (стандартное отклонение),

где стандартное отклонение и есть вариация (изменение значения параметра качества), обусловленная случайными причинами. Этот тип контрольных карт называется контрольной картой с 3-сигмовыми пределами.

В рамках семи простых методов используются всего лишь семь типов кон­трольных карт, а именно контрольные карты:

• средних арифметических и размахов (х — R);

• медиан и размахов (Me — R);

• индивидуальных значений (х);

• доли дефектной продукции (р);

• числа дефектных единиц продукции (pn);

• числа дефектов (с);

• числа дефектов на единицу продукции (u).

Все перечисленные карты относятся к категории карт Шухарта, которые широко применяются в Европе и Японии. В то же время в Америке в основном используют не карты Шухарта, а так называемые кумулятивные контрольные карты, смысл которых становится понятным при рассмотрении точностных диаграмм [2]. Кумулятивные нормы показывают, к чему стремится процесс, но не показывают его текущего состояния, тогда как карты Шухарта дают инфор­мацию о текущем состоянии, но не всегда показывают такие очевидные тен­денции процесса, как это было показано в случае, приведенном на рис. 1. Кроме того, кумулятивные контрольные карты позволяют работать с выборка­ми малых объемов (вплоть до п= 1), что невозможно при использовании карт Шухарта. Тем не менее в рамках семи простых инструментов разработано мно­го простых правил, позволяющих и на картах Шухарта выявить тенденцию процесса и предупредить выход его из-под контроля. Некоторые из этих пра­вил показаны на рис. 2. Как правило, при анализе процессов метод конт­рольных карт используется совместно с гистограммами и расслоением данных.

Для выбора контрольной карты можно воспользоваться схемой, приве­денной на рис. 3 [1].

Существуют два типа контрольных карт: один предназначен для контроля параметров качества, представляющих собой непрерывные случайные величи­ны, значения которых являются количественными данными параметра каче­ства (значения размеров, масса, электрические и механические параметры и т.п.), а второй — для контроля параметров качества, представляющих собой дискретные случайные величины и значения, которые являются качественны­ми данными (годен — не годен, соответствует — не соответствует, дефектное — бездефектное изделие и т.п.).

Долю дефектных изделий (р_i) или дефектов (с_i.) в выборках при приме­нении второго типа контрольных карт подсчитывают соответственно по следу­ющим формулам:

Количество дефектных изделий в i-й выборке

p_i=----------------------------------------------------------------------- х

Общее количество проверенных изделий в выборке (n)

х 100 = процент дефектных изделий; (1)

число дефектов в i-й выборке

ci = ------------------------------------------------------------------------ х

Общее количество проверенных изделий в выборке (n)

х 100 = процент дефектов на n изделий, (2)

Результаты, полученные по (2), дают изготовителю больше информа­ции, чем по (1), так как при подсчете числа дефектов на n изделий каждое контролируемое изделие проверяется по всем потенциальным дефектам. Последующий анализ этих дефектов помогает вскрыть слабые места в производстве.

Контрольная карта, использующая выражение (1), называется p – картой, а выражение (2) – c-картой.

Значение для средней линии p – карты

,

где к – число выборок, которое должно быть более 10.

Границы регулирования

; (3)

С учетом того, что

, (4)

где n — объем контролируемой выборки, выражение (3) можно переписать в следующем виде:

; . (5)

Если величина средней линии карты дается в процентах, а не в дробных числах, то значения контрольных пределов также должны быть выражены в процентах, т.е.

; . (6)

Найденные средняя линия и границы регулирования наносятся на контрольную карту. Ординатами точек p-карты служат доли бракованных изделий р (или p_i, %), а абсциссами — текущие номера контролируемых партий или выборок, взятых из этих партий.

Аналогично, используя выражение (2), строим с-карту. Таким образом, целью контрольных карт является:

• держать под контролем значение определенной характеристики;

• проверять стабильность процессов;

• немедленно принимать корректировочные меры;

• проверять эффективность принятых мер.

Однако следует отметить, что перечисленные цели являются характер­ными для действующего процесса. В период же запуска процесса контрольные карты используют для проверки возможностей процесса, т.е. его возможностей стабильно выдерживать установленные допуски.