АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СТАТИСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

 

Романов В.А., Ермачкова Н.А., Лисицин С.В. (БГИТА, г. Брянск, РФ)

 

Described information and software for calculation parameter statistical checking quality technological process.

 

Описано информационное и программное обеспечение для расчёта параметров статистического контроля качества технологического процесса.

 

Одним из основных инструментов в общем арсенале статистического контроля являются контрольные карты.

Принято считать, что идея контрольных карт принадлежит известному американскому статисту Уолтеру Шухарту. Она была высказана в 1924 году и обстоятельно описана в 1931 году.

Первоначально контрольные карты использовались для регистрации результатов измерений требуемых свойств продукции. Выход параметра за границы поля допуска свидетельствовал о необходимости остановки производства и проведении корректировки процесса в соответствии со знаниями специалиста, управляющего производством [ 1, 2].

Карты, которые используются при принятии решений, называются кумулятивными.

Контрольная карта графически отражает изменение показателей качества и снабжена шкалой, на которой определены границы регулирования, предусматривающие применение экономических статистических оценок.

При статистическом регулировании технологического процесса, если точки, наносимые на график, не выходят за границы регулирования, технологический процесс считают стабильным. Такое расположение точек расценивают как неизбежное рассеивание значений показателя качества, и производство продолжают, ничего не изменяя.

Если же точки на графике выходят за границы регулирования, то считается, что в технологическом процессе возникает опасная ситуация, в этом случае рассеивание признается устранимым, и принимаются необходимые меры воздействия. Кроме того, поскольку положение границ регулирования позволяет дать вероятностную оценку средних значений, т.е. уровня настройки технологического процесса и рассеивания значений, то контрольные карты становятся источником  полезной информации о технологическом процессе.

Таким образом, контрольные карты применяют также для анализа технологических процессов, и тогда они служат одним из видов эффективного инструмента при анализе и совершенствовании технологических процессов.

Существует много разновидностей контрольных карт, каждая из них обладает характерными особенностями, так что при их выборе необходимо четко уяснить их особенности и назначение применительно к тем элементам, которые намечаются для контроля и регулирования.

Контрольная карта ()  состоит из контрольной карты (), осуществляющей контроль за изменением среднего арифметического, контрольной карты (R), осуществляющей контроль за изменением и рассеиванием значений показателя качества. Эта карта применяется при измерении таких регулируемых показателей как: длина, масса, диаметр, время, придел прочности при растяжении, шероховатость, прибыль и т.д.

Последовательность обработки данных и построения карт состоит из перечисленных ниже этапов.

 Отбирают выборку объемом n (обычно 4-5 шт.) и измеряют в ней каждую деталь, заносят результаты в листок данных. Доводят число таких выборок до 20-25. Число выборок обозначается через К.

Вычисляют среднее значение  по каждой выборке, по формуле

 ,                                                       (1)

где  - значения замеров; n- число выборок (3…10).

Подсчитывают размах R в каждой выборке, по формуле

R=Х_max-X_min,                                                            (2)

где Х_max- максимальное значение в текущей выборке;

      X_min- минимальное значение в текущей выборке.

Предварительно подготовив бланк контрольной карты, по вертикали  наносят шкалу для Х и R, а по горизонтали- номера выборок.

В бланк контрольной карты вносят точки значений  и R.

Вычисляют среднее  от  и среднее  от R, по формулам

                                                              (3)

где К- число выборок.

                                                              (4)

Вычисляют координаты границ регулирования :

-верхнюю границу регулирования, по формуле

                                           (5)

где коэффициент зависящий от объема выборки;

-нижнюю границу регулирования

                                          (6)

Вычисляют координаты границ регулирования R:

-верхнюю границу регулирования, по формуле

                                                       (7)

где  D₄- коэффициент, зависящий от объема выборки n;

-нижнюю границу регулирования, по формуле

                                                       (8)

где  D₃- коэффициент, зависящий от объема выборки n (если n не превышает 6, то UCL=0).

В контрольную карту заносят границы регулирования.

Проводится анализ полученных графиков и делается вывод о состоянии технологического процесса.

Как видно из описания формул, расчет параметров контроля качества зависит от многих факторов. Для его выполнения требуется  поиск табличных данных, а сложные формулы затрудняют «ручной» расчет. В связи с этим было разработано  информационное и программное обеспечение для автоматизированного расчета.

Для разработки информационного обеспечения использована реляционная модель, состоящая из 4 таблиц типа Paradox. Таблица TKurs  содержит названия группы и фамилии исполнителей. В таблице TGr  указывается название работы и количество выборок. Таблица TKk  используется для ввода начальных данных по выборкам и в неё же производится запись результатов расчета. Таблица  TKof содержит значения коэффициентов зависящих от числа выборки.

Программное обеспечение разработано в среде Delphi 2009 на языке Object Pascal. Для решения задачи разработано несколько экранных форм, позволяющих организовать диалог пользователя с системой для  ввода данных пользователя, названия работы, числа выборки, ввода исходных данных и вывода математических и графических результатов позволяющих судить о состоянии технологического процесса на данный момент.

На рисунке 1 представлена форма для ввода данных и выполнения расчетов.

Рисунок 1- Вид формы для ввода данных и выполнения расчетов

На форме представлена таблица в которую заносятся значения (Х) из выборки, и при нажатии на кнопку «Рассчитать» выводятся расчетные параметры: сумма (Х), среднее значение, и размах выборки R. Выполнение расчета активирует кнопку «Диаграммы», при нажатии на которую открывается форма «Контрольные карты», показанная на рисунке 2,  на которой выводятся графически представленные результаты статистического расчета качества в виде диаграмм.

На диаграммах приведены зависимости среднего значения Х и времени выборки от времени контроля. На графиках также имеются границы верхнего и нижнего предела регулирования, выход пиков диаграмм за эти границы свидетельствует о нарушении в технологическом процессе и о выходе параметров качества за установленные  границы. Средняя линия на графиках так же позволяет судить о состоянии технологического процесса, так как сильное смещение диаграммы вверх или вниз от нее говорит о неточности настройки оборудования и как  следствие о необходимости его перенастройки.

Для вывода результатов на печать необходимо нажать на кнопку Печать, выбрать принтер и формы, выводимые на печать.

Рисунок 2- Вид формы «Диаграмма»

 

Разработанная программа позволяет быстро и точно рассчитать параметры статистического контроля качества технологического контроля, что в свою очередь позволяет сделать выводы о состоянии технологического процесса на данный момент времени и при необходимости своевременно внести коррективы. Она может быть использована в учебном процессе для выполнения практических работ по дисциплине «Управление качеством»,  в дипломном проектировании, а также в производственных условиях.

 

Литература

1  ГОСТ Р ИСО 9000: Система менеджмента качества. Основные положения и словарь.- М.: Национальные стандарты, 2008.-35с.

2   Ермачкова, Н.А. Статистические методы контроля и оценки качества продукции:учеб.пособ./Н.А.Ермачкова. –Брянск:БГИТА, 2007. -50 с.