5.6 План сбора данных

5.6.1 Общие положения Самым важным элементом сбора данных является выбор контролируемых характеристик и идентификация места или стадии для контроля. Способ сбора данных имеет фундаментальное значение при использовании контрольной карты для эффективного распознавания случайных и специальных причин. На основе понимания особенностей процесса и собираемых данных следует уделить особое внимание тому, как формировать выборки или подгруппы, какими должны быть их объемы и частота, с которой их отбирают.

5.6.2 Оценка процесса измерения До выполнения действий по управлению процессом важно обеспечить валидацию процесса измерений. Изменчивость, связанную с процессом измерения, необходимо оценить и убедиться в том, что процесс способен выявлять отклонения в продукции, а сигналы контрольной карты не содержат ошибок измерения (см. ИСО 10012).

5.6.3 Отбор выборок Выборки - это подгруппы единиц продукции, изготовленных контролируемым процессом, отобранные в соответствии с установленным способом. В качестве данных о характеристиках продукции используют такие статистики, как число несоответствий, среднее арифметическое или размах, их вычисляют и отображают на контрольной карте. Рациональные выборки или подгруппы следует отбирать так, чтобы каждая подгруппа была настолько однородна, насколько позволяет процесс. Предполагается, что в пределах рациональной подгруппы изменения могут быть вызваны только случайными причинами. Эти причины являются источниками собственной изменчивости процесса в течение долгого времени. Рациональные подгруппы отбирают для обнаружения специальных причин изменчивости между подгруппами. Краткосрочную изменчивость измеряют, используя изменчивость в пределах последовательности однородных подгрупп, и на ее основе определяют положение контрольных границ на контрольной карте, в то время как долгосрочную изменчивость обычно оценивают по изменениям между подгруппами. Хорошим основанием для формирования подгрупп является время, поскольку такой подход позволяет обнаружить специальные причины, появление которых требует некоторого времени. Однако другие основания, такие как необходимость изучить изменчивость от оператора к оператору, от машины к машине или от поставщика к поставщику, могут потребовать формирования подгрупп, основанных на группировке по операторам, машинам или поставщикам. Рациональная подгруппа должна отражать воздействие всех причин случайных изменений. Например, серия повторных измерений на образце материала может не отражать влияние расположения образца в приборе или способа его получения. В таких условиях повторные наблюдения дают нереалистично низкую оценку собственной изменчивости измерений. Таким образом, почти по любому фактическому измерению процесс будет оценен как "нестабильный".

5.6.4 Объем выборки Объем выборки должен быть выбран так, чтобы обеспечить возможность обнаружения небольших изменений процесса и низкий риск необнаружения специальных причин. Больший объем выборки является более дорогостоящим, но обеспечивает более точную оценку процесса и, следовательно, более эффективный контроль. Однако если выборка является слишком большой, специальные причины могут воздействовать на процесс в период отбора выборки, вызывая увеличение изменчивости внутри выборки, следовательно, контрольные границы могут оказаться слишком широкими, а значит, многие специальные причины могут быть не обнаружены. При контроле по альтернативному признаку необходимый объем выборки для обнаружения изменений долей обычно должен быть существенно больше, чем объем выборки для контроля по количественному признаку, так как данные контроля по альтернативному признаку содержат намного меньше информации, чем данные контроля по количественному признаку. В некоторых случаях формирование подгруппы нерационально, и целесообразно собирать информацию по отдельным единицам продукции в выборках единичного объема. Это относится к ситуации, когда контроль является разрушающим или отбор выборки требует больших затрат, или когда повторные измерения процесса отличаются только ошибками анализа или погрешностью инструмента.

5.6.5 Частота отбора выборок Частота отбора выборок зависит от величины изменений процесса, которые необходимо своевременно обнаружить, а также от стоимости процесса, функционирующего в состоянии отсутствия статистической управляемости. Чем меньше изменения, которые необходимо обнаружить, тем большее количество выборок заданного размера отобрано до появления сигнала на карте. Сокращение периода между отборами выборок сокращает период обнаружения таких отклонений процесса, когда процесс может выйти из стабильного состояния, что приведет к изготовлению дефектной продукции. Однако при определении периода отбора выборок следует учитывать стоимость отбора и контроля выборки. Периодичность отбора выборок следует назначать так, чтобы она не совпадала с периодом изменения параметров, которые могут вызывать изменение процесса (например, отбор выборки в начале рабочего дня, когда температура ниже, или отбор каждой 50-й единицы продукции в начале партии сырья или в начале смены).

5.7 Карты контроля по количественному и альтернативному признаку Контрольные карты могут быть применены как для количественных, так и для альтернативных данных. Количественные данные - это результаты наблюдений, проводимых с помощью измерений и записи числовых значений контролируемого показателя рассматриваемых единиц выборки, что предполагает некоторую непрерывную шкалу изменения этого показателя. Альтернативные данные - это результаты наблюдений наличия (или отсутствия) определенного признака или атрибута для каждой рассматриваемой единицы выборки и подсчета числа единиц, имеющих (или не имеющих) данный признак, или числа таких признаков, имеющихся в единице. Результаты затем представляют в виде частоты или процента (доли). В основном контрольные карты, используемые для количественных данных (называемые картами контроля по количественному признаку), отличаются от контрольных карт, используемых для альтернативных данных (называемых картами контроля по альтернативному признаку), по виду распределений контролируемых характеристик. В большинстве случаев карты контроля по количественному признаку применяют в случае, когда результаты наблюдений являются статистически независимыми и могут быть описаны нормальным распределением. В результате используют два вида контрольных карт - для контроля среднего и для контроля изменчивости процесса. На карте первого вида в качестве меры положения используют выборочное среднее, медиану или единственную измеряемую характеристику (если выборка содержит только одну единицу продукции). На карте второго вида в качестве меры разброса или изменчивости в пределах выборки используют стандартное отклонение, выборочный размах или абсолютную разность двух последовательных наблюдений, если выборка содержит только одну единицу продукции в единицу времени. Для эффективного контроля по количественному признаку применяют оба вида карт. Расстояние между контрольными границами на контрольной карте среднего является функцией изменчивости, контролируемой по карте разброса. Поэтому важно при построении контрольной карты среднего процесса удостовериться, что процесс является статистически стабильным относительно собственного разброса. В большинстве случаев применение карт контроля по альтернативному признаку обычно используют биномиальное распределение или распределение Пуассона. Каждое из этих распределений имеет единственный параметр, который контролируют для оценки стабильности процесса. Поэтому в случае контроля по альтернативному признаку применяют единственную контрольную карту. Контрольные границы такой карты находят на основе объема выборки и определенных доли или количества несоответствующих единиц продукции.