- •Клевлеев в.М. Статистические методы контроля и управления качеством
- •1 Качество и обеспечение качества
- •1.1 Качество как стратегическая цель предприятия
- •1.2 Различия в качестве и их причины
- •1.3 Обеспечение качества
- •Обеспечение качества
- •1.5 Систематизация методов статистического обеспечения качества
- •Статистическое обеспечение качества
- •2 Основы статистического обеспечения качества
- •2.1 Распределение признаков качества
- •2.1.1 Распределение дискретных признаков
- •2.1.1.1 Равномерное распределение и некоторые понятия теории статистических распределений
- •2.1.1.2 Распределение Бернулли
- •2.1.1.3 Гипергеометрическое распределение
- •2.1.1.4 Биномиальное распределение
- •2.1.1.5 Распределение Пуассона
- •2.1.2 Распределение непрерывных признаков
- •2.1.2.1 Равномерное распределение
- •2.1.2.2 Экспоненциальный (показательный) закон распределения
- •2.1.2.3 Нормальный (гауссовский) закон распределения
- •Замечание. Очевидно, что события, состоящие в осуществлении неравенства и, противоположные. Поэтому, если вероятность осуществления неравенстваравна, то вероятность неравенстваравна.
- •2.2 Статистическая проверка статистических гипотез
- •2.2.1 Процедура проверки статистических гипотез и свойства параметрических критериев
- •2.2.1.1 Процедура проверки статистической гипотезы
- •1. Определение генеральной совокупности и типа распределения
- •2. Формулировка гипотезы
- •3. Определение контрольной величины и ее распределение в случае принятия гипотезы
- •4. Задание уровня значимости и определение области отклонения гипотезы
- •5. Принятие решения и его интерпретация
- •2.2.1.2 Примеры проверки статистических гипотез
- •2.2.1.2.1Доверительные интервалы для оценки математического ожидания нормального распределения
- •2.2.1.2.1.1Среднее квадратическое отклонениеизвестно
- •2.2.1.2.1.2Среднее квадратическое отклонениенеизвестно
- •2.2.1.2.1.3Доверительные интервалы для оценки среднего квадратического отклонениянормального распределения
- •2.2.1.2.1.4Оценка значимости отношений дисперсий двух нормально распределенных совокупностей
- •2.2.1.2.1.5Проверка гипотез относительно параметров нормально распределенных генеральных совокупностей
- •2.2.1.2.1.6 Последовательный анализ
- •2.3 Выборки значений показателей качества
- •2.3.1 Основные понятия теории выборочного метода
- •2.3.2 Методы реализации случайного отбора выборок штучной продукции
- •0 1 2 . . . . . . . . . . . 2 1 0
- •2.3.3 Обеспечение представительности выборок
- •2.3.4 Выборочные характеристики и их свойства
- •3 Приемочный контроль
- •3.1 Основные понятия
- •3.1.1 Общие требования
- •3.1.2 Выбор планов и схем статистического приемочного контроля качества и требования к достоверности контроля
- •3.2 Статистический приемочный контроль по количественному признаку
- •3.2.1 Взаимосвязь между долей брака в партии и уровнем настройки производственного процесса
- •3.2.2 Планы выборочного контроля при одностороннем ограничении и известной дисперсии
- •3.2.2.1 Описание метода контроля и выбор контрольных величин
- •3.2.2.2 Оперативная характеристика и ее параметры
- •3.2.2.3 Построение плана выборочного контроля при заданных рисках производителя и потребителя
- •3.2.3 Планы выборочного контроля при одностороннем ограничении и неизвестной дисперсии
- •3.2.3.1 Контрольные величины
- •3.2.3.2 Оперативная характеристика и построение плана контроля при заданном риске потребителя и производителя
- •3.2.4 План выборочного контроля при двустороннем ограничении
- •3.2.5 Национальные стандарты приемочного контроля по количественному признаку
- •3.2.5.1 Выборочный контроль по количественному признаку на основе приемлемого уровня качества
- •3.2.5.2 Выборочный контроль по количественному признаку на основе нормативного уровня несоответствий
- •3.2.5.3 Последовательные планы выборочного контроля по количественному признаку
- •3.2.5.4 Выборочный контроль нештучной продукции
- •3.3 Статистический приемочный контроль по качественному признаку
- •3.3.1 Однократные планы контроля
- •3.3.1.1 Описание метода контроля. Использование теоремы Моода
- •3.3.1.2 Оперативная характеристика при гипергеометрической функции распределения числа дефектных изделий
- •3.3.1.3 Биномиальная оперативная характеристика
- •3.3.1.4 Оперативная характеристика при распределении Пуассона
- •3.3.1.5 Сравнение трех оперативных характеристик
- •3.3.2 Параметры простых планов контроля
- •3.3.2.1 Квантили оперативных характеристик
- •0 0.1 Р0 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
- •3.3.2.2 Средний выходной уровень дефектности, предел среднего выходного уровня дефектности (и)
- •3.3.2.3 Среднее число проконтролированных изделий в партии и доля проконтролированных изделий (и)
- •3.3.2.4 Контроль с прерыванием и средний объем выборки ()
- •3.3.3 Построение простых планов контроля с заданными свойствами
- •3.3.3.1 Задание риска потребителя и риска поставщика
- •3.3.3.2 Другие исходные данные
- •3.3.4 Двукратные планы выборочного контроля
- •3.3.4.1 Описание метода контроля
- •3.3.4.2 Оперативная характеристика
- •3.3.4.3 Средний объем выборки
- •3.3.4.4 Другие параметры плана
- •3.3.4.5 Эквивалентные однократные и двукратные планы выборочного контроля
- •3.3.5 Многократные планы контроля
3.2.4 План выборочного контроля при двустороннем ограничении
Предыдущие рассуждения о планах контроля по количественному признаку строились на том, что для признака качества , имеющего распределение, задано только нижнееили верхнеепредельное значение. Если указаны две границы допуска на изготовлениеи, то доля бракасогласно (3.2в) состоит из двух компонентови. При этомявляется вкладом в общую долю брака, связанную с недостижением значения, аполучается вследствие превышения значения.
Рассмотрим случай, когда ширина поля допускабольше, чем. В этом случае можно пренебречь меньшей из двух составляющихили. Большая доля бракав партии может быть только следствием сдвигапо отношению к середине поля допуска. Поэтому можно вновь вернуться к планам контроля при одностороннем ограничении.
Если контрольной величиной является выборочное среднее , то партия бракуется, если выполняется одно из неравенствили. Соответствующие условия можно легко сформулировать и для случаев, когда вместоконтролируются другие величины (табл.3.2 и табл.3.6). Синтез плана контроля проводят как в разделе 3.2.2 при известной технологической дисперсия или как в разделе 3.2.3, когда дисперсия неизвестна.
Если , то применяется, как правило, контрольная величина, аналогичная (3.14) (метод).
3.2.5 Национальные стандарты приемочного контроля по количественному признаку
Процедуры традиционных методов приемочного контроля по количественному признаку установлены в следующих национальных стандартах:
ГОСТ Р 50779.21 «Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. Часть 1. Нормальное распределение».
ГОСТ Р 50779.30 «Статистические методы. Приемочный контроль качества. Общие требования».
ГОСТ Р 50779.50 «Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку. Общие требования».
ГОСТ Р 50779.53 «Статистические методы. Приемочный контроль качества по количественному признаку для нормального закона распределения. Часть 1. Стандартное отклонение известно».
ГОСТ Р 50779.74 (ИСО 3951) «Статистические методы. Процедуры выборочного контроля и карты контроля по количественному признаку для процента несоответствующих единиц продукции».
ГОСТ Р 50779.76 (ИСО 8423) «Статистические методы. Последовательные планы выборочного контроля по количественному признаку для процента несоответствующих единиц продукции (стандартное отклонение известно)».
ГОСТ Р 50779.77 «Статистические методы. Планы и процедуры статистического приемочного контроля нештучной продукции».
3.2.5.1 Выборочный контроль по количественному признаку на основе приемлемого уровня качества
Планы и процедуры выборочного контроля по количественному признаку на основе объема партии, приемлемого уровня качества и уровней контроля установлены в ГОСТ Р 50779.74.
Этот стандарт применим для случаев, когда:
- процедура контроля предназначена для непрерывной последовательности партий дискретной продукции, поставляемой одним поставщиком, использующим один и тот же производственный процесс;
- рассматривается только одна характеристика качества этой продукции, измеряемая с помощью измерительного прибора с непрерывной шкалой;
- процесс находится в состоянии статистической управляемости, и измеряемая характеристика имеет нормальное или близкое к нормальному распределение;
- договором на поставку определен верхний или нижнийпредел поля допуска или оба предела, а продукция оценивается как несоответствующая, если измеряемая характеристикаэтой продукции удовлетворяет одному из следующих неравенств:
, (3.40а)
, (3.40б)
или . (3.41)
Неравенства (3.40) соответствуют случаю одностороннего допуска, а неравенство (3.41) - двустороннего допуска. В последнем случае возможны два способа задания приемлемого уровня качества :
- для каждого предела поля допуска задается отдельный (так называемые «предельные значения с отдельными уровнями качества»);
- задается общий для обоих пределов поля допуска («предельные значения с общим уровнем качества»).
Национальный стандарт рекомендует одиннадцать значений в интервале от 0.1 до 10 %.
Приемлемость партии основана на оценке мер расположения (среднего арифметического) и изменчивости (дисперсии) распределения измеряемого параметра единицы продукции в контролируемой партии относительно пределов поля допуска. В настоящем стандарте представлены два основных метода: метод для случаев, когда неизвестно стандартное отклонение, иметод, если значениеизвестно. Третий метод,метод, основанный на среднем размахеизмерений показателя качества в подгруппах выборки, не имеет широкого практического применения.
С точки зрения минимального объема контроля преимущество на стороне метода, но прежде чем его применять необходимо установить значение. Поэтому на практике первоначально начинают с контроля пометоду, и переход кметоду возможен только при наличии серьезных оснований считать стандартное отклонение процесса постоянным и известным.
Процедура контроля по методу, для которого объем выборки сохраняется неизменным во всем диапазоне значений , предусматривает выполнение следующих действий.
По заданному уровню контроля (как правило, уровень ) и объему партии с помощью таблицынационального стандарта (см. табл.3.7) находят код объема выборки. С помощью этого кода и заданного значенияиз таблиц(см. табл.3.8) получают объем выборкии контрольный норматив, Затем, взяв случайную выборку объема, измеряют показатель качествакаждой единицы, после чего вычисляют среднее значение выборки, стандартное отклонениеи статистики качестваи/или.
Мощность критерия, то есть крутизна оперативной характеристики, увеличивается от уровня до уровня. Специальные уровни контроляиприменяются при работе с малыми объемами выборок или когда имеет место разрушающий контроль.
Таблица 3.7 Коды объема выборки и уровни контроля для специальных уровней ,и общих уровней контроля
Статистики качества вычисляются по формулам:
, (3.42а)
и (или)
(3.42б)
и сравниваются с контрольным нормативом . Если при этомили, илии(если для каждой границы поля допуска заданы различные), топартия принимается, в противном случае партия отклоняется.
Следует отметить, что если выборочное стандартное отклонение превышает значениемаксимального стандартного отклонения выборки для приемлемого уровня качества, гденаходят по таблиценационального стандарта, топартия считается неприемлемой и должна быть отклонена сразу же.
Таблица 3.8 Одноступенчатые выборочные планы для нормального контроля (основная таблица): метод
При использовании графического метода строят прямые (для верхнего предельного значения) и(для нижнего предельного значения) с осями координат:- вертикальная ось,- горизонтальная ось (рис.3.11). Используя конкретные значенияи, рассчитанные по измерениям в выборке, наносят точкуна график (рис.3.11). Если эта точка лежит в зоне приемки, то партия принимается, если она выходит за границы этой зоны, то партия не принимается.
Процедура контроля для метода, используемого при наличии серьезных оснований считать стандартное отклонение постоянным и равным , предусматривает по уровню контроля и объему партии нахождение по таблицекода объема выборки. С помощью этого кода объема выборки и заданного значенияиз таблиц(см. табл.3.9) получают объем выборкии контрольный норматив. Далее, взяв случайную выборку, для каждой единицы продукции, вошедшей в выборку, измеряют значение показателя качестваи вычисляют среднее.
Рис.3.11 График приемки для двустороннего допуска (метод)
При этом если для односторонних допусков:
, (3.43а)
, (3.43б)
то партия принимается.
В том случае, когда заданы оба предела поля допуска, то партия принимается, если одновременно выполняются условия и.
Графический метод аналогичен графическомуметоду.
Пример 3.16 Пиротехническая задержка по времени должна составлять от 4 до 9 с. Произведенная продукция контролируется партиями по 1000 изделий: уровень контроля , нормальный контроль:- для нижнего предела поля допуска и- для верхнего предела.
Из табл.3.8 видно, что для такого размера партии код - . Из табл.3.9 видно, что дляметода объем выборки равен 35, а верхний и нижний контрольные нормативы равныисоответственно.
Допустим, время задержки в выборке распределяется следующим образом:
6.95 |
6.04 |
6.68 |
6.63 |
6.65 |
6.40 |
6.44 |
6.34 |
6.04 |
6.15 |
6.44 |
7.15 |
6.70 |
6.59 |
6.51 |
6.35 |
7.17 |
6.83 |
6.25 |
6.96 |
6.80 |
5.84 |
6.15 |
6.25 |
6.57 |
6.52 |
6.59 |
6.86 |
6.57 |
6.91 |
6.29 |
6.63 |
6.70 |
6.67 |
6.67 |
Таблица 3.9 Одноступенчатые выборочные планы для нормального контроля (основная таблица): метод
Требуется определить соответствие критериям приемки.
Необходимая информация: |
Полученные значения: |
Объем выборки, |
35 |
Среднее выборки, |
6.55 |
Стандартное отклонение, |
0.31 |
Верхнее предельное значение, |
9.0 |
Нижнее предельное значение, |
4 |
Верхняя статистика качества, |
7.90 |
Нижняя статистика качества, |
8.22 |
Верхний контрольный норматив, |
1.57 |
Нижний контрольный норматив, |
2.54 |
Критерий приемки равен: |
7.90>1.57 и 8.22>1.57 |
Данная партия отвечает критериям приемки и может быть принята. |