Публикации

Управляйте не браком, а его причинами

Е.П. Кочетков

До сих пор на многих предприятиях основным методом управления качеством продукции остается обнаружение дефектов. Контролеры, рабочие, проверяя изделия на соответствие установленным требованиям, отделяют годную продукцию от брака в процессе производства. На входном и выходном приемочном контроле предпринимаются попытки отфильтровать партии соответствующего качества от несоответствующих партий. При таком способе управления качеством дефектные изделия будут всегда, потому что:

• есть источники (причины) изменчивости, приводящие к появлению брака;
• при проверке соответствия требованиям можно допустить ошибки: годное изделие признать несоответствующим и наоборот;
• дефекты являются сигналами системы управления качеством продукции и процессами производства, и поэтому нужны ей.

Управление качеством на основе принципа обнаружения дефектов было эффективно и оправдано до середины прошлого века, когда существовали концепции оптимальных уровней дефектности. Когда экономически было не выгодно вкладываться в предупреждение дефектов, так как затраты на предупреждение были больше, чем полученная выгода от сокращения потерь, связанных с браком и рекламациями. Из всего спектра статистических методов применялся только статистический приемочный контроль, основной функцией которого была фильтрация -  отделение партий соответствующего качества от партий несоответствующего качества.

В настоящее время с ростом и развитием потребностей потребителя в условиях жесточайшей конкуренции оптимальным уровнем дефектности является ноль дефектов. Потребители не хотят получать дефектную продукцию, а если такое случилось, требуют разобраться с причинами и исключить их.

Для того чтобы соответствовать требованиям потребителя, надо изменить принцип управления. Вместо обнаружения дефектов надо заниматься их предупреждением. Недаром в отраслевом автомобильном стандарте ISOTS 16949 [1] сказано: «Цель настоящего стандарта – разработка системы менеджмента качества, обеспечивающей постоянное улучшение, придающей особое значение предупреждению дефектов, снижению изменчивости и сокращению потерь в цепочке поставки».

Умеем ли мы предупреждать отказы? Безусловно, однозначно, Да!!! И родственники, и наши предки, и наши друзья, и знакомые предупреждают появление отказов в своей повседневной жизни. Приведу пример. У вас подрастает ребенок. Он становится самостоятельным и может уже один гулять во дворе. Вы изготавливаете для ребенка первый ключ в его жизни, учите открывать и закрывать входную дверь и торжественно вручаете его… на веревочке! Вы не ждете отказа, когда ребенок потеряет ключ. Веревочка или шнурок (кому как нравится) – это средство предупреждения отказов.

К сожалению, деятельность по предупреждению отказов на предприятиях не всегда носит осознанный и системный характер. Для того чтобы реализовать принцип предупреждения отказов, надо изменить объект управления. Вместо управления дефектами и отказами, надо управлять их причинами.

Для разработки мер по управлению причинами введем следующую классификацию.

По источникам:

• конструктивные причины
• технологические причины

По возможности влияния на причины

• устранимые причины
• неустранимые причины

Дадим следующее определение: неустранимые причины – это источники изменчивости функционирования изделия или процесса производства продукции.

В таблице на рис.1 приведены примеры причин в соответствии с введенной классификацией.

Рисунок 1. Примеры причин в соответствии с классификацией
Исходя из данной классификации, можно сформулировать следующие принципы предупреждения отказов.

I Все причины отказов подразделяются на устранимые и неустранимые причины.

II Устранимые причины надо выявить на этапах проектирования продукции и разработки технологии и устранить.

III Неустранимые причины надо выявить на этапах проектирования продукции и разработки технологии и управлять ими в процессах производства и эксплуатации продукции.

IV Для управления неустранимыми причинами разрабатывают Планы Управления.

Надо отметить, что инструмент «Планы Управления» (перевод на русский язык термина «Control Plan») получил широкое распространение в зарубежных компаниях, в первую очередь связанных с автомобильной промышленностью. В последние годы российские предприятия, в особенности те, кто сотрудничает с квалифицированными зарубежными потребителями, также применяют этот инструмент. По сути своей План Управления описывает систему методов управления процессами изготовления продукции. В эту систему включают статистические методы, такие как выборочный контроль, настройка процесса по первым изделиям, карты регулирования и так далее. План Управления описывает, что и с какой периодичностью надо измерять в процессе производства и какие действия надо совершать на основании полученных результатов измерений.

Надо отметить, что в современном оборудовании действия по управлению причинами возможных отказов встраиваются в само оборудование. Приведу пример процесса, который есть в любой компании, не зависимо от профиля, численности и формы собственности, и которым, как правило, управляют на основе принципа обнаружения дефектов. Это процесс печати материалов на принтере. Одной из основных неустранимых причин данного процесса является причина «Картридж кончается». В принтер встроен счетчик количества напечатанных страниц, в инструкции по эксплуатации указано, после какого числа напечатанных страниц надо менять картридж. Это и есть План Управления причиной «Картридж кончается» для принтера. Но мы все равно ждем появления страниц с плохой печатью, чтобы заменить расходный материал. Кто-то считает, что такое управление выгодно из-за дороговизны картриджа. Я не согласен. Как правило, по закону подлости, картридж кончается тогда, когда надо распечатать очень важный документ или материал. А этих потерь никто не считает. Кстати, я думаю, да почти уверен, что предельное количество копий вычислялось при проектировании принтера с применением статистических методов, таких как выборочное среднее и доверительные интервалы.

Реализация озвученных выше принципов предупреждения отказов предполагает применение системы взаимосвязанных методов, в том числе статистических. Рамки статьи не позволяют подробно рассмотреть методологию предупреждения отказов на всех этапах жизненного цикла продукции. Поэтому ограничимся рассмотрением этапов разработки технологии и производства продукции. Для читателей, желающих более подробно познакомиться с методологией предупреждения отказов, могу порекомендовать книгу «Диалоги о предупреждении отказов» [2].

Предупреждение отказов на этапе разработки технологического процесса

Цель технологического процесса – производить продукцию в соответствии с требованиями к ее характеристикам. Результатом разработки технологического процесса являются последовательность операций, перечни необходимого оборудования, оснастки, инструмента, режимы и т.п. По окончании данного этапа изготовитель должен быть уверен в том, что если процесс будет выполняться в соответствии с технологией, то вся изготовленная продукция будет соответствовать техническим требованиям. Для этого надо предпринять следующие меры предупреждения технологических причин отказов

1. Установить устранимые и неустранимые технологические причины или проверить их отсутствие.

Технологический процесс разрабатывает межфункциональная команда из специалистов (конструкторы, технологи, работники ОТК, метрологи, механики и т.д.), которая на основании знаний и опыта участников разрабатывает модель влияния причин на возможные отказы. Я рекомендую для этого воспользоваться методом QFD (структурирование функции качества), а точнее одним из его инструментов – матрицей влияния.

На рис.2 приведен пример матрицы влияния для операции «Шлифование вала». На рисунке приведена только часть матрицы, описывающая влияние причин на создание наружного диаметра вала. Кроме того, на операции создается качество наружной поверхности вала.

  Рисунок 2. Пример матрицы влияния для операции «Шлифование вала»

С выполнением функции «Создание наружного диаметра» связаны потенциальные отказы невыполнения этой функции, а именно: «Диаметр завышен», «Диаметр занижен», «Биение» и «Конусность». Далее в названиях столбцов указаны параметры операции и неустранимые причины, которые могут привести к отказам. Знаком «+» указана связь параметров и причин с потенциальными отказами. Указание связи важно для исследования причин. В случаях, когда мы не можем измерять непосредственно причину, например износ, можно измерять связанную с причиной характеристику продукции в данном случае наружный диаметр.

Через параметры операции формулируются потенциальные устранимые технологические причины. Например, для параметра «Скорость резания» можно сформулировать потенциальную устранимую технологическую причину «Неправильно заданы требования к скорости резания». Применяя метод анализа видов и последствий потенциальных отказов [3], оценивают и анализируют риск причины «Неправильно заданы требования к скорости резания». Если риск большой, то совершают действия по проверке и устранению данной причины. Например, пересматривают требования к скорости резания.

На этапе разработки технологии особое внимание надо уделить неустранимым причинам. Напомню, неустранимые технологические причины – это источники изменчивости процесса производства продукции, приводящие к производству брака, если этими причинами не управлять или управлять неэффективно. Надо сказать, что неустранимых технологических причин или источников изменчивости очень много. Это и неоднородность исходных материалов, изменчивость в работе оборудования (биение, люфты, вибрация), износ оснастки, изменчивость свойств смазки и охлаждающей жидкости, загрязнение рабочих поверхностей, изменчивость температуры, влажности, давления внешней среды, изменчивость в работе персонала, включая разный опыт и навыки рабочих, и так далее. Очевидно, что всеми источниками изменчивости управлять невозможно. В этой ситуации на помощь приходит принцип Парето, который гласит, что восемьдесят процентов проблем создаются двадцатью процентами причин. Исходя из этого, введем еще несколько принципов предупреждения отказов и дефектов, которые помогут нам в дальнейшем выстроить систему управления процессом.

V Есть немногочисленные источники изменчивости, оказывающие сильное воздействие на процесс, и требующие управления в процессе производства. Назовем такие источники особыми причинами.

VI Есть многочисленные источники изменчивости, оказывающие слабое воздействие на процесс, управлять которыми по отдельности в процессе производства экономически неоправданно. Назовем такие источники обычными причинами. Надо отметить, что деление источников изменчивости на особые и обычные причины весьма условно. Действительно для многих производственных процессов небольшие изменения характеристик внешней среды, например влажности, не приведут к производству брака. А при производстве трехслойного безопасного автомобильного стекла изменение влажности при закладке пленки может привести к  потере оптических свойств готового стекла. Смешная причина – «у людей выпадают волосы». В ваших процессах надо этой причиной управлять? А в пищевой промышленности обязательно надо управлять! Несмотря на условность деления причин на особые и обычные, такая классификация причин весьма конструктивна, так как позволяет сформулировать следующие принцы управления процессом.

VII Не надо вмешиваться в процесс, если его изменения вызваны обычными причинами. Действительно, если изменения в процессе производства вызваны влиянием обычных причин, не надо ничего менять в процессе, потому что мы не собирались управлять этими причинами. Реализуя этот принцип при управлении процессом, мы защищаемся от ошибки «Излишняя регулировка». Следующий принцип связан с защитой от другой ошибки – ошибки незамеченной разладки.

VIII Надо вмешаться в процесс, если его изменения вызваны особыми причинами. Действительно, если действуют особые причины, надо внести в процесс соответствующие коррективы, потому что мы планировали управлять этими причинами. Есть древняя молитва: «Дай, господи, мне сил, изменить то, что я могу изменить, дай терпения не менять то, что я не могу изменить, и дай мудрости, отличить одно от другого». Действительно, как отличить влияние особых причин от влияния обычных причин? Для этого вводится следующее модельное предположение.

IX Будем считать, что суммарное влияние обычных причин на процесс постоянно и неизменно во времени. Данное предположение (не смотря на его условность, связанную с моделированием процесса) позволяет установить реальную физическую грань между влиянием обычных и особых причин на изменчивость характеристик процесса. Для этого надо оценить изменчивость процесса от обычных причин, которыми мы не управляем. Квалифицированные потребители устанавливают требования к такой изменчивости через требования к индексам воспроизводимости. Часто применяется требование: индекс Рр должен быть не менее чем 1.67. Такое требование, означает, что в среднем изделия не должны отличаться друг от друга более чем на десять процентов ширины поля допуска. При таком требовании зона в плюс-минус тридцать процентов ширины поля допуска от середины допуска считается зоной влияния обычных причин, как показано на рис. 3.

На рис. 3 представлены относительные требования к наружному диаметру вала. За номинальное значение (середина допуска) принято Т = 0. Установлены требования по допустимым отклонениям от номинала: нижняя граница допуска Тн = -10 мкм, верхняя граница Тв = +10 мкм. Точками обозначены результаты замеров диаметра пяти валов в условиях влияния обычных причин. На этом же рисунке установлены границы влияния обычных причин от -6 мкм до +6 мкм. Если значение результата замера наружного диаметра очередного изготовленного вала будет за пределами этих границ, это будет сигналом влияния особых причин, и, следовательно, сигналом необходимости вмешаться в процесс. Если замер диаметра внутри этих границ, не надо вмешиваться в процесс, так как действуют обычные причины. Такие границы называют границами регулирования. Мы ввели критерий различия влияния особых и обычных причин. Далее необходимо разработать меры по управлению особыми причинами. 

X Для управления особыми причинами надо знать характер и степень их влияния на процесс.

Под характером влияния особых причин я понимаю тенденции изменения характеристик продукции во времени (постепенные, скачкообразные, периодические). В рассматриваемом примере с валом неустранимая причина «Износ инструмента» приводит к постепенному возрастанию наружного диаметра. Это еще называют положительным трендом или дрейфом. Неустранимая причина «Изменчивость твердости инструмента» может привести к смещению настройки процесса (скачок настройки) при замене инструмента.

Под степенью влияния особых причин я понимаю скорость тренда при постепенном влиянии, величину изменения при скачкообразном влиянии, при периодическом характере влияния важно знать амплитуду и частоту.

В зависимости от характера и степени влияния применяют разные меры управления особой причиной. Рассмотрим на примере износа. Если влияние износа значимо в пределах рабочей смены, то нужно периодически измерять диаметр вала и настраивать оборудование. Если износ не значим в пределах рабочей смены, может быть, достаточно настраивать оборудование по первым изделиям в начале смены или менять инструмент. Например, в компании «Lear», изготавливающей сиденья для автомобилей, особой причиной «Износ швейной иглы» управляют простой заменой иглы в начале смены. При штамповочных операциях износившуюся оснастку меняют после установленного числа рабочих циклов.

Для рассматриваемого примера характер влияния особой причины «Износ инструмента» очевиден – постепенное возрастание наружного диаметра. Для управления износом надо определить скорость возрастания диаметра. Для определения скорости был запланирован  и проведен эксперимент с замерами наружного диаметра у каждого десятого вала. Всего было измерено 20 валов. Для обработки и анализа полученных данных были использованы статистические методы, а именно, карты индивидуальных значений и скользящих размахов, индекс воспроизводимости Ср [4].

На рис. 4 представлена карта индивидуальных значений наружного диаметра вала. В соответствии с полученными данными скорость тренда диаметра составила 10 мкм за время шлифования 200 валов или 0.05 мкм/1вал. Изменчивость от обычных причин составила 1.25 мкм, индекс Ср = 2.67. На карте индивидуальных значений серия возрастающих точек (тренд с 3 точки по 12), подтверждающая значимое влияние износа инструмента на диаметр вала.

Предупреждение отказов на этапе производства продукции

По полученным статистическим данным был разработан План Управления износом инструмента. В руководстве по перспективному планированию качества продукции [5] рекомендована типовая форма Плана Управления. Ниже в качестве примера приведены выдержки из Плана Управления для шлифовальной операции.

В рассмотренном примере операции шлифования вала изменчивость от обычных причин малая как на рис.3, позволяющая управлять процессом, не изготавливая брака. На практике гораздо чаще встречаются ситуации с высокой изменчивостью процесса от обычных причин. Такая ситуация представлена рис. 5.

Низкая воспроизводимость процесса При таком влиянии обычных причин, то есть причин, которыми мы не управляем, периодически будет изготавливаться несоответствующая продукция – продукция с характеристиками за пределами поля допуска. Если в такой ситуации ничего не менять, то производство понесет большие потери и затраты, связанные с разбраковкой и исправлением продукции, рекламациями, снижением производительности из-за частых остановок процесса для настройки. 

В таком случае я рекомендую следующее.

XI Если изменчивость от влияния обычных причин большая, то необходимо среди обычных причин выявить причины с наибольшим влиянием.

XII Выявленные причины надо перевести в группу особых причин и научиться ими управлять.

XIII В некоторых ситуациях, когда невозможно или экономически не целесообразно снижать изменчивость, можно пойти на расширение поля допуска, если это не приведет к отказам изделия у потребителя.

Расширение поля допуска до ситуации, приведенной на рис.3, позволит управлять процессом без изготовления несоответствующих изделий и затрат, связанных с ошибкой излишней регулировки. Но расширение поля допуска возможно только тогда, когда есть уверенность, что это не приведет к отказам готовой продукции у потребителя. Вот поэтому в межфункциональную команду включают конструкторов для рассмотрения подобных вопросов.

Надо отметить, что Планы Управления производством продукции являются объектами постоянного улучшения. Эти улучшения направлены в первую очередь на снижение частоты ошибок излишней регулировки и незамеченной разладки.
 

Заключение

Редакция журнал заказала мне статью на тему «Практическое применение статистических методов в управлении качеством». Я глубоко убежден, что предприятия должны разрабатывать и применять систему управления производством на основе принципа предупреждения отказов и дефектов. А для этого применяют систему методов в том числе и статистических. Специально подчеркиваю и выделяю словосочетание «система методов», так как методы взаимосвязаны и применять их надо совместно. Поэтому так много уделено внимания именно методологии предупреждения отказов. Надеюсь, что не напрасно. Практических примеров успешного применения данного подхода достаточно, но для их обсуждения нужно место и время.

Применение методов независимо, по отдельности, вне связи между собой малоэффективно и чаще всего приводит к разочарованию специалистов и менеджеров из-за отсутствия зримого ощутимого результата. 

Почему нет результата? Да потому, что для улучшения процесса его надо изменить. А для того, чтобы изменить процесс, ЕГО НАДО ОСТАНОВИТЬ!!! Но производственный план, обязательства перед потребителями зачастую не позволяют сделать этого.

Нам некогда пилу точить, потому что пилить надо!

Кризис не самое лучшее время. Многие предприятия сокращают объемы производства, переводят специалистов на неполную рабочую неделю, а то и вовсе отправляют в административный отпуск. И получается так, что кризис – самое лучшее время для улучшения производственных процессов.

Потому что: 

• Процессы остановлены!
• План не давит!
• Специалисты свободны от текучки!
• Лучших специалистов надо поддерживать, чтобы сохранить для предприятия!

Поэтому я обращаюсь к высшему руководству предприятий:

Собирайте команды лучших специалистов.

Ставьте перед командами цели реального улучшения процессов.

Поддерживайте команды и вознаграждайте их за успехи.

А если возникнут вопросы, звоните (831) 43-42-777, пишите kochetkov@centerprioritet.ru

Ответим, напишем, поможем!

Список литературы

1. ISO/TS 16949. Quality management systems – Particular requirements for the application of ISO 9001:2000 for automotive production and relevant service part organizations.

2. Диалог с руководителем компании о предупреждении отказов. Книга 6 из серии "Диалоги консультанта". // Кочетков Е.П. - Н.Новгород: ООО СМЦ "Приоритет", 2007. - 104 с.

3. Анализ видов и последствий потенциальных отказов. FMEA. Ссылочное руководство. Перевод с английского четвертого издания от июня 2008 г. - Н.Новгород: ООО СМЦ "Приоритет", 2009. - 142 с.

4. Статистическое управление процессами. SPC. Ссылочное руководство. Перевод с английского второго издания от июля 2005 г. - Н.Новгород: ООО СМЦ "Приоритет", 2007. – 224 с.

5. Перспективное планирование качества продукции и план управления. APQP. Ссылочное руководство. Перевод с английского издания от февраля 1995 г. (с аннотацией ко 2-му изданию от июля 2008 года и перечнем внесенных изменений) - Н.Новгород: ООО СМЦ "Приоритет", 2007. - 128с.

"Управление производством" №3-4, 2009