1. Введение

В соответствии с международными стандартами [11] качество может быть определено как совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности.

Один и тот же объект может удовлетворять многие потребности. Например, автоматический выключатель должен, в числе других, отвечать требованиям, которые касаются его способности защитить кабель или провод от токов перегрузки и от токов короткого замыкания. Электрический чайник должен нагревать воду и автоматически отключать систему нагрева не позже чем через 30 секунд после закипания воды.

Для обеспечения качества продукции в процессе производства осуществляют управление качеством.

Управление качеством включает в себя методы и виды деятельности оперативного характера, используемые для выполнения требований к качеству.

Одной из главных задач любого процесса производства является получение однотипных идентичных изделий. Невозможно, однако, получить даже два абсолютно одинаковых изделия, не говоря уже об одинаковости изделий массового или серийного производства.

Параметры изделий подвержены рассеянию. Значения признаков, характеризующих изделия, варьируют от одного изделия к другому. Так, если взять, например, партию электромагнитных реле, то все экземпляры реле дадут при контроле разные значения напряжений или токов срабатывания, напряжений или токов отпускания, коэффициентов возврата, сопротивлений и индуктивностей катушек, нажатий контактных пружин и т. д. Контактные накладки из серебра, припаянные к контактодержателю, оказываются припаянными по‑разному, и потому при контроле усилия среза места пайки контактной накладки наблюдаются вариации этого усилия. Проверяя партию тиристоров перед использованием их в тиристорном коммутаторе, мы обнаружим различие экземпляров тиристоров по напряжению и току цепи управления, при которых тиристор включается, по обратному току, по току спрямления характеристики и прочим параметрам. Геометрические размеры любых деталей всегда подвержены вариации. Именно вариации геометрических размеров любых деталей потребовали создания системы допусков и посадок, которые нормируют эти вариации.

Однако, общность проблем управления качеством позволяет часто рассматривать все вопросы, не упоминая каждый раз специфику объектов и технологических процессов.

Технологический процесс производства целесообразен, лишь если он воспроизводим. Воспроизводимость процесса характеризуют тем рассеянием, которое определяется случайными факторами и неустранимо в данном технологическом процессе.

Помимо случайных факторов в технологическом процессе действуют и неслучайные причины, которые могут вызывать однонаправленное изменение параметра изделий. Таким фактором часто является износ оборудования, инструмента, оснастки. Неслучайную составляющую изменения параметров в технологическом процессе называют трендом. Неслучайные воздействия, изменяющиеся во времени, приводят к увеличению рассеяния для больших партий. Поэтому при обследовании воспроизводимости используют отбор небольших количеств изделий для определения меры «мгновенного» рассеяния. Это необходимо, чтобы исключить временной тренд показателей и параметров.

Причины вариаций конкретного технологического процесса всегда многообразны, но часто обобщенно все эти возможные причины представляются традиционным списком категорий, который носит название 4M по англоязычной аббревиатуре этих главных источников брака Machines (машины), Methods (методы), Materials (материалы) и Mans (исполнители).

Очевидность этого разложения возможных причин разладки не делает его менее полезным. Основываясь на этом представлении, можно целенаправленно вести поиск причин разлаженности технологического процесса. Развитие этого принципа представлено инструментом качества — диаграммой Исикавы [6,22]. Но первая необходимая стадия управления качеством — обнаружение недопустимого уровня отклонений технологического процесса от установленной нормы. В качестве инструментов обнаружения разладки используют контрольные карты.

Управление качеством в процессе производства с помощью контрольных карт было предложено в 1924 г. американским ученым доктором Шьюхартом (Shewhart W.A)^1.1 [18,32].

Метод контрольных карт сводится к построению бланка или формуляра диаграммы, на который наносят результаты обследования показателей качества каждой очередной «мгновенной или рациональной» выборки из произведенных изделий. Предположительно внутри такой выборки или подгруппы вариации контролируемого признака обусловлены только случайными причинами. Различия между выборками, разница между статистиками этих выборок или подгрупп, может быть обусловлена особыми причинами. Именно наличие таких особых причин контрольные карты и должны обнаружить.

На бланке контрольной карты всегда предусматривается линия, соответствующая целевому значению контролируемого признака. Эту линию называют центральной линией карты и обозначают $C_L$. В качестве значения $C_L$ может выбираться номинальное значение, или середина поля допуска, или обнаруженное в исследовании процесса производсва среднее значение контролируемого признака.

Кроме того, на бланке контрольной карты всегда имеется, по крайней мере, одна контрольная граница. Контрольные границы на карте называют часто границами регулирования. Если точка, соответствующая показателю качества, выходит за границу, то это свидетельствует о том, что технологический процесс разлажен и требуется вмешательство наладчиков, технологов или других работников, обслуживающих процесс. Для этого им необходимы определенные технические знания и знакомство с условиями производств.

Контрольные карты являются одним из самых известных и самых распространенных средств управления качеством. Простейшие контрольные карты входят в число «семи инструментов качества» [18,22], которые приняты в качестве основы управления качеством в экономике Японии.

В соответствии с международным стандартом [9,11] все контрольные карты, которые учитывают только текущее состояние технологического процесса, называют картами Шухарта.

Качество продукции может характеризоваться количественными и качественными признаками. Измерение количественных признаков производится в непрерывной шкале именованных или безразмерных единиц измерения. Например, напряжение срабатывания реле — в Вольтах, толщина провода — в миллиметрах, усилие среза припаянного контакта — в Ньютонах, время отключения электрического чайника — в секундах.

При контроле по качественным признакам единицы продукции делятся на две группы: годные и дефектные. Решение о контролируемой совокупности принимается в зависимости от числа дефектных единиц в выборке. Такой контроль или метод управления называют еще контролем по альтернативному признаку.

Все виды контрольных карт оказались очень удобным средством хранения статистической информации о процессе производства и проведения ретроспективного анализа производства, что особенно важно при возобновлении производства после перерыва.

Сами контрольные карты, первоначально предназначенные для использования на бумаге, в настоящее время могут быть реализованы с помощью компьютерных средств. Хранение и отображение контрольной карты средствами персональных компьютеров, по/видимому, наиболее естественно можно реализовать, используя пакеты «электронных таблиц», такие как, например, LibreOffice Calc^® или Microsoft Excel^®.

В середине XX в. были развиты методы усовершенствования контрольных карт. Эти новшества будут рассмотрены после основательного изучения карт Шухарта.