Принципы и инструменты шести сигм

Добро пожаловать в третью часть нашей серии статей о бережливом производстве и шести сигмах. Как мы видели в первом посте «Что такое Lean &Six Sigma Methodology?», Lean и Six Sigma являются дополнительными методологиями непрерывного совершенствования, которые сокращают общие отходы и изменчивость производственных процессов соответственно. Во втором посте «Принципы и инструменты бережливого производства» подробно рассматриваются некоторые ключевые принципы, инструменты и методологии бережливого производства. На этом мы завершаем нашу серию обсуждением шести сигм на высоком уровне. В наборе инструментов «Шесть сигм» есть много инструментов (анализ последствий режима отказа (FMEA), диаграмма IPO, доверительные интервалы, гистограммы, диаграммы Парето, F-тесты, дизайн для шести сигм (DFSS) и многие другие), которые не будут обсуждаться. здесь. Основное внимание здесь уделяется статистическим реалиям, которые делают «шесть сигм» эффективными.

Six Sigma направлена ​​на выявление и устранение первопричин дефектов и потерь с использованием статистических инструментов для выявления вариаций, вызывающих дефекты. Согласно методологии шести сигм, единственный способ эффективно решить проблему - это навсегда устранить ее первопричину.

Это стратегия, основанная на измерениях, которая фокусируется на улучшении процессов, стремясь достичь не более 3,4 дефектов на миллион возможностей. Дефект «Шесть сигм» определяется как что-либо, выходящее за рамки требований заказчика. Таким образом, возможность шести сигм - это общее количество шансов возникновения дефекта.

Доктрина шести сигм

Шесть сигм основана на трех ключевых идеях, составляющих Доктрину шести сигм:

1. Непрерывные усилия по достижению стабильных и предсказуемых результатов процесса (т. е. уменьшению вариативности процесса) имеют жизненно важное значение для успеха бизнеса.
2. Производственные и бизнес-процессы обладают характеристиками, которые можно измерять, анализировать, контролировать и улучшать.
3. Достижение устойчивого улучшения качества требует приверженности всей организации, особенно высшего руководства.

Методология шести сигм:процесс DMAIC

DMAIC - это методология решения проблем «Шесть сигм», основанная на данных. Пятиэтапный процесс описывается каждой буквой аббревиатуры:

• Определить - Опишите проблему, цели проекта, области, требующие улучшения, или требования клиентов.
• Измерение - Измерьте эффективность процесса.
• Анализировать - Проанализировать и выявить возможные первопричины дефектов и отклонений.
• Улучшить - Улучшение работы за счет устранения первопричин.
• Контроль - контроль качества процесса улучшения.

Давайте разберем этапы дальше:

Определить

После описания проблемы, цели или области улучшения важно попытаться идентифицировать различные входные и выходные переменные, которые связаны с поведением процесса. Часто выходные переменные не соответствуют спецификациям. Важно определить, какие входные переменные могут вызывать изменение выходных переменных.

Измерение

Как только входные переменные, которые вызывают поведение выходных данных, определены, можно разработать план измерений, который предоставит достаточно данных для начала анализа. На этом этапе собираются данные по ключевым входным и выходным переменным. Это также этап, на котором разрабатываются базовые показатели производительности для использования при измерении улучшений, сделанных позже. Как правило, требуется не менее 30 наблюдений, чтобы предоставить достаточно данных для представления поведения процесса.

Анализируйте

После того, как данные собраны, они анализируются для определения наиболее вероятных трех-пяти потенциальных первопричин. Это достигается путем постоянного сбора и анализа данных для понимания вклада каждой потенциальной основной причины с использованием статистических инструментов, графиков и диаграмм. Процесс DMAIC является итеративным и повторяется до тех пор, пока не будут определены все действительные первопричины.

Улучшить

На основе достоверных первопричин, выявленных на этапе анализа, процесс корректируется до тех пор, пока чрезмерное отклонение не будет устранено. Этапы измерения и анализа повторяются до тех пор, пока не будет достигнут желаемый результат.

Контроль

Когда желаемый результат достигается, улучшения институционализируются, так что источник чрезмерных отклонений устраняется. Этот шаг должен сопровождаться планом контроля, чтобы гарантировать, что результаты по-прежнему находятся на приемлемом уровне качества. План контроля включает в себя внедрение статистического контроля процесса для мониторинга процесса и обеспечения того, чтобы он продолжал функционировать должным образом с течением времени. Этот план контроля должен также включать меры противодействия на случай возникновения проблемы.

Вкратце: DMAIC - это методология решения проблем, которая помогает практикующему подойти к проблеме с чрезмерными вариациями и систематически ее решать.

Статистический контроль процессов

Статистический контроль процессов - это инструмент, который измеряет, соответствует ли процесс стандартам продукта или процесса. Если процесс будет работоспособным и стабильным с течением времени, будут достигнуты результаты, для достижения которых он был разработан.

Давайте воспользуемся примером, чтобы лучше понять эти важные концепции. Подумайте о выпечке кексов.

Возможности и варианты процесса

Процесс превращает входы в выходы. В этом случае ингредиенты - это входы. Известно, что духовка должна достичь заданной температуры в течение определенного времени с тестом для кексов внутри, чтобы получить идеальные кексы.

Допустим, духовка исправна. Из него можно приготовить то, что мы хотим - ровно и идеально выпеченные теплые кексы. Гарантирует ли правильная работа духовки правильное приготовление выпечки?

Конечно, нет.

Что, если духовка работает правильно, но изголодавшиеся по кексам обеспокоенные дети продолжают открывать дверцу, чтобы посмотреть, готовы ли кексы? Когда таймер сработает, кексы получатся наполовину испеченными. Это пример особой причины отклонений - мы не получаем желаемого результата, потому что процесс вышел из-под контроля. Этот процесс эффективен, он даст нам то, что мы хотим, если его правильно использовать, но он не контролируется.

Если мы обеспечим оптимальную работу духовки - при правильной температуре и с закрытой дверцей духовки на установленный срок - процесс снова будет под контролем. Теперь у нас есть процесс, который можно контролировать, и мы можем разумно ожидать, что он даст идеальную дюжину кексов.

Если все особые причины отклонений, как указано выше, были устранены, то процесс считается контролируемым, и все наблюдаемые отклонения являются изменениями, присущими самому процессу. К ним относятся небольшие отклонения в дозируемых ингредиентах и ​​незначительные колебания температуры духового шкафа. Но этот процесс достаточно надежен, чтобы дать желаемый результат даже с этими источниками (присущих) вариаций.

Вкратце: Возможности процесса - это мера того, насколько процесс способен обеспечить желаемый результат, т. Е. Он может сказать нам, какой процент дефектов будет возникать в процессе, если он находится под контролем. Желаемый результат:дюжина идеально пропеченных кексов.

Стандартное отклонение

Теперь, когда вы знаете, как приготовить идеальный маффин, мы познакомимся со стандартным отклонением.

Стандартное отклонение (Ϭ) - это мера вариации и число, используемое для расчета возможностей процесса. Он рассчитывается как квадратный корень из дисперсии.

Доктор Уильям Шухарт, отец качества, начал разработку контрольных диаграмм в начале 1920-х годов. Он понял, что если были измерены ключевые выходные переменные процесса и они создали распределение, которое будет иметь график, подобный приведенной выше колоколообразной кривой, то отображаемое изменение было случайным и, следовательно, присуще процессу.

Другими словами, процесс ведет себя или работает так, как он был разработан. Если данные не случайны, тогда должна быть логика, объясняющая такое поведение. Это особая причина вариаций.

Тогда есть эмпирическое правило. Это правило говорит нам, что для случайного распределения:

• 68% наблюдений будут в пределах плюс-минус 1 стандартное отклонение.
• 95% наблюдений будут в пределах плюс-минус 2 стандартных отклонения.
• 99,7% наблюдений будут в пределах плюс-минус 3 стандартных отклонения.

Шухарт также разработал контрольные диаграммы (см. Ниже), которые включают контрольные пределы. Пределы контроля обычно находятся на расстоянии плюс-минус три стандартных отклонения от среднего. И мы знаем, что если точки данных находятся в контрольных пределах, то наш уровень качества будет как минимум на 99,7% хорошим.

Статистический контроль процессов использует эти знания с пользой. Два графика (рабочие диаграммы) отслеживаются путем ввода данных и наблюдения за расположением точек данных относительно среднего (среднего) и контрольных пределов. Пока участки находятся в пределах контроля, процесс считается контролируемым. Таким образом, для примера с маффином рабочая диаграмма по температуре духовки покажет особую причину изменения температуры из-за частого открывания дверцы духовки, выходящую за пределы нормального диапазона - нормальный диапазон отклонения происходит от случайного изменения температуры как например, включается и выключается источник тепла в духовке.

Обратите внимание, что не уделяется внимания спецификациям или пределам (допускам) спецификаций. Контролируемый процесс производит то, для чего он был разработан (не обязательно предназначен). Таким образом, на самом деле он может давать плохие результаты.

Индекс возможностей процесса и элементы управления

В Six Sigma индекс возможностей процесса (Cpk) - это статистический инструмент, используемый для измерения способности процесса производить продукцию в пределах допустимого диапазона клиента. Чем выше Cpk, тем уже распределение процесса по сравнению с диапазоном допуска и тем более равномерным будет выход.

Cpk рассчитывается по следующей формуле, где UCL относится к верхнему контрольному пределу, а LCL - к нижнему контрольному пределу:

Cpk =min (UCL - μ, μ - LCL) / (3σ)

Чем выше Cpk, тем лучше (ближе к 2,0 - отлично), где Cpk 1,33, по сути, указывает наименьшее значение для процесса, который находится под контролем и соответствует спецификации.

К настоящему времени мы знаем, является ли процесс способным и контролируемым, по определению он приведет к тому результату, для достижения которого этот процесс был разработан. Мы обсудили, как измерять контроль процесса с помощью SPC, и важность сохранения процесса под контролем.

Пределы спецификации относятся к допускам процесса. Например, диаметр винта может составлять 3 дюйма (3 дюйма). Но как учесть присущие процессу изготовления булавки вариации? Мы делаем это, предоставляя допуски. Было определено, что винт диаметром 3 дюйма плюс-минус три тысячных дюйма (0,003 дюйма) достаточно хорош. Все винты в пределах этого диапазона диаметров будут успешно работать в этом случае.

Согласно NIST (Национальный институт стандартов и технологий):

«Возможности процесса сравнивают результаты контролируемого процесса с пределами спецификации с помощью индексов возможностей. Сравнение производится путем формирования отношения разброса между спецификациями процесса (спецификация «ширина») к разбросу значений процесса, измеряемых 6 единицами стандартного отклонения процесса («ширина» процесса) ».

Индекс возможностей процесса используется для определения того, насколько результат близок к существующей цели и насколько стабильна средняя производительность. Следовательно, его можно использовать для прогнозирования будущей производительности и согласованности результатов.

Индекс возможностей процесса и стандартное отклонение

Для наших целей все, что нам нужно знать, это то, что мы можем определить способность процесса производить хорошие детали. Это то же самое, что ответить на следующий вопрос:

• Какой процент продукции будет соответствовать требованиям заказчика? *
• Сколько винтов будет больше 3 дюймов плюс три тысячных в диаметре (3,003 дюйма)?
• Сколько винтов будет меньше 3 дюймов и меньше трех тысячных в диаметре (2,997 дюйма)?

Вы можете помнить следующее:

Три показателя вариации стандартного отклонения означают уровень качества 99,7% выполненной хорошей работы. Это эквивалент единицы измерения возможностей процесса.

Литература во многом согласна:

Нам нужен показатель возможностей процесса (Cp и Cpk) не ниже 1,33.

Это допускает то, что известно как сдвиг и дрейф, когда нормальное изменение процесса вызывает некоторые дефекты, которые не возникли бы, если бы не было отклонений.

Но всегда будут вариации. Главное - поддерживать хороший контроль процесса во избежание дефектов.

Опять же, согласно NIST:

«Индекс возможностей процесса использует как изменчивость процесса, так и спецификации процесса, чтобы определить, является ли процесс« способным »».

Сдвиг и дрейф

Основная проблема в поддержании хорошего управления процессом заключается в том, что со временем любой процесс будет сдвигаться и дрейфовать, независимо от того, насколько жесткими были исходные настройки. Когда это происходит, важно помнить, что по мере изменения среднего значения процесса изменяется и весь диапазон переменных, в то время как ограничения, указанные в спецификации, остаются неизменными.

Если процесс выйдет за пределы спецификации, в процессе будут производиться бракованные продукты. Вы хотите поддерживать уровень индекса 1,00 или выше. Это достигается за счет хорошего центрирования среднего значения процесса и сведения к минимуму изменчивости.

Вкратце: Используя «Шесть сигм», можно понять, способен ли процесс, и измерить управление процессом и возможности процесса. Пока процесс, находящийся под контролем, способен давать желаемый результат (Cpk возможностей процесса не менее 1,33), он должен работать должным образом, пока находится под контролем. Для получения дополнительной информации о Six Sigma, или Lean, посетите www.cmtc.com и выберите опцию «Услуги».

Кто мы в CMTC

CMTC предлагает техническую помощь, развитие персонала и консультационные услуги малым и средним производителям (SMM) по всей Калифорнии, чтобы помочь SMM повысить свою производительность и глобальную конкурентоспособность.

Для получения дополнительной информации о CMTC посетите наш веб-сайт www.cmtc.com или свяжитесь с нами по телефону 310-263-3060.