Friday 17 February 2017

A General Multivariat Exponentiell Gewichtet Moving Average Control Chart

In allen Produktionsprozessen müssen wir kontrollieren, inwieweit unsere Produkte den Spezifikationen entsprechen. Im Allgemeinen gibt es zwei Gegner der Produktqualität: (1) Abweichungen von den Zielvorgaben und (2) übermäßige Variabilität um die Zielvorgaben. In den frühen Entwicklungsphasen des Produktionsprozesses werden häufig angewandte Experimente zur Optimierung dieser beiden Qualitätsmerkmale eingesetzt (siehe Experimentelles Design). Die Methoden der Qualitätskontrolle sind Online - oder In-Prozess-Qualitätskontrollverfahren zur Überwachung einer laufenden Produktion verarbeiten. Für detaillierte Beschreibungen dieser Diagramme und umfangreicher kommentierter Beispiele siehe Buffa (1972), Duncan (1974) Grant und Leavenworth (1980), Juran (1962), Juran und Gryna (1970), Montgomery (1985, 1991), Shirland (1993) ) Oder Vaughn (1974). Zwei neue hervorragende Einleitungstexte mit How-to-Ansatz sind Hart Hart (1989) und Pyzdek (1989), zwei neue deutsche Texte zu diesem Thema sind Rinne und Mittag (1995) und Mittag (1993). Der allgemeine Ansatz zur On-line-Qualitätskontrolle ist einfach: Wir entnehmen einfach Proben von einer bestimmten Größe aus dem laufenden Produktionsprozess. Wir erstellen dann Liniendiagramme der Variabilität in diesen Proben und berücksichtigen ihre Nähe zu den Zielspezifikationen. Wenn ein Trend in diesen Zeilen auftaucht oder wenn Proben außerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen, erklären wir, dass der Prozess außer Kontrolle gerät und Maßnahmen ergreift, um die Ursache des Problems zu finden. Diese Arten von Diagrammen werden manchmal auch als Shewhart-Kontrolldiagramme bezeichnet (benannt nach W. A. ​​Shewhart, der allgemein als der erste bezeichnet wird, der diese Methoden einführt, siehe Shewhart, 1931). Das Diagramm interpretieren. Die Standardanzeige enthält eigentlich zwei Diagramme (und zwei Histogramme), eine wird als X-Balkendiagramm bezeichnet. Das andere wird als R-Diagramm bezeichnet. In beiden Liniendiagrammen stellt die horizontale Achse die verschiedenen Samples dar, wobei die vertikale Achse für das X-Balkendiagramm die Mittel für die interessierende Eigenschaft darstellt, wobei die vertikale Achse für das R-Diagramm die Bereiche darstellt. Angenommen, wir wollten den Durchmesser der Kolbenringe kontrollieren, die wir produzieren. Die Mittellinie im Röntgendiagramm würde die gewünschte Standardgröße (z. B. Durchmesser in Millimetern) der Ringe darstellen, während die Mittellinie im R-Diagramm den akzeptablen Bereich (innerhalb der Spezifikation) der Ringe innerhalb der Abtastwerte repräsentieren würde, Dieses letztere Diagramm ist ein Diagramm der Variabilität des Prozesses (je größer die Variabilität, desto größer der Bereich). Neben der Mittellinie enthält ein typisches Diagramm zwei zusätzliche horizontale Linien, um die oberen und unteren Grenzwerte (UCL, LCL) darzustellen. Typischerweise sind die einzelnen Punkte im Diagramm, die die Proben darstellen, durch eine Linie verbunden. Wenn sich diese Linie außerhalb der oberen oder unteren Kontrollgrenzen bewegt oder systematische Muster über aufeinanderfolgende Proben zeigt (siehe Tests ausführen), besteht möglicherweise ein Qualitätsproblem. Festlegung von Kontrollgrenzen Auch wenn man willkürlich bestimmen könnte, wann ein Prozeß außerhalb des UCL-LCL-Bereichs deklariert werden soll, ist es üblich, hierfür statistische Prinzipien anzuwenden. Elementary Concepts diskutiert das Konzept der Stichprobenverteilung. Und die Merkmale der Normalverteilung. Das Verfahren zur Erstellung der oberen und unteren Regelgrenzen ist eine einfache Anwendung der dort beschriebenen Prinzipien. Beispiel. Angenommen, wir wollen den Mittelwert einer Variablen, wie die Größe der Kolbenringe, steuern. Unter der Annahme, dass sich der Mittelwert (und die Varianz) des Prozesses nicht ändert, werden die aufeinanderfolgenden Abtastmittel normal um den tatsächlichen Mittelwert verteilt. Überdies wissen wir auch, daß, wegen des zentralen Grenzwertsatzes und damit der annähernden Normalverteilung der Mittel, z. B. Hoyer und Ellis, 1996, die Einzelheiten der Ableitung dieser Formel nicht bekannt sind Haben eine Standardabweichung von Sigma (die Standardabweichung einzelner Datenpunkte oder Messungen) über die Quadratwurzel von n (die Stichprobengröße). Daraus folgt, dass etwa 95 der Probenmittel in die Grenzwerte 1,96 SigmaSquare Root (n) fallen (siehe Elementare Konzepte für eine Diskussion der Merkmale der Normalverteilung und des zentralen Grenzwertsatzes). In der Praxis ist es üblich, die 1,96 mit 3 zu ersetzen (so dass das Intervall etwa 99 der Probenmittel enthält) und die oberen und unteren Kontrollgrenzen als plus und minus 3 Sigma-Grenzen zu definieren. beziehungsweise. Allgemeiner Fall. Das generelle Prinzip zur Festlegung der soeben beschriebenen Regelgrenzen gilt für alle Regelkarten. Nach der Entscheidung über die Charakteristik, die wir kontrollieren wollen, z. B. die Standardabweichung, schätzen wir die erwartete Variabilität der jeweiligen Charakteristik in Stichproben der Größe, die wir nehmen werden. Diese Schätzungen werden dann verwendet, um die Kontrollgrenzen in der Tabelle festzulegen. Gemeinsame Arten von Diagrammen Die Arten von Diagrammen werden häufig nach dem Typ der Qualitätsmerkmale klassifiziert, die sie überwachen sollen: Es gibt Qualitätskontrolldiagramme für Variablen und Kontrolltafeln für Attribute. Insbesondere sind die folgenden Diagramme üblicherweise zum Steuern von Variablen konstruiert: X-Balkendiagramm. In dieser Tabelle sind die Probenmittel aufgetragen, um den Mittelwert einer Größe (z. B. Größe der Kolbenringe, Festigkeit von Materialien usw.) zu steuern. R-Diagramm. In dieser Tabelle sind die Abtastbereiche aufgetragen, um die Variabilität einer Variablen zu steuern. S-Diagramm. In dieser Tabelle sind die Musterstandardabweichungen aufgetragen, um die Variabilität einer Variablen zu steuern. S2-Diagramm. In dieser Tabelle sind die Probenabweichungen aufgetragen, um die Variabilität einer Variablen zu steuern. Zur Steuerung von Qualitätsmerkmalen, die Attribute des Produkts repräsentieren, sind die folgenden Diagramme üblicherweise konstruiert: C-Diagramm. In dieser Tabelle (siehe Beispiel unten) zeichnen wir die Anzahl der Defekte (pro Charge, pro Tag, pro Maschine, pro 100 Fuß Rohr, etc.) auf. Dieses Diagramm geht davon aus, dass Defekte des Qualitätsattributs selten sind. Und die Kontrollgrenzen in diesem Diagramm werden basierend auf der Poisson-Verteilung (Verteilung von seltenen Ereignissen) berechnet. In dieser Tabelle zeigen wir die Rate der Defekte. D. h. die Anzahl der Defekte geteilt durch die Anzahl der untersuchten Einheiten (z. B. die Füße des Rohres, die Anzahl der Chargen). Anders als das C-Diagramm benötigt dieses Diagramm keine konstante Anzahl von Einheiten, und es kann zum Beispiel verwendet werden, wenn die Chargen (Proben) von unterschiedlicher Größe sind. Np-Diagramm. In dieser Tabelle stellen wir die Anzahl der Defekte (pro Batch, pro Tag, pro Maschine) wie im C-Diagramm dar. Die Kontrollgrenzen in dieser Tabelle basieren jedoch nicht auf der Verteilung seltener Ereignisse, sondern auf der Binomialverteilung. Daher sollte dieses Diagramm verwendet werden, wenn das Auftreten von Defekten nicht selten ist (z. B. treten sie in mehr als 5 der untersuchten Einheiten auf). Beispielsweise können wir dieses Diagramm verwenden, um die Anzahl der mit kleinen Fehlern erzeugten Einheiten zu steuern. P-Diagramm. In diesem Diagramm stellen wir den Prozentsatz der Defekte (pro Batch, pro Tag, pro Maschine usw.) wie im U-Diagramm dar. Die Kontrollgrenzen in dieser Tabelle basieren jedoch nicht auf der Verteilung von seltenen Ereignissen, sondern auf der Binomialverteilung (der Proportionen). Daher ist dieses Diagramm am besten in Situationen anwendbar, in denen das Auftreten von Defekten nicht selten ist (z. B. erwarten wir, dass der Prozentsatz der Defekte mehr als 5 der Gesamtzahl der produzierten Einheiten beträgt). Alle Charts können für kurze Produktionsläufe (Short-Run-Charts) und für mehrere Prozessströme (Mehrfachstromgruppen-Charts) angepasst werden. Kurzlauf-Charts Das Kurzzeit-Regelungsdiagramm oder Regelschema für kurze Fertigungsläufe zeigt Beobachtungen von Variablen Oder Attribute für mehrere Teile auf dem gleichen Diagramm. Kurzzeit-Kontrolldiagramme wurden entwickelt, um die Anforderung zu erfüllen, dass mehrere Dutzend Messungen eines Prozesses gesammelt werden müssen, bevor die Kontrollgrenzen berechnet werden. Die Erfüllung dieser Anforderung ist oft schwierig für Operationen, die eine begrenzte Anzahl eines bestimmten Teils während eines Produktionslaufs erzeugen. Beispielsweise kann eine Papiermühle nur drei oder vier (große) Rollen einer bestimmten Art von Papier (d. h. Teil) erzeugen und dann die Produktion auf eine andere Art von Papier verschieben. Wenn jedoch Variablen wie etwa Papierdicke oder Attribute, wie z. B. Makel, für mehrere Dutzend Papierrollen von z. B. einem Dutzend verschiedener Arten überwacht werden, können Kontrollgrenzen für Dicke und Verunstaltungen für die transformierten (innerhalb der kurzen Produktion) berechnet werden Run) Variable Werte von Interesse. Insbesondere werden diese Transformationen die variablen Werte von Interesse neu skalieren, so dass sie kompatible Grßen über die verschiedenen kurzen Produktionsabläufe (oder Teile) sind. Die Kontrollgrenzen, die für die transformierten Werte berechnet wurden, könnten dann bei der Überwachung der Dicke und der Verunstaltungen angewandt werden, unabhängig davon, welche Papiertypen (Teile) hergestellt werden. Statistische Prozesskontrollverfahren könnten verwendet werden, um zu bestimmen, ob der Produktionsprozess die Kontrolle hat, die fortlaufende Produktion zu überwachen und Verfahren für eine kontinuierliche Qualitätsverbesserung zu etablieren. Für weitere Diskussionen von Kurzzeit-Charts siehe Bothe (1988), Johnson (1987) oder Montgomery (1991). Short Run Charts für Variablen Nominal Chart, Zieltabelle. Es gibt verschiedene Arten von Kurzzeit-Charts. Die grundlegendsten sind die nominalen Short-Run-Diagramm und die Ziel-Short-Run-Diagramm. In diesen Diagrammen werden die Messungen für jedes Teil durch Subtrahieren einer teil-spezifischen Konstanten transformiert. Diese Konstanten können entweder die Nominalwerte für die jeweiligen Teile sein (nominales Kurzzeitdiagramm) oder sie können Zielwerte sein, die aus den (historischen) Mitteln für jedes Teil (Ziel-X-Balken und R-Diagramm) berechnet werden. Beispielsweise können die Durchmesser von Kolbenbohrungen für unterschiedliche Motorblöcke, die in einer Fabrik hergestellt werden, nur sinnvoll verglichen werden (für die Bestimmung der Konsistenz der Bohrungsgrößen), wenn die mittleren Unterschiede zwischen den Bohrungsdurchmessern für Motoren unterschiedlicher Größe zuerst entfernt werden. Das Nominal - oder Ziel-Kurzlaufdiagramm macht solche Vergleiche möglich. Es ist anzumerken, dass für das Nominal - oder Zieldiagramm angenommen wird, dass die Variabilität über Teile identisch ist, so dass Kontrollgrenzen, die auf einer gemeinsamen Schätzung des Prozess-Sigmas basieren, anwendbar sind. Standardisiertes Kurzzeitdiagramm. Wenn die Variabilität des Verfahrens für verschiedene Teile nicht als identisch angenommen werden kann, ist eine weitere Transformation erforderlich, bevor die Probenmittel für verschiedene Teile in demselben Diagramm aufgetragen werden können. Insbesondere werden in dem standardisierten Kurzzeitdiagramm die Plotpunkte weiter transformiert, indem die Abweichungen der Probenmittel von Teilmitteln (oder Nenn - oder Zielwerten für Teile) durch teil-spezifische Konstanten dividiert werden, die proportional zu der Variabilität für die jeweiligen Teile sind. Beispielsweise werden für die Kurzlauf-X-Balken und R-Diagramme die im X-Balkendiagramm dargestellten Plotpunkte berechnet, indem zunächst von jedem Stichprobenmittelwert eine teilspezifische Konstante (zB der jeweilige Teilmittelwert oder Nennwert) subtrahiert wird Wert für den jeweiligen Teil) und dann die Differenz durch eine andere Konstante dividiert wird, beispielsweise durch den Durchschnittsbereich für das jeweilige Diagramm. Diese Transformationen führen zu vergleichbaren Skalen für die Probenmittel für verschiedene Teile. Short Run Charts für Attribute Für Attributkontrollschemata (C-, U-, Np - oder P-Diagramme) ist die Schätzung der Variabilität des Prozesses (Proportion, Rate usw.) eine Funktion des Prozeßmittels (Durchschnittsanteil, Etc., ist die Standardabweichung eines Anteils p gleich der Quadratwurzel von p (1 - p) n). Für Attribute stehen daher nur standardisierte Kurzzeitdiagramme zur Verfügung. Zum Beispiel werden in dem Kurzzeit-P-Diagramm die Plotpunkte berechnet, indem zuerst von den jeweiligen Abtast-p-Werten der Durchschnittsteil p s subtrahiert und dann durch die Standardabweichung des Durchschnitts p s dividiert wird. Mehrere Stream-Gruppendiagramme Das Gruppensteuerdiagramm zeigt mehrere Streams von Beobachtungen oder Attributen auf demselben Diagramm. Dies vereinfacht die Interpretation bei der Überwachung vieler Prozessströme oder Kenngrößen. Prozessströme können unterschiedliche Maschinen, Montagelinien, Bediener oder dergleichen sein. Alle diese können auf einem einzigen Gruppendiagramm aufgetragen werden. Für ein Gruppen-X-Balkendiagramm. Sind zwei Punkte für jede der Proben, für die Messungen gesammelt werden, aufgezeichnet, wodurch zwei geplante Linien über Proben erzeugt werden. Die obere Zeile ist ein Diagramm der höchsten Mittelwerte aus den mehreren Strömen oder Attributen, die für jede der Proben gemessen werden, und die untere Zeile ist ein Diagramm der niedrigsten Mittelwerte aus den mehreren Strömen oder Attributen für jede der Proben. Diese oberen und unteren aufgezeichneten Punkte stellen die maximalen und minimalen Mittelwerte über die Mehrfachströme oder Attribute für jede Probe dar, und wenn diese Extremwerte innerhalb der spezifizierten Steuergrenzen liegen, dann liegen alle anderen Mittelwerte natürlich auch innerhalb der Kontrollgrenzen. Das Gruppen-X-Balkendiagramm. Erlaubt es daher, schnell zu bestimmen, ob viele Prozeßströme oder Charakteristiken unter Kontrolle sind, ohne notwendigerweise jede Messung zu prüfen. Für Gruppen-R-Bar-, S - oder S2-Diagramme für Variablen oder für Gruppen-C-, U-, Np - oder P-Diagramme für Attribute sind die beiden Punkte, die für jede Stichprobe aufgetragen werden, die jeweiligen Maximal - und Minimalbereiche, Standardabweichungen usw Aus den für jede Probe gemessenen Mehrfachströmen oder Attributen. Wie beim Gruppen-X-Balkendiagramm ermöglicht der Vergleich dieser Extremwerte mit den vorgegebenen Regelgrenzen, schnell zu bestimmen, ob die mehreren Prozessströme oder Kenngrößen unter Kontrolle sind. Ein Gruppendiagramm für einen einzelnen Teil wird als Standardgruppendiagramm oder einfach als Gruppendiagramm bezeichnet, wie es üblicherweise aufgerufen wird. Gruppendiagramme für mehrere Teile werden als Gruppen-Kurzzeitdiagramme bezeichnet. Das gleiche Verfahren wird für die Erzeugung von Gruppen-Kurzzeit-Diagrammen verwendet, wie für die Herstellung von Standard-Gruppendiagrammen der einzige Unterschied für Gruppen-Kurzzeit-Charts ist, dass die Plotpunkte bestimmt werden, nachdem alle Kurzzeit-Transformationen der Daten innerhalb von Teilen durchgeführt worden sind. Ungleiche Probengrößen Wenn die in der Kontrollkarte aufgetragenen Proben nicht gleich groß sind, können die Kontrollgrenzen um die Mittellinie (Zielspezifikation) nicht durch eine Gerade dargestellt werden. Um z. B. zur Formel SigmaSquare Root (n) zurückzukehren, die früher für die Berechnung von Kontrollgrenzen für das X-Balkendiagramm vorgestellt wurde, ist es offensichtlich, daß ungleich ns zu verschiedenen Kontrollgrenzen für verschiedene Probengrößen führen wird. Es gibt drei Möglichkeiten, mit dieser Situation umzugehen. Durchschnittliche Stichprobengröße. Will man die linearen Regelgrenzen beibehalten (zB um das Diagramm leichter lesbar zu machen und in Präsentationen einfacher zu nutzen), so kann man den Durchschnitt n pro Stichprobe über alle Stichproben berechnen und die Grenzwerte auf der Basis des Mittelwertes festlegen Probengröße. Dieses Vorgehen ist jedoch nicht exakt, solange die Stichprobengrößen einander angenähert sind, ist dieses Verfahren völlig ausreichend. Variable Regelgrenzen. Alternativ kann man auf der Basis der jeweiligen Probengrößen unterschiedliche Kontrollgrenzen für jede Probe berechnen. Dieses Verfahren führt zu variablen Regelungsgrenzen und führt zu Stufendiagrammen wie Steuerleitungen in der Kurve. Dieses Verfahren stellt sicher, dass die richtigen Grenzwerte für jede Probe berechnet werden. Man verliert jedoch die Einfachheit der linearen Grenzwerte. Stabilisiertes (normalisiertes) Diagramm. Das Beste aus zwei Welten (Genauigkeit der Geradenkontrolle) kann durch Normierung der zu steuernden Menge (Mittelwert, Verhältnis usw.) nach Sigma-Einheiten erreicht werden. Die Regelgrenzen können dann in Geraden ausgedrückt werden, während die Lage der Abtastpunkte in der Darstellung nicht nur von der zu steuernden Kennlinie, sondern auch von der jeweiligen Probe ns abhängt. Der Nachteil dieser Vorgehensweise ist, dass die Werte auf der vertikalen (Y) - Achse in der Kontrolldarstellung eher Sigma als die ursprünglichen Maßeinheiten sind und daher diese Zahlen nicht zum Nennwert genommen werden können (z Wert von 3 ist 3 mal sigma weg von Spezifikationen, um den Wert dieser Probe in Bezug auf die ursprünglichen Maßeinheiten auszudrücken, müssen wir einige Berechnungen durchführen, um diese Zahl zurück zu konvertieren). Control Charts für Variablen vs. Charts für Attribute Manchmal hat der Qualitätskontrolleur eine Auswahl zwischen variablen Regelkarten und Attributkontrollkarten. Vorteile von Attributkontrollkarten. Attributkontrolldiagramme haben den Vorteil, dass sie schnelle Zusammenfassungen verschiedener Aspekte der Qualität eines Produkts ermöglichen, dh der Ingenieur kann Produkte basierend auf verschiedenen Qualitätskriterien einfach als akzeptabel oder unakzeptabel klassifizieren. Somit überlagern Attributdiagramme manchmal den Bedarf an teuren, präzisen Vorrichtungen und zeitraubenden Messverfahren. Außerdem ist diese Art von Diagramm tendenziell leichter verständlich durch Manager, die nicht mit Qualitätskontrollverfahren daher vertraut sind, kann es mehr überzeugende (zu Management-) Belege für Qualitätsprobleme bereitstellen. Vorteile von Regelkreisen. Variable Kontrollkarten sind empfindlicher als Attributkontrollkarten (siehe Montgomery, 1985, S. 203). Daher können variable Kontrolldiagramme uns auf Qualitätsprobleme hinweisen, bevor irgendwelche tatsächlichen nicht akzeptablen (wie durch das Attributdiagramm festgestellt) auftreten. Montgomery (1985) nennt die variablen Kontrolldiagramme führende Indikatoren für Probleme, die einen Alarm auslösen werden, bevor die Anzahl der Ausschuß (Schrott) im Produktionsprozess steigt. Kontrolltafel für individuelle Beobachtungen Variable Kontrolldiagramme können für einzelne Beobachtungen, die aus der Produktionslinie genommen wurden, und nicht als Proben von Beobachtungen konstruiert werden. Dies ist manchmal notwendig, wenn Proben von mehreren Beobachtungen zu teuer, unbequem oder unmöglich wäre. Zum Beispiel kann die Zahl der Kundenbeschwerden oder Produktrückkehr nur auf einer monatlichen Basis noch vorhanden sein, möchte man diese Zahlen, um Qualitätsprobleme zu erfassen. Eine andere übliche Anwendung dieser Diagramme tritt in Fällen auf, in denen automatisierte Testvorrichtungen jede einzelne Einheit, die hergestellt wird, inspizieren. In diesem Fall ist man oft vor allem daran interessiert, kleine Verschiebungen in der Produktqualität (z. B. allmähliche Verschlechterung der Qualität durch Maschinenverschleiß) zu erkennen. Das CUSUM, MA. Und EWMA-Diagramme der kumulativen Summen und gewichteten Durchschnitte, die unten diskutiert werden, können in diesen Situationen am meisten angewendet werden. Out-Of-Control-Prozess: Läuft Tests Wie bereits erwähnt, wenn ein Beispielpunkt (zB Mittelwert in einem X-Balkendiagramm) außerhalb der Kontrolllinien liegt, hat man Grund zu der Annahme, dass der Prozess nicht mehr kontrollierbar ist . Zusätzlich sollte man systematische Muster von Punkten (z. B. Mitteln) über Proben untersuchen, da solche Muster anzeigen können, daß sich der Prozeßdurchschnitt verschoben hat. Diese Tests werden auch manchmal als ATT-Ausführungsregeln (siehe ATT, 1959) oder Tests für spezielle Ursachen (z. B. Nelson, 1984, 1985 Grant und Leavenworth, 1980 Shirland, 1993) bezeichnet. Der Begriff besondere oder zuordenbare Ursachen im Gegensatz zu Zufall oder gemeinsamen Ursachen wurde von Shewhart verwendet, um zwischen einem Prozess, der in der Steuerung ist, mit Variation aufgrund zufälliger (Chance) Ursachen nur aus einem Prozess, der außer Kontrolle ist, mit Variation, dass zu unterscheiden Ist auf einige nicht zufällige oder spezielle (belegbare) Faktoren zurückzuführen (vgl. Montgomery, 1991, S. 102). Als die Sigma-Steuergrenzen, die früher erörtert wurden, basieren die Ausführungsregeln auf einer statistischen Quotierung. Beispielsweise ist die Wahrscheinlichkeit eines Probenmittels in einem X-Balken-Steuerungsdiagramm, das über die Mittellinie fällt, gleich 0,5, vorausgesetzt, daß (1) der Prozeß kontrolliert wird (dh daß der Mittellinienwert gleich dem Populationsmittel ist) , (2) daß aufeinanderfolgende Abtastmittel unabhängig (dh nicht auto-korreliert) sind, und (3) daß die Verteilung der Mittel der Normalverteilung folgt. Einfach gesagt, unter diesen Bedingungen gibt es eine 50-50 Chance, dass ein Mittel über oder unter der Mittellinie fallen wird. Somit ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei aufeinanderfolgende Mittel über die Mittellinie fallen, gleich 0,5 mal 0,5 0,25. Dementsprechend ist die Wahrscheinlichkeit, daß 9 aufeinanderfolgende Abtastwerte (oder ein Lauf von 9 Abtastungen) auf dieselbe Seite der Mittellinie fallen, gleich 0,59, 00195. Man beachte, dass dies ungefähr die Wahrscheinlichkeit ist, mit der erwartet wird, dass ein Probenmittelwert außerhalb der 3-fachen Sigmagrenzen (bei der Normalverteilung und einem Prozess in der Steuerung) fällt. Daher könnte man 9 aufeinanderfolgende Abtastmittel auf derselben Seite der Mittellinie suchen, wie eine andere Angabe für einen Außer-Steuer-Zustand. Siehe Duncan (1974) für Details bezüglich der statistischen Interpretation der anderen (komplexeren) Tests. Zone A, B, C. In der Regel, um die Läufe Tests zu definieren, wird der Bereich oberhalb und unterhalb der Diagrammmittellinie in drei quotzones. quot unterteilt. Standardmäßig ist Zone A als Bereich zwischen 2 und 3 mal Sigma über und unter definiert Die Mittellinie Zone B ist definiert als die Fläche zwischen 1 und 2 mal Sigma. Und Zone C ist definiert als der Bereich zwischen der Mittellinie und dem 1-fachen Sigma. 9 Punkte in Zone C oder darüber hinaus (auf einer Seite der Mittellinie). Wenn dieser Test positiv ist (d. H. Wenn dieses Muster detektiert wird), hat sich der Prozeßdurchschnitt wahrscheinlich geändert. Es wird davon ausgegangen, dass die Verteilung des jeweiligen Qualitätsmerkmals in der Darstellung symmetrisch um den Mittelwert ist. Dies ist z. B. bei R-Diagrammen, S-Diagrammen oder den meisten Attributtabellen nicht der Fall. Allerdings ist dies immer noch ein nützlicher Test, um die Qualitätskontrolle Ingenieur auf mögliche Verschiebungen in den Prozess zu warnen. Beispielsweise können aufeinanderfolgende Proben mit einer unterdurchschnittlichen Variabilität untersucht werden, da sie Hinweise geben können, wie die Veränderung des Prozesses verringert werden kann. 6 Punkte in einer Reihe stetig zunehmend oder abnehmend. Dieser Test signalisiert eine Drift im Prozessdurchschnitt. Oft kann eine solche Drift das Ergebnis von Werkzeugverschleiß, verschlechterter Wartung, Verbesserung der Fertigkeiten usw. sein (Nelson, 1985). 14 Punkte in einer Reihe abwechselnd auf und ab. Wenn dieser Test positiv ist, bedeutet dies, dass zwei systematisch wechselnde Ursachen unterschiedliche Ergebnisse liefern. Beispielsweise kann man zwei alternierende Anbieter verwenden oder die Qualität für zwei verschiedene (alternierende) Schichten überwachen. 2 von 3 Punkten in einer Reihe in Zone A oder darüber hinaus. Dieser Test gibt eine Frühwarnung für einen Prozesswechsel. Beachten Sie, dass die Wahrscheinlichkeit eines falsch positiven (Test ist positiv, aber Prozess ist in der Steuerung) für diesen Test in X-Bar-Diagramme ist etwa 2. 4 von 5 Punkten in einer Zeile in Zone B oder darüber hinaus. Wie der vorherige Test kann dieser Test als Frühwarnindikator für eine mögliche Prozessverschiebung betrachtet werden. Die falsch-positive Fehlerrate für diesen Test beträgt ebenfalls etwa 2. 15 Punkte hintereinander in Zone C (oberhalb und unterhalb der Mittellinie). Dieser Test zeigt eine geringere Variabilität als erwartet (basierend auf den aktuellen Grenzwerten). 8 Punkte in einer Reihe in Zone B, A oder jenseits, auf jeder Seite der Mittellinie (ohne Punkte in Zone C). Dieser Test zeigt, dass verschiedene Proben von verschiedenen Faktoren beeinflusst werden, was zu einer bimodalen Verteilung der Mittel führt. Dies kann z. B. geschehen, wenn verschiedene Proben in einem X-Balkendiagramm, das von einer von zwei verschiedenen Maschinen erzeugt wird, wobei man überdurchschnittliche Teile erzeugt, und die anderen unter durchschnittlichen Teilen. Betriebscharakteristik (OC) Kurven Eine gängige Ergänzung zu Standard-Qualitätsregelkarten ist die sogenannte Betriebscharakteristik oder OC-Kurve (siehe Beispiel unten). Eine Frage, die bei der Verwendung von Standard-Variablen - oder Attributdiagrammen in den Sinn kommt, ist, wie empfindlich das aktuelle Qualitätskontrollverfahren ist. Setzen Sie in genauere Ausdrücke ein, wie wahrscheinlich es ist, dass Sie kein Beispiel (zB Mittelwert in einem X-Balkendiagramm) außerhalb finden Die Kontrollgrenzen (dh den Produktionsprozeß als Quotin-Kontrollquot akzeptieren), wenn er tatsächlich um einen bestimmten Betrag verschoben ist. Diese Wahrscheinlichkeit wird gewöhnlich als die (Beta) Fehlerwahrscheinlichkeit, dh die Wahrscheinlichkeit eines fehlerhaften Akzeptierens eines Prozesses, bezeichnet (Mittelwert, Mittelwert, Mittelwert-Defekte usw.) als Quotientenregelung. quot Beachten Sie, dass die Betriebskennlinien sich auf die Falschakzeptanzwahrscheinlichkeit beziehen, wobei nur das Kriterium der Sample-Out-of-Control-Limits und nicht die Run-Tests verwendet werden Beschrieben. Betriebskennlinien sind äußerst nützlich, um die Leistungsfähigkeit unseres Qualitätssicherungsverfahrens zu erforschen. Die tatsächliche Entscheidung über die Stichprobengrößen sollte nicht nur von den Kosten für die Durchführung des Plans abhängen (z. B. Kosten pro gesammelter Stichprobe), sondern auch von den Kosten, die sich aus der Nicht-Feststellung von Qualitätsproblemen ergeben. Die OC-Kurve ermöglicht es dem Ingenieur, die Wahrscheinlichkeiten des Nicht-Detektierens von Verschiebungen bestimmter Größen in der Produktionsqualität abzuschätzen. Prozessfähigkeitsindizes Für variable Regelungsdiagramme ist es oft erwünscht, so genannte Prozessfähigkeitsindizes im Zusammenfassungsdiagramm aufzunehmen. Kurz gesagt, die Prozeßfähigkeitsindizes drücken (als Verhältnis) den Anteil der durch den gegenwärtigen Prozeß erzeugten Teile oder Gegenstände aus, die innerhalb der benutzerdefinierten Grenzwerte (z. B. technischen Toleranzen) liegen. Beispielsweise wird der sogenannte Cp-Index wie folgt berechnet: wobei sigma die geschätzte Prozeßstandardabweichung ist und USL und LSL die oberen und unteren Spezifikationsgrenzen sind. Wenn die Verteilung der jeweiligen Qualitätsmerkmale oder - variablen (zB Größe der Kolbenringe) normal ist und der Prozeß perfekt zentriert ist (dh der Mittelwert gleich dem Entwurfszentrum ist), dann kann dieser Index als der Anteil des Bereichs interpretiert werden Der Standard-Normalkurve (die Prozessbreite), die in die technischen Spezifikationsgrenzen fällt. Wenn der Prozeß nicht zentriert ist, wird stattdessen ein angepaßter Index Cpk verwendet. Für einen quadratfähigen Quadraturprozess sollte der Cp-Index größer als 1 sein, dh die Spezifikationsgrenzen wären größer als das 6-fache der Sigma-Grenzen, so dass erwartet werden konnte, dass über 99 aller produzierten Artikel oder Teile in das akzeptable Engineering fallen Spezifikationen. Eine ausführliche Erörterung dieser und anderer Indizes finden Sie unter Prozessanalyse. Andere spezialisierte Kontrolltafeln Die bislang genannten Kontrolltabellen sind das Quotierungswerk der Qualitätskontrolle und sind wahrscheinlich die am weitesten verbreiteten Methoden. Allerdings mit dem Aufkommen der preiswerten Desktop-Computing, Verfahren, die mehr Rechenaufwand erfordern zunehmend beliebt. X-Balken-Diagramme für Nicht-Normal-Daten. Die Kontrollgrenzen für Standard-X-Balkendiagramme werden auf der Grundlage der Annahme konstruiert, daß die Abtastmittel annähernd normalverteilt sind. Somit müssen die zugrundeliegenden Einzelbeobachtungen nicht normal verteilt werden, da bei gleichzeitiger Erhöhung der Stichprobengröße die Verteilung der Mittel annähernd normal wird (siehe Diskussion des zentralen Grenzwertsatzes in den Elementarbegriffen) , S - und S2-Diagrammen wird davon ausgegangen, dass die einzelnen Beobachtungen normal verteilt sind). Shewhart (1931) in seiner ursprünglichen Arbeit experimentiert mit verschiedenen nicht-normalen Verteilungen für einzelne Beobachtungen und bewertet die resultierenden Verteilungen von Mitteln für Proben der Größe vier. Er kam zu dem Schluss, dass tatsächlich die standardmäßigen, normalverteilungsbasierten Kontrollgrenzen für die Mittel geeignet sind, solange die zugrunde liegende Verteilung der Beobachtungen annähernd normal ist. (Siehe auch Hoyer und Ellis, 1996, für eine Einführung und Diskussion der Verteilungsannahmen für die Qualitätskontrolle.) Wie jedoch Ryan (1989) hervorhebt, wenn die Verteilung der Beobachtungen hoch verzerrt ist und die Stichprobengrößen klein sind Können die resultierenden Standard-Regelgrenzen eine große Anzahl falscher Alarme (erhöhte Alpha-Fehlerrate) sowie eine größere Anzahl falsch negativer Messwerte (erhöhte Beta-Fehlerrate) erzeugen. Sie können Steuergrenzen (sowie Prozessfähigkeitsindizes) für X-Balkendiagramme auf Basis von so genannten Johnson-Kurven (Johnson, 1949) berechnen, die es erlauben, die Schiefe und Kurtosis für einen großen Bereich nicht normaler Verteilungen zu approximieren (s Auch Anpassung der Verteilungen durch Momente in der Prozessanalyse). Diese nicht-normalen X-Balkendiagramme sind nützlich, wenn die Verteilung der Mittel quer zu den Proben deutlich schief ist oder sonst nicht normal ist. Hotelling T2 Karte anzeigen. Wenn es mehrere verwandte Qualitätsmerkmale gibt (die in mehreren Variablen aufgezeichnet sind), können wir ein simultanes Plot (siehe untenstehendes Beispiel) für alle Mittel auf der Grundlage der multivariaten Hotelling-T2-Statistik (zuerst vorgeschlagen von Hotelling, 1947) erzeugen. Kumulative Summe (CUSUM) Diagramm. Das CUSUM-Diagramm wurde zuerst von Page (1954) eingeführt, wobei die mathematischen Prinzipien bei der Konstruktion von Ewan (1963), Johnson (1961) und Johnson und Leone (1962) diskutiert wurden. Wenn man die kumulative Summe der Abweichungen von aufeinanderfolgenden Abtastmitteln aus einer Zielspezifikation, sogar geringfügigen, dauernden Verschiebungen des Prozeßmittels aufzeichnet, wird schließlich zu einer beträchtlichen kumulativen Summe von Abweichungen führen. Somit ist dieses Diagramm besonders gut geeignet, um solche kleinen permanenten Verschiebungen zu erfassen, die bei Verwendung des X-Balkendiagramms unentdeckt bleiben können. Wenn beispielsweise aufgrund eines Maschinenabriebs ein Prozeß langsam außer Kontrolle gerät, um Ergebnisse oberhalb der Zielspezifikationen zu erzeugen, würde dieses Diagramm eine stetig ansteigende oder abnehmende kumulative Summe von Abweichungen von der Spezifikation zeigen. Um Kontrollgrenzen in solchen Parzellen zu etablieren, schlug Barnhard (1959) die sogenannte V-Maske vor. Die nach der letzten Probe (rechts) aufgetragen wird. Die V-Maske kann als obere und untere Steuergrenzen für die kumulativen Summen angesehen werden. Jedoch konvergieren sie anstatt parallel zur Mittellinie in einem bestimmten Winkel nach rechts, wodurch das Erscheinungsbild eines V erzeugt wird, das auf seiner Seite gedreht wird. Wenn die Zeile, die die kumulative Summe darstellt, eine der beiden Zeilen kreuzt, ist der Prozeß außer Kontrolle. Gleitender Durchschnitt (MA) Chart. Um zu dem Beispiel des Kolbenrings zurückzukehren, nehmen wir an, dass wir hauptsächlich daran interessiert sind, kleine Trends über aufeinanderfolgende Abtastmittel zu detektieren. Zum Beispiel können wir besonders besorgt sein über Maschinenverschleiß, was zu einer langsamen aber konstanten Verschlechterung der Qualität führt (d. h. Abweichung von der Spezifikation). Das oben beschriebene CUSUM-Diagramm ist eine Möglichkeit, solche Trends zu überwachen und kleine permanente Verschiebungen im Prozessdurchschnitt zu erkennen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Gewichtungsschema zu verwenden, das die Mittel von mehreren aufeinanderfolgenden Abtastwerten, die ein solches gewichtetes Mittel über die Proben bewegen, zusammenfasst, ein gleitendes Durchschnittsdiagramm (wie in der folgenden Grafik gezeigt) erzeugt. Exponentiell gewichteter gleitender Durchschnitt (EWMA) Chart. Die Idee, die Durchschnitte von aufeinanderfolgenden (benachbarten) Proben zu verschieben, kann verallgemeinert werden. Grundsätzlich müssen wir, um einen Trend zu erfassen, aufeinanderfolgende Samples aufnehmen, um einen gleitenden Durchschnitt zu bilden. Anstatt eines einfachen arithmetischen gleitenden Durchschnitts können wir jedoch einen geometrischen gleitenden Durchschnitt berechnen (diese Grafik (siehe Grafik unten) wird auch als geometrisches Verschieben bezeichnet Durchschnittliche Grafik siehe Montgomery, 1985, 1991). Specifically, we could compute each data point for the plot as: In this formula, each point z t is computed as (lambda) times the respective mean x-bar t . plus one minus times the previous (computed) point in the plot. The parameter (lambda) here should assume values greater than 0 and less than 1. Without going into detail (see Montgomery, 1985, p. 239), this method of averaging specifies that the weight of historically quotoldquot sample means decreases geometrically as one continues to draw samples. The interpretation of this chart is much like that of the moving average chart, and it allows us to detect small shifts in the means, and, therefore, in the quality of the production process. Regression Control Charts. Sometimes we want to monitor the relationship between two aspects of our production process. For example, a post office may want to monitor the number of worker-hours that are spent to process a certain amount of mail. These two variables should roughly be linearly correlated with each other, and the relationship can probably be described in terms of the well-known Pearson product-moment correlation coefficient r . This statistic is also described in Basic Statistics . The regression control chart contains a regression line that summarizes the linear relationship between the two variables of interest. The individual data points are also shown in the same graph. Around the regression line we establish a confidence interval within which we would expect a certain proportion (e. g. 95) of samples to fall. Outliers in this plot may indicate samples where, for some reason, the common relationship between the two variables of interest does not hold. Applications. There are many useful applications for the regression control chart. For example, professional auditors may use this chart to identify retail outlets with a greater than expected number of cash transactions given the overall volume of sales, or grocery stores with a greater than expected number of coupons redeemed, given the total sales. In both instances, outliers in the regression control charts (e. g. too many cash transactions too many coupons redeemed) may deserve closer scrutiny. Pareto Chart Analysis. Quality problems are rarely spread evenly across the different aspects of the production process or different plants. Rather, a few quotbad applesquot often account for the majority of problems. This principle has come to be known as the Pareto principle . which basically states that quality losses are mal-distributed in such a way that a small percentage of possible causes are responsible for the majority of the quality problems. For example, a relatively small number of quotdirtyquot cars are probably responsible for the majority of air pollution the majority of losses in most companies result from the failure of only one or two products. To illustrate the quotbad applesquot, one plots the Pareto chart, which simply amounts to a histogram showing the distribution of the quality loss (e. g. dollar loss) across some meaningful categories usually, the categories are sorted into descending order of importance (frequency, dollar amounts, etc.). Very often, this chart provides useful guidance as to where to direct quality improvement efforts. copy Copyright StatSoft, Inc. 1984-2000 STATISTICA is a trademark of StatSoft, Inc.1. Yousry, M. A. Strum, G. W. Feltz, C. J. and Noorossana, R . (1991), Process Monitoring in Real Time: Empirical Bayes Approach-Discrete Case, Quality and Reliability Engineering International, Vol. 7, Issue 3, pp. 123-132. (ISI Indexed) 2. Noorossana, R . Nojavan, M. 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